第四章-土壤物理性質(zhì)(3)課件

土壤的氣相組成。對植物生長發(fā)育、微生物活動、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等有重要的影響，甚至起決定性的作用。重要的土壤肥力因素。第五節(jié)土壤空氣（Soilair）

一、土壤空氣的含量和組成

氣體O2CO2N2其它氣體大氣20.940.0378.050.98土壤空氣18.0-20.030.15-0.6578.8-80.240.98大氣與土壤空氣的平均組成（占體積%）1．CO2含量高于大氣（大氣0.03%，土壤中CO2含量可達百倍以上），O2含量低于大氣（生物消耗）。2．水汽含量高于大氣，一般為水汽飽和狀態(tài)。3．有少量還原性氣體，如CH4、H2S、H2、某些有機揮發(fā)性氣體等。土壤空氣組成顯然不是固定不變的。①土壤空氣對植物生長的影響，有許多過程和因素需進一步研究。如土壤微生物需O2有一個很寬的范圍。②僅僅一個空氣容量指標并不能肯定土壤是否能滿足植物和微生物對氧的需求。③土壤中CO2濃度對植物生長的影響也有待進一步研究?，F(xiàn)有的研究表明，某一特定植物對CO2濃度有一最佳值，過高或過低都會引起根系生長衰退。過高濃度CO2往往伴隨缺O(jiān)2而造成不良后果，但一定濃度CO2對植物生長也有促進作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有利于有些土壤養(yǎng)分的釋放.注意：二、土壤通氣性（soilaeration)（一）對流（整體交換）受溫度、氣壓、風力及降水、灌水等作用而產(chǎn)生的土壤空氣與大氣之間的整體流動。如土溫變化，土壤含水量變化等。（二）土壤空氣擴散（soilairdiffusion)

氣體擴散是指氣體分子由濃度大（或分壓大）處向濃度?。ɑ蚍謮盒。┨幍倪\動，它是由氣體分子的熱運動（或稱布朗運動）引起的。(三)土壤通氣性指標

土壤通氣性是泛指土壤空氣與大氣進行交換以及土體內(nèi)部允許氣體擴散和通氣的能力。1．靜態(tài)指標（1）容積分數(shù)或充氣孔隙度通氣孔隙度：非毛管孔隙度10%（2）土壤的空氣組成（CO2和O2等的含量）

土壤容氣量=土壤總孔隙度-含水量（質(zhì)量%）

土壤容重

土壤容氣量10%--通氣有保障，25%--通氣最理想2．土壤通氣量(soilairflux)

土壤通氣量是指在單位時間內(nèi)，單位壓力下，進入單位體積土壤中的氣體總量（CO2和O2），常用單位是毫升

厘米-2

秒-1。土壤通氣量的大小標志著土壤通氣性好壞，通氣量大則土壤通氣性良好。3.土壤氧擴散率（ODR)（oxygendiffusionrate)：

單位氧分壓梯度下，單位時間內(nèi)擴散通過單位面積土層的O2的量。它反映了土壤空氣中O2補充更新的速度。表土壤氧擴散率與植物生長關系［ODR的單位：10-8克／厘米2／分鐘］

植物種類土壤質(zhì)地不同深度土層的ODR生長情況10厘米20厘米30厘米花椰萊壤土533138生長很好萵苣粉質(zhì)壤土492632生長好菜豆壤土272725缺綠癥甜菜壤土586016主根發(fā)育不良草莓砂壤土363234缺綠癥棉花粘壤土79

缺綠癥柑桔砂壤土644539根生長很快

4．土壤氧化還原電位（Eh）

土壤的Eh取決于土壤溶液中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度比，而后者又主要取決于土壤中的氧化壓或溶解態(tài)氧的濃度，這就直接與土壤通氣性相聯(lián)系。因此Eh可以做為土壤通氣性的指標，它指示土壤溶液中氧壓的高低，反映土壤通氣排水狀況。

１、開溝排水，消除濕害

表各種旱作物對地下水位的限度

作物地下水位（米）作物地下水位（米）棉花1.0～1.4小麥0.5～0.6大豆0.5～0.6油菜0.8～1.0大麥0.6～0.7

對于水田土壤，可通過落水曬田、曬垡，擱田及合理的下滲速率等措施。三、土壤通氣性的調(diào)節(jié)２、合理灌排：

不同作物耐漬能力不同：蠶豆>油菜>小麥>紅花草子

３、改良土壤結(jié)構(gòu)：

砂土：通氣孔過多。粘土：細孔多。4、合理施用有機肥５、合理耕作：疏松耕層

對旱作土壤，有中耕松土，深耙勤鋤，打破土表結(jié)殼，疏松耕層等措施。第六節(jié)土壤熱狀況（Soilheatregime）

一、土壤熱量的來源（一）太陽的輻射能垂直于太陽光下一平方厘米的黑體表面在一分鐘內(nèi)吸收的輻射能常數(shù)，稱作太陽常數(shù)。

99％的太陽能包含在0.3-4.0微米的波長內(nèi)，這一范圍的波長通常稱為短波輻射。當太陽輻射通過大氣層時，其熱量一部分被大氣吸收散射，一部分被云層和地面反射，土壤吸收其中的一少部分。地面輻射平衡示意圖（二）生物熱

據(jù)估算，含有機質(zhì)4％的土壤，每英畝耕層有機質(zhì)的潛能為6.28×109～6.99×109KJ，相當于20～50噸無煙煤的熱量。（三）地球內(nèi)熱

