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第五章土壤水、空气和热量主要教学目标：学会分析土壤肥力要素水、气、热之间的关系。
由于土壤水分的重要作用，因此首先要求学生掌握土壤水的形态学观点和能量学观点。
在基本知识掌握的基础上,并能系统地处理土壤水、气、热三者的相互关系和调节措施。
主要内容：第一节土壤水的类型第二节土壤水分含量的表示方法第三节土壤水分能量的分析第四节土壤水分的管理与调节第五节土壤空气和热量第六节土壤水、气、热的相互关系第一节土壤水的类型土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分.土壤中液态水数量最多,对植物的生长关系最为密切。
液态水类型的划分是根据水分受力的不同来划分的，这是水分研究的形态学观点。
这一观点在农业、水利、气象等学科和生产中广泛应用。
一、吸湿水土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。
从室外取土，放在室内风干若干时间后，表面上看似乎干燥了，但把土壤放在烘箱中烘烤，土壤重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加，这表明土壤吸收了空气中的水汽分子。
土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力作用所引起的，一般来说，土壤中吸湿水的多少,取决于土壤颗粒表面积大小和空气相对湿度。
由于这种作用的力非常大，最大可达一万个大气压，所以植物不能利用此水,称之为紧束缚水。
二、膜状水土粒吸足了吸湿水后，还有剩余的吸引力，可吸引一部分液态水成水膜状附着在土粒表面，这种水分称为膜状水。
重力不能使膜状水移动，但其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动,植物可以利用此水。
但由于这种水的移动非常缓慢（0.2-0.4mm/d),不能及时供给植物生长需要，植物可利用的数量很少.当植物发生永久萎蔫时，往往还有相当多的膜状水。
三、毛管水当把一个很细的管子(毛细管)插入水中后，水分可以上升的较高于水平面,并保持在毛细管中。
毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。
毛管水可以有毛管力小的方向移向毛管力大的方向，毛管力的大小可用Laplace公式计算：P = 2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力,r为毛管半径。
刘春生版《土壤肥料学》1、土壤空气更新的方式及其影响因素有哪些？土壤空气更新的方式是对流和扩散。
土壤空气的对流是指土壤与大气间由总压力梯度驱动气体的整体流动。
也称为质流。
土壤空气的扩散是指在分压梯度的驱动下，使CO2不断从土壤中向大气扩散，O2不断从大气向土壤扩散的现象。
一般认为扩散作用是土壤空气与大气进行交换的主要机制。
其影响因素有：气压、温度、降水或灌溉、耕作、镇压以及土壤表面的风力等因素。
2、与大气相比，土壤空气的组成有哪些特点？土壤空气的组成与大气的组成基本相似，但某些气体含量有明显差异。
土壤空气主要来自近地面的大气，少量是土壤是生物、生物化学和化学过程产生的气体。
土壤空气的组成特点有：土壤空气中CO2含量通常比大气高数倍至数十倍；土壤空气中的O2浓度低于大气；土壤空气中水汽含量高于大气；土壤空气中还原性气体浓度高于大气；土壤空气成分随时空而变化。
3、土壤空气和温度对植物生长有何影响？如何调控？（1）土壤空气对植物生长的何影响：土壤通气性能的好坏，直接影响土壤肥力的有效利用，进而影响作物生长。
土壤通气不良，则氧气不足，将抑制作物根系的呼吸作用，进而削弱根系吸收水肥的功能。
土壤的通透性与水有直接关系，水又是影响土壤肥力的主要因素之一。
土壤的通气状况对土壤中微生物的影响。
在通气不良的情况下，嫌气性微生物占优势，有机质分解速度变慢，释放有效养分少，同时形成一些对作物有害的物质如硫化氢，低价铁锰和有机酸等。
其调控措施：人工划锄、中耕等；增施有机肥，如腐熟的动物粪便，作物秸秆等；增施微生物菌肥。
（2）土壤温度对植物生长的影响：影响植物种子萌发、植物根系生长、植物营养生长和生殖生长、土壤微生物的活动。
其调控措施：在农业生产中，土壤温度的调节通常是通过合理耕作、覆盖、灌溉和排水、应用增温保墒腐蚀剂等农业技术措施进行的。
4、影响土壤温度的因素有哪些？影响土壤温度最重要的因子是太阳辐射量。
随着地理位置、地形、季节、昼夜等变化，太阳辐射的条件不同，土壤温度也不同。
第一章绪论一、填空1.德国化学家Liebig创立了（）学说和归还学说，为植物营养和施肥奠定理论基础2.土壤形成的五大自然因素是（）、（）、（）、（）和时间。
3.发育完全的自然土壤剖面至少有（）、（）和母质层三个层次。
4.土壤圈处于（）、（）、（）、（）的中心部位，是它们相互间进行物质，能量交换和转换的枢纽。
5.土壤的四大肥力因素是指（）、（）、（）、和（）。
6.土壤肥力按成因可分为（）、（）；按有效性可分为（）、（）。
7.写出5位中外著名的土壤学专家（）、（）、（）、（）、（）。
二、判断题1.（）没有生物，土壤就不能形成。
2.（）目前，从火星上取回的岩石碎屑物化验样品，被确认有土壤遗迹。
3.（）土壤三相物质组成，以固相的矿物质最重要。
4.（）土壤在地球表面是连续分布的。
5.（）土壤的四大肥力因素中，以养分含量多少最重要。
6.（）一般说来，砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性土壤。
