浙江大学土壤学第6章

1、第五章第五章 土壤水、气、热状况土壤水、气、热状况 土壤是由固、液、气三相物质所组成的，固相部分包括土壤是由固、液、气三相物质所组成的，固相部分包括矿物矿物 质和有机质质和有机质，前已述及。液相是稀薄溶液，有少量盐、气体溶于其，前已述及。液相是稀薄溶液，有少量盐、气体溶于其 中，还有各种悬浮物质，本章则当成纯水来讨论。中，还有各种悬浮物质，本章则当成纯水来讨论。 水是四大肥力因素之一，为植物、微生物所必需，许多物理、水是四大肥力因素之一，为植物、微生物所必需，许多物理、 化学、生物反应都要求有水参加，水、气同存于孔隙中，水是矛盾化学、生物反应都要求有水参加，水、气同存于孔隙中，水是矛盾 的主要

2、方面，水也影响热状况，是最活跃的肥力因素的主要方面，水也影响热状况，是最活跃的肥力因素 ，生产上的，生产上的 措施：以水调气，以水调温，以水调肥等，本节讨论：土壤含水量措施：以水调气，以水调温，以水调肥等，本节讨论：土壤含水量 ( (容量容量) )；水分的能量状态，即以多大的吸力被土壤所吸持；水分对；水分的能量状态，即以多大的吸力被土壤所吸持；水分对 植物的有效性。植物的有效性。 土壤水土壤水 第一节第一节 土壤含水量土壤含水量 土壤含水量是土壤重要性状之一，在测定许多理化性质如土壤含水量是土壤重要性状之一，在测定许多理化性质如O.MO.M，养分，养分 含量，以及农田排灌方面都要用到。土壤许多

3、测定数据，都是以干土为基含量，以及农田排灌方面都要用到。土壤许多测定数据，都是以干土为基 础的础的( (即在即在105-110105-1100 0C C下烘干重下烘干重) )，必须先测定含水量，将湿土换算成干土。，必须先测定含水量，将湿土换算成干土。 一、以水分一、以水分重量重量占占干土干土重量百分数表示重量百分数表示-含水量含水量( (重量重量%)%) 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) = (%) = (水重水重/ /干土重干土重) x 100) x 100 = (W = (W湿湿-W-W干干)/W)/W干干 x 100 x 100 W W湿湿=W=W干干(1+(1+含水量含水量) )

4、 W W干干=W=W湿湿/(1+/(1+含水量含水量) ) 例：测得耕层含水量例：测得耕层含水量( (重量重量%)%)为为20%20%，土壤容重为，土壤容重为1.21.2， 含水量含水量( (容积容积%) = 20% x 1.2 = 24%) = 20% x 1.2 = 24% 总孔度总孔度 = = （1 1 容重容重/ /比重）比重） x 100% = x 100% = （1 1 1.2/2.65) x 100 % = 55 % 1.2/2.65) x 100 % = 55 % 可知该土壤三相容积比为：可知该土壤三相容积比为： 液相液相24%24%，气相，气相31%31%，固相，固相45%4

5、5%，孔隙比，孔隙比=55%/45%=1.2=55%/45%=1.2 二、以水分二、以水分容积容积占整个土壤容积百分数表示占整个土壤容积百分数表示-容积百分数容积百分数 土壤含水量土壤含水量( (容积容积%) = %) = 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) x %) x 土壤容重土壤容重 水容积水容积 = = 干土重干土重 x x 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) (%) (水密度水密度=1) =1) 土壤容积土壤容积 = = 干土重干土重/ /土壤容重土壤容重 例：某土壤耕层深例：某土壤耕层深20cm20cm，含水量，含水量( (容积容积%)24%)24%，其田间持水量为，其田间

6、持水量为36%(36%(容容 积积%)%)，问灌至田间持水量时每亩需水多少方？，问灌至田间持水量时每亩需水多少方？ 667 x 0.2 x (36%-24%) = 667 x 0.2 x (36%-24%) = 方方 三、以水的容积表示三、以水的容积表示-贮水量容积贮水量容积 一定面积，一定深度土层一定面积，一定深度土层( (土壤容积土壤容积) )内水的容积内水的容积: : 土壤贮水量土壤贮水量( (方方) = ) = 土壤容积土壤容积(m(m3 3) x ) x 含水量含水量( (容积容积%) %) = =土地面积土地面积(m(m2 2) x ) x 土层深度土层深度(m) x (m) x

