第五讲土壤水、空气和热量

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第五讲土壤水、空气和热量

K=
λ Cv
土壤热扩散率的大小反应土壤导热引起土壤温度变化性能的强弱，影响因素主要也是土壤含水量，干土易升温，湿土不易升温。
三、土壤温度变化
• 土壤热量基本来源是太阳辐射，由于太阳辐射有周期性的日、年变化，所以土温也有周期性的日、年变化。 • （一）土壤温度的日变化 • 1.概念 • 土表日间增热和夜间冷却所引起的土温昼夜变化,称土温日变化。 • 2.特点 • (1)土表温度的最高值出现在13-14时左右,最低值出现在早晨5-6点。 • (2)土处已没有太大的变化。 • (3)白天表层土温高于底层,晚间底层土温高于表层。

4.4土壤通气性的衡量
比较使用的衡量指标有二：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的通气孔隙度（土壤容气量）

• 1、土壤通气孔隙度（%） • 一般非毛管孔隙度15-20%为良好，＜10通气不良，10-15中等。 • 2、土壤氧化还原电位 • 在土壤中，通气条件越好， Eh值越大，土壤的氧化性越强。 • 如水分含量较高，Eh就小，土壤处于还原状态。

土壤热的传导总是由土温高处向土温低处。
土壤的导热率也和土壤的三相物质比率有关。
土壤组成
导热率 [cal/（cm·s·℃）]
表 6－16 土壤各组成成分的导热率矿物质水分空气
0.004－0.005 0.0014 0.00005
干燥土壤
0.0003－0.0005
矿物质的导热率最大，约为空气导热率100倍，其次是土壤水分，比空气大25倍，土壤空气的导热率最小。影响土壤导热率大小因素是：①土壤含水量；②土壤松紧度和孔隙状况。 • 当土壤干燥时，孔隙被空气所占领，导热率就低。 • 当土壤湿润时，孔隙被水所占领，导热率增大。

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系土壤学课件

b. 针对生产要求, 在早春晚秋时, 防止霜冻, 要提高土温 ;
炎热夏季, 防止热害,要降低土温.
调节措施: a. 适时翻耕
翻耕可改变土壤松紧度和水气比例, 降低热容量和导热率, 利于提高土温.
b. 合理排灌灌水, 降低土温; 排水, 提高土温. 早春时, 可排水晒田, 日排夜灌提高土温; 炎夏则日灌夜排, 降低土温.
1.3.1.1吸湿水:
干燥的土粒由于分子引力和静电引力的存在而从空气中吸收水份的性质称为吸湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水.
特点:
<1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大;
也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸湿量也愈大.
<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.
c. 合理施肥冷性土施热性肥 (含水少的有机肥, 如羊粪、马粪等); 热性土施冷性肥.
d. 土表覆盖, 地膜覆盖, 土壤遮荫, 喷施增温保墒剂等, 都可调节土温.
第二节土壤水份
土壤水分即土体中所含有的各种水分。
1、大气降水: 雨, 雪, 霜, 冰雹, 地面水汽凝结等. 2、人工灌溉水, 自然流水. 3、地下水: 不是每种土壤都有,只有地下水位高, 能达到耕作层的, 才能成为土壤水分.
由于土壤的温度也高于绝对零度, 故土壤本身也要以电磁波的方式向外辐射能量, 这种辐射, 使土壤热量减少, 土温降低。
大气逆辐射:
近地层大气得到土壤辐射后, 温度升高, 高于绝对零度, 也要以电磁波的方式向周围辐射能量, 其中有部分返还地表, 返还地表的这部分大气辐射就称为大气逆辐射, 它使土壤热量增加, 温度提高.

土壤地理学第5讲(空气、热量及其水分)

吸附力很强；无溶解能力，不移动，通常在105～110℃ 条件下烘干除去。
对植物无效
吸有
湿水
无
风干土烘干土
风干土重烘干土重= ——————
1+吸湿水%
土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。粘质土吸附力强，吸湿水含量高，砂质土则吸湿水含量低；空气相对湿度高，吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。
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，称整体交换。交换速度较快。 2. 气体扩散
它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小（气压低）处移动。交换速度较慢，气体扩散是气体交换的主要方式。
土壤中不断进行的动植物呼吸作用和
微生物对有机质物的生物化学分解作用，使
土壤空气来源：近地表大气土壤微生物的呼吸和代谢土壤水分的蒸发
一、土壤空气的组成特点
1．土壤空气中的CO2的质量分数高于大气 2．土壤空气中的O2质量分数低于大气 3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气 4．土壤空气中有时有少量还原性气体 5．土壤空气成分随时间和空间而变化
二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换） 1. 整体交换
得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积，其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大，这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生，如图 3-1所示。
图3-1 土壤空气与近地大气之间气体扩散过程示意图
土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总是高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而 CO2则是从土壤向大气扩散，正如人不断呼出CO2 和吸进O2一样，因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。
田间持水量(field moisture capacity): 毛管悬着水达最大量时的土

