土壤水空氣和熱量狀況ppt課件

1、第六章 土壤水、空氣和熱量情況主要內(nèi)容o第一節(jié) 土壤水分o第二節(jié) 土壤空氣和熱量o第三節(jié) 土壤水分、空氣和熱量的調(diào)理* * *土壤水分土壤水分1 1掌握土壤水分類型、特點及相應(yīng)的水分常數(shù)；掌握土壤水分類型、特點及相應(yīng)的水分常數(shù)；2 2掌握土壤土水勢、土水吸力、水分特征曲線概念，掌握土壤土水勢、土水吸力、水分特征曲線概念，利用水吸力和土水勢判別水分運動的方向；利用水吸力和土水勢判別水分運動的方向；3 3掌握土壤水分質(zhì)量、容積、相對含水量和貯水量掌握土壤水分質(zhì)量、容積、相對含水量和貯水量的計算方法，學(xué)習(xí)土壤水分的有效性分析；的計算方法，學(xué)習(xí)土壤水分的有效性分析； 教學(xué)目的：教學(xué)目的：第一節(jié)第一節(jié)

2、土壤水土壤水 一切的水只需進入土壤轉(zhuǎn)化為土壤水，才干被植物吸收利用。土壤水是作物吸水的最主要來源。 土壤水是土壤的最重要組成部分之一。 土壤水是土壤構(gòu)成發(fā)育的催化劑； 土壤水并非純水、而是稀薄的溶液。土壤水實踐上是指在105溫度下從土壤中驅(qū)逐出來的水。土壤水的重要性：土壤水的重要性：一、一、 土壤水的類型及性質(zhì)土壤水的類型及性質(zhì)一、土壤水分類型及其性質(zhì)一、土壤水分類型及其性質(zhì)二、土壤水分的數(shù)量概念二、土壤水分的數(shù)量概念三、土壤水分的能量形狀三、土壤水分的能量形狀四、土壤水分的有效性四、土壤水分的有效性 吸濕水 膜狀水 毛管水 重力水形狀觀念一、土壤水分類型及性質(zhì)一、土壤水分類型及性質(zhì)依土壤水分

3、所受的依土壤水分所受的力的作用劃分類型力的作用劃分類型吸附水：吸附水：土壤顆粒外表的分子引力作用而被吸附在土粒周圍的水分土壤顆粒外表的分子引力作用而被吸附在土粒周圍的水分1 1土壤吸濕水土壤吸濕水最大吸濕量：干土在近于水汽飽和的大氣中吸附水汽， 并在土粒外表凝結(jié)成液態(tài)水的數(shù)量。定義：枯燥土粒從空氣土壤、大氣中吸附的氣態(tài)水機制：外表能外表分子引力: 31 105 Pa水分常數(shù)水分常數(shù)1 1、土壤吸附水、土壤吸附水 它所受土粒外表的吸附力很強，故具有固態(tài)水的它所受土粒外表的吸附力很強，故具有固態(tài)水的性質(zhì)，不能流動；性質(zhì)，不能流動； 比重很大比重很大(約約1.5g/cm3)，無溶解才干，冰點下降，無

4、溶解才干，冰點下降 -7.8； 由于它所受的吸力遠大于植物根的吸水力由于它所受的吸力遠大于植物根的吸水力(平均為平均為1520kPa), 植物無法吸收利用，屬于土壤水中的植物無法吸收利用，屬于土壤水中的無效水，對消費的直接意義不大。無效水，對消費的直接意義不大。 可協(xié)助分析土壤水的有效性，普通土壤中無效可協(xié)助分析土壤水的有效性，普通土壤中無效水總量約為最大吸濕量的水總量約為最大吸濕量的1.52.0倍。倍。特點特點%100)(25. 15 . 0)(5 . 1+ += =容重容重最大吸濕水量最大吸濕水量容重容重最大吸濕水量最大吸濕水量非活性孔度非活性孔度dd 2 2土壤膜狀水土壤膜狀水定義：土壤

