土壤肥力因素与其调控

1、土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 主要内容主要内容 第一节第一节 土壤水分土壤水分 第二节第二节 土壤空气土壤空气 第三节第三节 土壤热量状况土壤热量状况 第四节第四节 土壤养分土壤养分 土壤肥力因素与其调控 第一节第一节 土壤水分土壤水分 一、土壤水分的形态及其有效性一、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二、土壤水分的含量与表示方法 三、土壤水分的运动三、土壤水分的运动 四、土壤水分的保蓄和调节四、土壤水分的保蓄和调节 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 毛管水毛管水 吸湿水吸湿水 膜状水膜状水 （一）土壤水分存在的形态及其有效性（一）土壤水分存在的形态

2、及其有效性 毛管悬着水毛管悬着水 毛管上升水毛管上升水 重力水重力水 膜状水膜状水 吸湿水吸湿水 土壤水分土壤水分 毛管水毛管水 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿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。外围形成薄的水膜，称为膜状水。 膜状水受到引力为膜状水受到引力为6.2531一般植物根系的一般植物根系的 最大吸力为最大吸力为15Pa ，所以土粒吸力超过，所以土粒吸力超过15Pa的那的那 部分膜状水就不能被植物利用。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，每小时不膜状水可以可以移动，但速

3、度非常慢，每小时不 超过超过0.4mm。 当土壤对水分子的吸力等于或大于当土壤对水分子的吸力等于或大于15Pa时，时， 植物会因吸不到水分而发生萎焉，此时的土壤含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。水量称为萎焉系数或凋萎系数。 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 土土 粒粒 毛毛 管管 悬悬 着着 水水 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 土土 粒粒 毛毛 管管 上上 升升 水水 地下水位地下水位 土壤肥力因素与其调控 土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的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

4、，而受重力作用沿大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。孔隙向下移动，这种水叫重力水。 土壤肥力因素与其调控 （二）土壤水的有效性（二）土壤水的有效性 1土壤水分常数土壤水分常数 土壤吸湿系数、萎蔫系数、田间持土壤吸湿系数、萎蔫系数、田间持 水量、饱和含水量等对某一土壤来说，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，称之为土其数值是固定的或变化极小，称之为土 壤水分常数。壤水分常数。 土壤肥力因素与其调控 2土壤水的有效性土壤水的有效性 图图P91 （1）能被吸收利用的水称为有效水；不能）能被吸收利用的水称为有效水；不能 被吸收利用的水称

5、为无效水。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）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于萎蔫系数或高于田间持水量时的水分都 是无效水。是无效水。 土壤肥力因素与其调控 1.质量含水量质量含水量 指土壤水的质量占烘干土质量的百分率，常用百分指土壤水的质量占烘干土质量的百分率，常用百分 比或比或g/kg为单位。烘干土的质量一般是指在为单位。烘干土的质量一般是指在105条件条件 下烘至恒重的土壤。下烘至恒重的土壤。 二、土壤水分含量与表示方法二、土壤水分含量与表示方

6、法 土壤肥力因素与其调控 2.容积含水量容积含水量 指土壤中水的容积占自然状态下土壤容积的百分数。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如：某土壤质量含水量为20.3%，土壤容重为，土壤容重为1.2g/cm3， 则土壤容积含水量则土壤容积含水量 20.3% * 1.2g/cm3 24.4%。 则：土壤总孔隙度为则：土壤总孔隙度为55%，则空气所占体积为，则空气所占体积为30.6%。 土壤肥力因素与其调控 3. 相对含水量相对含水量 土壤自然状态下含水量与田间持水量的百分比。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（质量相对含水量土壤实

7、际含水量（质量%）/田间持水量田间持水量 （质量（质量%）100 如某土壤的田间持水量为如某土壤的田间持水量为24%，现测得该土壤的实际，现测得该土壤的实际 含水量为含水量为12%，则：土壤相对含水量，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一般认为，土壤含水量为田间持水量的60%80%时，最适时，最适 宜旱地植物的生长发育。宜旱地植物的生长发育。 土壤肥力因素与其调控 4.土壤蓄水量土壤蓄水量 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（厚度（mm）来表示。）来表示

