土壤肥料學(xué)-第四章3-土壤水

1、第四章 土壤肥力,土壤水分存在形態(tài)土壤水分的有效性（重點(diǎn)）土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法（重點(diǎn) 難點(diǎn)）土壤水的能量狀態(tài)（重點(diǎn) 難點(diǎn)）土壤水分運(yùn)動(dòng)（重點(diǎn) 難點(diǎn)）土壤水的田間循環(huán)過(guò)程土壤水分保蓄和調(diào)節(jié),第二節(jié) 土壤水分,第二節(jié) 土壤水分,2013年湖南大旱,土壤水的定義,土壤水實(shí)際上是指在105~110℃溫度下從土壤中驅(qū)逐出來(lái)的水。是指由地面向下至地下水面（潛水面）以上的土壤層次中的水分，亦稱為土壤中的非飽和帶水分。,1、重力

2、2、吸附力（adsorption）：主要是指土粒表面分子和水分子之間的分子引力，又稱為范德華力或分子間力。 3、毛管力（capillarity）：實(shí)質(zhì)上是毛管內(nèi)固、氣、水界面上產(chǎn)生的負(fù)壓力，也叫彎月面力。毛管力的大小與毛管孔徑成反比。,水在土壤中受到的作用力,H=3/dH：毛管力（hPa）；d：毛管孔徑（mm）,一、土壤水分存在形態(tài),吸濕水(緊束縛水),吸附水(束縛水),毛管水,重力水,膜狀水(松束縛水),受土壤吸附力作用而保持

3、,受毛管力作用而保持,受重力作用,,,一、土壤水分存在形態(tài),土壤吸濕水含量受土壤質(zhì)地和空氣濕度的影響。粘質(zhì)土吸附力強(qiáng)，吸濕水含量高，砂質(zhì)土則吸濕水含量低；空氣相對(duì)濕度高，吸濕水含量高，反之則吸濕水含量低。,一、土壤水分存在形態(tài),吸濕水：土粒通過(guò)吸附力吸附空氣中水汽分子所保持的水分。,膜狀水：土粒吸附力所保持的液態(tài)水，在土粒周圍形成連續(xù)水膜。,一、土壤水分存在形態(tài),特點(diǎn)：保持力較吸濕水低，6.25～31大氣壓，密度較吸濕水小，無(wú)溶解

4、性；移動(dòng)緩慢，由水膜厚往水膜薄的地方移動(dòng)，速度僅0.2～0.4mm/hr。對(duì)植物有效性低，僅部分有效。,毛管水***：依靠毛細(xì)管引力保持在土壤毛管孔隙的水，具有自由水的特性。分毛管上升水和毛管懸著水。,特點(diǎn)：受毛管力作用。液態(tài)，能溶解多種溶質(zhì)，可自由移動(dòng)，速度較快植物利用的理想水分（有效水）。,一、土壤水分存在形態(tài),,,,,,,,,,,,,毛管上升水：由于地下水的上升作用而保持在毛管中的水分。,2、毛管水,一、土壤水分存在形

5、態(tài),毛管懸著水：由于降雨或灌水使土壤毛管填充的水分，與地下水沒(méi)有聯(lián)系,2、毛管水,一、土壤水分存在形態(tài),3、重力水：存在于土壤大孔隙（通氣孔隙）中，受重力作用支配，易進(jìn)一步向土壤剖面深層運(yùn)動(dòng)的水分,特點(diǎn)： 移動(dòng)速率快，難以保持在土壤中 可被根系吸收 占據(jù)大孔隙，影響通氣性 對(duì)旱作屬多余水,一、土壤水分存在形態(tài),,1、質(zhì)量含水量（率）（mass water content）% θm =（土壤水質(zhì)量/干土質(zhì)量）*1

6、00%2、容積含水量（率）（volumetric water content）V% θv =（土壤水體積/土壤總?cè)莘e）*100%,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,容積含水量=質(zhì)量含水量*容重,Soil water storage capacity 土壤儲(chǔ)水量 water depth 水深（Unit: mm）,優(yōu)點(diǎn): 與氣象資料和作物耗水量所用的水分表示方法一致，便于互相比較和互相換算 。,Dw (