5、顆粒借助吸附力吸附在吸濕水外圍的延續(xù)液態(tài)水膜稱為土壤膜狀水機制：外表能外表分子引力: 6.25-31 105 Pa 膜狀水表示圖膜狀水表示圖膜狀水比吸濕水所受的吸附力小得多，它具有液膜狀水比吸濕水所受的吸附力小得多，它具有液態(tài)水的性質(zhì)，可以挪動，但因粘滯度較大，其挪動態(tài)水的性質(zhì)，可以挪動，但因粘滯度較大，其挪動速率非常慢。普通是由水膜厚處向水膜薄處挪動，速率非常慢。普通是由水膜厚處向水膜薄處挪動，如下圖如下圖0.2-0.4mm/h d=1.25 。特點特點膜狀水挪動表示圖膜狀水挪動表示圖 部分有效部分有效膜狀水的內(nèi)層水，植物根無法吸收利用，為無膜狀水的內(nèi)層水，植物根無法吸收利用，為無效水，效水

6、，而它的外層水，植物可以吸收利用，但數(shù)量極而它的外層水，植物可以吸收利用，但數(shù)量極為有限。為有限。水分常數(shù)水分常數(shù)土壤最大分子持水量：土壤膜狀水到達最大值時土壤最大分子持水量：土壤膜狀水到達最大值時的土壤含水量最大吸濕量的的土壤含水量最大吸濕量的2 24 4倍。倍。 凋萎蔫系數(shù)：當(dāng)植物因根無法吸水而發(fā)生永久萎蔫時的土凋萎蔫系數(shù)：當(dāng)植物因根無法吸水而發(fā)生永久萎蔫時的土壤含水量壤含水量 萎蔫點，最大吸濕量的萎蔫點，最大吸濕量的1.52.0倍、倍、15-16 105 Pa 。 表表 7.1 不不同同質(zhì)質(zhì)地地土土壤壤的的萎萎蔫蔫系系數(shù)數(shù)（ m%）土土壤壤質(zhì)質(zhì)地地 粗粗砂砂壤壤土土 細細砂砂土土 砂砂壤

7、壤土土 壤壤 土土 粘粘壤壤土土萎萎蔫蔫系系數(shù)數(shù) 0.961.11 2.73.6 5.66.9 9.012.4 13.016.6 影響要素：土壤質(zhì)地、植物種類、氣候等影響要素：土壤質(zhì)地、植物種類、氣候等 下表給出了不同質(zhì)地土壤的萎蔫系數(shù)參考范圍。下表給出了不同質(zhì)地土壤的萎蔫系數(shù)參考范圍。 P 111表表7-1 萎蔫系數(shù)是植物可以利用的土壤有效水含量的下限。萎蔫系數(shù)是植物可以利用的土壤有效水含量的下限。凋萎蔫系數(shù)凋萎蔫系數(shù)無效孔度無效孔度 = 凋萎系數(shù)容重凋萎系數(shù)容重2 2、土壤毛管水、土壤毛管水定義：依托毛管力堅持在土壤毛管孔隙中的水就稱為毛管水機制：毛管力0.08- 6.25 105 h水柱

8、高度水柱高度cm)d孔隙直徑孔隙直徑mm毛管作用力范圍：毛管作用力范圍： 0.1-1mm有明顯的毛管作用有明顯的毛管作用0.05-0.1mm 毛管作用較強毛管作用較強 0.05(0.02)-0.005(0.002) 毛管作用最強毛管作用最強0.001mm 毛管作用消逝毛管作用消逝它不受重力支配而流失，所受力比植物根的吸水力它不受重力支配而流失，所受力比植物根的吸水力小得多小得多, 是植物所需水分的主要給源是植物所需水分的主要給源毛管水挪動性大，能較迅速地運動，普通向耗費點毛管水挪動性大，能較迅速地運動，普通向耗費點挪動，如向根系吸水點和表土蒸發(fā)面挪動挪動，如向根系吸水點和表土蒸發(fā)面挪動10-3

9、00mm/h 它也是土壤營養(yǎng)的溶劑和保送者它也是土壤營養(yǎng)的溶劑和保送者特點特點是土壤中最珍貴的水是土壤中最珍貴的水 毛管懸著水與地下水無關(guān)毛管懸著水與地下水無關(guān) 在地下水較深的情況下，降水或灌溉水等地面水進在地下水較深的情況下，降水或灌溉水等地面水進入土壤，借助毛管力堅持在上層土壤毛管孔隙中的水分。入土壤，借助毛管力堅持在上層土壤毛管孔隙中的水分。它與來自地下水上升的毛管水并不相連，好似懸掛在半它與來自地下水上升的毛管水并不相連，好似懸掛在半空中一樣，故稱之為毛管懸著水?？罩幸粯?，故稱之為毛管懸著水。毛管懸著水是地勢較高處植物吸收水分的主要給源。毛管懸著水是地勢較高處植物吸收水分的主要給源。類