7、含水量含水量( (容积容积%)%) 如上例：如上例：20cm x 24% = 4.8cm = 48mm20cm x 24% = 4.8cm = 48mm 灌水深度灌水深度 = 20cm x (36%-24%) x 10 = mm= 20cm x (36%-24%) x 10 = mm 四、以水层厚度表示四、以水层厚度表示(mm, (mm, 或或cm)-cm)-贮水量深度贮水量深度 贮水量深度贮水量深度 = = 含水量含水量( (容积容积%) x %) x 有关土层深度有关土层深度 绝对含水量与某一标准比较，比较时单位必须相同绝对含水量与某一标准比较，比较时单位必须相同 五、相对含水量五、相对含

8、水量 常用的相对含水量有两个：常用的相对含水量有两个： 1)1)、含水量相当于田间持水量的百分数、含水量相当于田间持水量的百分数 相对含水量相对含水量(%) = (%) = 绝对含水量绝对含水量/ /田间持水量田间持水量 x 100%x 100% 2) 2)、相当于饱和持水量的百分数、相当于饱和持水量的百分数 相对含水量相对含水量(%) = (%) = 绝对含水量绝对含水量/ /饱和含水量饱和含水量 x 100%x 100% 土壤水土壤水: : 吸湿水吸湿水( (紧束缚水紧束缚水) ) 膜状水膜状水( (松束缚水松束缚水) ) 毛管水毛管水: : 悬着毛管水悬着毛管水 上升毛管水上升毛管水 重

9、力水和地下水重力水和地下水 气态水气态水( (水气水气) ) 固态水固态水( (冰冰) ) 第二节第二节 土壤水分类型，水分常数和土壤有效水土壤水分类型，水分常数和土壤有效水 一、土壤水分的类型一、土壤水分的类型 将干燥的土粒暴露于潮湿的空气中，土粒把空气里的将干燥的土粒暴露于潮湿的空气中，土粒把空气里的水汽分子水汽分子吸附在它的吸附在它的 表面，这是土壤的吸湿性，这样吸附于土粒表面的水分称吸湿水。表面，这是土壤的吸湿性，这样吸附于土粒表面的水分称吸湿水。 吸附力：氢键，范德华力，静电引力，可达几千至上万个大气压（吸附力：氢键，范德华力，静电引力，可达几千至上万个大气压（ 31-31- 1 1

10、万大气压），密度万大气压），密度11，风干土含吸湿水。风干土含吸湿水。 吸湿系数：当相对湿度达吸湿系数：当相对湿度达100%100%时，土壤吸湿量达最大值，这时的含水量时，土壤吸湿量达最大值，这时的含水量 称吸湿系数或最大吸湿量。称吸湿系数或最大吸湿量。常数，由粘粒、有机质决定，粘土常数，由粘粒、有机质决定，粘土 壤土壤土 砂土砂土 （一（一) ) 吸湿水吸湿水( (紧束缚水紧束缚水) ) 吸吸 湿湿 水水 示示 意意 图图 吸湿水外的一层水膜，以吸湿水外的一层水膜，以31-6.2531-6.25大气压的能量保持着，作膜状运动，大气压的能量保持着，作膜状运动， 是在吸附吸湿水后剩余引力，与液态

11、水相接触时所吸附的是在吸附吸湿水后剩余引力，与液态水相接触时所吸附的液态水液态水。水膜厚。水膜厚 水膜薄运动水膜薄运动 （二（二) ) 膜状水膜状水( (束缚水束缚水) ) 最大分子持水量：膜状水达最大量时的土壤含水量。最大分子持水量：膜状水达最大量时的土壤含水量。 凋萎系数凋萎系数( (凋萎含水量凋萎含水量) )：当土壤对水分的吸持力大约在：当土壤对水分的吸持力大约在1515个大气压时，植个大气压时，植 物得不到有效水的供应而发生永久凋萎现象，此时的土壤含水量叫做凋萎物得不到有效水的供应而发生永久凋萎现象，此时的土壤含水量叫做凋萎 含水量或凋萎系数。含水量或凋萎系数。这是一个很重要的水分常数

