ch4第四章土壤肥力因素及其调控.ppt

土壤肥力因素及其调控 第四章,主要内容,第一节 土壤水分 第二节 土壤空气 第三节 土壤热量状况 第四节 土壤养分,第一节 土壤水分,一、土壤水分的形态及其有效性 二、土壤水分的含量与表示方法 三、土壤水分的运动 四、土壤水分的保蓄和调节,毛管水,吸湿水,膜状水,（一）土壤水分存在的形态及其有效性,毛管悬着水,毛管上升水,重力水,膜状水,吸湿水,土壤水分,毛管水,1.吸湿水 土粒靠分子引力从土壤空气中吸持的气态水称为吸湿水，通常在土粒表面形成单分子水层。 植物不能吸收利用，是一种无效水。 受到的土粒吸引力极大，不能自由移动，不能溶解其它物质。 土壤吸湿水达最大量时的土壤含水量称为最大吸湿量（吸湿系数）。,2.膜状水 土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿水外围形成薄的水膜，称为膜状水。 膜状水受到引力为6.2531pa，一般植物根系的最大吸力为15Pa ，所以土粒吸力超过15Pa的那部分膜状水就不能被植物利用。 膜状水可以可以移动，但速度非常慢，每小时不超过0.4mm。 当土壤对水分子的吸力等于或大于15Pa时，植物会因吸不到水分而发生萎焉，此时的土壤含水量称为萎焉系数或凋萎系数。,3.毛管水 土壤毛管孔隙由于毛管力而保持的水分。 毛管水所受力0.086.25Pa（比一般作物根系吸力低的多），可全部被作物吸收利用。 移动能力强，可以在土层中向上、向下方向运动，迅速满足作物根系吸水的需要。 溶有各种养分，是植物利用土壤水分的主要形态。,根据毛管水在土壤中存在的位置：图P88 1、毛管悬着水 地下水位较深，土壤上层的毛管水与地下水不直接相连，好像悬着在上层土壤的毛管孔隙中，称为毛管悬着水。 毛管悬着水达到最大量时土壤的含水量称为田间持水量。,土 粒,毛 管 悬 着 水,田间持水量是判断旱地土壤是否需要灌溉和确定灌水量的重要依据。,2、毛管上升水 指地下水随毛管上升而被毛管吸力作用保持在土壤孔隙中的水分。,土 粒,毛 管 上 升 水,地下水位,4.重力水 土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大孔隙向下移动，这种水叫重力水。 当土壤中所有孔隙充满水时的土壤的含水量叫饱和含水量。,（二）土壤水的有效性,1土壤水分常数 土壤吸湿系数、萎蔫系数、田间持水量、饱和含水量等对某一土壤来说，其数值是固定的或变化极小，称之为土壤水分常数。,2土壤水的有效性 图P91 （1）能被吸收利用的水称为有效水；不能被吸收利用的水称为无效水。 （2）萎蔫系数是土壤有效水的下限，田间持水量是有效水的上限，当土壤含水量低于萎蔫系数或高于田间持水量时的水分都是无效水。,1.质量含水量 指土壤水的质量占烘干土质量的百分率，常用百分比或g/kg为单位。烘干土的质量一般是指在105条件下烘至恒重的土壤。,二、土壤水分含量与表示方法,2.容积含水量 指土壤中水的容积占自然状态下土壤容积的百分数。,如：某土壤质量含水量为20.3%，土壤容重为1.2g/cm3， 则土壤容积含水量 20.3% * 1.2g/cm3 24.4%。则：土壤总孔隙度为55%，则空气所占体积为30.6%。,3. 相对含水量 土壤自然状态下含水量与田间持水量的百分比。 相对含水量土壤实际含水量（质量%）/田间持水量（质量%）100 如某土壤的田间持水量为24%，现测得该土壤的实际含水量为12%，则：土壤相对含水量12%24%50% 一般认为，土壤含水量为田间持水量的60%80%时，最适宜旱地植物的生长发育。,4.土壤蓄水量 一定面积、一定厚度土壤中含水量的绝对数量。常将土壤含水量换算为水层厚度（mm）来表示。 如某土层深为1m，土壤质量含水量为20%，容重为1.2g/cm3，则水层厚度为：1000*20%*1.2240（mm） 灌水定额（田间持水量土壤实际含水量）*土壤容重*灌溉面积*灌溉深度 如有一土壤田间持水量为26%，当时测定该土壤含水量为16%，土壤容重为1.5g/cm3，若要灌溉1hm2的面积，使0.5m深的土层中的水分达到田间持水量，请问需要灌水多少吨？ 