10、型類型土土 粒粒毛管毛管懸著懸著水示水示意圖意圖不同質(zhì)地和耕作條件下的田間持水量不同質(zhì)地和耕作條件下的田間持水量m m % %緊實緊實耕后耕后 21 21 25 2528-3228-32 24-28 24-28 22-26 22-26 20-24 20-24 13-20 13-20 10-14 10-14 田間持水量田間持水量 二合土二合土粘土粘土重壤土重壤土中壤土中壤土輕壤土輕壤土砂壤土砂壤土砂土砂土 土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地 在形狀上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。在形狀上它包括吸濕水、膜狀水和毛管懸著水。 當(dāng)含水量到達田持時，假設(shè)繼續(xù)供水，并不能使該土體當(dāng)含水量到達田持時，假設(shè)繼續(xù)供水，并不能

11、使該土體的持水量再增大，而只能進一步潮濕下層土壤。田間持的持水量再增大，而只能進一步潮濕下層土壤。田間持水量是確定灌水量的重要根據(jù)。水量是確定灌水量的重要根據(jù)。 影響要素：質(zhì)地、有機質(zhì)含量、構(gòu)造、松緊情況等影響要素：質(zhì)地、有機質(zhì)含量、構(gòu)造、松緊情況等水分常數(shù)水分常數(shù)田間持水量田間持水量(田持田持)：是指毛管懸著水到達最大數(shù)量：是指毛管懸著水到達最大數(shù)量時的土壤含水量時的土壤含水量 P111 當(dāng)土壤含水量降低到一定程度時，當(dāng)土壤含水量降低到一定程度時，較粗毛管中懸著水的延續(xù)形狀出現(xiàn)斷較粗毛管中懸著水的延續(xù)形狀出現(xiàn)斷裂，蒸發(fā)速率明顯降低，此時土壤含裂，蒸發(fā)速率明顯降低，此時土壤含水量稱為毛管水?dāng)嗔?/p>

12、量。水量稱為毛管水?dāng)嗔蚜俊?大約相當(dāng)于該土壤田間持水量的大約相當(dāng)于該土壤田間持水量的7575左右。生長妨礙含水量左右。生長妨礙含水量 毛管水?dāng)嗔蚜棵芩當(dāng)嗔蚜克殖?shù)水分常數(shù)毛管持水量：毛管上升水的最大含量毛管持水量：毛管上升水的最大含量 毛管上升水與地下水有關(guān)毛管上升水與地下水有關(guān)借助于毛管力由地下水上升進入上層土體的水借助于毛管力由地下水上升進入上層土體的水毛管水上升高度：毛管水上升高度：從地下水面到毛管上升水所能到達的絕對高度從地下水面到毛管上升水所能到達的絕對高度水分常數(shù)水分常數(shù)土土 粒粒毛管毛管上升上升水示水示意圖意圖地下水位地下水位3 3、重力水、重力水特點：暫時存在于土壤大孔隙通

13、氣孔隙中的水分，與特點：暫時存在于土壤大孔隙通氣孔隙中的水分，與土壤營養(yǎng)的淋失有關(guān)；往往因水分過多，土壤空氣缺乏，土壤營養(yǎng)的淋失有關(guān)；往往因水分過多，土壤空氣缺乏，呵斥內(nèi)澇，反而有害于作物生長多余水呵斥內(nèi)澇，反而有害于作物生長多余水定義：土壤中不被土壤堅持而受重力支配向下流動的水，稱為重力水機制：重力0.08 105 Pa 水分常數(shù)水分常數(shù)全持水量或飽和持水量：全持水量或飽和持水量：土壤全部孔隙都充溢水時的土壤含水量土壤全部孔隙都充溢水時的土壤含水量 上述各種水分類型，彼此親密交錯上述各種水分類型，彼此親密交錯結(jié)合，相互轉(zhuǎn)化，很難嚴厲劃分結(jié)合，相互轉(zhuǎn)化，很難嚴厲劃分 對于不同質(zhì)地的土壤上述各種

14、不對于不同質(zhì)地的土壤上述各種不同形狀水的數(shù)值是不等的。請仔細同形狀水的數(shù)值是不等的。請仔細比較它們的大小比較它們的大小注注 意意 二、土壤水分的數(shù)量概念二、土壤水分的數(shù)量概念土壤含水量土壤含水量一質(zhì)量含水量一質(zhì)量含水量m或或 mw 質(zhì)量含水量：質(zhì)量含水量： 是指土壤中水分的質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值。又是指土壤中水分的質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值。又稱為分量含水量，無量綱，常用符號稱為分量含水量，無量綱，常用符號m表示百分率表示百分率100221 - -= =WWW m m水重水重/干土重干土重100干土，普通是指在干土，普通是指在105條件下烘干的土壤。條件下烘干的土壤。例例1 ：土壤烘干前濕重為：土壤烘

