第一章-土壤的基本组成-水和空气ppt课件

1、土壤水、空气和热情况土壤水、空气和热情况第一章第一章 土壤组成、构成和分类土壤组成、构成和分类一 土壤水分土壤水分的来源土壤水分的来源土壤水的类型划分土壤水的类型划分土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的测定土壤水分含量的测定土壤水分的能量概念土壤水分的能量概念影响土壤水分情况的要素影响土壤水分情况的要素土壤水分在土壤肥力中的作用土壤水分在土壤肥力中的作用 土壤水分主要来源于大气降水和灌溉水土壤水分主要来源于大气降水和灌溉水，此外，地下水上升和大气中水汽的凝结也，此外，地下水上升和大气中水汽的凝结也是土壤水分的来源。是土壤水分的来源。1 1 土壤水分的来源土壤水分的来源2

2、土壤水的类型划分土壤水的类型划分对水的研讨方法有对水的研讨方法有2 2种：数量法和能量法种：数量法和能量法数量法是按照土壤水受不同力的作用而研数量法是按照土壤水受不同力的作用而研讨水分的形状、数量、变化和有效性。讨水分的形状、数量、变化和有效性。能量法主要从土壤水受各种力作用后自在能量法主要从土壤水受各种力作用后自在能的变化，去研讨土壤水的能态和运动、能的变化，去研讨土壤水的能态和运动、变化规律。变化规律。土壤水分类型数量法土壤水分类型数量法1吸附水：受土壤吸附力作用坚持包括吸附水：受土壤吸附力作用坚持包括吸湿水和膜状水吸湿水和膜状水2毛管水：受毛管力毛管内气、水界面毛管水：受毛管力毛管内气、

3、水界面上产生的弯月面力作用坚持上产生的弯月面力作用坚持3重力水：受重力支配，容易进一步向土重力水：受重力支配，容易进一步向土壤剖面深层运动壤剖面深层运动吸附水束缚水，包括吸湿水和膜状水：吸附水束缚水，包括吸湿水和膜状水：吸湿水：干土从空气中吸着水汽所坚持的水。又称为紧束缚吸湿水：干土从空气中吸着水汽所坚持的水。又称为紧束缚水，属于无效水分，土壤吸附气态水分子的最大含量称为吸水，属于无效水分，土壤吸附气态水分子的最大含量称为吸湿系数湿系数膜状水：由土壤颗粒外表吸附所坚持的水层，其厚度可达几膜状水：由土壤颗粒外表吸附所坚持的水层，其厚度可达几十或几百个以上的水分子。膜状水的含量决议于土壤质地、十或

4、几百个以上的水分子。膜状水的含量决议于土壤质地、腐殖质含量等。腐殖质含量等。 膜状水的最大值叫最大分子持水量。薄膜膜状水的最大值叫最大分子持水量。薄膜水对植物生长发育来说属于弱有效水分土粒吸力小于水对植物生长发育来说属于弱有效水分土粒吸力小于15atm15atm的那部分水，属有效水，可被植物利用，而吸力大于的那部分水，属有效水，可被植物利用，而吸力大于15atm15atm的那部分水，作物不能利用，为无效水又称为松束的那部分水，作物不能利用，为无效水又称为松束缚水分。缚水分。毛管水：毛管水： 超越最大分子持水量的水分，不受吸附超越最大分子持水量的水分，不受吸附力的作用；靠土壤中毛管孔隙所产生的毛

5、管引力力的作用；靠土壤中毛管孔隙所产生的毛管引力所坚持的水分，称为毛管水。毛管水又可以分为所坚持的水分，称为毛管水。毛管水又可以分为两种类型。两种类型。 毛管悬着水毛管悬着水 土体中与地下水位无联络土体中与地下水位无联络的毛管水称毛管悬着水。土壤毛管悬着水的毛管水称毛管悬着水。土壤毛管悬着水到达最多时的含水量称田间持水量到达最多时的含水量称田间持水量毛管支持水毛管上升水毛管支持水毛管上升水 土体中与地土体中与地下水位有联络的毛管水称毛管支持水。下水位有联络的毛管水称毛管支持水。不同土壤质地毛管水上升高度不同土壤质地毛管水上升高度土壤质地高度（米）砂土0.5-1.0砂壤土、轻壤土1.5粉砂质壤土