12、。这是一个很重要的水分常数。 由于植物根系吸水力大约为由于植物根系吸水力大约为10-1510-15大气压，常以大气压，常以1515大气压划分有效水和大气压划分有效水和 无效水的界限，可见膜状水的大部分有效。无效水的界限，可见膜状水的大部分有效。 膜膜 状状 水水 示示 意意 图图 借毛管力保持在土壤中的水分，当土壤含水量达到最大分子持借毛管力保持在土壤中的水分，当土壤含水量达到最大分子持 水量时，如继续增加水分，则形成移动性较大的自由水，首先被水量时，如继续增加水分，则形成移动性较大的自由水，首先被 保持在土壤毛管中，作毛管运动，由毛管粗处向毛管细处运动。保持在土壤毛管中，作毛管运动，由毛管粗

13、处向毛管细处运动。 悬着毛管水 上升毛管水 地下水 （三（三) ) 毛管水毛管水 1)1)、上升毛管水：与地下水相联结的毛管水、上升毛管水：与地下水相联结的毛管水 2)2)、悬着毛管水：与地下水不相联的毛管水、悬着毛管水：与地下水不相联的毛管水 6.25-1/36.25-1/3大气压大气压 数量大，作物有效数量大，作物有效 水水 沿沿 着着 毛毛 管管 上上 升升 毛管作用力范围：毛管作用力范围： 0.1-1mm0.1-1mm 有明显的毛管作用有明显的毛管作用 0.05-0.1mm 0.05-0.1mm 毛管作用较强毛管作用较强 0.05-0.005mm 0.05-0.005mm 毛管作用最强

14、毛管作用最强 0.001mm 0.001mm 毛管作用消失毛管作用消失 毛管水上升高度与毛管半径成反比，其公式为：毛管水上升高度与毛管半径成反比，其公式为： H=0.15/r H=0.15/r （H H，r r均以均以cmcm为单位，为单位， r r毛管半径）毛管半径） 与毛管半径成反比，粗：高度小，快与毛管半径成反比，粗：高度小，快 细：高度高，慢细：高度高，慢 砂土低，粉粘壤土（黄土）比粘土高，可达砂土低，粉粘壤土（黄土）比粘土高，可达6-86-8米米 海涂咸性夜潮土海涂咸性夜潮土-粗粉壤土（粗粉砂含量高）粗粉壤土（粗粉砂含量高） 影响：毛管粗细，连通情况。影响：毛管粗细，连通情况。 土土

15、 粒粒 毛毛 管管 悬悬 着着 水水 示示 意意 图图 土土 粒粒 毛管毛管 上升上升 水示水示 意图意图 地下水位地下水位 田间持水量：当悬着毛管水达到最大量时的土壤含水量。田间持水量：当悬着毛管水达到最大量时的土壤含水量。这时这时 土壤水吸力大约为土壤水吸力大约为1/31/3大气压大气压(0.05(0.050.350.35大气压大气压) )。灌水或淹水后，。灌水或淹水后， 允许充分下渗，同时防止蒸发，土壤所能保持的水量。允许充分下渗，同时防止蒸发，土壤所能保持的水量。 粘土粘土 壤土壤土 砂土砂土 从从1/3-151/3-15大气压，保持的水分均称有效水，但不是同等有效的。大气压，保持的水

16、分均称有效水，但不是同等有效的。 吸力越大，越难利用，中间有一转折点，可供灌溉参考，即毛管水吸力越大，越难利用，中间有一转折点，可供灌溉参考，即毛管水 联系破裂含水量：大约在联系破裂含水量：大约在0.80.8大气压，约相当于田间持水量的大气压，约相当于田间持水量的70%70%左左 右，含水量大于此时，水分作连续整体运动，为易效水，低于此值右，含水量大于此时，水分作连续整体运动，为易效水，低于此值 时，毛管水被束缚水隔断，缺乏整体运动，为难效水。时，毛管水被束缚水隔断，缺乏整体运动，为难效水。 - -灌溉点的选择。灌溉点的选择。 不受土壤吸附力和毛管力所吸持，受重力支配的那部不受土壤吸附力和毛管

17、力所吸持，受重力支配的那部 分水。旱作的多余水。分水。旱作的多余水。 四四) ) 重力水重力水 饱和含水量：当土壤大小孔隙全部被水充满时的含水量，或称全蓄水量。饱和含水量：当土壤大小孔隙全部被水充满时的含水量，或称全蓄水量。 二、土壤水的有效性二、土壤水的有效性 如吸湿系数，凋萎系数，田间持水量和饱和持水量如吸湿系数，凋萎系数，田间持水量和饱和持水量 等，表示能量、数量以及被作物利用的有效性等。等，表示能量、数量以及被作物利用的有效性等。 土壤水分常数：是指一定土壤水吸力下保持的含水量，或土壤水分常数：是指一定土壤水吸力下保持的含水量，或 是从一种形态向另一种形态过渡时的含水量。对于同一土是从

