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第五章土壤空气和热量状况

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第五章 土壤空气与土壤热状况

第五章 土壤空气与土壤热状况

（二）合理灌排,控制水分,调节气热

(一)合理灌溉,节约用水 (二)排除积水、通气增温 (三)通过灌排、通气调温
（三）精耕细作,蓄水保墒,通气调温
耕作不仅可以蓄水保墒,而且可以改善 土壤的通气性和温热状况。经常采用的 耕作措施有: 中耕 深翻 镇压

（四）降低土表蒸发,调节土壤 水气热状况
露水的形成

老师：露水是怎样形成的？并说出理由来。
学生回答到：
地球旋转不停，热得出汗，这就
是露水。
露水的形成
晴朗无云的夜间，地面热量散失很快，地 面气温迅速下降。温度降低，空气含水汽的能 力减小，大气低层的水汽就附在草上、树叶上 等，并凝成细小的水珠，即露水。 增加近地面空气的温度，又使水汽扩散， 露水也很难形成。 露水对农作物很有好处， 露水像雨一样，能滋润土壤起到帮助植物生长 的作用。
三 土壤通气状况与作物生长
(一)影响根系发育

大多数作物在通气良好的土壤中,根系 长、颜色浅、根毛多;缺O2土壤中的根系 则短而粗,颜色暗,根毛大量减少。 根系生长需要氧：氧浓度<9~10%，生 长受阻；<5%时，发育停止。

(二)影响根系吸收功能

通气不良时,根系呼吸作用减弱,吸收养 分和水分的功能降低,特别是抑制对K的 吸收,依次为Ca、Mg、N、P等。
2、土壤空气O2含量

比大气低，主要是因为根系和微生物 的呼吸作用需要消耗O2，OM的分解也会 消耗掉O2。
3、土壤空气相对湿度

比大气高。除表层干燥土壤外，土壤 空气湿度一般都在99%以上，处于水汽 饱和状态，而大气只有在多雨季节才接 近饱和。
4、还原性气体

土壤水、空气和热量

土壤水、空气和热量

第五章土壤水、空气和热量主要教学目标：学会分析土壤肥力要素水、气、热之间的关系。

由于土壤水分的重要作用，因此首先要求学生掌握土壤水的形态学观点和能量学观点。

在基本知识掌握的基础上,并能系统地处理土壤水、气、热三者的相互关系和调节措施。

主要内容：第一节土壤水的类型第二节土壤水分含量的表示方法第三节土壤水分能量的分析第四节土壤水分的管理与调节第五节土壤空气和热量第六节土壤水、气、热的相互关系第一节土壤水的类型土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分.土壤中液态水数量最多,对植物的生长关系最为密切。

液态水类型的划分是根据水分受力的不同来划分的，这是水分研究的形态学观点。

这一观点在农业、水利、气象等学科和生产中广泛应用。

一、吸湿水土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。

从室外取土，放在室内风干若干时间后，表面上看似乎干燥了，但把土壤放在烘箱中烘烤，土壤重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加，这表明土壤吸收了空气中的水汽分子。

土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力作用所引起的，一般来说，土壤中吸湿水的多少,取决于土壤颗粒表面积大小和空气相对湿度。

由于这种作用的力非常大，最大可达一万个大气压，所以植物不能利用此水,称之为紧束缚水。

二、膜状水土粒吸足了吸湿水后，还有剩余的吸引力，可吸引一部分液态水成水膜状附着在土粒表面，这种水分称为膜状水。

重力不能使膜状水移动，但其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动,植物可以利用此水。

但由于这种水的移动非常缓慢（0.2-0.4mm/d),不能及时供给植物生长需要，植物可利用的数量很少.当植物发生永久萎蔫时，往往还有相当多的膜状水。

三、毛管水当把一个很细的管子(毛细管)插入水中后，水分可以上升的较高于水平面,并保持在毛细管中。

毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。

毛管水可以有毛管力小的方向移向毛管力大的方向，毛管力的大小可用Laplace公式计算：P = 2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力,r为毛管半径。