15、干前濕重為95g，烘干后重，烘干后重79g，求質(zhì)量含水，求質(zhì)量含水量。將測定數(shù)據(jù)代入上式，量。將測定數(shù)據(jù)代入上式， 即求該土壤質(zhì)量含水量為：即求該土壤質(zhì)量含水量為： m95 - 79/ 79 10020.3 容積含水量是指單位土壤總?cè)莘e中水所占的容積百分數(shù)，容積含水量是指單位土壤總?cè)莘e中水所占的容積百分數(shù)，又稱容積濕度、土壤水的容積百分數(shù)，常用符號又稱容積濕度、土壤水的容積百分數(shù)，常用符號v表示：表示：v = (水容積水容積/土壤總?cè)莘e土壤總?cè)莘e) cm3/cm3v=mb b = d2二容積含水量二容積含水量 v 或或 Vw 例例2： 設(shè)上例土壤容重為設(shè)上例土壤容重為1.2g/cm3，求其，求

16、其v。 v=20.31.2=24.4土壤總孔度土壤總孔度=1-1.2 / 2.65100=54.7%土壤空氣容積土壤空氣容積%=54.7-24.4=30.3%通通氣氣情情況況？ 容積含水量是指單位土壤總?cè)莘e中水所占的容積百分數(shù)，容積含水量是指單位土壤總?cè)莘e中水所占的容積百分數(shù)，又稱容積濕度、土壤水的容積百分數(shù)，常用符號又稱容積濕度、土壤水的容積百分數(shù)，常用符號v表示：表示：v = (水容積水容積/土壤總?cè)莘e土壤總?cè)莘e) cm3/cm3v=mb b = d2二容積含水量二容積含水量 v 或或 Vw 例例2： 設(shè)上例土壤容重為設(shè)上例土壤容重為1.2g/cm3，求其，求其v。 v=20.31.2=2

17、4.4土壤總孔度土壤總孔度=1-1.2 / 2.65100=54.7%土壤空氣容積土壤空氣容積%=54.7-24.4=30.3%通通氣氣情情況況？土壤水貯量是指一定面積和厚度土壤中含水的絕對數(shù)量。土壤水貯量是指一定面積和厚度土壤中含水的絕對數(shù)量。在土壤物理，農(nóng)田水利學(xué)、水文學(xué)中經(jīng)常要用到，它主要在土壤物理，農(nóng)田水利學(xué)、水文學(xué)中經(jīng)常要用到，它主要有兩種表達方式：有兩種表達方式：三土壤貯水量三土壤貯水量指在一定厚度指在一定厚度(h)一定面積土壤中所含的水量相當(dāng)于一樣面一定面積土壤中所含的水量相當(dāng)于一樣面積水層的厚度。可以推知積水層的厚度。可以推知 hw與與v的關(guān)系如下：的關(guān)系如下： hwvh= m

18、 b hmmhw的方便之處在于與大氣降水量、土壤蒸發(fā)量直接比較的方便之處在于與大氣降水量、土壤蒸發(fā)量直接比較1水深水深(hw)例例4 如某土層厚度為如某土層厚度為10cm，容積含水量為，容積含水量為25，求水深。，求水深。 Dw =10252.5(cm)25(mm) 即一定面積一定厚度土壤中所含水量的體積數(shù)即一定面積一定厚度土壤中所含水量的體積數(shù) 在數(shù)量上，它可簡單由在數(shù)量上，它可簡單由hw與所指定面積與所指定面積(如如1畝、畝、1公頃公頃)相乘求出，但要留意二者單位一致性。相乘求出，但要留意二者單位一致性。 在灌排計算中常用到這一參數(shù)，以確定灌水量和排水量在灌排計算中常用到這一參數(shù)，以確定灌

