【理论】土壤水分运动参数整理
随着土壤水分运动研究由定性分析向定量描述发展，数学模型逐步成为土壤水分运动定量研究的一个重要工具。利用基本方程描述土壤水分运动过程包含着土壤水分特征曲线、非饱和导水率、土壤水分扩散率等土壤水力参数。
一、土壤水分特征曲线
土壤水分特征曲线是指土壤基质势与土壤含水量间定量函数关系，反映了土壤水分静态能量特征。由于土壤水基质势一般为负值，仅当土壤达到饱和时，基质势为0。因此土壤基质势是随着土壤含水量增加而升高。为了应用方便起见，习惯将负的基质势称为土壤水吸力。因此土壤水分特征曲线也可解释为土壤水吸力与含水量之间函数关系。随着土壤含水量增加，土壤水吸力降低。
土壤水分特征曲线因土壤质地不同存在明显差别，一般土壤粘粒含量愈高，同一吸力下，土壤含水量愈高，这是因为土壤粘粒含量增多会使土壤中细小空隙发育，由于粘质土壤孔径分布较为均匀，故随着吸力的提高含水率缓慢减小。而对于砂质土壤来说，绝大部分空隙都比较大，当吸力达到一定值后，这些大空隙中的水首先排空，土壤中仅有少量的水存留，故水分特征曲线呈现出一定吸力以下缓平，而较大吸力时陡直的特点（如图1）。
同时，土壤水分特征曲线也受到土壤容重影响，一般随着容重增加，土壤水分特征曲线愈向粘性土壤水分特征曲线所具有特征方向发展。在同一吸力下，土壤含水量随着容重增加而增加。此外土壤温度通过改变土壤水分豁滞性和表面张力而影响土壤水分特征曲线。一般随着温度升高，基质势增加。土壤水分特征曲线与土壤水分变化过程也存在密切关系。在其他条件一致情况下，在脱湿和吸湿过程中测定的土壤水分特征曲线也存在明显差别。在同样含水量条件下，脱湿过程的吸力较吸湿过程要大（图2），将这一现象定义为滞后效应。目前对滞后效应的解释存在三种理论，即瓶颈理论、接触角理论和弯月面延迟形成理论。这些理论目前仅能做定性解释，无法对其进行定量描述。同时根据土壤滞后效应将上壤水分特征曲线分为脱湿曲线和吸湿曲线。从实测资料来看滞后效应明显存在，但实际应用中很难严格考虑滞后效应，一般在入渗过程中采用吸湿曲线，而蒸发过程中采用脱湿曲线。
土壤基质势是由土壤颗粒表面张力和毛管作用引起的，而这种作用关系又相当复杂，目前仍未找到土壤水吸力与土壤含水量间的理论关系，通常利用经验公式进行描述。常用的经验公式有：
在式（1）中a、b为参数。式（2）是Brooks-Corey（1964）提出的土壤水分特征曲线表达式，其中Qs是饱和土壤含水量，Qr是滞留土壤含水量，hd是进气吸力，h为土壤吸力，N为形状系数。当土壤处于饱和状态时，土壤吸力等于进气吸力，因此该公式描述了脱水过程的土壤水分特征曲线。同时进气吸力也不是严格测定的进气吸力，而是通过曲线拟合所得到的表观进气吸力。式（3）是vanCsenuchten（1980）提出的描述土壤水分特征曲线公式，式中α是与进气吸力相关的参数，n和m是形状系数。当土壤含水量处于饱和状态时，土壤水吸力为零，因此该公式描述了土壤吸湿过程的土壤水分特征曲线。同时由于该公式能够配合大部分土壤水分特征曲线的形状，因此得到了广泛推广。
二、土壤非饱和导水率
土壤非饱和导水率是指单位势梯度作用下，单位时间通过土壤单位横截面积的水量，它是土壤含水量的函数，随着土壤含水量的增加而增加。因此非饱和土壤导水率是土壤水分动态特征参数。常用的非饱和导水率表达式有：
式中：B、A、M为参数。
上述各式所描述非饱和土壤导水率是含水量的函数，当然也可以利用土壤水分特征曲线转化为吸力的函数。
三、土壤水分扩散率
由定义可看出，土壤水分扩散率是非饱和导水率和土壤水分特征曲线的函数，即：
因此得知土壤非饱和导水率和土壤水分特征曲线就可计算土攘水扩散率。
（文字来源：《土壤水动力学》, 雷志栋, 1988; 《土壤中水分运动与溶质迁移》, 王全九, 2007.）
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