土壤肥料教学教案课件下载ppt

第四章 土壤的水、气、热状况,第一节 土壤水分一、我国水资源概况1.我国水资源的基本特点2.我国农业水资源的利用概况二、 土壤水在农业生态系统中的重要作用,土壤肥料教学课件下载-样章.ppt,三、土壤水分的表示方法和测定技术,1 土壤含水量的表示方法 质量含水量 容积含水量 土壤水贮量 土壤相对含水量,2 土壤含水量的测试技术,经典烘干法快速烘干法经典烘干法的特点,四、土壤墒情,1 墒情的种类 汪水 黑墒 黄墒 潮干土,还应注意：,墒情在空间上的层次性墒情在时间上的季节性,五、土壤水分研究的形态学与能态学,（一）、 土壤水分研究的形态学特征与性质 土壤水分的保持吸附力毛管力,2 土壤水分类型及性质,吸湿水 膜状水,吸湿水,毛管水,膜状水,最大分子持水量： 膜状水的最大量称最大分子持水量，包括膜状水和吸湿水。,凋萎系数（临界水分）： 当作物呈现永久萎蔫时的土壤含水量称凋萎系数。凋萎系数因土壤质地不同而异，粘土最高，壤土次之， 砂土最低。,毛管水,a. 它是土壤中即能被土壤保持又能被植物利用的主要水分。如：毛管水所受的引力为 0.08-6.25atm ，比作物根的吸水力（ 15atm ）小。b. 毛管水能向上下左右移动，速度快（ 10-300mm/n ）。,c. 毛管水有溶解养分的能力，也有输送养分到作物根部的作用。毛管水的产生主要是由于土壤中毛管力吸持的结果（毛管内气水界面上产生的弯月面力）。根据土层中地下水面与毛管水相连与否可分为： 毛管上升水 毛管悬着水,（1）毛管上升水：是指地下水沿着毛管上升而充满毛管孔隙中的水分。土壤中毛管上升水的最大值称为毛管持水量，它是吸湿水、膜状水和毛管上升水的总和。,（2）毛管悬着水：是在地下水位深，当降雨或灌溉后，借毛管力保持在土壤上层未能下渗的水分。这种象悬着在上层土壤中的毛管水称为毛管悬着水。,重力水,当土壤水分超过田间持水量，多余的水分就会受重力的作用沿土壤中大孔隙望下移动，这种受重力支配的水叫重力水。重力水不受土壤吸附力和毛管力的作用。它是植物根系能够吸收利用的水分。,土壤最大持水量（全蓄水量）：当土壤被重力所饱和，即土大小孔隙全部被水分充满时的土壤含水量称为饱和持水量或土壤最大持水量。,（二）、土壤水分的有效性,掌握土壤水有效性的概念及范围。土壤水分的有效性：是指水分被植物利用的程度。有效水：可被植物吸收利用的那一部分水分称有效水。无效水：另一部分不能被植物吸收利用的水称为无效水。,土壤水分常数（吸湿系数、凋萎系数、最大分子持水量、田间持水量、毛管持水量、饱和持水量等都是土壤水分常数，这些常数对于作物的生长有一定意义）,土壤有效水的范围（ % ） = 田间持水量（ % ） - 凋萎系数（ % ）速效水：田间持水量至毛管断裂含水量。迟效水：毛管断裂含水量至凋萎系数。,六、土壤水的运动规律,（一）、液态水的运动1 饱和流土壤所有的大小孔隙都充满水时的水流叫饱和流。饱和流的推动力是重力势和压力势梯度，在饱和流中土壤导水率称饱和导水率（ K 饱 ），影响饱和导水率的因素主要取决于土壤中粗孔的孔径和数量，孔径愈大，粗孔数量愈多，饱和导水率就愈高，水愈容易通过。一般来说：对 K 值而言，砂土大于壤土大于粘土。,2. 不饱和流,土壤中部分孔隙小时的水流叫不饱和流。它是大部分土壤中水分流动的形式。不饱和流的推动力主要是基质势梯度（或土壤水吸力梯度）和重力势梯度，不饱和水的运动是从土壤吸力低处流向高处，其导水率小于饱和导水率，而且随土壤吸力的增加而迅速减少。在吸水力较高时，导水率极低，水分运动速度非常缓慢。,对于饱和流而言，导水性最好的是粗孔多的土壤，如砂土和有团粒结构的土壤，而在不饱和流中，细孔多的粘土和壤土，比砂土的导水性好。因为在相同的土壤吸力下，土壤水的连续程度好，因此，在不饱和流中，导水率随土壤吸力的增加而降低，或土壤含水量的减少而降低，这种情况在砂土较为急剧，在粘土中较为缓和，壤土居中。,（二）、气态水的运动,土壤气相水在孔隙内的运动，实际上是水气分子从一个地方向另一个地方扩散的运动。它服从于一般气体扩散定律。水气运动的梯度是水气压梯度，即水气从气压高处向气压低出扩散。,（1）大气蒸发力控制阶段（蒸发率不变阶段）：特点：土壤水较多，向土面的导水率高，足以补偿土面蒸发消耗水量，所以蒸发率不变，一般可持续几天，丢水量也大。