19、水量和排水量例：假設(shè)都以例：假設(shè)都以1m土深計，每畝含水容量土深計，每畝含水容量(以以V方方/畝表畝表示示)與水深之間的換算關(guān)系可推知，如式所示與水深之間的換算關(guān)系可推知，如式所示:V方方/畝畝2/3hw100hw100 單位：單位：mmV方方/公頃公頃10hw1002容積水容積水四相對含水量四相對含水量% 它可以闡明土壤水的飽和程度、有效性和水、氣的比例等。是它可以闡明土壤水的飽和程度、有效性和水、氣的比例等。是農(nóng)林業(yè)消費上常用的土壤含水量的表示方法。其求法如下：農(nóng)林業(yè)消費上常用的土壤含水量的表示方法。其求法如下：土壤相對含水量土壤相對含水量m /f 100相對含水量：指土壤含水量相對含水量

20、：指土壤含水量(m)占田間持水量占田間持水量(f)的百分數(shù)。的百分數(shù)。 絕對含水量：土壤中所含水分的絕對數(shù)量絕對含水量：土壤中所含水分的絕對數(shù)量質(zhì)量含水量、容積含水量質(zhì)量含水量、容積含水量 、土壤貯水量、土壤貯水量土壤土壤A砂土砂土10%土壤土壤B粘土粘土15%三、土壤水分的能量形狀三、土壤水分的能量形狀1907年美土壤物理學(xué)家，白金漢，毛管勢年美土壤物理學(xué)家，白金漢，毛管勢1920年美土壤物理學(xué)家，加德納，土壤水分勢年美土壤物理學(xué)家，加德納，土壤水分勢1950年之后長足提高年之后長足提高1979年我國起步年我國起步以水分本身的能量變化來研討水分在土壤中以水分本身的能量變化來研討水分在土壤中

21、堅持、運動堅持、運動以及大氣、植物、土壤中水的關(guān)系等一系列水分問題以及大氣、植物、土壤中水的關(guān)系等一系列水分問題水分能量觀念水分能量觀念: :土壤水具有自在能：土壤水具有自在能：張力、應(yīng)力、浸透壓、吉氏自在能、土水勢、水吸力張力、應(yīng)力、浸透壓、吉氏自在能、土水勢、水吸力土壤水由自在能高形狀向自在能降低的形狀運動土壤水由自在能高形狀向自在能降低的形狀運動(一一)土水勢及其分勢土水勢及其分勢土壤土壤 A 砂土砂土 10%土壤土壤 B 粘土粘土 15%水流向何方？水流向何方？標(biāo)注土水勢的優(yōu)點標(biāo)注土水勢的優(yōu)點土水勢o土壤水在各種力作用下，與同樣溫度、高度和大氣壓條件的純自在水相比，其自在能降低，這個差

22、值即為土水勢 。o優(yōu)點：可作為判別各種土壤水分能態(tài)的一致規(guī)范和尺度；o土水勢的數(shù)值可在土壤植物大氣之間一致運用，把土水勢、根水勢、葉水勢等一致比較，判別它們之間水流的方向、速度和土壤和隨有效性；o還可提供一些準(zhǔn)確的土壤水分情況測定手段。負值，當(dāng)土壤飽和時最大0. 土壤含水量越高，基質(zhì)勢也越高。 基質(zhì)勢基質(zhì)勢m 基質(zhì)勢是極小單位水量從基質(zhì)勢是極小單位水量從一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到?jīng)]有基質(zhì)的，一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到?jīng)]有基質(zhì)的，而其他條件都一樣的參比形狀水池所做的功。而其他條件都一樣的參比形狀水池所做的功。1、基質(zhì)勢、基質(zhì)勢m2、壓力勢、壓力勢po壓力勢是極小單位的水量從一個平衡的土一

23、壓力勢是極小單位的水量從一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到除壓力不等于參比壓力，水系統(tǒng)可逆地移到除壓力不等于參比壓力，而其他條件都一樣的參比形狀水池時所做的而其他條件都一樣的參比形狀水池時所做的功。功。o正值。只需當(dāng)土壤水分飽和時才有壓力勢在正值。只需當(dāng)土壤水分飽和時才有壓力勢在不飽和土壤中壓力勢為不飽和土壤中壓力勢為0.飽和土層越深，壓飽和土層越深，壓力勢越高。力勢越高。 o p=wghV o壓力勢主要包括：壓力勢主要包括：o氣壓勢氣壓勢 封鎖在土壤水分內(nèi)的空氣所封鎖在土壤水分內(nèi)的空氣所產(chǎn)生的勢值。產(chǎn)生的勢值。o靜水壓勢靜水壓勢 土壤中的水分接受水體的壓土壤中的水分接受水體的壓力，土層深處的水分