7.（）在已开垦的土壤上自然肥力和人工肥力紧密结合在一起，分不出哪是自然肥力，哪是人工能力。
三、名词解释1. 土壤2. 土壤肥力3. 土壤剖面四、简答题1. 土壤在农业生产和自然环境中有那些重要作用？2. 土壤是由哪些物质组成的？土壤和土壤肥力的概念是什么？3. 简述“矿质营养学说”和“归还学说”。
4. 土壤具有哪些特征？5. 请列出至少5位中外著名的土壤学专家，并简要说明其主要贡献。
五、论述题1. 论述土壤在农业生产和自然环境中的作用。
第二章土壤矿物质一、填空1.写出两种次生矿物名称：（）、（）。
2.写出三种原生矿物名称：（）、（）、（）。
3.高岭石属于（）型矿物。
4.矿物按成因可分为（）、（）二大类。
5.岩石按形成原因分为（）、（）和（）三种类型。
6.按照二氧化硅的含量，岩浆岩可以分为（）、（）、（）、（）。
7.岩浆岩按成因和产状可分为（）、（）两类。
8.岩石矿物的风化作用按作用的因素和性质可分为（）、（）、（）三类。
土壤学重点概括土壤圈：是地球表层系统中处于四大圈（气、水、生物、岩石）交界面上最富有生命活力的土壤连续体或覆盖体。
土壤矿物质1.原生矿物: 指那些经过不同程度的物理风化，未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物。
2.次生矿物:次生矿物是由原生矿物分解转化而成。
3.硅氧四面体（简称四面体）是由1 个硅离子和4 个氧离子所构成。
4.铝氧八面体（简称八面体）是由1 个铝离子6 个氧离子（或氢氧离子）所构成。
5. 1:1型单位晶层:（代表物为高岭石）由一个硅片和一个铝片构成。
硅片顶端的活性氧与铝片底层的活性氧通过共用的方式形成单位晶层。
这样1:1型层状铝硅酸盐的单位晶层有两个不同的层面，一个是由具有六角形孔穴的氧原子层面，一个是由氢氧构成的层面。
6. 2:1型单位晶层：（代表物为蒙脱石蛭石膨胀型，云母伊利石非膨胀型）由两个硅片夹一个铝片构成。
两个硅片顶端的氧都向着铝片，铝片上下两层氧分别与硅片通过共用顶端氧的方式形成单位晶层。
这样2:1型层状硅酸盐的单位晶层的两个层面都是氧原子面。
7. 2:1:1型单位晶层：（代表物为绿泥石）在2:1单位晶层的基础上多了一个八面体片水镁片或水铝片，这样2:1:1型单位晶层由两个硅片、一个铝片和一个镁片（或铝片）构成。
8. 同晶替换: 是指组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所替代而晶格构造保持不变的现象。
9.硅酸盐粘土矿物的种类及一般特性高岭组(1）1:1型的晶层结构（2）无膨胀性（3）电荷数量少（4）胶体特性较弱蒙蛭组（1）2:1型的晶层结构（2）胀缩性大（3）电荷数量大（4）胶体特性突出水化云母组（1）2:1型晶层结构（2）无膨胀性（3）电荷数量较大（4）胶体特性绿泥石组（1）2:1:1型晶层结构（2）同晶替代较普遍（3）颗粒较小10.非硅酸盐粘土矿物氧化铁：着生矿物氧化铝：产酸的主要来源水铝英石、氧化硅：土壤中最不容易风化的粘土矿物。
我所在的地区为长江中下游平原，为水云母—蛭石—高岭区。
其土壤含水量的变化应等于其来水水增加，负值表示减少。
田间土壤水分收支示意图P 下渗水 D 降水灌溉 I上行水 U根据田间土壤水分示意图，可列出土壤水分平衡的数学表达式：P+l+U=E+T+R+In+D+△W式中:△W 表示计算时段末与时段初土体储水量之差(mm);公式中左侧为水分进入量；而右侧则为水分支出量。
当△W 为零时，说明，土层中水分无增无减，即收支平衡。
植物冠层截流 ln蒸腾、蒸发ET 径流损失 R动，并不断地与大气进行交换。
如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会在12~40h消耗殆尽。
土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。
（一）对流定义：是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动，也称为质流。
土壤与大气间的对流总是由高压区流向低压区。
低压对流方向：高压总压力梯度的产生：气压变化、温度梯度、表面风力、降雨或灌溉、翻耕。
土壤空气对流方程式:q v = -(k /η) ▽pq v—空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的空气容积);k —通气孔隙透气率;η —土壤空气的粘度;▽p —土壤空气压力的三维梯度。
空气对流量随着土壤透气率和气压梯度的增大而增大。
（二）扩散定义：在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。
是土壤与大气交换的主要机制。
扩散过程气相扩散液相扩散通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用通过不同厚度水膜的扩散（二）扩散这两种扩散过程都可以用费克（Fick）定律表示：qd = - Ddc/dxqd — 扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量);“-”— 表示方向D — 在该介质中扩散系数（其量纲为面积/时间);dc/dx — 浓度梯度对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示：qd = - (D/B) (dp/dx )B — 偏压与浓度的比扩散系数D值的大小取决于土壤性质,通气孔隙状况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等)（一）土壤热量来源太阳辐射能：土壤热量的最根本来源。