土壤空气、土壤热量及水气热调节

土壤空气、土壤热量及水气热调节

式中：E0：标准氧化还原电位，即体系中氧化剂与 还原剂浓度相等时的电位。
n：反应中电子转移数
39/42
氧化还原 状况
氧化
弱度还原
中度还原 强度还原
表2-20 土壤氧化还原状况分级
Eh范围
>400mV
400～ 200mV 200～100mV
<-100mV
化学反应
对作物生长的 影响
O2占优势，各物质以 旱作有利，水稻
2.5.2.2 土壤导热率（soil thermal conductivity）
土壤导热率是评价土壤传导热量快慢的指标，它 是指在面积为1m2、相距1m的两截面上温度相差1K度 时，每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。其单位 为：J·（m•K•s）-1。
土壤导热率的大小主要与土壤矿物质和土壤空气 有关。与土壤容重呈正相关，与土壤孔隙度呈负相关。
土壤
水分
4.187
4.187 0.0054-0.0059
矿质
土粒
1.930
0.712 0.0167-0.0209
土壤 有机质
2.512
1.930 0.0084-0.0126
导温率 (cm2 ·s-1) 0.1615-0.1923 0.0013-0.0014 0.0087-0.0108 0.0033-0.0050
2.6 土壤水、气、热的调节与氧化还原性 2.6.1 土壤水、气、热的调节 2.6.2 土壤氧化还原性质
30/42
2.6.1 土壤水、气、热的调节 2.6.1.1 土壤水分的调节 （1）土壤水分平衡 土壤水分的收入以降雨和灌溉水为主，此外还有 地下水的补给和其它来源的水（如水气凝结、外来径流 等）。 土壤水的支出主要有土表蒸发、植物蒸腾、向下 渗漏及地表径流损失等。

土壤空气、土壤热量及水气热调节

土壤空气、土壤热量及水气热调节

项目 对照 自然含水量 9.90
化肥 11.76
猪粪 15.08
秸秆 14.10
化肥+猪 粪
16.92
化肥+秸 秆
15.71
田间持水量 25.00 28.40 30.98 29.12 31.23 31.41
饱和含水量 35.18 35.10 39.23 36.90 40.71 40.68
34/42
2.6.1.2 土壤空气调节
对于粘质土壤的通气不良可采取合理耕作结合增 施有机肥料，以改善土壤结构、增加土壤通气孔隙。
对于地势低洼、地下水位高的易涝地区的土壤通 气不良应加强土壤水分管理，建立完整的排水系统，降 低地下水位，及时排除渍涝。
对于因降（灌）水量大而造成的土壤过湿、表土 板结而影响通气的，应及时中耕、松土，破除地结皮等， 土壤通气性就会大大改善。
K =λ /Cv
式中：K为土壤导温率；
λ 为导热率；
Cv为土壤容积热容量。
26/42
27/42
土壤组成与土壤的热特性
重量
导热率
土壤组 成分
容积热容量 （J·cm-3·K-1)
热容量 (J·g-1·K-1)
（J·cm-1·s-1·K-1)
土壤
空气
0.0013
1.00 0.00021-0.00025
28/42
2.5.3 土壤温度与作物生长 2.5.3.1 土壤温度与种子萌发 2.5.3.2 土壤温度与作物根系生长 2.5.3.3 土壤温度与作物营养生长和生殖生长 2.5.3.4 土壤温度影响养分转化与吸收 此外，土壤有机质的转化、养分的释放以及土壤 中水、气的运动等也都受到土壤温度的影响。
29/42
2.6 土壤水、气、热的调节与氧化还原性 2.6.1 土壤水、气、热的调节 2.6.2 土壤氧化还原性质

第五章 土壤空气与热状况

第五章 土壤空气与热状况

4、对土壤热特性的影响因素：固、液、气三相物质比例 由下表可见，土壤水分热容量最大，土壤空气最小，而 矿质土粒和土壤有机质介于两者之间，而固体是相对稳 定的，则主要取决于土壤水分和土壤空气的含量。 所以，粘土：水分含量较高，早春季节解冻迟，土壤回 升慢，为冷性土； 砂土：水分含量低，早春土温回升快，为热性土。
三、土壤通气性（soil aeration） 土壤通气性（土壤透气性）：指土壤空气与近地层大气进行气
体交换以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。
土壤通气性影响多种生物的生命活动，各种有机物质转化的化
学过程，根际呼吸，种子萌发，土壤病虫害的发生。
土壤通气产生的机制：
（一）、土壤空气扩散（Soil air diffusion） 指某种气体成分由于分压梯度与大气不同而产生的移动。它是 土壤空气与大气间进行交换的主要因素，原理服从气体扩散 公式： F＝－D· dc/dx F：单位时间气体扩散通过单位面积的数量； Dc/dx：气体浓度梯度或气体分压梯度； D：扩散系数，负号表示其从气体分压高向低扩散。
2、土壤水分调节：
减少土壤水分的损失；增加作物对降雨，灌溉水及土壤中 原有贮水的有效利用，同时包括对多余水分的排除等， 措施如下： （1）控制地表径流，增加土壤水分入渗；