18、一种形态向另一种形态过渡时的含水量。对于同一土 壤或土层来说，变化不大，故称为常数。壤或土层来说，变化不大，故称为常数。 从图中可见，土壤凋萎含水量与田间持水量之间的水分，都是对旱作植物有效的，对旱作，从图中可见，土壤凋萎含水量与田间持水量之间的水分，都是对旱作植物有效的，对旱作， 即即 土壤最大有效水量土壤最大有效水量 = = 田间持水量田间持水量( (有效水上限有效水上限) - ) - 凋萎含水量凋萎含水量( (有效水下限有效水下限) ) 某一含水量下土壤有效水含量某一含水量下土壤有效水含量 = = 含水量含水量 - - 凋萎含水量凋萎含水量 1、土壤质地与土壤有效水量的关系土壤质地与土壤

19、有效水量的关系( (重量重量%)%) 土壤类型土壤类型凋萎含水量凋萎含水量田间持水量田间持水量最大有效水量最大有效水量 砂土砂土0.2-1.50.2-1.53-63-62.8-4.52.8-4.5 壤土壤土3-123-1212-3012-309-189-18 粘土粘土12-2512-2525-4525-4513-2013-20 结构好土壤结构好土壤3-253-2520-5520-5517-3017-30 2、大多数旱地作物对水分要求的适宜水平多在田间持水量的大多数旱地作物对水分要求的适宜水平多在田间持水量的606080%80%， 不同作物吸水力各异，同一作物不同生育期对水分要求亦不同。不同作物

20、吸水力各异，同一作物不同生育期对水分要求亦不同。 土壤土壤 A A 砂土砂土 10%10% 土壤土壤 B B 粘土粘土 15%15% 水流向何方？水流向何方？ 第三节第三节 土水势土水势 土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值称为土水势土壤水的自由能与标准状态水自由能的差值称为土水势。 一般用西腊字母一般用西腊字母来表示。来表示。 标准状态水是指：纯水，即无溶质；自由水，即无束标准状态水是指：纯水，即无溶质；自由水，即无束 缚；缚；10105 5PaPa；一定高度和温度。；一定高度和温度。 以标准状态水的自由能为零，土壤水的自由能与其比以标准状态水的自由能为零，土壤水的自由能与其比 较的差值一

21、般为负值。较的差值一般为负值。 差值大，表明水不活跃，能量低；差值小，表明土壤差值大，表明水不活跃，能量低；差值小，表明土壤 水与自由水接近，活跃，能量高。水与自由水接近，活跃，能量高。 一、土水势的概念一、土水势的概念 基质吸力：基质吸力： -基质势基质势mm 吸附力：吸附力： 电场力电场力 范德华力范德华力 氢键氢键 弯月面力弯月面力 重力重力 -重力势重力势gg 渗透力渗透力 ( (盐土，干旱条件下盐土，干旱条件下) -) -溶质势溶质势ss 静水压力静水压力 ( (地面渍水地面渍水) -) -压力势压力势pp 研究土壤水的能量状态研究土壤水的能量状态 土壤水受力：土壤水受力： 总土水势

22、总土水势 = = 基质势基质势 + + 重力势重力势 + + 溶质势溶质势 + + 压力势压力势 t = m + g + s + pt = m + g + s + p (1)(1)、土水势：指土壤水在各种力作用下势能的变化；、土水势：指土壤水在各种力作用下势能的变化； 基质势基质势mm ：由土粒吸附力和毛管力所产生。：由土粒吸附力和毛管力所产生。 溶质势溶质势ss ：又称渗透势，是由溶质对水的吸附所产生的。：又称渗透势，是由溶质对水的吸附所产生的。 重力势重力势gg ：由重力作用产生的水势。：由重力作用产生的水势。 压力势压力势pp ：土壤中水分还要承受土壤水体的静水压力，其水势与参比标：土壤