7、mm)= v% × 土層厚度,,作用: 與灌溉水量的表示方法一致，便于計(jì)算庫(kù)容和灌水量。,Vw(m3/ha) =Dw(mm)×1/1000×10000=10Dw,Storage capacity 容積水容量 (Unit: m3/ha),,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,3、田間持水量、萎蔫系數(shù)與相對(duì)含水量,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,田間持水量***（field capacity）：毛管懸著

8、水達(dá)到最大值時(shí)的土壤含水量。用θf(wàn) 表示。,通常作為灌溉水量定額的最高指標(biāo)。在數(shù)量上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。田間持水量的大小，主要受質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、結(jié)構(gòu)、松緊狀況等的影響。,不同質(zhì)地土壤的田間持水量,土壤水分參數(shù)和土壤有機(jī)質(zhì)含量的關(guān)系,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,3、田間持水量、萎蔫系數(shù)與相對(duì)含水量,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,凋萎系數(shù)（萎焉系數(shù)）***（Wilting Coefficient）：根系因

9、無(wú)法吸收水分而發(fā)生萎焉時(shí)的土壤含水量。,,,,土壤質(zhì)地,粗砂壤土,細(xì)砂土,砂壤土,壤 土,粘壤土,萎蔫系數(shù),0.96～1.11,2.7～3.6,5.6～6.9,9.0～12.4,13.0～16.6,不同質(zhì)地土壤的萎蔫系數(shù),是土壤有效水的下限。主要受質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量的影響。,,通常相對(duì)含水量為60%至80%，是適宜一般農(nóng)作物以及微生物活動(dòng)的水分條件 。,相對(duì)含水量***（relative water content）是指土壤含水量

10、占田間持水量的百分?jǐn)?shù)。,,它可以說(shuō)明土壤水的含量、有效性和水、氣的比例等，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用的土壤含水量的表示方法。,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,3、田間持水量、萎蔫系數(shù)與相對(duì)含水量,土壤水分參數(shù)與土壤質(zhì)地的關(guān)系,例：田間取回土樣，連采土圈共重237.0 g，烘干后重213.0 g，采土圈重93.0 g，采土圈容積100 cm3，求土壤容重？土壤含水量？濕土重 = 237.0-93.0 = 144 g烘干土重 = 213.0

11、-93.0=120 g容重=烘干土重/土壤體積 =120/100=1.20 g/cm3含水量=水分重/烘干土重*100% =(144-120)/120 *100% =20%,1、烘干法：經(jīng)典、準(zhǔn)確，標(biāo)準(zhǔn)方法經(jīng)典烘干法：烘箱105℃快速烘干法：微波、紅外、酒精燃燒,微波,紅外,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,2、儀器法中子法TDR法（時(shí)域反射儀）電阻法γ

12、射線法,二、土壤含水量的表示方法和測(cè)定方法,TDR,中子儀,電阻法,三、土壤水的能量狀態(tài),1、土壤水勢(shì)（土水勢(shì)）*** 土壤水在各種力作用下，與大氣壓下同溫度和同高度的自由純水相比，其自由能必然不同，二者勢(shì)能的差值用來(lái)表征土壤水勢(shì) 。,三、土壤水的能量狀態(tài),Sub-potential 分勢(shì) 由于引起土壤水勢(shì)變化的原因或動(dòng)力不同，土壤水勢(shì)(Ψt)分為：基質(zhì)勢(shì)(Ψm) 、壓力勢(shì)(Ψp) 、溶質(zhì)勢(shì)(Ψs)和重力勢(shì)

