第五章土壤空气与土壤热量状况

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。

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。

章节习题2009-03-28 13:13 点击次数：620土壤肥料学章节习题绪论习题1. 名词解释：(1)土壤 (2)土壤肥力 (3)肥料2．填空：(1) 土壤由、、、和五种物质组成。

(2) 土壤肥力根据肥力来源分为和，根据肥力显现程度分为和。

(3) 土壤四大肥力因素是、、和。

3.简答题：（1）土壤、肥料在可持续发展农业中的地位、作用以及学习土壤肥料学的重要性。

（2）简述世界近代土壤肥料科学主要学派的基本观点及其贡献与不足。

第一章土壤矿物质土粒习题1．名词解释⑴土壤矿物质 (2)土壤母质⑶粒级⑷土壤质地⑸岩石风化作用2．填空（1）土壤颗粒可分为、、和 4个不同等级。

（2）土壤物理性砂粒与物理性粘粒的分界点是毫米。

（3）根据成因，土壤中的矿物可分为和两大类。

（4）土壤中的次生矿物主要包括、和 3大类。

（5）我国土壤学家将我国土壤质地划分为、和 3大类。

（6）成土岩石根据成因分为、和 3大类。

（7）按照风化作用的特点，可将风化作用分为、和 3种类型。

（8）按照搬运动力和沉积特点，母质可分为、、、、、、、、等几种类型。

（9）我国土壤质地分类中，砂粒质量分数大于的土壤为砂土，粘粒质量分数大于的土壤为粘土。

3．判断正确和错误，错误的在( )中打Ⅹ，正确的在( )中打√（1）粘土矿物是指那些土壤颗粒径小于0.01mm的矿物质。

( )（2）土壤颗粒大小差别非常大，但都是圆球形。

( )（3) 大小不同的土粒化学成分差别很大，但所表现出来的性质非常相近。

( )（4）石英是原生矿物，而赤铁矿是次生矿物。

( )（5）高岭石在南方热带土壤中较多，蛭石在北方土壤中含量较高。

(√ ) （6）高岭石的颗粒比蒙脱石要小。

( )（7）土壤中的粘土矿物只有层状硅酸盐类矿物一种。

( )（8）一般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。

( ) （9）任何一种土壤，从表层到成土母质，各层土壤的质地都是一样的。

( ) 4．判断错误，并加以纠正（1）砂土是指土壤颗粒全部都是砂粒的土壤，壤土是指土壤颗粒全部是粉砂粒的土壤，粘土的土壤颗粒都是粘粒。