23、中水分还要承受土壤水体的静水压力，其水势与参比标 准之差，称为压力势。准之差，称为压力势。 一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与 m相等，但符号相等，但符号 相反。相反。 (2)(2)、土壤水吸力：指土壤水承受一定吸力情况下所处的能态。只包、土壤水吸力：指土壤水承受一定吸力情况下所处的能态。只包 括基质吸力和渗透吸力。括基质吸力和渗透吸力。 定义：土壤水吸力与土壤含水量之间的相关曲线定义：土壤水吸力与土壤含水量之间的相关曲线 二、土壤持水曲线二、土壤持水曲线( (土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线) ) 影响因素影响因素 质地质地 结构结构 温度温度 滞后现象滞后

24、现象 A A、可利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算；、可利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算； B B、土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布；、土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布； C C、土壤水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤、土壤水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤 水分的有效性；水分的有效性； D D、应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时、应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时, , 水分水分 特征曲线是必不可少的重要参数特征曲线是必不可少的重要参数 土壤水分特征曲线的用途：土壤水分特征曲线的用途： L q

25、H Ko 第四节第四节 土壤水运动土壤水运动 一、饱和水运动一、饱和水运动 q q为土壤水通量为土壤水通量: :单位时间通过单位面积土壤的水量；单位时间通过单位面积土壤的水量； K Ko o：饱和导水率。：饱和导水率。 H H表示水流两端的水势差，以水柱高度表示。表示水流两端的水势差，以水柱高度表示。 L L距离，即水的流程。距离，即水的流程。 H/LH/L（水势梯度）单位距离的水势差。（水势梯度）单位距离的水势差。 K K（比例常数，导水率）单位水势梯度下的通量。（比例常数，导水率）单位水势梯度下的通量。 水分在土壤中的运动可用描述液体在多孔体中运动的达西定律来表示。水分在土壤中的运动可用描

26、述液体在多孔体中运动的达西定律来表示。 饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度。饱和流的推动力主要是重力势梯度和压力势梯度。 田间出现的土壤水饱和流有以下三种情况：田间出现的土壤水饱和流有以下三种情况： 一是垂直向下的饱和流一是垂直向下的饱和流 二是水平饱和流二是水平饱和流 三是垂直向上的饱和流三是垂直向上的饱和流 二、非饱和水运动二、非饱和水运动 与饱和流比较与饱和流比较，不饱和流具有两个特点：不饱和流具有两个特点： 土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度和重力势梯度土壤非饱和流的推动力主要是基质势梯度和重力势梯度 饱和条件下的土壤导水率（饱和条件下的土壤导水率（K K）对特定土壤为一常数

27、，而非饱和导）对特定土壤为一常数，而非饱和导 水率是土壤含水量或基质势的函数水率是土壤含水量或基质势的函数 干旱地区意义干旱地区意义 ，上升至根部，上升至根部 扩散运动，水汽压大扩散运动，水汽压大-水汽压小，水汽压小， 湿湿-干，热干，热-冷。冷。 土壤气态水的运动表现为土壤气态水的运动表现为 水汽扩散水汽扩散和和水汽凝结水汽凝结两种现象两种现象 水汽扩散运动的推动力是水汽压梯度，这是由土壤水水汽扩散运动的推动力是水汽压梯度，这是由土壤水 势梯度或由土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的。势梯度或由土壤水吸力梯度和温度梯度所引起的。 三、水汽运动三、水汽运动 1、“夜潮夜潮”现象现象 多出现于地下水

28、埋深度较浅的多出现于地下水埋深度较浅的“夜潮地夜潮地”。 “冻后聚墒”的多少，主要决定于该土壤的含 水量和冻结的强度。含水量高冻结强度大，“ 冻后聚墒”就比较明显。一般对土壤上层增水 作用为24左右 。 2 2、“冻后聚墒冻后聚墒”现象现象* * * * 冬季表土冻结，水汽压降低，而冻层以下土层 的水汽压较高，于是下层水汽不断向冻层集聚、 冻结、使冻层不断加厚，其含水量有所增加， 这就是“冻后聚墒”现象。 （一）（一） 土壤入渗（土壤入渗（soil water infiltration)* 一般是指水自土表垂直向下进入土壤的过程，一般是指水自土表垂直向下进入土壤的过程， 但也不排斥如沟灌中水分