合理耕翻：创造疏松的耕作层，保持土壤适当的透水性 以吸收更多的降雨和减少地表径流损失。 等高种植，建立水平梯田：改造地形，平整土地，减少 水土流失，梯田层层蓄水，坎地节节拦蓄 改良表土质地结构：增加土壤孔隙度，使蓄墒能力增强。
第二节
一、土壤热来源与平衡
土壤热状况
（一）土壤热来源
1、太阳辐射（solar radiation） 与所处的纬度有关，随纬度的提高，接受辐射减少；

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

1.3.1.1吸湿水: 干燥的土粒由于分子引力和静电引力的 存在而从空气中吸收水份的性质称为吸 湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水. 特点: <1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大 气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大; 也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸 湿量也愈大.


<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气 压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大 气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.

年变化 － （太阳辐射能的季节变化） 呈现两个阶段, 升温阶段, 2~7月; 降温阶段, 8~1月; 最高温7月, 最低温1月. 随土层加深年变幅也减小, 在5~20米处消 失.
影响土温的因素： 一切影响土壤热量收入或支出的因素最终都将 影响土壤温度的高低, 可分为环境因素和土壤 内部因素两大类. 环境因素: a. 土壤所处的纬度 随着纬度的增加, 太阳入射角减小, 单位面积土 壤得到的太阳辐射能减少, 故纬度越高, 土温越 低.
第 五 章 土壤水、热、气、 肥及其相互关系

土壤水、热、气、肥4大因素 ：
各有其独立的运动发展变化规律 各自与环境状况息息相关 共存于土壤体系中，相互联系、相 互制约的。
第 一 节

土壤热性质
1- 土壤的热量来源 土壤热量主要来自4个方面，太阳辐射能、地热、 生物热和化学热。 1-1 太阳辐射： 任何物体，温度高于绝对零度 (－273 ℃) 时, 都要以电磁波的方式向外辐射能量。 太阳表面温度高达6000 ℃, 它要以电磁波 的方式向外辐射大量能量, 这种能量是土壤热 量的主要来源, 一般每cm2每分钟可得到1.9 卡 的热量.

土壤水分、空气和热量

土壤水分、空气和热量
园林植物生长与环境
土壤水分、空气和热量
1.1土壤水分
土
1、吸湿水（紧束缚水）
壤
水
2、膜状水（松束缚水）
的 类
3、毛管水
型
4、重力水和地下水土壤ຫໍສະໝຸດ 分、空气和热量1.1土壤水分
1.土粒2.吸湿水 3.膜状水4.移动的毛管水 5.空气孔隙
土壤水分、空气和热量
1.2土壤空气
气体 近地表大气
土壤空气与大气组成差异
O2(%) 20.94
CO2(%) 0.03
N2 (%) 78.05
其它气体(%) 0.98
土壤空气 18.0～20.03 0.15～0.65 78.8～80.24
0.98
1、土壤空气中O2的含量低于大气，而CO2含量高于大气。 2、土壤空气中的水汽含量高于大气。 3、土壤空气中又是含有少量还原性气体。
土壤水分、空气和热量
1.3土壤热量状况
土壤水分、空气和热量
1.3土壤热量状况
图6-5 干燥土壤热传导示意图
图6-6 湿润土壤热传导示意图
园林植物生长与环境

土壤学第5章

土壤学第5章
(1)、土水势：指土壤水在各种力作用下势能的变化；
请注意：在不 同的情况下， 土壤总水势的 各分势组成是 不同的。
总水势： t=m+p+s+g
(2)、土壤水吸力：指土壤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。
一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与m相等，但符号 相反。
土 壤 水
第一节 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O.M，养分 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(即在105-1100C下烘干重)，必须先测定含水量，将湿土换算成干土。
一、以水分重量占干土重量百分数表示---含水量(重量%) 土壤含水量(重量%) = (水重/干土重) x 100 = (W湿-W干)/W干 x 100 W湿=W干(1+含水量) W干=W湿/(1+含水量)
四、入渗、土壤水的再分布和土面蒸发
（一） 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， 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。
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)
二、土壤持水曲线(土壤水分特征曲线)
定义：土壤水吸力与土壤含水量之间的相关曲线
影响因素 •质地 •结构 •温度 •滞后现象
土壤水分特征曲线的用途：
A、可利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算； 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； 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 水分的有效性； D、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 特征曲线是必不可少的重要参数