24、，遭到的壓力更大，靜力，土層深處的水分，遭到的壓力更大，靜水壓勢是壓力勢的主體。壓力勢的勢值為正水壓勢是壓力勢的主體。壓力勢的勢值為正值。值。負值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢越低。負值。土壤溶質(zhì)濃度越高，溶質(zhì)勢越低。 溶質(zhì)勢只需對半透膜的水分運動起作用。溶質(zhì)勢只需對半透膜的水分運動起作用。溶質(zhì)勢又稱浸透勢，指極小單位水量從一溶質(zhì)勢又稱浸透勢，指極小單位水量從一個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到?jīng)]有溶質(zhì)個平衡的土一水系統(tǒng)可逆地移到?jīng)]有溶質(zhì)的，而其他條件都一樣的參比形狀水池時的，而其他條件都一樣的參比形狀水池時所做的功。所做的功。3、溶質(zhì)勢、溶質(zhì)勢S4、重力勢、重力勢go重力勢重力勢g是指由重力作用而引起

25、的土是指由重力作用而引起的土水勢變化。水勢變化。 任何時后重力勢都存在。高于任何時后重力勢都存在。高于參比面時為正，反之為負，參比面處重力勢參比面時為正，反之為負，參比面處重力勢為為0.總水勢：總水勢：t=m+p+s+g 請留意：在不同的情況請留意：在不同的情況下，土壤總水勢的各分下，土壤總水勢的各分勢組成是不同的。見勢組成是不同的。見P106下端。切記。下端。切記。土壤水吸力是指土壤水在接受一定吸力的土壤水吸力是指土壤水在接受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，簡稱吸力，但并不是情況下所處的能態(tài)，簡稱吸力，但并不是指土壤對水的吸力。指土壤對水的吸力。T-m 如何用水吸力和水勢判別如何用水吸力和水勢判

26、別水分運動的方向？請回答水分運動的方向？請回答。絕對正值絕對正值二土壤水吸力二土壤水吸力 普通談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與普通談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與m相等，但符號相反。相等，但符號相反。四、土壤水勢的定量測定四、土壤水勢的定量測定張力計法張力計法土水勢的規(guī)范單位：帕土水勢的規(guī)范單位：帕Pa 1Pa=0.0102厘米水柱厘米水柱 1atm=1033厘米水柱厘米水柱=1.0133bar 1bar=0.9896atm=1020厘米水柱厘米水柱土水勢的表示方法土水勢的表示方法o土水勢多用帕土水勢多用帕Pa表示，但常用水柱高表示，但常用水柱高的對數(shù)值表示，稱為的對數(shù)值表示，稱為pF值。值。pF

27、值即能反響值即能反響土壤水吸力能量大小，又能表示出各種水分土壤水吸力能量大小，又能表示出各種水分常數(shù)以及土壤水吸力與含水量的關(guān)系。常數(shù)以及土壤水吸力與含水量的關(guān)系。o kPa與與pF值的換算關(guān)系見表值的換算關(guān)系見表51。表表51 kPa與與pF值的換算關(guān)系值的換算關(guān)系kPa kPa 水柱高水柱高度（度（cmcm） pF pF值值 kPa kPa 水柱高度水柱高度（cmcm） pF pF值值 0.10.11 10 01520152015849158494.24.21 110101 13141314121623216234.54.510101001002 210133101331000001000

28、005 551515015012.72.7101325101325100000010000006 6101101100010003 31013250101325010000000100000007 71013101310000100004 4opF值值=4.5最大吸濕量最大吸濕量opF值值=4.2萎蔫含水量萎蔫含水量 opF值值=3.8最大分子持水量最大分子持水量opF值值=3.0作物生長阻滯含水量作物生長阻滯含水量opF值值=2.7田間持水量田間持水量 opF值值=1.6最大毛管持水量最大毛管持水量五、土壤水分特征曲線：五、土壤水分特征曲線：指土壤水分含量與土壤水吸力的關(guān)系曲線0 10 20

29、 30 40 50 60 70土土 壤壤 水水 吸吸 力力黏土黏土壤土壤土砂土砂土土壤含水量土壤含水量水分特征曲線的用途：水分特征曲線的用途：第四，運用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進第四，運用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進展定量分析時，水分特征曲線是必不可少的重展定量分析時，水分特征曲線是必不可少的重要參數(shù)。要參數(shù)。首先，可利用它進展土壤水吸力首先，可利用它進展土壤水吸力S和含水率和含水率之間的換算之間的換算(圖圖3.7)。其次，土壤水分特征曲線可以間接地反映出土其次，土壤水分特征曲線可以間接地反映出土壤孔隙大小的分布。壤孔隙大小的分布。第三，水分特征曲線可用來分析不同質(zhì)地土壤第三，水分特征曲

