土壤空气和热量课件

第七章土壤空气和热量第一节土壤空气第二节土壤热量第三节土壤温度第四节土壤水、气、热的调节(自学）第七章土壤空气和热量第一节土壤空气1第一节土壤空气一土壤空气的组成composition二土壤空气与大气的交换exchange三土壤通气性aeration第一节土壤空气一土壤空气的组成composition2一土壤空气的组成土壤空气的组成因土壤通气状况和土层深度而异。土壤中CO2含量高于大气土壤O2含量低于大气土壤水汽含量一般高于大气土壤中有时有少量还原性气体CH4、H2、H2S土壤空气成分随时间和空间变化一土壤空气的组成土壤空气的组成因土壤通气状况和土层深度而异3土壤空气与大气组成比较（容积%）O2CO2氮气水汽还原性气体近地面大气20.990.0378.05不饱和无土壤空气<10~200.15~0.6578.8~80.24饱和有时含有CH4，H2S，H2等土壤空气与大气组成比较（容积%）O2CO2氮气水汽还原性近地4二土壤空气与大气的交换土壤空气必须与大气形成一个连通的可以进行对流convect和扩散diffuse的体系。扩散是气体交换的主要形式。扩散主要依靠各种气体的分压梯度gradient。二土壤空气与大气的交换土壤空气必须与大气形成一个连通的可以5粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层土壤形成“封面”，即结皮，阻隔气体交换，所以要注意松土，否则，一些幼嫩的植物幼苗会“憋死”。粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层土壤形成“封面”，即结皮，6三土壤通气性1）概念2）土壤通气性的度量measurement3）土壤通气性对土壤肥力的影响4）土壤通气性的调节措施5）植物对土壤通气性的要求三土壤通气性1）概念71）概念土壤通气性是指土壤空气被大气取代的程度。通气性愈好，则土壤空气的组成愈接近大气。1）概念土壤通气性是指土壤空气被大气取代的程度。通气性愈好，82）土壤通气性的度量1容（通）气孔隙度：通气良好的土壤非毛管孔隙度应不低于10%。2）土壤通气性的度量1容（通）气孔隙度：通气良好的土壤非毛92土壤的氧扩散率：单位时间内扩散通过单位面积土层的氧量，单位为mg/cm2ㆍmin。一般要求氧扩散率在30~40mg/cm2ㆍmin以上，植物才能良好生长。2土壤的氧扩散率：单位时间内扩散通过单位面积土层的氧量，单103氧化还原电位（Eh值）：Eh值大于300mV为氧化态，小于300mV为还原态。通气良好的土壤Eh值可高达600~700mV以上。3氧化还原电位（Eh值）：Eh值大于300mV为氧化态，小113）土壤通气性对土壤肥力的影响1通气性直接影响植物的生长：种子萌发；根系呼吸；根系吸收功能3）土壤通气性对土壤肥力的影响1通气性直接影响植物的生长：122通气性影响土壤微生物活动和土壤养分的转化：通气良好，好氧微生物活动旺盛，有机质分解迅速；通气不良，有机质分解缓慢，并产生还原性有毒物质2通气性影响土壤微生物活动和土壤养分的转化：13第七章土壤空气和热量课件143影响土壤的氧化还原状况redox:

通气良好，土壤呈氧化状态，通气不良，土壤呈还原状态3影响土壤的氧化还原状况redox:154）土壤通气性的调节措施1深耕并使用有机肥，培育良好的土壤结构和耕层构造，提高土壤的总孔隙度度和通气孔隙度；2改良过粘过沙的土壤质地，提高土壤的通气性；4）土壤通气性的调节措施1深耕并使用有机肥，培育良好的土壤163雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土壤板结和形成结皮；4合理灌排，调节土壤水分状况。3雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土壤板结和形成结皮；175）植物对土壤通气性的要求（略)大多数植物在土壤通气性良好时，根系长、颜色浅、根毛丰富缺氧时根系粗短、颜色暗、根系发育受到影响5）植物对土壤通气性的要求（略)大多数植物在土壤通气性良好时18当土壤空气中氧的浓度低于约10%时，一般植物的根系发育就受到影响；低于5%，绝大部分植物根系停止发育；低于2%时，植物根系不再具有吸收功能；在低洼积水情况下，很多植物会烂根和死亡。当土壤空气中氧的浓度低于约10%时，一般植物的根系发育就受到19不同植物对土壤通气性要求有很大差异。如柳树插条能在含氧量为百万分之一的水中生根，而苹果树的细根至少要在土壤含氧量达到3%以上才能生长。不同植物对土壤通气性要求有很大差异。20植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要良好的通气性，对苗圃、花圃来说，要求土壤非毛管孔隙度在15%以上。植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要良好的通气性，对苗圃、花圃21对土壤通气性要求较高的植物有：红松，胡桃楸，黄菠萝，丁香，杉木，雪松，夹竹桃，海棠花，大岩桐等。对土壤通气性要求不高的植物有：云杉，糖槭，柳树，湿地松，月季花，常春藤等。对土壤通气性要求较高的植物有：22第七章土壤空气和热量课件23Ashaveorahaircut?Apoorfarmerwonalotofmoney,sohedecidedthathecouldnowaffordaholidayinanexcellenthotelbythesea.Whenlunchtimecameonhisfirstdaythere,hedecidedtogoandeatintherestaurantofthehotel.Theheadwaitershowedhimtohistable,tookhisorderandwentaway.Whenhelookatthefarmeragain,hehadasurprise!Thefarmerhadtiedhistablenapkinroundhisneck.

Theheadwaiterwasveryannoyedatthisandimmediatelytoldoneoftheotherwaitersintherestauranttogotothemanandinformhim,withoutbeinginanywayinsulting,thatpeopledidnotdosuchathinginrestaurantsofthatquality.Thewaiterwenttothefarmerandsaidinafriendlyvoice,"Goodmorning,sir.Wouldyoulikeashaveorahaircut?"Ashaveorahaircut?24第二节土壤热量1土壤热量的来源source2土壤热量的影响因素affectingfactors3土壤热性质properties第二节土壤热量251土壤热量来源太阳辐射(solarradiation)生物热：有机质分解；微生物代谢(metabolism)；植物种子发芽局部地区的地热1土壤热量来源太阳辐射(solarradiation)262土壤热量的影响因素地理条件:气候，坡向；土壤性质:吸热性endothermicity热容量thermalcapacity导热性thermalconductivity散热性heatdispersion植被或其他覆盖物2土壤热量的影响因素273土壤热性质（1）吸热性endothermicity

（2）散热性thermaldiffusivity

（3）热容量heatcapacity（4）导热性thermalconductivity3土壤热性质28（1）吸热性endothermicity

吸热性：土壤吸收太阳辐射能的能力。对太阳辐射能的反射率reflectivity小，吸热性好。干燥的黑土反射率为0.14湿润黑土为0.08-0.09干燥灰沙土为0.18湿润灰沙土为0.09雪为0.81（1）吸热性endothermicity吸热性：土壤吸收太29反射率影响因素：土壤表面的粗糙程度coarseness湿度humidity土色表面粗糙的新耕土、含水量大、颜色深的土壤，反射率小。早春育苗或越冬植物，常在地面覆盖草木灰plantash，塘泥pondsludge或厩肥animalmanure，增加土壤吸热性。反射率影响因素：30（2）散热性thermaldiffusivity