29、沿侧向甚至向上进入土但也不排斥如沟灌中水分沿侧向甚至向上进入土 壤的过程。壤的过程。 四、入渗、土壤水的再分布和土面蒸发四、入渗、土壤水的再分布和土面蒸发 影响因素：影响因素： 一是供水速率， 二是土壤的入渗 能力 (入渗速率 infiltration rate) (soil water redistribution) 概念：概念：土壤水入渗过程 结束后，水在重力和吸力 梯度影响下在土壤中向下 移动重新分布的过程。 土壤水的再分布是土壤 水的不饱和流。 （二）土壤水的再分布（二）土壤水的再分布 ( (三 三) ) 土面蒸发 土面蒸发 Soil Water evaporation 土面蒸发过程区

30、分为三个阶段。土面蒸发过程区分为三个阶段。 1、表土蒸发强度保持稳定的阶段表土蒸发强度保持稳定的阶段 概念：概念：即单位时间内单位面积地面上所蒸发的水量即单位时间内单位面积地面上所蒸发的水量 土壤水汽进入大气的过程。土壤水汽进入大气的过程。 2、表土蒸发强度随含水率变化的阶段表土蒸发强度随含水率变化的阶段 蒸发速率急剧降低，有利于土壤墒情的保持蒸发速率急剧降低，有利于土壤墒情的保持 3、水汽扩散阶段、水汽扩散阶段 土壤输水能力极弱，不能补充表土蒸发损失的水分，土土壤输水能力极弱，不能补充表土蒸发损失的水分，土 壤表面形成干土层。在此阶段，蒸发面不是在地表，而壤表面形成干土层。在此阶段，蒸发面不

31、是在地表，而 是在土壤内部，蒸发强度的大小主要由干土层内水汽扩是在土壤内部，蒸发强度的大小主要由干土层内水汽扩 散的能力控制，并取决于干土层厚度，一般来说，其变散的能力控制，并取决于干土层厚度，一般来说，其变 化速率十分缓慢而且稳定。化速率十分缓慢而且稳定。 土壤保墒措施在蒸发的第一阶段进行效果最佳土壤保墒措施在蒸发的第一阶段进行效果最佳 ；第二阶段次之。；第二阶段次之。 （四）盐土的水分蒸发：（四）盐土的水分蒸发： 夏季积盐多； 蒸发力弱积盐少； 盐往高处走，盐斑的扩大。 五、水分管理五、水分管理 土壤是漏水的贮水库。土壤是漏水的贮水库。 1 1、控制水分入渗，防地表迳流；水田蓄水（适当渗漏

32、）。、控制水分入渗，防地表迳流；水田蓄水（适当渗漏）。 2 2、防止水分蒸发：锄地，覆盖、防止水分蒸发：锄地，覆盖 3 3、灌溉：旱地至田间持水量；灌溉方法；水田灌溉防漏。、灌溉：旱地至田间持水量；灌溉方法；水田灌溉防漏。 4 4、排除多余水：地面排水沟；地下排水降低地下水、排除多余水：地面排水沟；地下排水降低地下水 含量：空气孔隙容积，旱作要求含量：空气孔隙容积，旱作要求10-15%10-15%以上以上 组成：与大气比较组成：与大气比较 1 1土壤空气中的土壤空气中的COCO2 2含量高于大气含量高于大气 2 2土壤空气中的土壤空气中的O O2 2含量低于大气含量低于大气 3 3土壤空气中的

33、水汽含量一般高于大气土壤空气中的水汽含量一般高于大气 4 4土壤空气中含有较高量的还原性气体（土壤空气中含有较高量的还原性气体（CHCH4 4等）等） 第五节第五节 土壤空气状况土壤空气状况 一、土壤空气的组成与含量一、土壤空气的组成与含量 土壤空气组成显然不是固定不变的。 土壤空气的变化规律：土壤空气的变化规律： 随着土层深度的增加，土壤空气中CO2含量增大， O2含量减少，无论在膜地或露地均是如此； 气温和土温升高，根系呼吸加加强，微生物活动加 快，土壤空气中CO2含量增加，夏季CO2含量最高； 覆膜田块的CO2含量明显高于未覆稻草原露地，而 O2则反之 土壤空气中的CO2和O2的含量是相