30、線可用來分析不同質(zhì)地土壤的持水性和土壤水分的有效性。的持水性和土壤水分的有效性。土壤有效水(available soil water)：在田間持水量1-2萬帕到永久萎蔫系數(shù)150萬帕之間保管在土壤中的水分。 土壤水吸力大于150萬帕的土壤水對植物來說是無效水。植物吸水：自動吸水和被動吸水。被動吸水為主要方式，其動力是從植物葉面到莖到根到土壤的水勢梯度。自動吸水普通不超越植物需水量的10%。六、土壤六、土壤 水的有效性水的有效性土壤萎蔫系數(shù)：土壤萎蔫系數(shù)： wilting point) wilting point) 作物葉片發(fā)生永久萎蔫時的作物葉片發(fā)生永久萎蔫時的土壤含水量，也叫永久萎蔫土壤含水

31、量，也叫永久萎蔫點。點。一、土壤空氣的組成與特點：一、土壤空氣的組成與特點： 與近地面大氣成分近似但又有其本人的特點。與近地面大氣成分近似但又有其本人的特點。1、土壤空氣中、土壤空氣中O2的數(shù)量較大氣為少，的數(shù)量較大氣為少，CO2的數(shù)量較大氣為多的數(shù)量較大氣為多;2、土壤空氣中水汽含量比大氣高、土壤空氣中水汽含量比大氣高;3、土壤空氣中含有少量復(fù)原性氣體、土壤空氣中含有少量復(fù)原性氣體;4、土壤空氣的組成不穩(wěn)定、土壤空氣的組成不穩(wěn)定;5、土壤空氣存在的形狀與大氣不同、土壤空氣存在的形狀與大氣不同 ; 土壤空氣存在形狀按其物理性質(zhì)分為：土壤空氣存在形狀按其物理性質(zhì)分為：1、自在態(tài)氣體；、自在態(tài)氣體

32、；2、吸、吸附態(tài)氣體；附態(tài)氣體；3、溶解態(tài)氣體。、溶解態(tài)氣體。二、土壤通氣性機制二、土壤通氣性機制 1. 土壤通氣性是指土壤空氣與大氣進展土壤通氣性是指土壤空氣與大氣進展交換以及土體內(nèi)部氣體分散和通氣的才交換以及土體內(nèi)部氣體分散和通氣的才干。干。2.土壤空氣與大氣交換的機制有二：土壤空氣與大氣交換的機制有二：一是氣體對流，二是氣體分散一是氣體對流，二是氣體分散1土壤空氣的對流 土壤與大氣間由總壓力梯度推進的氣體整體流動，也稱質(zhì)流。對流由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。 影響土壤空氣對流的要素1氣壓變化：大氣壓上升，一部分空氣進入土壤孔隙，大氣壓下降，土壤空氣膨脹，一部分土壤空氣進入大氣。2溫度變化：土壤溫度

33、高于大氣溫度時，土壤中的空氣進入大氣，反之，那么相反。3降水和灌溉：如土壤接受降水或灌溉，土壤含水量添加，孔隙中的空氣就進入大氣，反之，那么相反。4地表風(fēng)力：地表風(fēng)力大，土壤含水量下降，大氣中的空氣就進入土壤孔隙。反之那么相反。 2土壤空氣的分散 土壤中氣體分子因濃度梯度或分壓不同而產(chǎn)生的挪動。是土壤與大氣交換的主要機制。 土壤中CO2和O2的分散過程分氣相、液相兩部分。 氣相分散：經(jīng)過充氣孔隙分散堅持著大氣和土壤間的氣體交流作用 液相分散：經(jīng)過不同厚度水膜的分散 。o1土壤松緊度：土壤松緊度：o 土壤孔隙度愈大，尤其是粗孔隙愈多，氣體分散通道愈土壤孔隙度愈大，尤其是粗孔隙愈多，氣體分散通道愈