6、2.0-3.0中壤土、重壤土1.2-2.0轻粘土0.8-1.0毛管上升水的最大量称为毛管持水量，是毛管上升水的最大量称为毛管持水量，是吸湿水、膜状水和毛管上升水之和。吸湿水、膜状水和毛管上升水之和。当土壤被重力水所饱和，即土壤大小孔隙当土壤被重力水所饱和，即土壤大小孔隙全部被水分充溢时的土壤含水量称为饱和全部被水分充溢时的土壤含水量称为饱和持水量，或称全蓄水量或最大持水量持水量，或称全蓄水量或最大持水量萎蔫系数萎蔫系数当作物呈现永久萎蔫时的土壤含水量，称萎当作物呈现永久萎蔫时的土壤含水量，称萎蔫系数。蔫系数。普通把田间持水量视为土壤有效水的上限。普通把田间持水量视为土壤有效水的上限。所以田间持

7、水量与萎蔫系数之间的差值即土所以田间持水量与萎蔫系数之间的差值即土壤有效水最大含量。壤有效水最大含量。 土壤毛管水从地下水汲取水分的表示图土粒土粒细毛管细毛管排除毛管水的排除毛管水的大孔隙大孔隙束缚水占的孔束缚水占的孔隙隙充水的大孔隙充水的大孔隙自地下水面向上自地下水面向上供水的毛管水的网供水的毛管水的网 充水的粗毛管供水充水的粗毛管供水土壤水分、水分常数和有效性的关系土壤水分、水分常数和有效性的关系105烘烘干干重重吸吸湿湿系系数数萎萎蔫蔫系系数数最最大大分分子子持持水水量量田田间间持持水水量量毛毛管管持持水水量量饱饱和和持持水水量量吸吸湿湿水水膜膜状状水水毛毛管管悬悬着着水水毛毛管管上上升

8、升水水重重力力水水无无效效水水有有效效水水多多余余水水（指指旱旱地地）3 土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的表示方法质量含水量质量含水量容积含水量容积含水量相对含水量相对含水量土壤水贮量土壤水贮量质量含水量质量含水量(m) ：土壤中水分的质量与干土：土壤中水分的质量与干土质量的比值，在同一地域因重力加速度一样，质量的比值，在同一地域因重力加速度一样，又称为分量含水量，质量含水量可用小数方又称为分量含水量，质量含水量可用小数方式，也可用百分数方式。式，也可用百分数方式。土壤质量含水量土壤质量含水量%=数学公式数学公式m =100干土质量土壤水质量100221WWW m为土壤质量含水量为土壤质量

9、含水量%，W1为湿土质量、为湿土质量、W2为为干土质量，干土质量，W1-W2为土壤水质量为土壤水质量定义中的干土，普通指在定义中的干土，普通指在105摄氏度条件下烘干的土摄氏度条件下烘干的土壤，而另一种意义上的干土是含有吸湿水的土，通常壤，而另一种意义上的干土是含有吸湿水的土，通常叫叫“风干土，风干土的含水量普通不恒定，故普通风干土，风干土的含水量普通不恒定，故普通不以此作为计算不以此作为计算 m的根底的根底容积含水量容积含水量v：即单位土壤总容积中水分所：即单位土壤总容积中水分所占的容积分数，又称容积湿度、土壤水的容占的容积分数，又称容积湿度、土壤水的容积分数，可用小数和分数表示积分数，可用