13、(Ψg)等。 土壤水勢(shì)是各分勢(shì)之和:,三、土壤水的能量狀態(tài),Ψt=Ψm+Ψs+Ψg+Ψp,（1）基質(zhì)勢(shì)（?m≤0） 基質(zhì)勢(shì)（ matrix potential）是指由于土壤基質(zhì)(土壤顆粒)的吸附力和毛管力所導(dǎo)致的土壤水自由能的改變。通常為負(fù)值，土壤含水量越高，基質(zhì)勢(shì)也越高，但其絕對(duì)值越小，當(dāng)土壤飽和時(shí)土壤的基質(zhì)勢(shì)最大，等于0。,三、土壤水的能量狀態(tài),（2）溶質(zhì)勢(shì)（Solute potent

14、ial, ?S ≤0 ） 指土壤水溶解的溶質(zhì)引起的土壤水的自由能的改變，溶質(zhì)對(duì)水產(chǎn)生吸持作用，限制水分運(yùn)動(dòng)，一般為負(fù)值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢(shì)越低。 溶質(zhì)勢(shì)只有對(duì)半透膜的水分運(yùn)動(dòng)起作用，對(duì)水在土體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響。,三、土壤水的能量狀態(tài),（3）壓力勢(shì)（?p ≥0 ） 壓力勢(shì)（pressure potential）是指土壤水受到上面水層的靜水壓力而產(chǎn)生的自由能變化。 只有當(dāng)土壤水分飽和時(shí)才有壓力勢(shì)

15、。飽和土層越深，壓力勢(shì)越高。在不飽和土壤中壓力勢(shì)為0。 故?p≥0。,三、土壤水的能量狀態(tài),,（4）重力勢(shì)（?g） 重力勢(shì)（gravitational potential） 是指由重力作用而引起的土水勢(shì)變化。 任何時(shí)候重力勢(shì)都存在。高于參比面時(shí)為正，反之為負(fù)，參比面處重力勢(shì)為0.,重力勢(shì)的大小與土壤本身無(wú)關(guān)，任何時(shí)候重力勢(shì)都存在。大小取決于研究點(diǎn)的相對(duì)高度，參照點(diǎn)以上為正，反之為負(fù)，參比面處重力勢(shì)為0.,三、土壤水的能量

16、狀態(tài),,,重力勢(shì)的計(jì)算,? gA=15cm? gB= -10cm,? gA=5cm? gB= -20cm,土壤水勢(shì)的組成,三、土壤水的能量狀態(tài),,（5）總土水勢(shì)（?t）,?t= ?m+ ?s+ ?p+ ?g,水分飽和時(shí),?t= ?p+ ?g,水分不飽和時(shí),?t= ?m+ ?g,土壤水從總水勢(shì)高的地方流向總水勢(shì)低的地方.,三、土壤水的能量狀態(tài),2、土壤水吸力(Suction)：土壤水承受一定吸力情況下的能態(tài)。 水吸力只相當(dāng)于土水

17、勢(shì)的基質(zhì)勢(shì)和溶質(zhì)勢(shì)，數(shù)值相等，符號(hào)相反?；|(zhì)勢(shì)和溶質(zhì)勢(shì)一般為負(fù)值，使用不方便，故將其取為正數(shù)，定義為吸力(S)，分別稱為基質(zhì)吸力(matric suction)和溶質(zhì)吸力(solute suction)。在土壤水分的保持和運(yùn)動(dòng)中，不考慮ψs，故一般水吸力指基質(zhì)吸力，其值與ψm相等，符號(hào)相反。溶質(zhì)吸力只在根系吸水(有半透膜存在)時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。,三、土壤水的能量狀態(tài),絕對(duì)正值,單位容積土壤水的勢(shì)能值用壓力單位。單位重量土壤水的勢(shì)能值

18、用相當(dāng)于一定壓力的水柱高厘米數(shù)表示。,三、土壤水的能量狀態(tài),3、土壤水勢(shì)和水吸力的單位,3、土壤水勢(shì)和水吸力的單位,法定單位：帕 Pa過(guò)去常用：巴bar、毫巴mb、大氣壓（atm）、厘米汞柱、水柱等換算：1 bar=105 Pa=1000 mb=0.987 大氣壓1 大氣壓=76 cm汞柱=1033 cm水柱=1.013 巴1 mb=1 cm水柱=100 Pa,三、土壤水的能量狀態(tài),隨著土壤含水量的減少其水吸力增大，植物根系吸