,（2）土壤导水力控制阶段（蒸发率降低阶段）特点：土壤蒸发的强度取决于土壤的导水性质，即导水率的大小。该阶段维持的时间不长。当土面的水气与大气压的水气达到平衡时，土面就成为风干状态的干土层。除地面覆盖外，中耕结合镇压，具有良好的保墒效果。,（3）扩散控制阶段：土面形成干土后，土壤水向干土层的导水率降至近于零时，液态水已不能运行至地表，在干土层下稍微湿润土层的水分汽化，形成水气分子通过干土层扩散到大气中去。只要土表有 1-2cm 的干土层，就能显著减低蒸发率。这一阶段，通过镇压以防止蒸发，抑制水气向大气扩散。 二阶段初。,七、 土壤水分状况及水分平衡,田间水分平衡：在一定容积土壤内水的收入与支出，在农田，主要是指根层土壤水的平衡，根层深度一般多指 1-2m 深度以内，在一定时期内，根层土壤水分含量的变化， （水等于这个时期土壤水收入与支出的差） 水 = 水 收 - 水 支,土壤水的收入有降水、灌溉水（是主要土壤水的收入）以及其它来源的水（如四周流入的地表水、地表径流、借毛管上升的地下水。,土壤水分支出：地表径流（水 径 ）、深层渗漏（水 漏 ）、土面蒸发（水 蒸 ）和植物蒸腾（水 腾 ），因此,水 = 水 降 + 水 灌 - 水 径 - 水 漏 - 水 蒸 - 水 腾,思考题,1 土壤含水量有哪些表示方法？2 简述土壤水分的类型及性质。3 什么是土水势、水吸力？二者有何区别？4 土壤水分特征曲线的含义和特点。5 饱和流与不饱和流的运动特点是什么？6 如何合理地调节土壤的水分状况？7 简述土壤水分平衡的概念及平衡式各项的意义。,第二节土壤空气,一、 土壤空气的组成特点1 土壤空气中的 CO 2 的质量分数高于大气2 土壤空气中的 O 2 质量分数低于大气3 土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气4 土壤空气中有时有少量还原性气体5 土壤空气成分随时间和空间而变化,二、 土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换）,1. 整体交换土壤空气在温度、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。交换速度较快。如土温高于气温，土内空气受热膨胀而被排出土壤，气压低，大气的重量减少，土壤空气被排出。,2. 气体扩散,气体扩散：它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小（气压低）处移动交换速度较慢，气体扩散是气体交换的主要方式。土壤中 O 2 的分压总是低于大气，而 CO 2 的分压总是高于大气。所以 O 2 是从大气向土壤扩散，而 CO 2 则是从土壤向大气扩散，正如人不断呼出 CO 2 和吸进 O 2 一样， 因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。,三、 土壤的通气性,土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许通气的能力。土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其组成，使土体各部分组成趋向一致，如果土壤通 气性差，土壤中的 O 2 在短时间内可能被全部耗竭，而 CO 2 的含量随之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。,四、 土壤空气对植物生长的影响1. 影响种子的萌发2 .影响根系的发育3 .影响根系吸收功能4 . 影响土壤微生物活动和养分状况5 .影响植物生长的土壤环境状况。,第三节土壤热量,一、土壤热量的来源土壤温度是土壤热量状况的具体指标，它取决于土壤热量的收入和支出；当土壤接受热量时，土壤温度增高；当土壤失去热量时，土壤温度降低。,1 .太阳的辐射能,太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的平均辐射强度为 1.9cal/cm 2 /s， 此值又称太阳常数。,2.生物热,土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的热量，但数量较少。,3. 