10、小数和分数表示土壤容积含水量土壤容积含水量%=留意留意v计算的根底是土壤的总容积。由于水计算的根底是土壤的总容积。由于水的密度可近似等于的密度可近似等于1g/cm3，可以推知，可以推知v与与m的换算公式的换算公式v = m为土壤容量为土壤容量普通而言，质量含水量多用于需计算干土重普通而言，质量含水量多用于需计算干土重的任务中，因多数情况下，容积含水量被广的任务中，因多数情况下，容积含水量被广泛运用泛运用100土壤总容积土壤水容积相对含水量：指土壤含水量占田间持水量的相对含水量：指土壤含水量占田间持水量的百分数。百分数。土壤相对含水量土壤相对含水量=土壤水贮量：一定面积和厚度土壤中含水的土壤水贮

11、量：一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量绝对数量100田间持水量土壤含水量4 土壤水分含量的测定土壤水分含量的测定烘干法：经典烘干法，先在田间选择代表性取样点，烘干法：经典烘干法，先在田间选择代表性取样点，按所需深度分层取土样，将土样放入铝盒并立刻盖好按所需深度分层取土样，将土样放入铝盒并立刻盖好盖防止水分蒸发影响测定效果，称重即湿土加盖防止水分蒸发影响测定效果，称重即湿土加空铝盒重，记为空铝盒重，记为W1，然后翻开盖，置于烘箱，在，然后翻开盖，置于烘箱，在105110 oC条件下，烘干至恒重条件下，烘干至恒重6-8小时，再称重小时，再称重即干土加盒重，记为即干土加盒重，记为W2。那么该土壤质量

12、含水。那么该土壤质量含水量可以由下式求出，设空铝盒重为量可以由下式求出，设空铝盒重为W3：m =快速烘干法：包括红外线烘干法，微波炉烘干法等等快速烘干法：包括红外线烘干法，微波炉烘干法等等1003221WWWW中子法中子法TDR法时域反射仪法时域反射仪中子法中子法把一个快速中子源和慢中子探测器置于套管中，埋入土内。其中的中子源如镭、镅、铍以很高速度放射出中子，当这些快中子与水中的氢原子碰撞时，就会改动运动的方向，并失去一部分能量而变成慢中子。土壤水越多，氢越多，产生的慢中子也就越多，慢中子被探测器和一个定器量出，经过校正，得土壤水的含量TDR法法(时域反射仪时域反射仪)Time-Domain-

13、Reflectometry)将长度为L的波导棒插入土壤介质中，电磁脉冲信号从波导棒的始端传播到终端，由于波导棒终端处于开路形状，脉冲信号受反射又沿波导棒前往到始端。调查脉冲输入到反射前往的时间以及反射时的脉冲幅度的衰减，计算土壤水盐含量农农田田土土壤壤水水的的动动态态模模型型及及应应用用 李李保保国国土水势土水势 为了可逆地等温地在规范大气压下从在指为了可逆地等温地在规范大气压下从在指定的高度的纯水水体中挪动无穷小量的水到土壤定的高度的纯水水体中挪动无穷小量的水到土壤水分中去，每单位数量的纯水所需作功的数量水分中去，每单位数量的纯水所需作功的数量 土水势包括以下几个分势土水势包括以下几个分势5

14、 土壤水分的能量概念土壤水分的能量概念1、基质势、基质势m 由土壤吸附力和毛管力的制约的土水势。由土壤吸附力和毛管力的制约的土水势。2、浸透势、浸透势s 浸透势又称溶质势，由土壤水中溶解的溶质浸透势又称溶质势，由土壤水中溶解的溶质而引起的土水势的变化。而引起的土水势的变化。3、压力势、压力势p ：指土壤水饱和的情况下，由于受压力而产生土：指土壤水饱和的情况下，由于受压力而产生土水势的变化水势的变化 4、重力势、重力势g ：由于重力作用引起的土水势的变化：由于重力作用引起的土水势的变化归纳起来，总土水势指上述归纳起来，总土水势指上述4 4个分势的代数个分势的代数和，即和，即=m=mssppgg在