19、水難度增大，水分有效性降低。,Soil water content (θv),Soil water suction (S),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的土壤水分能量（土壤水吸力）與數(shù)量（含水量）之間關(guān)系的相關(guān)曲線稱為土壤水分特征曲線。,4、土壤水?dāng)?shù)量與能量的關(guān)系,三、土壤水的能量狀態(tài),土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其難易程度。 不能被植物吸收利用的水稱為無(wú)效水， 能被植物吸收利用的水稱為有效水?！∽畲笥行渴堑蛭?/p>

20、數(shù)至田間持水量的水分。,四、土壤水分的有效性,四、土壤水分的有效性,砂土、粘土有效水少，壤土有效水多,四、土壤水分的有效性,液態(tài)水流動(dòng),氣態(tài)水運(yùn)動(dòng),土壤水運(yùn)動(dòng),推動(dòng)力：土層之間的水勢(shì)梯度流動(dòng)方向：高水勢(shì)到低水勢(shì),飽和流,非飽和流,土壤孔隙全部充滿水；主要是重力水運(yùn)動(dòng),部分土壤孔隙充水；主要是毛管水和膜狀水運(yùn)動(dòng),,,推動(dòng)力：水汽壓梯度、溫度梯度流動(dòng)方向：高水汽壓到低水汽壓 溫度高處到溫度低處,水汽擴(kuò)

21、散,水汽凝結(jié),,五、土壤水分運(yùn)動(dòng),,一維垂直向飽和流動(dòng)可用達(dá)西定律來(lái)表示：,1、飽和土壤中的水流 Water flow in saturated soils,推動(dòng)力：土層之間的水勢(shì)梯度（soil water potential gradient), 主要包括重力勢(shì)和壓力勢(shì)。流動(dòng)方向：高水勢(shì)到低水勢(shì)。,q—水通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位斷面水的容積 ΔH—總水勢(shì)差 L—水流路徑長(zhǎng)度 ΔH /L水壓梯度 “-”表示

22、水流方向 Ks —飽和導(dǎo)水率，即單位壓力梯度下水的流量,,,,,,,,H,反映土壤的飽和滲透性能，任何影響土壤孔隙大小和形狀的因素都會(huì)影響Ks。 生產(chǎn)中要求土壤保持適當(dāng)?shù)娘柡蚄s。若過(guò)小，造成透水通氣差，還原有害物質(zhì)易在土壤中積累，造成地表徑流；若過(guò)大，造成漏水漏肥現(xiàn)象。,土壤飽和導(dǎo)水率（saturated water conductivity) Ks,飽和導(dǎo)水率***，即單位壓力梯度下水的流量,垂直向下的飽和流 發(fā)

23、生在雨后或稻田灌水以后。,垂直向上的飽和流 　 發(fā)生在地下水位較高的地區(qū)；因不合理灌溉抬高地下水位，引起垂直向上的飽和流，這是造成土壤返鹽的重要原因。,水平飽和流　 發(fā)生在灌溉渠道兩側(cè)的側(cè)滲；水庫(kù)的側(cè)滲；不透水層上的水分沿傾斜面的流動(dòng)等水平飽和流。,土壤水飽和流種類,,一維非飽和流動(dòng)可用達(dá)西定律來(lái)表示：,2、非飽和土壤中的水流 Water flow in unsaturated soils,推動(dòng)力：土層之間的水勢(shì)

24、梯度（soil water potential gradient), 主要包括基質(zhì)勢(shì)和重力勢(shì)流動(dòng)方向：高水勢(shì)到低水勢(shì)水膜厚的地方向水膜薄的地方移動(dòng)；曲率半徑大的孔隙向曲率半徑小的孔隙移動(dòng)；溫度高處向溫度低處移動(dòng)。,q—水通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位斷面水的容積 dψ /dx—總水勢(shì)梯度 “-”表示水流方向 K（ψm） —非飽和導(dǎo)水率，即單位水勢(shì)梯度下水的流量,水汽運(yùn)動(dòng)的方式 土壤中水汽運(yùn)動(dòng)的主要方式是擴(kuò)散，即由