散热性：土壤向大气散发热量的性能。主要与土壤水的蒸发和土壤辐射有关。夏季土温过高时，可通过灌溉加强蒸发，促使土壤散热降温。夜间天空多云雾，地面有覆盖物，土壤散热少；通常利用熏烟或盖草盖灰等办法，减少土壤散热，预防霜冻。（2）散热性thermaldiffusivity散热性：31（3）热容量heatcapacity土壤热容量：单位质量或容积土壤增温1℃时所需的热量，单位为焦耳/克·度或焦耳/立方厘米·度。土壤热容量与土壤含水量有关。干土的热容量为0.2左右，水分饱和的土壤热容量接近1。（3）热容量heatcapacity土壤热容量：32含水量愈高的土壤，提高等同温度所需的热量愈大：农村育秧，白天放干水，晚上灌满水沙性土热容量比粘重土壤小：沙性土白天升温较快，通常叫“热性土”粘重土壤由于含水量高，升温较慢，称“冷性土”。含水量愈高的土壤，提高等同温度所需的热量愈大：33（4）导热性thermalconductivity导热性：指土壤从温度较高的土层向温度较低的土层传递热量的能力，一般用导热率来衡量。导热率：指在温度梯度为1℃/cm时，每秒钟在1cm2截面上通过的热量（j/cm2.s.℃）导热率高，表示传递热迅速。（4）导热性thermalconductivity导热性：34土壤不同组分的导热率（j/cm2.s.℃）成分石英其他矿物平均有机质水空气湿砂干砂导热率4.4×10-21.5×10-21.3×10-25.0×10-32.1×10-41.7×10-21.7×10-3土壤不同组分的导热率（j/cm2.s.℃）成分石英其他矿物平35第七章土壤空气和热量课件36第三节土壤温度1土壤温度的变化规律changingpattern2土壤温度与土壤肥力关系temperatureandfertility3土壤温度的调节措施regulationmeasures第三节土壤温度1土壤温度的变化规律changingpa371土壤温度的变化规律日变化规律dailypattern土壤温度会随着太阳辐射能强度的周期性变化而变化，但时间上有滞后现象。随着土层的不断加深，温度的变化幅度逐渐减弱。1土壤温度的变化规律38第七章土壤空气和热量课件39夏天晴天中午到达土面的太阳辐射能最强在1cm深处的土壤最高温度是在14:00才出现8cm深处最高温度出现在16:0032cm深处00:40达到最高温70cm以下的土层温度昼夜变化甚微夏天晴天中午到达土面的太阳辐射能最强40年变化规律annualpattern指一年中各个月份土壤温度的变化。通常表土温度从3月份开始回升，7、8月份达到最高点，以后又逐渐下降。年变化规律annualpattern指一年中各个月份土壤温41随着土层深度的增加，土温的年变幅逐渐缩小，最高最低温出现的时间亦逐渐推迟。当达到相当深度后，土壤温度则终年不变。这一深度因地带而异，高纬度地区为25m，中纬度地区为15-20m，热带为5-10m。随着土层深度的增加，土温的年变幅逐渐缩小，最高最低温出现的时42第七章土壤空气和热量课件432土壤温度与土壤肥力关系1）种子发芽出苗要求有适宜的土壤温度。不同植物要求的温度各异。2）土温对植物根系生长有重要影响。一般植物根系在2-4℃时开始生长，10℃以上生长旺盛，超过30-35℃生长受阻。2土壤温度与土壤肥力关系1）种子发芽出苗要求有适宜的土壤443）适宜的土温可促进植物的营养生长和生殖生长。如水稻，温度过低生殖生长延迟，温度过高营养生长期缩短。4）土壤微生物一般在15-40℃范围内生命活动旺盛。5）土壤中的物理、化学反应（过程）受土壤温度的影响。3）适宜的土温可促进植物的营养生长和生殖生长。453土壤热量的调节措施1翻耕松土可以提高地温2灌溉排水夏季灌溉可降低土温，排水可使土温升高。3施用有机肥料有机肥料可以提高土壤的吸热性。3土壤热量的调节措施1翻耕松土464广泛采用多项措施调节土温遮阴，盖塑料地膜，压紧土壤，熏烟，设风障等5施用土面增温剂