灌水量（ 26% 16% ）*1.5*10000*0.5750吨。,三、土壤水分的运动,土壤中液态水,土壤水的饱和流动：重力水的渗透运动,土壤水的不饱和流动：毛管水的引力运动,土壤中气态水,扩散运动,1、土壤水的饱和流动 土壤含水量达到饱和后，所有孔隙全被水分充满的水分运动。 运动特点：砂土壤土粘土。,（1）运动方向 毛管粗大 毛管细小 （2）运动高度 毛管孔隙越细，高度越高 （3）运动速度 摩擦力小，运动快,2、土壤水的不饱和流动，主要是毛管水的运动。,3. 土壤中气态水的运动,水分以水汽的形式扩散到大气中的现象即为土面蒸发，也称跑墒。 大气蒸发力控制阶段；土壤导水率控制阶段；扩散控制阶段。,一、改良土壤，增施有机肥料，提高保水能力。 二、及时中耕松土，切断毛管联系，减少水分蒸发。 三、搞好农田基本建设，合理耕作，减少水分渗漏。 四、创造良好的土层构造（上轻下重；上松下实）。,四、土壤水分的保蓄和调节,排水,灌溉,第二节 土壤空气,一 、土壤空气的组成 二、土壤空气的运动 三、土壤空气与土壤肥力,一、土壤空气的组成,土壤空气与大气组成的比较（容积%）,土壤空气和大气组成的差异,1土壤空气中的CO2含量高于大气 2土壤空气中的O2含量低于大气 3土壤空气中的水汽含量一般高于大气 4土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）,差异主要来自植物根系呼吸作用、微生物活动和土壤空气与大气的交换速率大小。,二、土壤空气的交换与调节,(一)土壤空气的运动方式 1.整体交换气体对流 土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排出土壤，同时大气也整体进入，称整体交换。特点是交换速度快。 生产实践中的耕翻或松土，就是通过整体交换达到更新表层土壤空气的目的。,土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总是高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而CO2则是从土壤向大气扩散，正如人不断呼出CO2和吸进O2一样，因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。,2. 气体扩散主要方式 它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度低（气压低）处移动。,三、土壤空气对作物生长的影响,（一）影响种子萌发 土壤空气中O2浓度的提高可促进种子发芽， CO2浓度过高会抑制种子发芽。种子的萌发一般需要O2在10%以上。 在生产中，播种过深、土壤渍水，雨后土壤板结等原因都会影响种子的发芽率。 （二）影响根系的发育 土壤通气良好时，植物根系长，根毛多；通气不良时，根系短而粗，根毛大量减少。 O2浓度12%，根系生长受明显抑制，若低至5%下，绝大多数根系停止生长。,（三）影响土壤微生物活动从而影响养分的转化 土壤空气的数量和O2的含量显著影响到微生物的活性。O2供应充足时，有机质分解速度快，土壤速效养分含量高。 土壤缺O2时，厌气微生物活动旺盛，有利于土壤腐殖质的形成。 （四）影响土壤的氧化还原状况。土壤处于还原状态时，会产生大量的还原性气体和铁、锰等低价的还原性物质，使作物受害。,排水和灌溉,对旱作土壤，有雨后中耕松土，深耙勤锄，打破土表结壳，疏松耕层等措施。,对于水田土壤，可通过落水晒田、晒垡，搁田及合理的下渗速率等措施。,四、土壤空气状况的调节,1、某土壤质量含水量为20.3%，已知土壤容重为1.2g/cm3，求土壤中空气所占体积（土壤密度为2.65g/cm3）。 解：1）土壤容积含水量 20.3% * 1.2g/cm3 24.4%。 