25、水汽壓高的地方向水汽壓低的地方擴(kuò)散移動(dòng)。同時(shí)也有水汽凝結(jié)。 擴(kuò)散系數(shù)土壤低于大氣。影響水汽壓梯度的因素 水汽壓梯度是水汽擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的主要推動(dòng)力，它受土水勢(shì)和溫度兩個(gè)因素的影響，而又以溫度的影響為主。 白天由溫度較高表層 底層，利于防止蒸發(fā)； 夜晚由溫度較高底層 表層，利于土壤回潤(rùn)。,,,,3、土壤中的水汽運(yùn)動(dòng)

26、Vapor movement in soils,“夜潮”現(xiàn)象***白天上層土壤因不斷蒸發(fā)而含水量降低，夜間表層降溫，使得底土溫度高于表土，水汽由底土向表土移動(dòng)，遇冷凝結(jié)，使得白天曬干土壤又恢復(fù)潮濕的現(xiàn)象。多出現(xiàn)于地下水埋深度較淺的“夜潮地”。,3、土壤中的水汽運(yùn)動(dòng) Vapor movement in soils,“凍后聚墑”現(xiàn)象***冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而凍層以下土層的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向凍層集聚、凍結(jié)

27、、使凍層不斷加厚，其含水量有所增加，這就是“凍后聚墑”現(xiàn)象。,3、土壤中的水汽運(yùn)動(dòng) Vapor movement in soils,（1）入滲（2）滲漏和徑流（3）土壤水分蒸發(fā)（4）植物吸水,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,雨水、灌水進(jìn)入土壤的兩個(gè)階段：入滲和再分布。1 入滲階段 滲吸和滲透過(guò)程——地面供水，水自上而下垂直運(yùn)動(dòng)。 滲吸：土壤吸水，直至毛管孔隙水飽和，入滲速度隨含水量增加而降低。

28、 滲透：水分通過(guò)大孔隙下滲，飽和水流，速度恒定——最后入滲速率，反映土壤的滲水能力，稱滲透系數(shù)。,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,入滲能力是決定地表徑流的土壤因素，以入滲速率表示，入滲能力取決于土壤的干濕度和孔隙狀況。供水強(qiáng)度小，入滲速度主要取決于供水供水強(qiáng)度大，入滲速度主要取決于土壤的入滲能力,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,1 入滲階段,土壤水的再分布***地面停止供水，入滲終止。土壤入滲水在重力、吸力梯度和溫度梯度的作

29、用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，稱為土壤水的再分布。土壤水的再分布，對(duì)研究植物從不同深度土層吸水有較大意義。某一土層水的損失，不完全是植物吸水所致，還與上、下層水的再分布有關(guān)。,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,不同質(zhì)地土壤水分移動(dòng),Sandy Loam,Clay Loam,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,當(dāng)土壤達(dá)到田間持水量后繼續(xù)供水，是水分會(huì)向下滲漏。供水強(qiáng)度大而入滲能力弱，地表積水。地面有坡度時(shí)，積水沿坡度流動(dòng)，稱為徑流。,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,2

30、滲漏和徑流,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,3 土面蒸發(fā)（soil surface evaporation）,土壤水不斷以水氣的形態(tài)由表土向大氣擴(kuò)散而逸失的現(xiàn)象稱為,土面蒸發(fā)。蒸發(fā)作用的強(qiáng)弱常以蒸發(fā)強(qiáng)度表示，即單位時(shí)間內(nèi),單位面積地面上所蒸發(fā)的水量。,土面蒸發(fā)強(qiáng)度的大小主要取決于兩方面：,一是大氣蒸發(fā)力。這是蒸發(fā)的外界條件，通常用單位時(shí),間，單位自由水面所蒸發(fā)的水量表示。,二是土壤的導(dǎo)水性質(zhì)和水分狀況。這是土壤水分向上輸,送的條件，也即土壤的