土壤和空气的热量交换方式和热特性

土壤和空气的热量交换方式和热特性

第一节土壤和空气的热量交换方式和热特性一、土壤和空气的热量交换方式在土壤和空气中，存在着多种形式的热量过程。

除分子热传导、辐射和对流这三种方式外，还存在着平流、乱流和因水的相变而引起的热量转移形式。

这些过程对土壤和空气层热状况的形成起着决定性作用。

（一）分子热传导以分子运动来传递热量的过程称为分子热传导。

在土壤层中，热量交换是由分子热传导形式来完成的。

分子热传导过程强弱对土壤层内热状况的形成有着重要意义。

但在空气中，由于空气是热的不良导体，其分子导热率很小，因而由传导方式进行的热量转移比其他方式要少得多，在多数情况下是可忽略不计的。

（二）辐射地面和大气层之间的辐射热交换是始终存在的。

地面一方面吸收太阳辐射和大气逆辐射，同时也向大气放出长波辐射。

白天当地面吸收的辐射超过放出的热量时，地面被加热增温，并通过辐射或其他方式把热量传送到大气层和土壤下层使之增温；夜间地面放出的长波辐射超过吸收的大气逆辐射，结果使得地面损失热量，导致地面温度下降，此时土壤深层和大气就反过来以各种方式向地面输送热量，以维持地表温度不致下降太多，结果使得土壤深层和大气层的温度也发生下降。

（三）对流1、对流的概念空气在铅直方向上的大规模升降运动。

2、对流的种类对流按产生的原因可分为两类：（1）热力对流（自由对流）发生在低层气温剧烈增高或高层空气冷却时，上下层气温差异加大，造成低层空气密度较小，高层空气密度较大的不稳定状态，因而很容易产生对流。

（2）动力对流（强迫对流）空气水平流动时遇到山脉等障碍物时被迫抬升或因其它外力作用强迫时发生的。

对流使上下层空气混合，并发生热量交换。

对流的空气升降速度有时可达10m/s以上，高度可达对流层顶部附近。

一般在夏季及午后对流较强，冬季及清晨较弱。

（四）平流大范围的空气水平运动称为平流。

冬季大规模冷空气南下，可使气温急剧下降，在24小时内甚至气温可下降十几度；夏季海洋上暖湿空气北上，可使它影响地区的气温升高。

土壤水分平衡、土壤空气的运动、土壤热量与土壤热性质

土壤水分平衡、土壤空气的运动、土壤热量与土壤热性质

其土壤含水量的变化应等于其来水水增加，负值表示减少。

田间土壤水分收支示意图P 下渗水 D 降水灌溉 I上行水 U根据田间土壤水分示意图，可列出土壤水分平衡的数学表达式：P+l+U=E+T+R+In+D+△W式中:△W 表示计算时段末与时段初土体储水量之差(mm);公式中左侧为水分进入量；而右侧则为水分支出量。

当△W 为零时，说明，土层中水分无增无减，即收支平衡。

植物冠层截流 ln蒸腾、蒸发ET 径流损失 R动，并不断地与大气进行交换。

如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会在12~40h消耗殆尽。

土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。

（一）对流定义：是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动，也称为质流。

土壤与大气间的对流总是由高压区流向低压区。

低压对流方向：高压总压力梯度的产生：气压变化、温度梯度、表面风力、降雨或灌溉、翻耕。

土壤空气对流方程式:q v = -(k /η) ▽pq v—空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的空气容积);k —通气孔隙透气率;η —土壤空气的粘度;▽p —土壤空气压力的三维梯度。

空气对流量随着土壤透气率和气压梯度的增大而增大。

（二）扩散定义：在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。

是土壤与大气交换的主要机制。

扩散过程气相扩散液相扩散通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用通过不同厚度水膜的扩散（二）扩散这两种扩散过程都可以用费克（Fick）定律表示：qd = - Ddc/dxqd — 扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量);“-”— 表示方向D — 在该介质中扩散系数（其量纲为面积/时间);dc/dx — 浓度梯度对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示：qd = - (D/B) (dp/dx )B — 偏压与浓度的比扩散系数D值的大小取决于土壤性质,通气孔隙状况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等)（一）土壤热量来源太阳辐射能：土壤热量的最根本来源。