8、。 如某土层深为如某土层深为1m，土壤质量含水量为，土壤质量含水量为20%，容重为，容重为1.2g/cm3，则水层厚度为：，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）灌水定额（田间持水量土壤实际含水量）*土壤容重土壤容重*灌溉面积灌溉面积*灌溉深度灌溉深度 如有一土壤田间持水量为如有一土壤田间持水量为26%，当时测定该土壤含水量为，当时测定该土壤含水量为16%，土壤容重为，土壤容重为 1.5g/cm3，若要灌溉，若要灌溉1hm2的面积，使的面积，使0.5m深的土层中的水分达到田间持深的土层中的水分达到田间持 水量，请问需要灌水多少吨？水量，请问

9、需要灌水多少吨？ 灌水量（灌水量（ 26% 16% ）*1.5*10000*0.5750吨。吨。 土壤肥力因素与其调控 三、土壤水分的运动三、土壤水分的运动 土壤肥力因素与其调控 土壤含水量达到饱和后，土壤含水量达到饱和后， 所有孔隙全被水分充满的所有孔隙全被水分充满的 水分运动。水分运动。 运动特点：运动特点：砂土壤砂土壤 土粘土土粘土。 土壤肥力因素与其调控 （1）运动方向）运动方向 毛管粗大毛管粗大 毛管细小毛管细小 （2）运动高度）运动高度 毛管孔隙越细，高度越高毛管孔隙越细，高度越高 （3）运动速度）运动速度 摩擦力小，运动快摩擦力小，运动快 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调

10、控 一、改良土壤，增施有机肥料，提高保水能力。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，减少水分二、及时中耕松土，切断毛管联系，减少水分 蒸发。蒸发。 三、搞好农田基本建设，合理耕作，减少水分三、搞好农田基本建设，合理耕作，减少水分 渗漏。渗漏。 四、创造良好的土层构造（上轻下重；上松下四、创造良好的土层构造（上轻下重；上松下 实）。实）。 四、土壤水分的保蓄和调节四、土壤水分的保蓄和调节 土壤肥力因素与其调控 排水 灌溉 土壤肥力因素与其调控 第二节第二节 土壤空气土壤空气 一一 、土壤空气的组成、土壤空气的组成 二、土壤空气的运动二、土壤空气的运动 三、土

11、壤空气与土壤肥力三、土壤空气与土壤肥力 土壤肥力因素与其调控 一、土壤空气的组成 气 体O2CO2N2其他 气体 近地面 的大气 20.940.0678.050.95 土 壤 空 气 18.0- 20.03 0.15- 0.65 78.8- 80.24 1 土壤空气与大气组成的比较（容积%） 土壤肥力因素与其调控 土壤空气和大气组成的差异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。 土壤肥力

12、因素与其调控 二、土壤空气的交换与调节二、土壤空气的交换与调节 ( (一一) )土壤空气的运动方式土壤空气的运动方式 1.1.整体交换整体交换 土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素土壤空气在温度、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。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。到更新表层土壤空气的目的。 土壤肥力因素与其调控 土壤中土壤中O2的分压总是低于大气，而的分压总是低于大气，而

13、CO2的分压总是的分压总是 高于大气。所以高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而是从大气向土壤扩散，而CO2则是从则是从 土壤向大气扩散，正如人不断呼出土壤向大气扩散，正如人不断呼出CO2和吸进和吸进O2一样，一样， 因此，土壤气体交换被称为因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸土壤呼吸”。 2. 气体扩散气体扩散主要方式主要方式 它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度低它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度低 （气压低）处移动。（气压低）处移动。 土壤肥力因素与其调控 三、土壤空气对作物生长的影响三、土壤空气对作物生长的影响 （一）影响种子萌发（一）影响种子萌发 土壤空气中土壤空气中O2浓度的