31、供水能力。當(dāng)土壤供水充分時(shí)，由大氣,蒸發(fā)能力決定的最大可能蒸發(fā)強(qiáng)稱為潛在蒸發(fā)強(qiáng)度。,要使蒸發(fā)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，須具備以下三個(gè)前提條件：,①不斷有熱能到達(dá)土壤表面，以滿足水的汽化熱需要（15℃時(shí)1g水的汽化熱,約為3.47KJ）；,②土壤表面的水汽壓須高于大氣的水汽壓，以保證水汽不斷進(jìn)入大氣；,③表層土壤須能不斷地從下層得到水的補(bǔ)給。,六、土壤水的田間循環(huán)過(guò)程,1. 灌溉與排水 2. 減少地面蒸發(fā) 松土、 鎮(zhèn)壓、覆蓋 3. 減

32、少地面徑流：坡地修梯田，梯地 4. 減少水分滲漏：改良土壤結(jié)構(gòu)，合理施肥，增 強(qiáng)土壤保水蓄水能力。 5. 創(chuàng)造良好的土層構(gòu)造：上砂（30cm厚）下粘。,七、土壤水分寶蓄和調(diào)節(jié),合理灌溉，節(jié)約用水,Spread噴灌,噴灌設(shè)備,Drip滴灌,,,以色列塑料壩,以色列花農(nóng),以色列沙地優(yōu)質(zhì)土豆,思考題,1、名詞解釋：土壤含水量、土壤相對(duì)含水量、田間持水量、萎蔫系數(shù)、飽和導(dǎo)水率、“夜潮”、“凍后聚墑”2、土壤水分的存在形態(tài)？

33、3、土壤水勢(shì)的組成以及不同情況下總土水勢(shì)計(jì)算？4、飽和水運(yùn)動(dòng)和不飽和水運(yùn)動(dòng)之間的區(qū)別？5、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如何合理的利用水分？,土壤孔隙中的氣體稱為土壤空氣。土壤空氣來(lái)源于大氣、生物化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（如甲烷、硫化氫、氫氣、氮氧化物、二氧化碳等）。,第三節(jié) 土壤空氣,一、土壤空氣組成,與大氣組成基本一致，以O(shè)2、N2為主，少量CO2。,土壤空氣與大氣組成的比較（容積/%）,組成特點(diǎn),O2略低于大氣 CO2是大氣的幾十倍 有

34、部分還原性氣體(CH4、H2S、SO2、H2) 水汽處于飽和狀態(tài),一、土壤空氣組成,土壤空氣的時(shí)空變化,?隨著土層深度的增加，土壤空氣中CO2含量增大，O2含量減少；?氣溫和土溫升高，根系呼吸加強(qiáng)，微生物活動(dòng)加快，土壤空氣中CO2含量增加，夏季CO2含量最高； ?土壤空氣中的CO2和O2的含量相互消長(zhǎng)，二者的總和維持在19~22%。,一、土壤空氣組成,二、土壤通氣性,指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換以及土體內(nèi)氣體擴(kuò)散和通氣的性能。,交換方

35、式,1) 對(duì)流(整體交換)：,由高壓區(qū)流向低壓區(qū) 由氣壓、風(fēng)、溫度、降水或灌溉等農(nóng)耕措施引起； 僅對(duì)表層10cm左右的土壤空氣更新起到某些作用。,土壤與大氣間總壓力梯度驅(qū)動(dòng)氣體的整體流動(dòng),2) 擴(kuò)散,氣體分子由濃度大（分壓大）處向濃度小（分壓?。┨幍倪\(yùn)動(dòng)，由氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)/布朗運(yùn)動(dòng)引起的。,,二、土壤通氣性,可用Fick第一定律表示:,如：O2大氣→土壤， CO2土壤→大氣(土壤呼吸)； 土壤呼吸,d