如有机合成酸渣剂，棉籽油脚制剂，沥青制剂等，可调节土壤水分，提高土温。4广泛采用多项措施调节土温47第七章土壤空气和热量第一节土壤空气第二节土壤热量第三节土壤温度第四节土壤水、气、热的调节(自学）第七章土壤空气和热量第一节土壤空气48第一节土壤空气一土壤空气的组成composition二土壤空气与大气的交换exchange三土壤通气性aeration第一节土壤空气一土壤空气的组成composition49一土壤空气的组成土壤空气的组成因土壤通气状况和土层深度而异。土壤中CO2含量高于大气土壤O2含量低于大气土壤水汽含量一般高于大气土壤中有时有少量还原性气体CH4、H2、H2S土壤空气成分随时间和空间变化一土壤空气的组成土壤空气的组成因土壤通气状况和土层深度而异50土壤空气与大气组成比较（容积%）O2CO2氮气水汽还原性气体近地面大气20.990.0378.05不饱和无土壤空气<10~200.15~0.6578.8~80.24饱和有时含有CH4，H2S，H2等土壤空气与大气组成比较（容积%）O2CO2氮气水汽还原性近地51二土壤空气与大气的交换土壤空气必须与大气形成一个连通的可以进行对流convect和扩散diffuse的体系。扩散是气体交换的主要形式。扩散主要依靠各种气体的分压梯度gradient。二土壤空气与大气的交换土壤空气必须与大气形成一个连通的可以52粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层土壤形成“封面”，即结皮，阻隔气体交换，所以要注意松土，否则，一些幼嫩的植物幼苗会“憋死”。粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层土壤形成“封面”，即结皮，53三土壤通气性1）概念2）土壤通气性的度量measurement3）土壤通气性对土壤肥力的影响4）土壤通气性的调节措施5）植物对土壤通气性的要求三土壤通气性1）概念541）概念土壤通气性是指土壤空气被大气取代的程度。通气性愈好，则土壤空气的组成愈接近大气。1）概念土壤通气性是指土壤空气被大气取代的程度。通气性愈好，552）土壤通气性的度量1容（通）气孔隙度：通气良好的土壤非毛管孔隙度应不低于10%。2）土壤通气性的度量1容（通）气孔隙度：通气良好的土壤非毛562土壤的氧扩散率：单位时间内扩散通过单位面积土层的氧量，单位为mg/cm2ㆍmin。一般要求氧扩散率在30~40mg/cm2ㆍmin以上，植物才能良好生长。2土壤的氧扩散率：单位时间内扩散通过单位面积土层的氧量，单573氧化还原电位（Eh值）：Eh值大于300mV为氧化态，小于300mV为还原态。通气良好的土壤Eh值可高达600~700mV以上。3氧化还原电位（Eh值）：Eh值大于300mV为氧化态，小583）土壤通气性对土壤肥力的影响1通气性直接影响植物的生长：种子萌发；根系呼吸；根系吸收功能3）土壤通气性对土壤肥力的影响1通气性直接影响植物的生长：592通气性影响土壤微生物活动和土壤养分的转化：通气良好，好氧微生物活动旺盛，有机质分解迅速；通气不良，有机质分解缓慢，并产生还原性有毒物质2通气性影响土壤微生物活动和土壤养分的转化：60第七章土壤空气和热量课件613影响土壤的氧化还原状况redox:

通气良好，土壤呈氧化状态，通气不良，土壤呈还原状态3影响土壤的氧化还原状况redox:624）土壤通气性的调节措施1深耕并使用有机肥，培育良好的土壤结构和耕层构造，提高土壤的总孔隙度度和通气孔隙度；2改良过粘过沙的土壤质地，提高土壤的通气性；4）土壤通气性的调节措施1深耕并使用有机肥，培育良好的土壤633雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土壤板结和形成结皮；4合理灌排，调节土壤水分状况。3雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土壤板结和形成结皮；645）植物对土壤通气性的要求（略)大多数植物在土壤通气性良好时，根系长、颜色浅、根毛丰富缺氧时根系粗短、颜色暗、根系发育受到影响5）植物对土壤通气性的要求（略)大多数植物在土壤通气性良好时65当土壤空气中氧的浓度低于约10%时，一般植物的根系发育就受到影响；低于5%，绝大部分植物根系停止发育；低于2%时，植物根系不再具有吸收功能；在低洼积水情况下，很多植物会烂根和死亡。当土壤空气中氧的浓度低于约10%时，一般植物的根系发育就受到66不同植物对土壤通气性要求有很大差异。如柳树插条能在含氧量为百万分之一的水中生根，而苹果树的细根至少要在土壤含氧量达到3%以上才能生长。不同植物对土壤通气性要求有很大差异。67植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要良好的通气性，对苗圃、花圃来说，要求土壤非毛管孔隙度在15%以上。植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要良好的通气性，对苗圃、花圃68对土壤通气性要求较高的植物有：红松，胡桃楸，黄菠萝，丁香，杉木，雪松，夹竹桃，海棠花，大岩桐等。对土壤通气性要求不高的植物有：云杉，糖槭，柳树，湿地松，月季花，常春藤等。对土壤通气性要求较高的植物有：69第七章土壤空气和热量课件70Ashaveorahaircut?Apoorfarmerwonalotofmoney,sohedecidedthathecouldnowaffordaholidayinanexcellenthotelbythesea.Whenlunchtimecameonhisfirstdaythere,hedecidedtogoandeatintherestaurantofthehotel.Theheadwaitershowedhimtohistable,tookhisorderandwentaway.Whenhelookatthefarmeragain,hehadasurprise!Thefarmerhadtiedhistablenapkinroundhisneck.

