第四、五章 土壤水、空气、热量

1、土壤质量含水量（土壤质量含水量（g/kg） 湿土质量干土质量湿土质量干土质量 质量质量 105 条件下烘干至恒重的土壤条件下烘干至恒重的土壤 土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸 水的重要给源水的重要给源 容积含水量容积含水量=（土壤水分容积（土壤水分容积/土壤容积）土壤容积）100 容积含水量质量含水量容积含水量质量含水量土壤容重土壤容重 在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持 水量的百分数作为相对含水量来表示土壤水分的多少。水量的百分数作为相对含水量来表示土壤水分的多少。 土壤相对含水量土壤相对含

2、水量= （土壤含水量（土壤含水量/土壤田间持水量）土壤田间持水量） 100% 二、土壤墒情（含水量）二、土壤墒情（含水量） 墒情的种类：墒情的种类： 1、汪水：过湿，有积水、汪水：过湿，有积水 2、黑墒：手捏土易成团，扔在地上不散开、黑墒：手捏土易成团，扔在地上不散开 3、黄墒：手捏土易成团，扔在地上一半散开、黄墒：手捏土易成团，扔在地上一半散开 4、潮干土：手捏土不成团，容易散开、潮干土：手捏土不成团，容易散开 5、干土、干土 旱地不宜耕种旱地不宜耕种 适宜旱地耕种适宜旱地耕种 不宜进行耕作不宜进行耕作 应设法灌水补墒应设法灌水补墒 不宜耕种不宜耕种 第二节土壤水分研究的形态学第二节土壤水分

3、研究的形态学 与能态学与能态学 一、土壤水分研究的形态学类型与性质一、土壤水分研究的形态学类型与性质 （一）土壤水分的保持（一）土壤水分的保持 土壤水分在土壤受到三种力作用：土壤水分在土壤受到三种力作用： 1、土粒对水的吸附力、土粒对水的吸附力 2、土壤孔隙中小孔对水的吸力（毛管力）、土壤孔隙中小孔对水的吸力（毛管力） 3、水的重力、水的重力 1 1、土壤吸湿水、土壤吸湿水 无溶解能力、无溶解能力、 不能自由移不能自由移 动，也不能动，也不能 被吸收，属被吸收，属 无效水。无效水。 有一部分可被有一部分可被 植物利用植物利用 包括吸湿水包括吸湿水 3 3、土壤毛管水、土壤毛管水 当土壤含水量超

4、过最大分子持当土壤含水量超过最大分子持 水量时，才出现毛管水水量时，才出现毛管水 代表旱地土壤有效水的上限代表旱地土壤有效水的上限 4 4、土壤重力水、土壤重力水 1、土水势 土水势表示土壤水分在土土水势表示土壤水分在土- -水平衡体系中所具有的能水平衡体系中所具有的能 态。它是指将单位水量从一个土态。它是指将单位水量从一个土- -水系统移到温度和水系统移到温度和 它完全相同的纯水池时所做的功。常用（它完全相同的纯水池时所做的功。常用（）来表示。）来表示。 土水势土水势 基质势基质势 重力势重力势 溶质势溶质势 压力势压力势 2 2、土壤水吸力 3、 土壤水分特征曲线（又称土壤持水曲线） 土壤

5、含水量随吸土壤含水量随吸 力的增加而下降力的增加而下降 相同水吸力下，粘土含相同水吸力下，粘土含 水量最高，砂土最低水量最高，砂土最低 相同土壤含水量下，砂土水相同土壤含水量下，砂土水 吸力最小，粘土水吸力最大吸力最小，粘土水吸力最大 所以，在相同所以，在相同 条件下，粘土条件下，粘土 保持水分多但保持水分多但 对植物的有效对植物的有效 性最差性最差 一、土壤水分状况一、土壤水分状况 1 1、 作物对土壤水分的需求作物对土壤水分的需求 2 2、 土壤水分影响作物对养分的吸收土壤水分影响作物对养分的吸收 1 1、控制地表径流，增加土壤水分入渗、控制地表径流，增加土壤水分入渗 2 2、减少土壤水分