地球内热,由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力差，因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热源不可忽视。,二、 土壤的热性质,1 土壤热容量土壤比热（ J/g.k ）土壤比热：单位重量的土壤每增减 1 所需要或放出的热量卡数，称为重量热容量。, 容积热容量,单位容积土壤每增减 1 所需要吸收或放出的热量卡数，称为容积热容量。容积热容量与重量热容量的关系：土壤导热率：指厚度为 1cm ，两端温度相差 1 时，每秒钟通过 1cm,2. 土壤断面的焦耳数（ J/cm 2 .S.K ）,土壤热量的传导总是从温度高处向土温低处进行。,土壤导热率主要受含水量及松紧程度的影响。土壤导热率随含水量的增加而增加，因为含水量增加后不仅在数量上水分增加易于导热，而且水分增加后使土粒间彼此相连，增加了传热途经。，所以湿土比干土导热快。在低温时，导热率与土壤容重呈正比关系。因为容重小，孔度高，因为孔隙中空气可被认为不传热途径，所以导热率低；容重大，土粒彼此接触紧密，易于导热。一般而言，土壤含水量对土壤导热率增大的影响比容重增加的影响要显著的多。,3.土壤热扩散率,指标准状态下，在土层垂直方向上，每 cm 距离内有 1 的温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入 1cm 3 土壤断面面积的热量，使单位体积（ 1cm 3 ）土壤所发生的温度变化。,三、土壤热平衡及其热量状况,1 土壤热量平衡当 土壤表面吸收辐射热后，部分以辐射形式再返回大气，另一部分传给下层土壤，以用以土壤水分蒸发的消耗，余下的热量才用于土壤本身的升温。,土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况，可用下式表示：,S=W 1 +W 2 +W 3 +R式中： S 土壤表面接受的太阳辐射能W 1 地面辐射所损失的热量 W 2 土壤增稳的热量W 3 土壤水分蒸发所消耗的热量 R 其它方面所消耗的热量,土壤温度的年变化,土壤温度的日变化,3 影响土壤热状况的因素,天文及气象因素土地位置土壤的组成和性质土面状况,四、土壤温度对植物生长的影响,影响植物 根系 的生长发育2-4 根系开始缓慢生长， 10 以上根系生长活跃，超过 30 根系的生长开始受阻。 各种作物根系生长最适土温是水稻 25-30 ，冬麦和春麦 12-16 ，棉花 25-30 ，玉米 24 ，豆科作物 22-26 ，甘薯 18-19 ，成年果树根系在 7 时活泼，至 21 时生长最快。,2 影响种子的发芽出苗,种子的发芽出苗需要适宜的土温条件，不同作物种子开始萌发的最适土温不同。如大小麦： 1-2 ，棉花、水稻、高粱为 12-14 ，种子萌发随平均土温的提高而增加。,3 影响的植物的营养生长与生殖生长,春麦苗期地上部分生长最好的土温为 20-24 ，后期以 12-16 为好。冬小麦生长最适土温较春麦低 4 左右。各类作物营养生长最旺盛的土温是：春麦 16-20 ，冬麦 12-16 ，玉米 24-28 ，棉花 25-35 ,4.对其他肥力因素的影响，间接影响植物的生长,土温影响土壤微生物的活动 大多数土壤微生物活动最适应的温度为 15-45 ， 土温适合，微生物活动旺盛，土壤有机质分解迅速而彻底，可以释放更多的有效养分以供植物的吸收利用。土温过高或过低，微生物的活性均会受到抑制。此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影响有效养分的释放。,五、 土壤空气、热量状况的调节,土壤空气状况的调节耕作土壤耕作不仅可以蓄水保墒，而且可以改善土壤的通气性和热量状况，有利于土壤肥力的调节。合理轮作，巧妙地利用不同茬口的土壤水分条件，对提高作物产量和减轻旱害有重要的意义。如小麦生长前期需水量多，遇干旱极易受害，应安排在底墒较好的茬口上，如玉米、马铃薯、大豆等作物上，有利于农田的水分平衡。在平原的低洼地区，由于地下水位高或地表积水形成内涝，造成通气不良，土温降低。此时，应挖沟排水以提高地温，有利于调节通气状况。,2 土壤热量状况的调节,垄作垄面与地面成 30 40 角，增大阳光入射角，垄面吸收的热量多。中耕、深翻、镇压、培土等耕作措施通过改