34、互消长的，二者 的总和维持在1922%之间， 、作用：不断更新组成，使土体内各部分组成趋向均一。、作用：不断更新组成，使土体内各部分组成趋向均一。 、机制、机制 二、土壤通气性二、土壤通气性 土壤通气性土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以及土体是泛指土壤空气与大气进行交换以及土体 内部允许气体扩散和通气的能力。内部允许气体扩散和通气的能力。 1 1）土壤空气与大气间气体）土壤空气与大气间气体整体交流整体交流。 在土壤空气与大气之间总压力梯度引起：在土壤空气与大气之间总压力梯度引起： 气象因素：温度；气象因素：温度； 降雨及灌溉，降雨及灌溉， 挤出，进入；挤出，进入； 风，机械搅动，无复盖影

35、响大；风，机械搅动，无复盖影响大； 大气气压改变。大气气压改变。 2 2）气体扩散）气体扩散 是土壤通气的主要机制，由个别气体分压梯度引起。是土壤通气的主要机制，由个别气体分压梯度引起。 涉及个别气体的交换，涉及个别气体的交换， 如如COCO2 2，O O2 2等。等。 通气性调节：改善孔性：耕作，轮作，排水，促进团粒结构形成。通气性调节：改善孔性：耕作，轮作，排水，促进团粒结构形成。 第六节第六节 土壤热量状况土壤热量状况 一、土温重要性一、土温重要性 种种 子子 萌萌 发发 根根 系系 生生 长长 生生 理理 过过 程程 直接影响作物生长直接影响作物生长 各各 种种 化化 学学 反反 应应

36、 速速 度度 微微 生生 物物 活活 性性 水水 气气 运运 转转 间接影响作物生长间接影响作物生长 1 1、主要来自太阳辐射能地球、主要来自太阳辐射能地球 获太阳总辐射的获太阳总辐射的1/201/20亿。亿。 H I E a 2 2、生物热、生物热 微生物分解有机质放热过程，堆肥，厩微生物分解有机质放热过程，堆肥，厩 肥温床中发热。肥温床中发热。 二、土壤热量来源二、土壤热量来源 太阳辐射热量是主要来源，太阳辐射热量是主要来源， 生物热和地热仅在某特定条生物热和地热仅在某特定条 件下发挥作用件下发挥作用。 3 3、地热、地热 地壳导热能力差。地壳导热能力差。 影响地表辐射平衡的因素影响地表辐

37、射平衡的因素 纬度和海拔高度；纬度和海拔高度； 坡向和坡度；坡向和坡度； 地面复盖情况地面复盖情况 辐射平衡所获得的热量，能否以热通量传至下层升高土温，以及升高多辐射平衡所获得的热量，能否以热通量传至下层升高土温，以及升高多 少（反之冷却，冷却多少），受到土壤热学性质的影响。少（反之冷却，冷却多少），受到土壤热学性质的影响。 三、土壤热学性质三、土壤热学性质 （一）土壤热容量（一）土壤热容量: : 指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低11时所吸收或放出的热量。时所吸收或放出的热量。 质量热容量质量热容量 C C：J/J/克克度度 也称比热也称比热

38、 容积热容量容积热容量 CV：J/cmJ/cm3 3度度 土壤成分土壤成分C CCV 矿质土粒矿质土粒0.170.170.460.46 有机质有机质0.460.460.600.60 水水1 11 1 空气空气0.0030.003 可见，可见，土壤容积热容量土壤容积热容量 CV = 0.46Vm + 0.60Vo + Vw Vm:矿物质容积矿物质容积; ; Vo有机质容积；有机质容积；Vw: :水容积。空气水容积。空气CV太小，略去。太小，略去。 对于某一特定土壤来说，有机质数量变化不大，所以其热容量主要对于某一特定土壤来说，有机质数量变化不大，所以其热容量主要 由含水量的多少来决定。依含水量增

39、加而增加，一般湿土土温变化慢，由含水量的多少来决定。依含水量增加而增加，一般湿土土温变化慢， 干土土温变化剧烈。给一定热量，则湿土升温小，干土升温大。干土土温变化剧烈。给一定热量，则湿土升温小，干土升温大。-通过通过 排灌调节土温的依据排灌调节土温的依据 秧田：例，白天排水，傍晚灌水防寒潮，排除耕层多余水，以利增温秧田：例，白天排水，傍晚灌水防寒潮，排除耕层多余水，以利增温 冷土，暖土之分。冷土，暖土之分。 土壤传导热量的性质土壤传导热量的性质-导热性，不良导体，导热性，不良导体，50cm50cm以下土温变化很少，以下土温变化很少， 导热率是用来衡量土壤导热能力大小的。导热率是用来衡量土壤导热能力大