Theheadwaiterwasveryannoyedatthisandimmediatelytoldoneoftheotherwaitersintherestauranttogotothemanandinformhim,withoutbeinginanywayinsulting,thatpeopledidnotdosuchathinginrestaurantsofthatquality.Thewaiterwenttothefarmerandsaidinafriendlyvoice,"Goodmorning,sir.Wouldyoulikeashaveorahaircut?"Ashaveorahaircut?71第二节土壤热量1土壤热量的来源source2土壤热量的影响因素affectingfactors3土壤热性质properties第二节土壤热量721土壤热量来源太阳辐射(solarradiation)生物热：有机质分解；微生物代谢(metabolism)；植物种子发芽局部地区的地热1土壤热量来源太阳辐射(solarradiation)732土壤热量的影响因素地理条件:气候，坡向；土壤性质:吸热性endothermicity热容量thermalcapacity导热性thermalconductivity散热性heatdispersion植被或其他覆盖物2土壤热量的影响因素743土壤热性质（1）吸热性endothermicity

（2）散热性thermaldiffusivity

（3）热容量heatcapacity（4）导热性thermalconductivity3土壤热性质75（1）吸热性endothermicity

吸热性：土壤吸收太阳辐射能的能力。对太阳辐射能的反射率reflectivity小，吸热性好。干燥的黑土反射率为0.14湿润黑土为0.08-0.09干燥灰沙土为0.18湿润灰沙土为0.09雪为0.81（1）吸热性endothermicity吸热性：土壤吸收太76反射率影响因素：土壤表面的粗糙程度coarseness湿度humidity土色表面粗糙的新耕土、含水量大、颜色深的土壤，反射率小。早春育苗或越冬植物，常在地面覆盖草木灰plantash，塘泥pondsludge或厩肥animalmanure，增加土壤吸热性。反射率影响因素：77（2）散热性thermaldiffusivity

散热性：土壤向大气散发热量的性能。主要与土壤水的蒸发和土壤辐射有关。夏季土温过高时，可通过灌溉加强蒸发，促使土壤散热降温。夜间天空多云雾，地面有覆盖物，土壤散热少；通常利用熏烟或盖草盖灰等办法，减少土壤散热，预防霜冻。（2）散热性thermaldiffusivity散热性：78（3）热容量heatcapacity土壤热容量：单位质量或容积土壤增温1℃时所需的热量，单位为焦耳/克·度或焦耳/立方厘米·度。土壤热容量与土壤含水量有关。干土的热容量为0.2左右，水分饱和的土壤热容量接近1。（3）热容量heatcapacity土壤热容量：79含水量愈高的土壤，提高等同温度所需的热量愈大：农村育秧，白天放干水，晚上灌满水沙性土热容量比粘重土壤小：沙性土白天升温较快，通常叫“热性土”粘重土壤由于含水量高，升温较慢，称“冷性土”。含水量愈高的土壤，提高等同温度所需的热量愈大：80（4）导热性thermalconductivity导热性：指土壤从温度较高的土层向温度较低的土层传递热量的能力，一般用导热率来衡量。导热率：指在温度梯度为1℃/cm时，每秒钟在1cm2截面上通过的热量（j/cm2.s.℃）导热率高，表示传递热迅速。（4）导热性thermalconductivity导热性：81土壤不同组分的导热率（j/cm2.s.℃）成分石英其他矿物平均有机质水空气湿砂干砂导热率4.4×10-21.5×10-21.3×10-25.0×10-32.1×10-41.7×10-21.7×10-3土壤不同组分的导热率（j/cm2.s.℃）成分石英其他矿物平8