36、q：擴(kuò)散通量（單位時(shí)間通過(guò)單位面積擴(kuò)散的質(zhì)量）；D0：在該介質(zhì)（土壤）中擴(kuò)散系數(shù)；c：某種氣體的濃度（單位容積擴(kuò)散物質(zhì)的質(zhì)量）；x：擴(kuò)散的距離；dc/dx：濃度梯度。,二、土壤通氣性,土壤通氣性指標(biāo),1) 通氣孔隙度：通氣孔隙容積占總孔隙的1/5-2/5。2) 氧擴(kuò)散率：氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢復(fù)速率，以單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散通過(guò)單位面積土壤的氧氣量表示，一般在30-40 mg/(cm2?min) 植物生長(zhǎng)良好。3) 氧化還原

37、電位：通氣良好的土壤，Eh高達(dá)600-700mV。4) 土壤呼吸系數(shù)(RQ)：土壤中產(chǎn)生的CO2與消耗氧的容積的比率。RQ＞1 表示土壤中CO2含量高，土壤通氣性差。,影響因素,土壤質(zhì)地 土壤結(jié)構(gòu) 土壤孔性 土壤水分,二、土壤通氣性,土壤熱量的來(lái)源,,太陽(yáng)輻射,有機(jī)物分解,,,,生物熱:微生物分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程是放熱的過(guò)程。釋放的熱量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用來(lái)調(diào)節(jié)土溫。,地球內(nèi)熱,太陽(yáng)輻射能:土壤熱量的最基本來(lái)源,

38、第四節(jié) 土壤熱量狀況,土壤熱量平衡,土壤熱量收支平衡可用下式表示：S = Q ? P ? LE ? R,S-土壤在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)際獲得或損失的熱量；Q-輻射平衡；P-土壤與大氣層之間的熱交換量；LE-水分蒸發(fā)、蒸騰或水汽凝結(jié)而造成的熱量損失或增加;R-土面與土壤下層之間的熱交換量。,一般情況下，白天S為正值，土壤溫度升高；夜晚S為負(fù)值，土表不斷向外輻射損失熱量，溫度降低。,土壤熱學(xué)性質(zhì),土壤熱容量,C（重量熱容量）：J/（g&#

39、183; oC ）Cv（容積熱容量）：J/（cm3· oC ）,單位質(zhì)量或容積的土壤每升高（或降低）1oC所吸收（或放出）的熱量，稱為土壤熱容量。,土壤不同組分的熱容量,土壤熱學(xué)性質(zhì),Cvs、Cvw和Cva分別為土壤固相、液相和氣相的容積熱容量; Vs、Vw、Va分別為土壤固相、液相和氣相在單位體積土壤中所占的體積比。,土壤熱容量由土壤三相物質(zhì)的熱容量共同決定Cv＝Cvs·Vs+Cvw·V

40、w＋Cva·Va,土壤熱學(xué)性質(zhì),土壤導(dǎo)熱率,導(dǎo)熱率(?)：?jiǎn)挝缓穸韧翆訙夭顬?oC時(shí)，單位時(shí)間經(jīng)過(guò)單位面積土壤傳導(dǎo)的熱量。,導(dǎo)熱性：土壤具有將所吸熱量傳導(dǎo)到鄰近土層的性能。,單位：J/(cm·s·oC),熱導(dǎo)率低的土壤：晝夜溫差大熱導(dǎo)率高的土壤：晝夜溫差不大,土壤導(dǎo)熱率的大小，取決于土壤固、液、氣三相組成及其比例。,土壤不同組成分的導(dǎo)熱率,土壤熱學(xué)性質(zhì),土壤熱擴(kuò)散率 D,D= λ/Cv 單位cm

41、2/s,單位時(shí)間、單位溫度梯度下，單位體積土壤溫度的變化。,土壤熱學(xué)性質(zhì),土壤溫度,土壤溫度的季節(jié)或月變化,,,土壤溫度,土壤溫度的日變化,土壤溫度,,影響土壤溫度的因素,2) 緯度和海拔高度低緯度>高緯度海拔低>高海拔,3) 地形陽(yáng)坡>陰坡,4) 覆蓋植被、積雪、或其它覆蓋地膜、塑料大棚（起保溫作用）,1) 土壤組成與性質(zhì),土溫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響及其調(diào)節(jié),? 植物種子發(fā)芽、植物生長(zhǎng)需要一定的土溫