第五章土壤空气与土壤热量状况PPT课件

问题：土壤空气质量如何满足作物生长
需求的？
有资料表明：如果土壤不具备通气性，那么，土壤空气中O2仅能够作物根系呼吸消耗12～40个小时，可见，土壤气体更新是多么重要。土壤是如何通气的呢？
.
19
二、土壤空气的更新
★土壤空气与大气的交换方式
气体扩散整体对流
1. 气体扩散（90%）
气体分子由浓度高处→
各有其独立的运动发展变化规律各自与环境状况息息相关相互联系相互制自与环境状况息息相关相互联系相互制虽然它们均受土壤原始质地组成的强烈影响虽然它们均受土壤原始质地组成的强烈影响但也可以通过人为耕作施肥灌溉等措施但也可以通过人为耕作施肥灌溉等措施得到改善其中结构性的改善是关键
复习回顾 1、2
第五章土壤空气与土壤热量
P114
土壤热平衡应用
S=Q±P±LE±R
农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料大棚等措施以调节土壤温度。
.
36
★ 2.土壤热量状况
①土温的日变化
土壤表层:
最低温出现于早晨5-6点最高温出现在下午13-14点
表层变化幅度大，约每深10㎝可滞后 2.5-3.5小时,至40－100cm深处变化幅度小甚至消失,
0.0209 1.9259
有机质 1.9259 2.5121
沙土是“热性
土”，粘土是
“冷性土”，为
P112
什么？
土壤水分 4.1868 4.1868 土壤空气 1.0048 0.0013
.
30
（二）土壤导热性
1.土壤导热率：
土厚 1cm ，两端温差 1℃ 时，每秒钟通过 1cm2土壤断面的热量。

土壤水分、空气和热量第五次课

的介质; 影响土壤中物质能量的迁移转化过程; 影响土壤形成发育的方向和性质。
第一章
土壤水分
植物从土壤中吸取的水量十分巨大，就多数农作物而言，每生产一斤干粒实和基杆，要消耗一百甚至几百斤以上的水。这样大的需水量，就要求土壤具有不断供给和保存适量水分的能力
第一章
土壤水分来源
土壤水分主要来源大气降水、灌溉水和地下水。
第一章土壤剖析
第二节土壤组成 2.3 土壤水分与空气
第一章
教学重点
1. 掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性 2. 理解土壤水类型、土水势及土壤水分状况 3. 了解土壤空气及其运动、土壤热量状况
第一章
关键词
土壤水分(soil water content ) 土壤水势(soil water potential) 土壤水分状况(soil water regime)
自由水
自由水：土壤中不被土粒牢固保持而能够自由移动的液态水，即超过最大分子持水量时的水分，这种水能够被植物利用，并参与土壤中的各种物理化学作用。自由水可以分为毛管水和重力水两种。
毛管水：土壤中被毛管力吸附存在于土粒之间所形成的毛细管孔隙中的水分。毛管水是土壤中最宝贵的水分：具有溶解力，在毛管水中溶解有各种营养物质；又由于毛管力的作用，毛管水能较长久的存在于土壤中，为植物有效水分的基本来源。
（2）土壤空气中的N2
V大气N2/V大气=79.01%， V土N2/V土=79%二者相差小
（3）土壤空气中的水汽大气中的相对湿度通常只有50~90%，是不饱和的，而土壤空气的相对湿度大多是饱和的（一般接近 100%
（4）土壤空气中的CO2 V大气CO2/V大气=0.02~0.03%，V土CO2/V土

