第六章 土壤水气热状况分析

土壤通气性测定 土壤通气性造成的土壤剖面分异
第二节 土壤热状 况
一、土壤热量soil heat （一）土壤热量来源 太阳辐射、生物热、地球内热 （二）土壤热量消耗 土壤水分蒸发、给近地面空气升温、向地下传 递 热通量：单位面积单位时间内垂直通过的热量。 J/cm2.min
二、土壤热性质
土壤热性质包括土壤热容量、导热率和导温率，决定 着土壤热量和温度变化的程度、热量传导的速度和深度。 （一）土壤热容量soil heat capacity，分为质量热容量和容积 热容量 1、质量热容量mass heat capacity是指单位质量土壤的温度升高 1℃所需的热量（焦/克.度），也叫土壤比热 2、容积热容量volume heat capacity是指单位容积土壤的温度升 高1℃所需的热量（焦/厘米3.度） 土壤容积热容量=土壤重量热容量×容重 土壤矿物质的质量热容量为0.71-1.09焦/克.度,平均为0.84 水的热容量最大，容积热容量为空气的千倍 各种土壤组分的密度和热容量单位时间内，单位面积土壤上由土 壤扩散出来的CO2量。 2、氧气扩散率ODR(oxygen diffusion rate） 单位时间通过单位土壤截面扩散的氧的质量。 微克/厘米2.分钟
五、土壤通气性指标 3、土壤通气孔隙度soil air porosity 4、土壤氧化还原电位Eh 由土壤溶液中氧化态物质和还原态物质相 对比例变化而产生的电位。 Eh是土壤通气性指标。大于400mv为氧化 态，通气好。
O2(%) 20.94 18.0-20.03
CO2(%) 0.03 0.15-0.65
N2(%) 78.05 78.8-80.24
其他气体(%) 0.98 0.98
三、土壤空气的意义
1、土壤形成发育，二氧化碳溶于土壤溶液变为碳酸，使土壤中碳酸盐类 溶解，增加了土壤溶液中钙、镁、钾、钠、铁、锰，为植物增长提供了 养分，促进了他们的移动。 2、土壤空气影响着土壤微生物的活动，从而对土壤有机质的分解和植物 营养物质的转化及其生物有效性产生影响。 3、由于氧的作用，可氧化土壤中某些矿物，如硫铁矿变为溶解态的硫酸 铁，亚铁和亚锰变为高价铁锰化合物。 4、植物生长发育 植物从种子发芽到成熟都需要有足够的土壤空气，块茎类植物对土壤空 气要求高于一般植物，种子发芽需要土壤空气中氧的含量10%以上，低 于0.5%种子不发芽，对于ODR临界值要求15×18-8—25×18-8克/厘米2. 分的范围。

第二节 土壤空气（教师指导下自学）
一、土壤空气的组成
土壤孔隙中的气体称为土壤空气。土壤空气 和大气有很大差异。主要差异表现在：
● 土壤空气中CO2含量高于大气，而O2含量低于 大气。见下图。
● 土壤中水汽含量一般都高于大气。 ● 土壤空气中含有还原性气体。
土壤剖面CO2和O2体积含量分布示意图
二、土壤空气交换
2 土壤气体交换速率的指标
● 土壤呼吸强度 ● 土壤中的氧扩散率
三、土壤通气性与植物生长
土壤通气性是指土壤空气能与大气进行交换以 及土体内部允许气体扩散和流通的性能。或土壤具 有通透空气的性质称土壤通气性。
土壤空气状况对植物生长的影响有以下几方面:
● 土壤空气与根系发育 ● 土壤空气与种子萌发 ● 土壤空气与养分状况 ● 土壤空气与植物病害
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
Ⅰ.自地下水 面向上供水的 毛管水的网
Ⅱ.充水的粗 毛管供水
⒈土粒
⒉细毛管
⒊排除毛管水 的大孔隙
⒋束缚水占的 孔隙
⒌充水的大孔 隙
4、重力水
又称多余水，是指土壤中充滞于充气孔隙 中的水分。存在于土壤中的时间短，很快会因 为重力作用而渗入或流出。
二、土壤水分能量
1 土壤空气的交换方式
● 土壤空气扩散 土壤中 气体分子因浓度梯度或分压 不同而产生的移动。
● 溶解于水中的氧随雨水 和灌溉水进入土壤 。
●气体流动 气体流动是由于受气温、气压的变化、 刮风、降雨、耕作、灌溉等作用影响而引起的，仅对 表层10cm左右的土壤空气更新起到某些作用，因而它 不是大气与土壤空气交换的主要方式。
●耕作和施肥 ●地面覆盖 ●灌溉和排水 ●应用土面增温剂
本章关键词