6、蒸发、减少土壤水分蒸发 3 3、合理灌溉、合理灌溉 4 4、提高土壤水分对作物的有效性、提高土壤水分对作物的有效性 5 5、多余水的排除、多余水的排除 每亩地小麦一昼夜可放出约每亩地小麦一昼夜可放出约4升升CO2 微生物活动产生微生物活动产生CH4、H2S、H2等等 指土壤空气与近地层大气进行气体交换以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。及土体内部允许气体扩散和流动的性能。 土壤空气的交换形式：土壤空气的交换形式： 1、气体扩散、气体扩散 土壤中生物活动结果土壤中生物活动结果CO2浓浓 度增加，则度增加，则CO2在土壤空气在土壤空气 中的分压较大，使其不断

7、中的分压较大，使其不断 从土壤向大气逸出从土壤向大气逸出 2、整体交换、整体交换 白天土壤温度升高，土壤白天土壤温度升高，土壤 空气受热后体积膨胀，部空气受热后体积膨胀，部 分气体被挤压出土体分气体被挤压出土体 1 1、影响种子萌发、影响种子萌发 2 2、影响作物根系生长及吸收水肥功能、影响作物根系生长及吸收水肥功能 土壤通气不良，根毛短而粗，根土壤通气不良，根毛短而粗，根 系吸收养料和水分的功能降低；系吸收养料和水分的功能降低； 通气良好，根系长，根毛多通气良好，根系长，根毛多 1 1、 土壤热量来源土壤热量来源 太阳辐射能太阳辐射能 生物热生物热 地球内热地球内热 最主要最主要 来源来源

8、作用有限作用有限 地热异常区地热异常区 不可忽视不可忽视 2 2、土壤热量平衡、土壤热量平衡 Q = E - Q1 - Q2 - Q3 Q正值，土壤升温正值，土壤升温 Q负值，土壤降温负值，土壤降温 1、土壤热容量 土壤热容量是指单位容积或单位质量的土壤在温度土壤热容量是指单位容积或单位质量的土壤在温度 升高或降低升高或降低11时所吸收或放出的热量。时所吸收或放出的热量。 用理论解释：稻田在早春晴天时排水增温，用理论解释：稻田在早春晴天时排水增温， 夏季高温时灌水降温？夏季高温时灌水降温？ 土壤容积热容量矿物质有机质水分空气土壤容积热容量矿物质有机质水分空气 同一土壤同一土壤 含量固定含量固定

9、 数值很小数值很小 （如图）（如图） 因此，土壤热容因此，土壤热容 量大小取决于土量大小取决于土 壤含水量的多少壤含水量的多少 2、土壤导热率（评价土壤传导热量快慢的指标） 土壤导热率指在面积为土壤导热率指在面积为1m21m2、相距、相距1m1m的两截面上温度的两截面上温度 相差相差1 1度（度（K K）时，每秒中所通过该单元土体的热量）时，每秒中所通过该单元土体的热量 焦耳数。其单位为焦耳数。其单位为J/J/（mK smK s）。）。 解释现象：麦地冬季灌水防冻，早春灌水防霜冻？解释现象：麦地冬季灌水防冻，早春灌水防霜冻？ 同一土壤的导同一土壤的导 热率取决于含热率取决于含 水量多少水量多少

10、 表层土壤比下层湿润时，由于湿润土导热率大，其表层土壤比下层湿润时，由于湿润土导热率大，其 吸收的热量易传到下层土壤，而本身土温不易升高吸收的热量易传到下层土壤，而本身土温不易升高 3、土壤热扩散率 在标准状况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内在标准状况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内 有有1J1J的温度梯度，每秒钟流入断面面积为的温度梯度，每秒钟流入断面面积为1m1m2 2的热量，的热量， 使单位体积（使单位体积（1m1m3 3）土壤所发生的温度变化。）土壤所发生的温度变化。 解释现象：干土土温易上升，湿土土温不易上升？解释现象：干土土温易上升，湿土土温不易上升？ 返回返回 固体土粒固体土粒 由大气层进入的由大气层进入的O2、N2等，土等，土 壤自己产生的壤自己产生的CO2、水汽等，、水汽等， 占土体容积占土体容积2030% 占固体部分重量占固体部分重