第五章土壤空气与热状况

4、对土壤热特性的影响因素：固、液、气三相物质比例由下表可见，土壤水分热容量最大，土壤空气最小，而矿质土粒和土壤有机质介于两者之间，而固体是相对稳定的，则主要取决于土壤水分和土壤空气的含量。所以，粘土：水分含量较高，早春季节解冻迟，土壤回升慢，为冷性土；砂土：水分含量低，早春土温回升快，为热性土。
三、土壤通气性（soil aeration）土壤通气性（土壤透气性）：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。
土壤通气性影响多种生物的生命活动，各种有机物质转化的化
学过程，根际呼吸，种子萌发，土壤病虫害的发生。
土壤通气产生的机制：
（一）、土壤空气扩散（Soil air diffusion）指某种气体成分由于分压梯度与大气不同而产生的移动。它是土壤空气与大气间进行交换的主要因素，原理服从气体扩散公式： F＝－D· dc/dx F：单位时间气体扩散通过单位面积的数量； Dc/dx：气体浓度梯度或气体分压梯度； D：扩散系数，负号表示其从气体分压高向低扩散。
2、土壤水分调节：
减少土壤水分的损失；增加作物对降雨，灌溉水及土壤中原有贮水的有效利用，同时包括对多余水分的排除等，措施如下：（1）控制地表径流，增加土壤水分入渗；

合理耕翻：创造疏松的耕作层，保持土壤适当的透水性以吸收更多的降雨和减少地表径流损失。等高种植，建立水平梯田：改造地形，平整土地，减少水土流失，梯田层层蓄水，坎地节节拦蓄改良表土质地结构：增加土壤孔隙度，使蓄墒能力增强。
第二节
一、土壤热来源与平衡
土壤热状况
（一）土壤热来源
1、太阳辐射（solar radiation）与所处的纬度有关，随纬度的提高，接受辐射减少；

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

1.3.1.1吸湿水: 干燥的土粒由于分子引力和静电引力的存在而从空气中吸收水份的性质称为吸湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水. 特点: <1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大; 也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸湿量也愈大.

<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.

年变化－（太阳辐射能的季节变化）呈现两个阶段, 升温阶段, 2~7月; 降温阶段, 8~1月; 最高温7月, 最低温1月. 随土层加深年变幅也减小, 在5~20米处消失.
影响土温的因素：一切影响土壤热量收入或支出的因素最终都将影响土壤温度的高低, 可分为环境因素和土壤内部因素两大类. 环境因素: a. 土壤所处的纬度随着纬度的增加, 太阳入射角减小, 单位面积土壤得到的太阳辐射能减少, 故纬度越高, 土温越低.
第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

土壤水、热、气、肥4大因素：
各有其独立的运动发展变化规律各自与环境状况息息相关共存于土壤体系中，相互联系、相互制约的。
第一节

土壤热性质
1- 土壤的热量来源土壤热量主要来自4个方面，太阳辐射能、地热、生物热和化学热。 1-1 太阳辐射：任何物体，温度高于绝对零度 (－273 ℃) 时, 都要以电磁波的方式向外辐射能量。太阳表面温度高达6000 ℃, 它要以电磁波的方式向外辐射大量能量, 这种能量是土壤热量的主要来源, 一般每cm2每分钟可得到1.9 卡的热量.

土壤水分、空气、热量(1)

害、渍害。因此必须排除土壤多余的水分，主要包括排除地表积水、降低过高的地下水和除去土壤上层滞水。
2.土壤空气调节
• 对于一般旱作来说，发生通气不良、供氧不足的情况很少。土壤通气不良主要发生在那些质地粘重、通气孔隙度不足10％、气体交换缓慢的粘质土壤上。对于此类土壤可采取合理耕作结合增施有机肥料，以改善土壤结构、增加土壤通气孔隙。土体中水分过多不仅空气容量减少，而且阻碍土壤空气与大气的气体交换，这是地势低洼、地下水位高的易涝地区土壤通气性差的主要原因，对此应加强土壤水分管理，建立完整的排水系统，降低地下水位，及时排除渍涝。至于那些主要是由降(灌)水量大而造成的土壤过湿、表土板结而影响通气的，则应及时中耕、松土，破除地结皮等，土壤通气性就会大大改善。
壤水的收人大于支出，则土壤水分含量增加；反之，土壤水的支出
大于收入，则土壤水分含量降低。在农业生产实践中，土壤水分平衡的作用主要表现为：
①计算作物日耗水量例如，某玉米地在6月15日灌水前根层土壤含水量厚度为70mm，然后灌水55mm。6月25日测定同一根层的含水量厚度为81mm，假设灌水后的这段时间内无降雨过程，也没有土壤水分的深层渗漏，则在此期间玉米的日耗水量为：
• （1）土水势 • （2）土壤水吸力 • （3）土壤水分特征曲线
（1）土水势土水势(soil water potential)表示土壤水分在土—水平衡体系中所具有的能态。通常用水势(ψw)表示。由于土壤水分受到各种吸力的作用，有时还存在附加压力，所以其水势必然与参比系统不同，两者之差为土水势的量度。通常规定纯水池参比系统的水势能为零，因此，土水势一般为负值，它主要由以下几个分势组成。基质势(matric potential) 通常用ψm表示。对于非饱和土壤而言，由于基质吸力对水分的吸持，完成这一过程需要环境对它做功，所以基质势为负值；而饱和的土壤水不受基质吸持，故其基质势为零。

