第四、五章土壤水、空气、热量

第四章土壤水第一节土壤水的基础知识一、土壤水分含量的表示方法1、土壤质量含水量土壤质量含水量（g/kg）＝湿土质量－干土质量干土质量105℃条件下烘干至恒重的土壤土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸水的重要给源2、土壤容积含水量容积含水量=（土壤水分容积/土壤容积）×100容积含水量＝质量含水量×土壤容重说明土壤水分占孔隙容积的比值3、土壤水贮量4、土壤相对含水量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。土壤相对含水量=（土壤含水量/土壤田间持水量）×100%土壤含水量以田间持水量的60－80%时为最适宜旱地作物的生长发育二、土壤墒情（含水量）墒情的种类：1、汪水：过湿，有积水2、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4、潮干土：手捏土不成团，容易散开5、干土旱地不宜耕种适宜旱地耕种不宜进行耕作应设法灌水补墒不宜耕种第二节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类型与性质（一）土壤水分的保持土壤水分在土壤受到三种力作用：1、土粒对水的吸附力2、土壤孔隙中小孔对水的吸力（毛管力）3、水的重力（二）土壤水分的类型和性质1、土壤吸湿水固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层，称为土壤吸湿水无溶解能力、不能自由移动，也不能被吸收，属无效水。吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最大吸湿量（吸湿系数）2、膜状水作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量就称为凋萎系数。（或作物刚开始出现永久凋萎时的土壤含水量）吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜，这种水分称为膜状水。当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子持水量。有一部分可被植物利用包括吸湿水3、土壤毛管水靠毛管力保持在土壤孔隙中水分称为土壤毛管水当土壤含水量超过最大分子持水量时，才出现毛管水是植物利用土壤水分的主要形态根据土层中毛管水与地下水有无连接，通常将毛管水分为：

毛管上升水毛管悬着水毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为田间持水量代表旱地土壤有效水的上限理论灌水量＝田间持水量－土壤实际含水量4、土壤重力水土壤重力水是指土壤水分含量超过田间持水量之后，过量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿着大孔隙向下渗漏成为多余的水。对旱地作物是多余水分二、土壤水分的能量概念1、土水势土水势表示土壤水分在土-水平衡体系中所具有的能态。它是指将单位水量从一个土-水系统移到温度和它完全相同的纯水池时所做的功。常用（Ψ）来表示。土水势基质势重力势溶质势压力势2、土壤水吸力土壤水吸力是指土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。土壤水吸力在数量上与土壤水负压力相等，通常简称为土壤吸力。3、土壤水分特征曲线（又称土壤持水曲线）

土壤水分特征曲线指土壤水的基质势或土壤水吸力与含量水量的关系曲线。土壤含水量随吸力的增加而下降相同水吸力下，粘土含水量最高，砂土最低相同土壤含水量下，砂土水吸力最小，粘土水吸力最大所以，在相同条件下，粘土保持水分多但对植物的有效性最差第五节土壤水分状况与水分平衡一、土壤水分状况1、作物对土壤水分的需求2、土壤水分影响作物对养分的吸收

土壤水分状况直接影响作物对养分的吸收土壤中有机养分的分解矿化离不开水分施入土壤中的化学肥料只有在水中才能溶解养分离子向根系表面迁移、作物根系对养分的吸收都必须通过水分介质来实现二、土壤水分的调节（105页）1、控制地表径流，增加土壤水分入渗2、减少土壤水分蒸发3、合理灌溉4、提高土壤水分对作物的有效性5、多余水的排除第五章土壤空气及热量状况第一节土壤空气一、土壤空气的组成土壤空气组成的特点：1、土壤空气中的二氧化碳含量远大于大气每亩地小麦一昼夜可放出约4升CO2（2）土壤空气中氧的含量低（3）土壤空气中的相对湿度比大气高（4）土壤空气中有时含有还原性气体（5）土壤空气数量和组成经常处于变化之中。微生物活动产生CH4、H2S、H2等二、土壤空气的更新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。土壤空气的交换形式：1、气体扩散土壤空气扩散是指某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生的移动。土壤中生物活动结果CO2浓度增加，则CO2在土壤空气中的分压较大，使其不断从土壤向大气逸出2、整体交换土壤空气整体交换指由于土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而引起的气体交换,是土体内、外部分气体的整体相互流动。白天土壤温度升高，土壤空气受热后体积膨胀，部分气体被挤压出土体三、土壤通气状况与作物生长1、影响种子萌发2、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，根系吸收养料和水分的功能降低；通气良好，根系长，根毛多四、土壤通气性的调节1、开沟排水消除渍害（旱田）2、改善环境条件，合理灌溉排水（水田）3、合理施用有机肥第二节土壤热性质与土壤热量平衡一、土壤热量来源与平衡1、土壤热量来源太阳辐射能生物热地球内热最主要来源作用有限地热异常区不可忽视2、土壤热量平衡Q=E-Q1-Q2-Q3Q正值，土壤升温Q负值，土壤降温二、土壤的热特性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升高或降低1℃时所吸收或放出的热量。可分为容积热容量和质量热容量。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？土壤容积热容量＝矿物质＋有机质＋水分＋空气同一土壤含量固定数值很小（如图）因此，土壤热容量大小取决于土壤含水量的多少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1m2、相距1m的两截面上温度相差1度（K）时，每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。其单位为J/（m·K·s）。土壤的三相组成中，空气的导热率最小，矿物质的导热率最大，水的导热率介于两者之间。解释现象：麦地冬季灌水防冻，早春灌水防霜冻？同一土壤的导热率取决于含水量多少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有1J的温度梯度，每秒钟流入断面面积为1m2的热量，使单位体积（1m3）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？三、土壤温度与作物生长四、土壤温度的调节返回固体土粒由大气层进入的O