土壤空气及热状况

土壤空气及热状况
水是热的良导体 空气是热的不良导体 因此水分多导热性好，空气多导热性差
第三节
二、土壤导热率
土壤缺水，土粒间孔隙被空气占据，导热率降低
土壤湿润，土粒间孔隙被水分占领，导热率升高
土壤热性质
第三节
二、土壤导热率
土壤热性质
不同组成分的导热率 （J/cm· S· C） 土壤组成分 石英 湿砂粒 干砂粒 泥炭 腐殖质 土壤水 土壤空气 导热率 4.427×10-2 1.674×10-2 1.674×10-3 6.276×10-4 1.255×10-2 5.021×10-3 2.092×10-4
第三节
土壤热容量 (Cv)
土壤热性质
一、土壤热容量(soil heat capacity,soil thermal capacity)
单位质量/容积土壤每升高/降低1℃吸收/放出的热量
Cp—重量热容-单位J/(g.K)
Cv—容积热容—单位J/(cm3.K) Cv=Cp×ρb
请注意矿物颗粒,有机质,空气和水的热容量值
o
第三节
三、土壤的热扩散率
土壤热性质
土壤热扩散率 标准状况下, 土层 垂直方向上每cm距离内，1℃温 度梯度下，每秒流入1cm2土壤断 面面积的热量,单位体积(1cm3)土 壤所发生的温度变化. 大小等于土 壤导热率/容积热容量的比值 (厘米 2 / 秒) D
当太阳辐射通过大气层时，热量部 分被大气吸收散射，部分被云层和 地面反射，土壤吸收其中一少部分
一、土壤热量的来源
第二节 土壤热性质及热平衡 （soil heat）
（二）生物热
据估算，含有机质4％的土壤，每m2耕层有机质的潜能为 6.28×109～6.99×109KJ，相当于燃烧4.94 ～12.36kg无烟煤 可用于升高低温，促进早春出苗或返青

陇东学院土壤肥料章节习题

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章节习题2009-03-28 13:13 点击次数：620土壤肥料学章节习题绪论习题1. 名词解释：(1)土壤 (2)土壤肥力 (3)肥料2．填空：(1) 土壤由、、、和五种物质组成。

(2) 土壤肥力根据肥力来源分为和，根据肥力显现程度分为和。

(3) 土壤四大肥力因素是、、和。

3.简答题：（1）土壤、肥料在可持续发展农业中的地位、作用以及学习土壤肥料学的重要性。

（2）简述世界近代土壤肥料科学主要学派的基本观点及其贡献与不足。

第一章土壤矿物质土粒习题1．名词解释⑴土壤矿物质 (2)土壤母质⑶粒级⑷土壤质地⑸岩石风化作用2．填空（1）土壤颗粒可分为、、和 4个不同等级。

（2）土壤物理性砂粒与物理性粘粒的分界点是毫米。

（3）根据成因，土壤中的矿物可分为和两大类。

（4）土壤中的次生矿物主要包括、和 3大类。

（5）我国土壤学家将我国土壤质地划分为、和 3大类。

（6）成土岩石根据成因分为、和 3大类。

（7）按照风化作用的特点，可将风化作用分为、和 3种类型。

（8）按照搬运动力和沉积特点，母质可分为、、、、、、、、等几种类型。

（9）我国土壤质地分类中，砂粒质量分数大于的土壤为砂土，粘粒质量分数大于的土壤为粘土。

3．判断正确和错误，错误的在( )中打Ⅹ，正确的在( )中打√（1）粘土矿物是指那些土壤颗粒径小于0.01mm的矿物质。

( )（2）土壤颗粒大小差别非常大，但都是圆球形。

( )（3) 大小不同的土粒化学成分差别很大，但所表现出来的性质非常相近。

( )（4）石英是原生矿物，而赤铁矿是次生矿物。

( )（5）高岭石在南方热带土壤中较多，蛭石在北方土壤中含量较高。

(√ ) （6）高岭石的颗粒比蒙脱石要小。

( )（7）土壤中的粘土矿物只有层状硅酸盐类矿物一种。

( )（8）一般砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性土壤。

( ) （9）任何一种土壤，从表层到成土母质，各层土壤的质地都是一样的。

( ) 4．判断错误，并加以纠正（1）砂土是指土壤颗粒全部都是砂粒的土壤，壤土是指土壤颗粒全部是粉砂粒的土壤，粘土的土壤颗粒都是粘粒。

第05章+土壤物理性质(质地和结构)