2）土壤总孔隙度为（11.2/2.65）*100%55%。 3）土壤中空气所占体积 55%24.4% 30.6%。,2、某土壤田间持水量为26%，当时测得该土壤含水量为7.8%，土壤容重为1.5g/cm3。请问： 1）该土壤的相对含水量是多少？是否适宜旱地作物的生长发育？ 2）若要灌溉1hm2的面积，使0.5m深的土层中的水分达到18% ，请问需要灌水多少吨？ 解：1）该土壤的相对含水量 7.8%/ 26%30%。因旱地作物适宜的土壤含水量为田间持水量的60%80%，故不适合旱地作物的生长发育。 2）灌水量（ 26% 18% ）*1.5*10000*0.5600吨。,第三节 土壤的热量状况,一、土壤的热量来源及影响因素 二、土壤的热性质 三、土壤温度对土壤肥力和作物生长的影响 四、土壤温度的变化规律与调节,一、土壤热量的来源及影响因素,（一）来源 1.太阳辐射：是土壤热量的最主要来源，也是地球上一切能量的最初来源。 2.生物产热： 微生物分解有机质是一个放热过程，释放出的热量，一部分被微生物自身利用，大部分用来提高土温。 3.地球内热：地球内部的岩浆通过传导作用达到地表热量。,（二）影响土壤热状况的因素,1.环境因素： 纬度、海拔高度、坡向、大气透明度、地面覆盖等 2. 土壤性质： 土壤颜色、土壤质地、土壤含水量等,二、土壤热性质,土壤接受或损失热量后，土温上升或下降的速率及变化幅度主要决定于土壤的热性质，土壤的热性质主要包括热容量、热导率和导温率等。,（一）土壤热容量（c）,指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1时，所吸收或释放出的热量。,m,m,土壤热容量受土壤固液气相三相组成的影响。,V,矿物质,有机质,水分,空气,土壤热容量的大小主要取决于土壤水分，土壤愈潮湿，土壤热容量大，温度变化愈慢。,不同土壤组分的热容量,（二）土壤热导率（）,指土层厚度1cm，两端温度相差1时，单位时间内通过单位面积土壤断面的热量。,土壤热导率是衡量土壤传导热量快慢的指标。,当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率就小。当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。,(三)土壤导温率 指土壤传递热量后其温度升高难易的性能，是热容量和热导率的综合表现。导温率能直接说明土壤温度的变化速率。 土壤导温率与热导率和热容量的关系如下：,影响土壤导温率的主要因素是土壤含水量，干土易升温，湿土不易升温。,三、土壤温度对土壤肥力和植物生长的影响,（一）土壤温度对土壤肥力影响 1.土温升高，土壤养分的溶解度增大，有效性提高。 2.土温升高，微生物对有机质的矿化速率提高，养分释放量增加。 3.土温升高，作物吸收养分的能力加强。,（二）土壤温度对植物生长的影响,1. 影响种子的发芽出苗 （小麦、大麦12，水稻1214） 2. 影响植物根系的生长发育（10以上，根系生长较快，超过时3035根系生长受阻。）,四、土壤温度变化规律与调节,（一）土壤温度的变化规律 1.日变化 表温度最高值出现在1314时，最低温出现在早晨56时。 2.年变化 升温阶段，一般为1 2月至7 8月； 降温阶段，一般为7 8月至次年1 2月。,（二）土壤温度（热量）的调节,1.非设施农业 灌溉与排水 增施有机肥料 地膜覆盖,2.设施农业 （1）保温调节 合理设计温室大棚的方位、坡度等； 选用透光度高的覆盖材料； 设施内土壤表面不宜过湿，减少土壤蒸发量。 （2）降温调节 加湿，如室内喷雾、喷水等； 遮阳设施； 通风换气。,作业一,1、概念：凋萎系数，田间持水量 2、土壤水分有哪几种类型？哪些水属于有效水？,3、某土壤质量含水量为20.3%，已知土壤容重为1.2g/cm3，求土壤中空气所占体积（土壤密度为2.65g/cm3）。,4、某土壤田间持水量为26%，当时测得