土壤水、空气和热量ppt课件

水势是除温度以外的所有影响水的化学势的各种因素之和。因此，土水势由各种分势组成：
ψ = ψm+ ψp+ ψs+ ψg….
1、基质势（基模势，ψm）
由于土壤的基质吸力（即弯月面力和吸附力）对水份的吸持而引起的水份势值的降低，成为基质势。
一般以纯自由水的水势为零作为参比标准，所以基质势是负值。
在土壤物理、农田水利学、水文学等学科中经常使用。
（1）水深（Dw）指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所含水量相当于同面积水层的厚度。
Dw= θv.h
单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
第二节、土壤水的能态
毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质，移动速度快，可以满足作物的需要，是作物可以利用的土壤水分的主要形态。
根据毛管水与地下水的联系情况和所处的地形部位，可以将其分为毛管上升水和毛管悬着水。
（1）毛管悬着水
降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而保留在土壤上层的水分，称为毛管悬着水。
进入土壤的自由水，由于受到各种力的作用，它的活动能力减弱了。换句话说，与相同条件下的纯自由水相比，土壤水所含的能量降低了。
如果把同样温度、高度和大气压等条件条件的纯自由水的水势等为零，则土水势为负值。
所谓土水势，就是指土壤水的势能与纯自由水的能量之差。
从热力学角度出发，可以将土壤水的势能看成是土壤水和标准水之间化学势的差异。
含水量越高，基质势的绝对值越低。当土壤水分处于饱和状态时，基质势趋于零。
因此，基质势对非饱和土壤的水势运动和保持有极其重要的作用。

土壤水、空气和热量

土壤水、空气和热量第六章土壤水、空气和热量目的要求：要求学生掌握土壤水分的来源和类型，水分的有效性与水分测定、表示方法，土壤水分运动状况。

土壤空气与热状况以及水、气、热与作物生长的关系。

第一节土壤水的类型划分及土壤水分含量的测定一、土壤水的类型划分及有效性（一）土壤水的类型划分土壤能保持水分是由于土粒表面的吸附力以及毛管孔隙的毛管力。

根据水分被土壤保持的力，将水分划为不同类型。

1. 吸湿水：土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分称为吸湿水。

（1）特点：吸附力很强，对水汽分子的吸附可达31 至10000 个大气压，因而水的密度增大，可达 1.5g/cm 3 ，无溶解能力，不移动，通常是在105 °C ～110 °C 条件下烘干除去。

对植物无效。

（2）只含有吸湿水的土壤称为风干土；除去吸湿水的绝对干土称为烘干土。

风干土重烘干土重= ———————1+ 吸湿水%风干土重= 烘干土重×（1+ 吸湿水% ）（3）影响因素：①土壤吸湿水含量受土壤质地的影响，粘质土吸附力强，保持的吸湿水多，砂质土则吸湿水含量低。

②吸湿水含量还受空气湿度的影响，空气相对湿度高，吸湿水含量也高，反之则吸湿水含量低。

2 、膜状水：土粒吸附力所保持的液态水，在土粒周围形成连续水膜，称为膜状水。

（1）特点：保持的力较吸湿水低， 6.25 ～31 大气压，水的密度较吸湿水小，仍粘滞而无溶解性；移动缓慢，由水膜厚的地方往水膜薄的地方移动，速度仅0.2 ～0.4 毫米/ 小时。