第05章+土壤物理性质(质地和结构)
作 措施 耕
生物作用
胶结作用
团粒结构形成机制
冻融交 替
水膜的粘 结作用
胶体的凝聚作用
（1）生物作用
根系的穿插作用: 根系的挤压作用: 使大土团破碎成小土团 使小土团组合为大土团
频繁反复的穿插和挤压，易形成团粒结构。
（2）土壤干湿交替作用
湿润土块在干燥过程中由于胶体失水而收缩 干燥土块因吸水而膨胀 使土体出现裂缝而碎，促进各种结构体的形成。
卡庆斯制：二级
国际制：
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒 (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可 从三角图上查质地名称。
查三角图的要点 以粘粒含量为主要标准， <15%者为砂土质地组和壤土质地组; 15％－25％者为粘壤组; >25%者为粘土组。 土壤含粉粒>45 --“粉 质” ； 砂粒含量在55%-85%-“砂质”
常见的土壤粒级制 卡钦斯基制 (1957) 石 砾 粗砂粒 物 理 性 砂 粒 物 理 性 粘 粒 粘 粒 粗粘粒 细粘粒 胶质粘粒 粘 粒 粘 粒 粗粉粒 粉 中粉粒 细粉粒 粒 粉 粒 细砂粒 极细砂粒 细砂粒 中砂粒 美国农部制 (1951) 石 砾 极粗砂粒 粗砂粒 中砂粒 细砂粒 粗砂粒 国际制 (1930) 石 砾
3、壤质土主要特性：
•
水、气：大小孔隙数量适中，通气透水性良好
• 热：含水量适宜，土温比较稳定 • 肥：养分含量多，保肥性能好 • 耕性：耕性良好，宜耕期长
砂粘适中，消除了砂土类和粘土类的缺点， 是农业生产上质地比较理想的土壤
将砂质土、壤质土、粘质土基本肥力性状比较如下：
（一）砂质土 农民称白土、白塘土，广泛分布于我国北方，它通