42、各種作物的適時(shí)播種常以土溫決定?土壤熱量影響土壤中的生命活動(dòng)和化學(xué)過(guò)程 微生物，O.M.的分解與積累、礦物風(fēng)化,灌溉排水：根據(jù)土壤的熱特性，水分增多，Cv增大。,早春土溫低、寒潮多，一季水稻，日排夜灌。晚稻遇高溫季節(jié)，采取日灌夜排。對(duì)于冷浸田，要想辦法開(kāi)溝排水，通氣增溫。,適時(shí)播種,冷性土春播宜晚，秋播宜早。 暖性土傳播宜早，秋播宜晚。,土溫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響及其調(diào)節(jié),增施有機(jī)肥,復(fù)蓋,增加土壤O.M.含量，增強(qiáng)土壤吸熱能力，

43、提高土溫。有機(jī)質(zhì)分解可釋放一定熱量，用于土壤升溫。,早稻育秧。蔬菜保護(hù)地的栽培。噴灑土面保墑增溫劑，在土面上形成薄膜，抑制土壤水分蒸發(fā)，減少土壤熱量消耗。,土溫對(duì)植物生長(zhǎng)的影響及其調(diào)節(jié),第五節(jié) 土壤緩沖性,概念：土壤對(duì)外界干擾抗拒性改變的能力。,種類： 化學(xué)緩沖性：酸堿、氧化還原 物理緩沖性：土壤水、氣、熱的緩沖 養(yǎng)分緩沖性：吸附交換、腐殖化與礦化 污染緩沖性：“自凈”作用,第六節(jié) 土壤保肥性與供肥

44、性,土壤保肥性的機(jī)制,機(jī)械阻留物理吸附化學(xué)沉淀生物吸收（選擇性、表聚性、納新性）物理化學(xué)吸附（陽(yáng)離子吸附、陰離子吸附）,土壤CEC的大小反映了土壤的保肥能力。,> 20 cmol/kg的為保肥力強(qiáng)的土壤；20-10 cmol/kg 的為保肥力中等的土壤；< 10 cmol/kg的為保肥力弱的土壤。,提高土壤保肥性的措施,改良土壤質(zhì)地，增加土壤粘粒含量；增施有機(jī)肥料，提高有機(jī)質(zhì)含量；酸性土壤施用石灰，提高土壤p

45、H。,第六節(jié) 土壤保肥性與供肥性,土壤供肥性,土壤向植物供應(yīng)養(yǎng)分的數(shù)量、強(qiáng)度和持續(xù)性。,養(yǎng)分緩沖容量,反映養(yǎng)分供應(yīng)容量和供應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系,改善供肥性的途徑,有合理的養(yǎng)分保持儲(chǔ)備；調(diào)控土壤的供保關(guān)系—施肥及采取農(nóng)藝措施促進(jìn)土壤養(yǎng)分有效化。,第六節(jié) 土壤保肥性與供肥性,第七節(jié) 土壤肥力因素的相互關(guān)系,土壤肥力：土壤能供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需要的養(yǎng)分、水分、空氣 以及熱的能力。,自然肥力、人為肥力、有效肥力、潛在肥力,肥力因素,四大肥力

46、因素：水分、養(yǎng)分、空氣及熱量，它們對(duì)植物的正常生長(zhǎng)同等重要，不能相互代替；障礙因子（限制因子）：某因素過(guò)量或不足，限制整個(gè)肥力的發(fā)揮，使植物生產(chǎn)受到抑制，該因素稱限制因子。,同等重要性肥力因素的協(xié)調(diào)性肥力因素制約與脅迫土壤肥力因素協(xié)調(diào)及調(diào)節(jié),肥力因素的相互關(guān)系,小 結(jié),一、概念土壤呼吸、土壤通氣性、土壤熱容量、土壤導(dǎo)熱率、土壤緩沖性、土壤保肥性、土壤供肥性二、思考題1、土壤空氣的組成有何特點(diǎn)？2、影響土壤通氣性的因素有