I+H之和为投入地面的太阳总短波辐射，又称为环球辐射 I+H之和为投入地面的太阳总短波辐射，又称为环球辐射 之和为投入地面的太阳总短波辐射
（二）影响地面辐射平衡的因素
1、太阳的辐射强度
坡度越大，地面接受的太阳辐射越多。 日照角越大 ，坡度越大，地面接受的太阳辐射越多。 在中纬度地区，南坡坡地每增加一度，约相当于纬度南移 在中纬度地区，南坡坡地每增加一度，约相当于纬度南移100 公里所产生的影响。 公里所产生的影响。 同样，在中纬度地区，南坡比北坡接受的辐射能多， 同样，在中纬度地区，南坡比北坡接受的辐射能多，土温也 比北坡高。坡度越陡，坡向的温差越大。 比北坡高。坡度越陡，坡向的温差越大。
土壤通气性(soil 三、 土壤通气性(soil aeration)
（一）、土壤通气性的定义和指标 泛指土壤空气与大气进行交换以及土体内部气体扩散和 通气的能力。 通气的能力。 1．静态指标
（1）容积分数或充气孔隙度 等的含量） （2）土壤的空气组成 （CO2和O2等的含量） 取样的代表性不十分确定
2、地面的反射率
太阳的入射角越大，反射率越低，反之越大。土壤的颜色、 太阳的入射角越大，反射率越低，反之越大。土壤的颜色、 粗糙程度、含水状况，植被及其他覆盖物等都影响反射率。 粗糙程度、含水状况，植被及其他覆盖物等都影响反射率。
3、地面有效辐射 影响地面有效辐射的因子有： 影响地面有效辐射的因子有：
露 地
07-29 CO2 0.056 0.211 0.279 0.385 0.406 1.157 1.281 0.847 O2 － 20.653 20.668 20.506 20.634 20.362 19.873 20.022
土壤空气的变化规律： 土壤空气的变化规律：

(5)相对含水量 指土壤的实际含水量占田间持水量或饱和含水量的百分数。 相对含水量（%）= 自然含水量 100 %
饱和含水量
相对含水量（%）=
自然含水量 100 % 田间含水量
一般农作物适宜的相对含水量为田间持水量的70~80％。以饱 和含水量表示的相对含水量，多用于水利部门，在研究土壤微生物 时也能用到它。
膜状水示意图
永久萎蔫点：膜状水部分可被作物利用，但由于移动很慢，补充不及时，在 可利用水还未消耗完前，作物就会因膜状水补给不及而萎蔫。 当作物呈现永久萎蔫时的土壤含水量称为永久萎蔫点（或称萎 蔫湿度、临界水分）。
表61 各种作物的土壤萎蔫含水量(g· kg-1) 粗砂土 水稻 小麦 玉米 高粱 豌豆 番茄 9.6 8.8 10.7 9.4 10.2 11.1 细砂土 砂质壤土 27 33 31 36 33 33 59 63 65 59 59 69 壤土 101 103 99 100 124 117 粘壤土 130 145 155 144 166 153
水层厚度（水mm）= 土层深度（mm） 土壤容积含水量(％) = 土层深度（mm） 土壤含水量（g· -1） 1/1000 容重 kg
(4)水的体积（M3）
为了和灌水、排水、计算灌水量一致，常用M3／亩或吨／亩来表示土壤中的
含水量：
土壤贮水量（M3／亩）= 水层厚度（mm） 1/1000 2000/3 = 2/3水层（mm） （式中 1/1000是将 mm变成 m ，2000/3是一亩地面积 666.7m2）
二是胶体表面对极性水分子的静电引力。
两种力作用的结果，使水分子牢固地被吸附在土壤颗粒的表面上。
水和空气界面上的弯月面力
水进入土壤，土粒对水分子的吸附力超过水分子之间的吸力，因 而在土粒构成的毛管孔隙中形成凹形弯月面，弯月面使液面产生压力 差，形成弯月面力。弯月面力（T）的大小与曲率半径（R）和水的表 面张力（δ）及湿润角（α）的关系是：