14、提高可促进种子发芽，浓度的提高可促进种子发芽， CO2浓度浓度 过高会抑制种子发芽。种子的萌发一般需要过高会抑制种子发芽。种子的萌发一般需要O2在在10%以上。以上。 在生产中，播种过深、土壤渍水，雨后土壤板结等原在生产中，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。因都会影响种子的发芽率。 （二）影响根系的发育（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，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。根系短而粗，根毛大量减少。 O2浓度浓度12%，根系生长受明显抑制，若低至，根系生长受明显抑制，若低至5%下，绝下，绝 大

15、多数根系停止生长。大多数根系停止生长。 土壤肥力因素与其调控 （三）影响土壤微生物活动从而影响养分的转化（三）影响土壤微生物活动从而影响养分的转化 土壤空气的数量和土壤空气的数量和O2的含量显著影响到微生物的含量显著影响到微生物 的活性。的活性。O2供应充足时，有机质分解速度快，土壤供应充足时，有机质分解速度快，土壤 速效养分含量高。速效养分含量高。 土壤缺土壤缺O2时，厌气微生物活动旺盛，有利于土时，厌气微生物活动旺盛，有利于土 壤腐殖质的形成。壤腐殖质的形成。 （四）影响土壤的氧化（四）影响土壤的氧化还原状况。还原状况。土壤处于还原状土壤处于还原状 态时，会产生大量的还原性气体和铁、锰等低

16、价的还态时，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。原性物质，使作物受害。 土壤肥力因素与其调控 排水和灌溉排水和灌溉 对旱作土壤，有雨后中耕松土，深耙勤对旱作土壤，有雨后中耕松土，深耙勤 锄，打破土表结壳，疏松耕层等措施。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，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。搁田及合理的下渗速率等措施。 四、土壤空气状况的调节四、土壤空气状况的调节 土壤肥力因素与其调控 1、某土壤质量含水量为、某土壤质量含水量为20.3%，已知土壤容重为，已知土壤容重为1.2g/cm3， 求土壤中空气

17、所占体积（土壤密度为求土壤中空气所占体积（土壤密度为2.65g/cm3）。）。 解：解：1）土壤容积含水量）土壤容积含水量 20.3% * 1.2g/cm3 24.4%。 2）土壤总孔隙度为（）土壤总孔隙度为（11.2/2.65）*100%55%。 3）土壤中空气所占体积）土壤中空气所占体积 55%24.4% 30.6%。 土壤肥力因素与其调控 2、某土壤田间持水量为、某土壤田间持水量为26%，当时测得该土壤含水量为，当时测得该土壤含水量为7.8%， 土壤容重为土壤容重为1.5g/cm3。请问：。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？）该土壤的相对含水量是多少？是否

18、适宜旱地作物的生长发育？ 2）若要灌溉）若要灌溉1hm2的面积，使的面积，使0.5m深的土层中的水分达到深的土层中的水分达到18% ， 请问需要灌水多少吨？请问需要灌水多少吨？ 解：解：1）该土壤的相对含水量）该土壤的相对含水量 7.8%/ 26%30%。因旱地作物。因旱地作物 适宜的土壤含水量为田间持水量的适宜的土壤含水量为田间持水量的60%80%，故不适合旱地作，故不适合旱地作 物的生长发育。物的生长发育。 2）灌水量（）灌水量（ 26% 18% ）*1.5*10000*0.5600吨。吨。 土壤肥力因素与其调控 第三节第三节 土壤的热量状况土壤的热量状况 土壤肥力因素与其调控 一、土壤热

19、量的来源及影响因素一、土壤热量的来源及影响因素 （一）来源（一）来源 1.太阳辐射：是土壤热量的最主要来源，也太阳辐射：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。是地球上一切能量的最初来源。 2.生物产热：生物产热： 微生物分解有机质是一个放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。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地球内热：地球内部的岩浆通过传导作用 达到地表热量。达到地表热量。 土壤肥力因素与其调控 土壤肥力因素与其调控 土壤接受或损失热量后，土温上升