膜状水对植物有效性低，部分有效。

3. 毛管水：存在于毛管孔隙中为弯月面力所保持的水分称为毛管水。

毛管水又分为两类：①毛管上升水：与地下水有联系，随毛管上升保持在土壤中的水分。

②毛管悬着水：与地下水无联系，由毛管力保持在土壤中的水分，象悬在土壤中一样，故称毛管悬着水。

4. 重力水：受重力作用可以从土壤中排出的水分称为重力水，主要存在于通气孔隙中。

Ch45 土壤水分空气和热量

1. 土壤吸湿水
• 干燥的土粒靠分子引力从土壤空气中吸持的气态水称为吸湿水。的气态水称为吸湿水。干燥的土粒具有吸附空
气中气态水分子的能力，气中气态水分子的能力，这种能力是由于颗粒表面存在自由能并带有电荷，面存在自由能并带有电荷，而水分子是偶极分子的缘故。的缘故。
性质：性质：紧靠土粒表面的水分子受到的吸持力范围从10 Pa① 紧靠土粒表面的水分子受到的吸持力范围从109Pa-3.1MPa 10000～31atm）（10000～31atm）密度1.2～平均1.5g/cm 表现出固态水的性质。 ② 密度1.2～2.4g/cm3，平均1.5g/cm3，表现出固态水的性质。冰点低至-7.8℃ 不能移动，没有溶解能力。 ③ 冰点低至-7.8℃，不能移动，没有溶解能力。由于植物根系的渗透压一般只有15个大气压因此，个大气压，由于植物根系的渗透压一般只有15个大气压，因此，吸湿水对植物是一种无效水无效水。植物是一种无效水。
第四章土壤水分
第一节土壤水在农业生态系统中的重要性
土壤水的重要性：土壤水的重要性：
• 所有的水只有进入土壤转化为土壤水，才能被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要来源。。 • • 土壤水是土壤的最重要组成部分之一。土壤水是土壤的最重要组成部分之一。土壤水是土壤形成发育的催化剂；土壤水是土壤形成发育的催化剂；
• 土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水并非纯水、而是稀薄的溶液。土壤水实际上是指在105℃ 温度下从土壤中驱逐壤水实际上是指在 ℃ 出来的水。出来的水。
第二节土壤水基础知识
▲土壤含水量表达方式
通常把在l05一110℃ 通常把在l05一110℃温度下能从土壤驱逐出来

第四、五章土壤水、空气、热量

生物昆虫、各种原生动物、藻类、各种微生物等
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容积含水量＝质量含水量×土壤容重
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）
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
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
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
墒情的种类：
旱地不宜耕种
1、汪水：过湿，有积水
不宜进行耕作
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，扔在地上一半适散宜开旱地耕种
4、潮干土：手捏土不成团，容易散开
5、干土
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
第四章土壤水
土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸水的重要给源
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
湿土质量－干土质量
土壤质量含水量（g/kg）＝
105 ℃条件下烘干至恒重的土壤

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4.4土壤通气性的衡量
比较使用的衡量指标有二：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的通气孔隙度（土壤容气量）

• 1、土壤通气孔隙度（%） • 一般非毛管孔隙度15-20%为良好，＜10通气不良，10-15中等。 • 2、土壤氧化还原电位 • 在土壤中，通气条件越好， Eh值越大，土壤的氧化性越强。 • 如水分含量较高，Eh就小，土壤处于还原状态。
4.5 土壤通气性的调节
• 措施：地势低洼、地下水位过高，土壤水分过多土壤过湿，表土板结质地粘重，通气孔隙数量不足排水中耕、松土增施有机肥料
第五节土壤的热性质
☻ 一、土壤的热量来源 ☻ 二、土壤的热特性 ☻ 三、影响土壤热状况的因素及其调节
一土壤温度与作物生长的关系
热量对土壤微生物活动，植物的生长、土壤物理、化学过程均有较大影响。因此，土壤热量是土壤肥力四大要素之一。
• 铁、锰等变价金属元素，当土壤处于氧化态时（即Eh较高），主要以三价铁存在，运动性差，不能被植物吸收利用； Eh低时，以溶解度较大的二价铁存在，对植物有效性高。
• 金属元素如果以氧化态存在，则有效性降低。
• 土壤含水量少，呈氧化态时、有机质矿化速率较快，养分释放快，不利于有机质保存。 • 土壤含水量多，呈还原态时、有机质矿化速率较慢，养分释放慢，还原性物质积累过多，不利于植物生长。