第五章土壤空气与土壤热量状况PPT课件

第五章土壤空气与土壤热量状况PPT课件
土壤空气中的CO2和O2的含量是相互消长的，二者 的总和维持在19~22%之间，
p109
要关心剖面土壤空气质量
覆膜和裸露棉田在不同生长期内土壤空气含量(%)
深度
/cm
0
覆膜
05-01
07-29
CO2
O2
CO2
O2
－
－ 0.915 －
露地
05-01
07-29
CO2
O2
CO2
O2
－ 0.056 0.056 －
问题：土壤空气质量如何满足作物生长
需求的？
有资料表明：如果土壤不具备通气性，那 么，土壤空气中O2仅能够作物根系呼吸消 耗12～40个小时，可见，土壤气体更新是 多么重要。土壤是如何通气的呢？
√
.
6
4、 风干土中含有( ) 。 A.重力水 B.毛管水 C.膜状水 D.√吸湿水
5.在土壤含水量15%时，其他条件一致，哪种质地的土 壤水势最低（ ）。
√A、√粘质土 B、砂质土 C、壤质土 D、不确定
6.取鲜土15克，烘干后为12克，问土壤含水量是（ ）。 √A、25% B、20% C、80% D、75%
5 0.158 20.497 1.006 20.439 0.70 20.649 0.211 20.653
10 0.420 20.397 1.060 20.275 0.104 20.513 0.279 20.668
15 0.250 20.486 0.865 19.953 0.134 20.857 0.385 20.506
√
二、判断题
1. 土壤水吸力越大,对作物的有效性就越大。( ) F
2. 任何一种土壤,无论是由干变湿还是由湿变干,只要土壤
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太阳的辐射能 垂直于太阳光下一平方厘 米的黑体表面在一分钟内吸 收的辐射能常数），称作太 阳常数，一般为1.9k/cm2/min。
99％的太阳能包含在0.34.0微米的波长内，这一范围 的波长通常称为短波辐射。
当太阳辐射通过大气层时， 其热量一部分被大气吸收散 射，一部分被云层和地面反 射，土壤吸收其中的一少部 分。 a
三、土壤温度状况
(一)影响土壤温度的因素
1、环境因素对土壤热状况的影响 纬度：高纬度地区太阳照射倾斜度大，地面接受 太阳辐射能少，因此土壤温度一般低于低纬度地区。 土温亦随海拔高度的升高而降低。山区低于平地。 坡向：与阳光照射时间有关，在北半球南坡照射 时间长，受热多，土壤温度高于北坡。 地面覆盖：地面有覆盖时，可阻止太阳直接照射， 同时也可减少地面因蒸发而损失热能，土温变化较 小。秸秆覆盖冬季利于保温，夏季利于降温。地膜 覆盖则是早春增温、保墒的重要措施。 。
20.857
20.121 20.181 20.198 20.329
0.385
0.406 1.157 1.281 0.847
20.506
20.634 20.362 19.873 20.022
土壤空气与大气组成的主要差别
(一)土壤空气中C02含量高于大气
土壤空气中的 C02含量通常比大气高五至数十倍， 甚至百倍以上。主要原因有三： 一是植物根系呼吸产生大量 C02 ，如每亩麦地 （20万株），一昼夜放出的C02量约有4升. 二是微生物分解有机质时产生大量C02； 三是土壤中的碳酸盐遇无机酸或有机酸的作用亦 可产生C02。 一般情况前两种原因是主要的。如果土壤积水而通 气不良，或施用大量新鲜绿肥，则土壤空气中的C02积 聚起来，其浓度可增加到1％以上。
Ｓ=Ｑ±Ｐ±ＬE±Ｒ
Ｓ=Ｑ±Ｐ±ＬE±Ｒ
Ｓ—土壤表面在单位时间内实际获得或失掉的热量； Ｑ—辐射平衡； Ｐ—土壤与大气层之间的湍流交换量； ＬE一水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失 或增加的量； Ｒ—为土面与土壤下层之间的热交换量。
白天太阳辐射能被土壤吸收后便变成热能，土表温度上升， Ｓ为正值，并将热量传给邻近的空气层及下层土壤； 在夜间，Ｓ为负值，土表由于向外辐射不断损失热量，温 度低于邻近的空气层及下层土壤，从空气层及下层土壤有热量 输送至地表。在农业生产上，常用中耕松土、覆盖地面、设置 风障、塑料大棚等措施以调节土壤温度。
二、土壤的热性质
土壤温度的变化，一方面受热源的制约，即外界环境条 件的影响。 另一方面则主要决定于土壤本身的热特性。
(一) 土壤热容量
热容量是指单位重量（质量）或单位容积的土壤， 当温度增加或减少1℃时所需要吸收或放出的热量。土 壤热容量有两种表示方法。 单位重量（质量）的土壤每增减1℃所需要吸收或 放出的热量，称为重量（质量）热容量，也叫土壤比 热。用Ｃ表示，单位是J／（g.℃）。
2．土壤特性对土壤热状况的影响
土壤颜色：
深色土吸热多，散热也快。
土壤质地：
砂性土，早春表土增温快，群众称为
“热性土”；粘性土群众称为“冷性土”。 土壤松紧与孔隙状况： 疏松多孔的土壤，导热率低，表层土温上 升快；当表土紧实，孔隙少，导热率高，土温上 升慢。
（二）土壤温度的变化规律
1．土壤温度的日变化 土温随昼夜发生的周期变化称为土温日变化。 从表层几厘米的土温来看，早晨自日出开始，土 温逐渐升高，下午 2 点左右达到最高，最低温度在 凌晨5～6点。白天表层土温高于底层，夜间相反。 2． 土壤温度的年变化 土温随一年四季发生的周期变化称为土温年变化。
至于土壤空气，由于热容量很小，虽然也是易变因 素，但影响甚微。所以土壤湿度愈大，土壤热容量就 愈大，增温慢，降温也慢；反之，土壤愈干燥，则土 壤热容量也愈小，增温快，降温也快。
(二) 土壤导热性
土壤从温度较高的土层向温度较低的土层传导 热量的性能，称为导热性，用导热率来衡量。 土壤导热率是指单位厚度（ 1cm ）的土层，两 端温度相差 1℃时，每秒钟通过单位断面（ 1cm2 ） 热量的焦耳数。一般用λ表示，其单位是 J/cm.s.℃。 从物理学可知，土壤导热率的大小，同样也决 定于土壤固、液、气三相组成分及其比例。土壤不 同组成分导热率列于表5～4.