20、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或下降的速率及变化幅度主要决定于土 壤的热性质，壤的热性质， 土壤肥力因素与其调控 （一）土壤热容量（一）土壤热容量（c） 指单位容积或单位质量的土壤在温度升指单位容积或单位质量的土壤在温度升 高或降低高或降低1时，所吸收或释放出的热量。时，所吸收或释放出的热量。 容积热容量：CV J/2K 质量热容量：C J/gK CV =Cd 包括 m m 土壤肥力因素与其调控 土壤热容量受土壤固液气相三相组成的影响。土壤热容量受土壤固液气相三相组成的影响。 aavwwvoovmmvv VCVCVCVCC V 矿物质矿物质 有机质有机质 水

21、分水分 空气空气 土壤热容量的大小主要取决于土壤水分，土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。壤愈潮湿，土壤热容量大，温度变化愈慢。 土壤肥力因素与其调控 3 土壤不同组分的热容量 土壤组成物质 重量热容量 （Jg-1c-1） 容积热容量 (Jcm-3c-1) 粗石英砂0.7452.163 高 岭 石0.9752.410 石 灰0.8952.435 Fe2O30.682 Al2O30.908 腐 殖 质1.9962.515 土壤空气1.0041.25510-3 土壤水分4.1844.184 不同土壤组分的热容量不同土壤组分的热容量 土壤肥力因素与其调控

22、（二）土壤热导率（二）土壤热导率（） 指土层厚度指土层厚度1cm，两端温度相差，两端温度相差1时，单位时，单位 时间内通过单位面积土壤断面的热量。时间内通过单位面积土壤断面的热量。 表 616 土壤各组成成分的导热率 土壤组成 矿物质 水分 空气 干燥土壤 导热率 cal/（cms） 0.0040.005 0.0014 0.00005 0.00030.0005 土壤热导率是衡量土壤传导热量快慢的指标。土壤热导率是衡量土壤传导热量快慢的指标。 土壤肥力因素与其调控 当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙 被空气占领，导热率就小。当土壤湿润时，被空气占领，导热率就小。

23、当土壤湿润时， 土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。 土壤肥力因素与其调控 (三三)土壤导温率土壤导温率 土壤导温率与热导率和热容量的关系如下：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。量，干土易升温，湿土不易升温。 土壤肥力因素与其调控 三、土壤温度对土壤肥力和植物生长的影响三、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。土温升高，土壤养分的溶解度增大，有效性提高。 2

24、.土温升高，微生物对有机质的矿化速率提高，养土温升高，微生物对有机质的矿化速率提高，养 分释放量增加。分释放量增加。 3.土温升高，作物吸收养分的能力加强。土温升高，作物吸收养分的能力加强。 土壤肥力因素与其调控 （二）土壤温度对植物生长的影响（二）土壤温度对植物生长的影响 1. 影响种子的发芽出苗影响种子的发芽出苗 （小麦、大麦（小麦、大麦12，水，水 稻稻1214） 2. 影响植物根系的生长发育影响植物根系的生长发育（10以上，根系生以上，根系生 长较快，超过时长较快，超过时3035根系生长受阻。根系生长受阻。） 土壤肥力因素与其调控 四、土壤温度变化规律与调节四、土壤温度变化规律与调节 （一）土壤温度的变化规律（一）土壤温度的变化规律 1.日变化日变化 v表温度最高值出现在表温度最高值出现在1314时，最低温出现在时，最低温出现在 早晨早晨56时。时。 2.年变化年变化 v升温阶段，一般为升温阶段，一般为1 2月至月至7 8月；月； v降温阶段，一般为降温阶段，一般为7 8月至次年月至次年1 2月。月。 土壤肥力因素与其调控 （二）土壤温度（热量）的调节（二）土壤温度（热量）的调节 1.非设施农业非设施农