二、土壤的热量平衡
一、土壤热量的来源
• ①太阳辐射能（主要来源）；这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，太阳辐射能是极其巨大的，达到地球的只是太阳总辐射能的很小一部分，大约是20亿分之一。
• ②生物热：微生物分解有机质是一个放热过程，释放出的热量，一部分被微生物自身利用，大部分用来提高土温。 • ③地热：地球内部的岩浆通过传导作用达到地表热量，地热对土壤温度的影响极小，但地热异常地区，比如温泉、火山口附近，地热对土温的影响就比较大。
第四节、土壤空气
2.4 土壤空气土壤空气是土壤的重要组成,也是土壤的肥力因素之一。

2.4.1 土壤空气的组成土壤组成的特点如下: （1）土壤空气中的二氧化碳含量比大气高十至数百倍；（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。

2、气体整体流动
由于土壤空气与大气之间存在总压力梯度而引起的气体运动，称为整体流动。温度、气压、降水、灌溉水的挤压等都可以引起气体的整体流动。

4.3 土壤空气与作物生长的关系

（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育 ①种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；②根系生长需一定氧气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；③不同作物缺氧的忍耐力不同。

（二）土壤通气性的机制
1、气体扩散指某种气体由于分压梯度而产生的移动。这是土壤与大气进行气体交换的主要形式。土壤呼吸: O2（大气）土壤 CO2（土壤）大气
其原理服从气体扩散公式： F = -D·dc/dx 式中： F是单位时间气体扩散通过单位面积的数量； dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度； D是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向低处扩散。由上式可知，气体分压梯度是引起土壤空气扩散的主要动力。
三、土壤热量平衡
土壤热量平衡也就指土壤热量的收支情况。土壤表面吸收的太阳辐射能，部分以太阳辐射形式返回大气，部分消耗于土壤水分的蒸发，部分向下层土壤传导，剩余的热量用于提高土壤温度。
地表辐射水分蒸发
• • • • • •
提高土温
Q=E－Q1－Q2－Q3 Q→用于土壤增温的热量 Q1→地表辐射损失的热量 Q2→土壤水分蒸发所消耗的热量 Q3→其它方面的热量损失 E→土壤表面获得的太阳辐射能在一定的地区E值一般是固定的，所以在Q1、Q2、Q3 等方面的支出减少，土壤温度增加，否则土温下降。
• 直接测定这些物质的绝对数量十分困难，一般都通过测定土壤溶液中的氧化还原电位（ＥＨ）来衡量土壤的氧化还原状况。
Eh E 0
[ 氧化态] 59 log （mv） n [ 还原态]
4.5 土壤通气性的调节

土壤通气性能取决于土壤中通气孔隙的大小和多少。从植物生长对土壤环境条件的要求来看，要求土壤中孔隙大小分配适当，即能保证土壤有适量的水分，又要有足够的空气以保证植物对水分和空气的需求。

（二）土壤空气影响土壤养分状况
①氧气多少影响矿化，影响养分供给；②影响根对养分吸收，如玉米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：K＞Ca＞Mg ＞N ＞P； ③影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。（三）土壤空气影响植物抗病性通气不良产生还原性气体H2S、CH4、H2等会严重危害作物生长， CO2过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病
土壤吸收的太阳辐射能
• • • •
向下传导
四、土壤热性质
土壤接受热量后，土温升降的速率及变化
幅度主要决定于土壤的热性质，土壤的热性质主要包括热容量、导热性与导温性。
• 一般旱地土壤Eh值在200-700mv之间，养分供应正常； • Eh＞700mv土壤处于完全氧化状态，有机质迅速分解，铁、锰等微量元素氧化析出，植物易患缺绿症； • Eh＜200mv土壤进行强烈还原作用，硝酸盐开始消失，出现大量NO2-和Mn2+，严重影响作物生长。
• 土壤氧化还原状态可直接或间接影响土壤养分转化和养分形态及其对作物的有效性。

2.4.2 土壤通气性

土壤通气性泛指土壤空气与大气进行交换、不同土层之间气体扩散或交换的能力。
（一）土壤通气性的重要意义
其重要性在于补充氧气。如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正常生长，影响好气微生物的活动，从而影响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性物质的累积将毒害根系，严重时会使植物死亡。因此，土壤必须具有一定的通气性。

第五讲土壤水、空气和热量

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