15、不同情况在不同情况下，起支配作用的水势不同，在水分不饱和下，起支配作用的水势不同，在水分不饱和的土壤中，决议土水势的是基质势。的土壤中，决议土水势的是基质势。土水势的表示方法土水势的表示方法 土水势多用帕土水势多用帕Pa表示，但常用水柱高的表示，但常用水柱高的对数值表示，称为对数值表示，称为pF值。值。pF值即能反响土壤水值即能反响土壤水吸力能量大小，又能表示出各种水分常数以及土吸力能量大小，又能表示出各种水分常数以及土壤水吸力与含水量的关系。壤水吸力与含水量的关系。 植被：蒸腾作用对土壤水分平衡关系亲密，植植被：蒸腾作用对土壤水分平衡关系亲密，植被组成和覆盖度对土壤水分情况都有较大影响。被组

16、成和覆盖度对土壤水分情况都有较大影响。气候：降雨量和蒸发是重要要素。气候：降雨量和蒸发是重要要素。土壤物理性质：特别是土壤质地、构造和有机土壤物理性质：特别是土壤质地、构造和有机质含量等到要素对水的浸透、流动和蒸发有重要影质含量等到要素对水的浸透、流动和蒸发有重要影响。响。6 影响土壤水分情况的要素影响土壤水分情况的要素地形：地形影响水分的再分配。地形：地形影响水分的再分配。水文地质：在不透水层接近地面、地下水位高的水文地质：在不透水层接近地面、地下水位高的地方，或者有承压地下水来源的地方，由于地下水地方，或者有承压地下水来源的地方，由于地下水经过支持毛管水上行，在一定条件下可构成蒸发型经过支

17、持毛管水上行，在一定条件下可构成蒸发型人为影响：如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措人为影响：如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。施。 7 7 土壤水分在土壤肥力中的作用土壤水分在土壤肥力中的作用 土壤水分是土壤肥力的重要要素之土壤水分是土壤肥力的重要要素之一，它一方面直接供应植物吸收利用；一，它一方面直接供应植物吸收利用；另一方面又影响土壤的其它性状和肥力另一方面又影响土壤的其它性状和肥力要素。要素。 土壤水分影响土壤的营养情况土壤水分影响土壤的营养情况 土壤水分影响土壤的通气情况土壤水分影响土壤的通气情况 土壤水分影响土壤的热量情况土壤水分影响土壤的热量情况 土壤水分影响微生物和活动土壤水分影

18、响微生物和活动 土壤水分影响土壤的物理机械性和耕性土壤水分影响土壤的物理机械性和耕性 二二 土壤空气土壤空气土壤空气的组成土壤空气的组成土壤空气的特点土壤空气的特点土壤通气性与植物生长土壤通气性与植物生长1 1 土壤空气的组成土壤空气的组成 土壤孔隙中的气体称为土土壤孔隙中的气体称为土壤空气。土壤空气和大气有很壤空气。土壤空气和大气有很大差别。大差别。 土壤空气中土壤空气中CO2CO2含量高含量高于大气，而于大气，而O2O2含量低于大气。含量低于大气。土壤空气的组成土壤空气的组成气体成分气体成分O2CO2N2近地面大气近地面大气20.940.0378.05土壤空气土壤空气18.00-20.03

19、0.15-0.6578.8-80.242 2 土壤空气的特点土壤空气的特点土壤空气中的土壤空气中的CO2CO2含量比大气多含量比大气多土壤空气中的土壤空气中的O2O2含量比大气少含量比大气少土壤空气中的水气含量比大气多土壤空气中的水气含量比大气多土壤空气中有时含有少量复原性气体如甲烷土壤空气中有时含有少量复原性气体如甲烷土壤空气成分随时间和空间而变化土壤空气成分随时间和空间而变化土壤通气性是指土壤空气能与大气进展交土壤通气性是指土壤空气能与大气进展交换以及土体内部允许气体分散和流通的性换以及土体内部允许气体分散和流通的性能。或土壤具有通透空气的性质称土壤通能。或土壤具有通透空气的性质称土壤通气性。气性。3 3 土壤通气性与植物生长土壤通气性与植物生长 土壤空气情况对植物生长的影响有以下几方面土壤空气情况对植物生长的影响有以下几方面土壤空气与根系发育土壤空气与根系发育土壤空气与种子萌生土壤空气与种子萌生土壤空气与营养情况土壤空气与营养