第 五 章 土壤空气和热量状况
Subtitle
soil
第一节
土壤空气
一、 土壤空气的组成和特点 二、 土壤通气性 三、土壤空气与作物生长及土壤肥力的关系
一、土壤空气的组成和特点 土壤空气与大气组成很相似，但也存在差异（表 5 一 1 ）。 表5一1 土壤空气与大气组成的比较（容积％）
气体成分 近地面大气 土壤空气 氧 气 二氧化碳 0.03 0.15-0.65 氮 气 惰性气体 0.9389 — 20.99 18.00-20.03 78.05 78.08-80.24
表5一4 土壤不同组成分的导热率（J/cm.s.℃）
土壤组 成 分 导热率 土壤空气 土壤水分 腐殖质 2.092× 5.021 10-4 ×10-3 1.255 ×10-2 石 英 4.427 ×10-2 湿砂粒 1.674 ×10-2 干砂粒 1.674 ×10-3
由此可见，在土壤三相组成中，空气的导热率最低， 水的导热率居中，土壤矿物质的导热率最大。虽然矿物 质导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。水和空 气虽然导热率小于矿物质，但土壤中的水、气总是处于 变动状态。因此土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙 和含水量的多少。
二、土壤通气性
(一) 土壤通气性的重要性
土壤通气性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流通的性能。 它的重要性在于通过和大气的交流，不断更新 其组成，并使土体内部各部分的气体组成趋向均一。
（二）土壤通气性的机制
交换的机制有两种：即气体的对流和扩散。其中 气体的扩散是主要的。
1．对流
1.004 4.184 1.996 0.745 0.975 0.895 0.682 0.908
1.255×10-3 4.184 2.515 2.163 2.410 2.435 —
土壤是由固液气三相物质组成的，所以土壤热容量 的大小决定于其固液气三相物质的组成比例。从表4～ 9可以看出，土壤中固、液、气三相组成的热容量有很 大差异，其中土壤水分的容积热容量最大，空气最小， 土壤中固体颗粒的容积热容量则介于两者之间。因此 土壤含水量对土壤热容量的大小起着决定性的作用。
土温和四季气温变化类似，通常全年表土最低温 度出现在1～2月，最高温度出现在7～8月。
随着土层深度的增加，土温的年变幅逐渐减小以 致不变，最高、最低气温出现的时间也逐渐推迟。
土壤温度的日变化
四、土壤温度与作物生长及 土壤肥力的关系
（一）土温影响作物种子发牙出苗
作物种子萌发要求有一定的土温。各种作物种子 萌发的平均土温是不同的，如小麦、大麦和燕麦为 1～2℃；谷子6～8℃；玉米10～12℃；棉花、水稻、 花生则需12～14℃。
对流又称质流，是指土壤空气与大气之间由总压力 梯度推动的气体的整体流动。 它使气流总质量由高压区向低压区运动。对流过 程主要是受温度、气压、风、降雨或灌水的挤压作用 等的影响而产生的。 土壤空气对流可用以下方程式描述： qV=－（ｋ／η）▽ｐ 式中 qV 是空气的容积对流量（单位时间通过单位 横截面积的空气容积）；ｋ为通气孔隙透气率； η 土 壤空气的粘滞度；▽ｐ土壤空气压力的三维梯度。
土壤中气体的扩散过程同样可以用费克（FicK） 定律表示： dc
即
q DS
dx
式中，q表示扩散通量（单位时间通过单位面积扩散 的质量）；
DS表示气体在该介质（土壤）中的扩散系数，具体 代表气体在单位分压梯度下（或单位浓度梯度下）， 单位时间通过单位面积土体剖面的气体量。 C表示某种气体（02或C02）的浓度（单位容积扩 散物质的质量）； x表示扩散距离； dc/dx表示浓度梯度。
三、土壤空气与作物生长及土壤肥力的关系 （一）影响种子萌发
缺02会影响种籽内物质的转化和代谢活动，同时有 机质嫌气分解所产生的醛类和有机酸等物质，能抑制多 种植物种子的发芽。
（ 二）影响根系的生长发育和吸收功能 并且当通气不良时，根系呼吸作用减弱，吸收养分和 水分的功能降低，特别对K的吸收功能影响最大，依次为 Ca、Mg、N、P等。 （三）影响土壤微生物活性和养分状况 影响作物生长的土壤环境状况。在此所指的土壤环境 状况主要包括土壤的氧化还原状况 和土壤中有毒物质的
(二)土温影响作物根系生长
一般作物在0℃以下根系不能发育，2～4℃时开始 生长，10℃以上生长活跃，超过30℃时，根系生长则 受到阻碍。不同作物根系生长最适土温不同（表5—5）
表5—5 各种作物根系生长的适宜土壤温度
第二节 土壤热量状况 一、土壤热量的来源和平衡 二、土壤的热性质 三、土壤温度状况
一、土壤热量的来源和平衡 （一）土壤热量的来源 1、太阳辐射能
地球表面所获得的平均太阳辐射强度（指垂直于太 阳光下1cm2的黑体表面在 1分钟内所吸收的辐射能，） 为8.148J／cm2／min，此值也称为太阳常数。由于大 气层的吸收和散射，实际到达地面的辐射量仅为上述数 值的43％左右。
2、气体扩散
气体扩散是气体交换的主要方式。气体扩散 是指气体分子由浓度大（分压大）处向浓度小 （分压小）处的移动。
土壤空气中02的分压总是低于大气，C02 的分压总是高于大气，所以02从大气向土壤扩 散，C02从土壤向大气扩散。二者之间不断的 气体扩散交换，使土壤空气得到更新，这个过 程也称为土壤的呼吸过程。
05-01 CO2
15
20 30 50 平均
0.250
0.483 0.573 0.922 0.615
20.486
20.478 19.865 19.929 20.124
0.865
1.348 1.159 1.520 1.268

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