二、土壤的熱量平衡土壤熱量收支平衡可用下式表示：S=Q

P

LE+R

S為土壤在單位時間內(nèi)實際獲得或失掉的熱量；

Q為輻射平衡；

L為水分蒸發(fā)、蒸騰或水汽凝結(jié)而造成的熱量損失或增加;

P為土壤與大氣層之間的湍流交換量；

R為土面與土壤下層之間的熱交換量。三、土壤的熱性質(zhì)(一)土壤熱容量(soilheatcapacity,soilthermalcapacity)

土壤熱容量是指單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）熱量。

C：質(zhì)量（重量）熱容量(massheatcapacity)單位是Jg-1℃-1。

Cv：容積熱容量(volumeheatcapacity)，單位是（Jcm-3℃-1）。CV=C·ρρ：土壤容重土壤CV較大的容易升溫還是不易升溫？土壤的主要組成部分為：礦物質(zhì)，有機質(zhì)、水、空氣。

Cv=mCvVm+oCvVo+wCvVw+aCvVa=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw

CV：整個土壤的容積熱容量，mCV：礦物質(zhì)的容積熱容量Vm：礦物質(zhì)在單位體積土壤中所占的體積oCV：有機質(zhì)的容積熱容量Vo：有機質(zhì)在單位體積土壤中所占的體積wCV：水的容積熱容量Vw：水在單位體積土壤中所占的體積aCV：空氣的容積熱容量，Va：空氣在單位體積土壤中所占的體積土壤Cv的大小主要決定于Vw.因為一定地區(qū)的土壤，其Vm和Vo處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，變化不大，因此，土壤熱容量隨含水量的增加而增加。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上以水調(diào)溫，排水提高土溫。表不同土壤組分的熱容量(二)土壤導熱率導熱性:土壤具有對所吸熱量傳導到鄰近土層性質(zhì)，稱為導熱性。導熱性大小用導熱率表示。導熱率:heatconductivity,thermalconductivity

在單位厚度（1厘米）土層，溫差為1℃時，每秒鐘經(jīng)單位斷面（1厘米2）通過的熱量焦耳數(shù)（

）。其單位是J.cm-2.s-1.℃-1。

表土壤不同組成分的導熱率土壤組成分導熱率J/(cm·s·℃）石英4.427×10-2濕砂粒1.674×10-2腐殖質(zhì)1.255×10-2土壤水5.021×10-3土壤空氣2.092×10-4

當土壤干燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領，導熱率就小。當土壤濕潤時，土粒間的孔隙被水分占領，導熱率增大。導熱率的影響因素土壤中的λ為：固相>液相>氣相含土壤空氣多，疏松干燥的土壤，λ小→孔隙多。緊實，板結(jié)，潮濕的土壤，λ較大→水分取代土壤顆粒間的空氣。影響λ的因素主要是：土壤孔隙狀況，松緊度及土壤含水量。(三)土壤熱擴散率

（Soiltemperatureconductivity）土壤熱擴散率

是指在標準狀況下，在土層垂直方向上每厘米距離內(nèi)，1℃的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積（1cm3）土壤所發(fā)生的溫度變化。其大小等于土壤導熱率/容積熱容量之比值。上式中:

為土壤導熱率，

Cv為土壤容積熱容量。熱擴散率的影響因素一定的土壤而言，固相部分較穩(wěn)定，D值主要決定于土壤水與空氣的比例。一般來講，干土土溫易上升，濕土不易上升。濕土性冷的原因：含水量高，導溫性差。砂土晝夜溫差大的原因：白天：通氣孔隙多，水分含量少，導溫性好。晚上：通氣孔隙多，導溫快，即降溫快。四、土壤溫度的變化規(guī)律（一）土壤溫度的年或月變化（二）土壤溫度的日變化（二）土壤溫度的日變化五、影響土壤溫度狀況的因素（一）緯度：緯度越高，太陽入射角越小，太陽輻射強度越小。赤道上，太陽垂直照射。（二）海拔高度：海拔越高，空氣密度越小，大氣逆輻射減小?！吧礁咭徽?，土涼三寸”。（三）坡向：在中緯度地區(qū)，南坡太陽射角大于北坡，因此南坡單位面積上接受的太陽輻射能大于北坡，所以，南、北坡土壤溫度的差異是很明顯的，土壤發(fā)育的程度也有一定的不同。蓋房子朝南，也是為了接受更多的陽光?！皩幏N陽坡三寸泥，不種陰坡一尺土”。（四）坡度：地面坡度的大小影響到太陽輻射光的入射角。入射角增大，接受的輻射強度增加，而地面坡度越大，太陽入射角越大，輻射強度越大。

（五）土面狀況：

干濕情況，有無復蓋，植被等。

土壤顏色深的，吸收的輻射熱量多，紅色、黃色的次之，淺色的土壤吸收的輻射熱量小而反射率較高。在極端情況下，土壤顏色的差異可以使不同土壤在同一時間的土表溫度相差2－4℃。園藝栽培中或農(nóng)作物的苗床中，有的在表面覆蓋一層爐碴、草木灰或土雜肥等深色物質(zhì)以提高土溫。（六）土壤組成和性質(zhì)影響土壤溫度的因素1、地理位置：緯度、海拔、坡度、坡向等。2、土壤組成和性質(zhì)：顏色、孔隙狀況、含水量等。3、耕作制：水田、旱地、林地、復蓋物等。六、土壤溫度的調(diào)節(jié)1．灌溉排水：根據(jù)土壤的熱特性，水分增多，CV增大，合理灌水和排水。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（灌水降溫，排水升溫）。對于冷浸田，要想辦法開溝排水，通氣增溫。2．增施有機肥增加土壤O·M的含量，增強土壤吸熱能力