34、大，分散的實踐途徑愈小，土壤氣體的分散系數(shù)也愈大。大，分散的實踐途徑愈小，土壤氣體的分散系數(shù)也愈大。o2 土壤質(zhì)地和構(gòu)造土壤質(zhì)地和構(gòu)造o 土壤質(zhì)地和構(gòu)造決議著土壤的孔隙數(shù)量及孔隙大小，因此土壤質(zhì)地和構(gòu)造決議著土壤的孔隙數(shù)量及孔隙大小，因此對氣體分散產(chǎn)生影響。砂質(zhì)土和有良好構(gòu)造土壤粗孔隙多，相對對氣體分散產(chǎn)生影響。砂質(zhì)土和有良好構(gòu)造土壤粗孔隙多，相對分散系數(shù)分散系數(shù)D/Do也高。也高。o3 土壤含水量土壤含水量o 相對分散系數(shù)隨含水量的添加而減少，由于通氣孔隙度隨相對分散系數(shù)隨含水量的添加而減少，由于通氣孔隙度隨土壤含水量的添加而降低。土壤含水量的添加而降低。(3)(3)土壤氧化復(fù)原電位土壤氧化

35、復(fù)原電位當(dāng)土壤通氣好土壤空氣中的當(dāng)土壤通氣好土壤空氣中的O2O2多時，土多時，土壤溶液中壤溶液中O2O2就多，變價化合物就處于高價氧就多，變價化合物就處于高價氧化態(tài)，化態(tài)，EhEh就大，反之就大，反之EhEh低。低。二、土壤空氣對作物生長的影響二、土壤空氣對作物生長的影響1 1、土壤空氣影響種子萌生和根系的發(fā)育、土壤空氣影響種子萌生和根系的發(fā)育種子萌生需水分與氧氣、氧氣缺乏爛種；根系生長需一定氧種子萌生需水分與氧氣、氧氣缺乏爛種；根系生長需一定氧氣，氧氣含量低不長新根，氧氣少爛根；不同作物缺氧的忍受氣，氧氣含量低不長新根，氧氣少爛根；不同作物缺氧的忍受力不同。力不同。2 2、土壤空氣影響土壤營

36、養(yǎng)情況、土壤空氣影響土壤營養(yǎng)情況氧氣多少影響礦化，影響營養(yǎng)供應(yīng)；影響根對營養(yǎng)吸收，如氧氣多少影響礦化，影響營養(yǎng)供應(yīng)；影響根對營養(yǎng)吸收，如玉米缺氧對營養(yǎng)吸收才干依以下次序遞減：玉米缺氧對營養(yǎng)吸收才干依以下次序遞減：K KCaCaMg Mg N N P P；影響營養(yǎng)存在形狀，普通氧化態(tài)營養(yǎng)易被作物吸收利用。影響營養(yǎng)存在形狀，普通氧化態(tài)營養(yǎng)易被作物吸收利用。3 3、土壤空氣影響植物抗病性、土壤空氣影響植物抗病性通氣不良產(chǎn)生復(fù)原性氣體通氣不良產(chǎn)生復(fù)原性氣體H2SH2S、CH4CH4、H2H2、PH3PH3等會嚴重危害作物生等會嚴重危害作物生長，長，CO2CO2過多致使土壤酸度增高，致使霉菌發(fā)育，植株生

37、病。過多致使土壤酸度增高，致使霉菌發(fā)育，植株生病。2 2耕作管理耕作管理3 3排水和灌溉排水和灌溉一土壤熱量的來源一土壤熱量的來源1、太陽的輻射能 土壤熱量的最根本來源是太陽的輻射能。農(nóng)業(yè)就是在充分供應(yīng)水肥的條件下植物對太陽能的利用。2、生物熱 微生物分解有機質(zhì)的過程是放熱的過程。 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6.281096.99109KJ，相當(dāng)于2050噸無煙煤的熱量。 3、地球內(nèi)熱 由于地殼的傳熱才干很差，每平方厘米地面全年從地球內(nèi)部獲得熱量不高過226J，地?zé)釋ν寥罍囟鹊挠绊憳O小，但在地?zé)岙惓５赜?，如溫泉、火山口附近，這一要素對土壤溫度的影響就不可忽略。四、 土壤

38、熱性質(zhì)及土壤溫度變化1、土壤熱容量 土壤熱容量是指單位質(zhì)量(分量)或容積的土壤每升高(或降低)1所需求(或放出的)的熱量。一土壤熱性質(zhì) 土壤不同組分的熱容量 土壤組成物質(zhì)重量熱容量J/（g ）容積熱容量J/(cm3 ）粗石英砂高嶺石石灰Fe2O3Al2O3腐殖質(zhì)土壤空氣土壤水分0.7450.9750.8950.6820.9081.9961.0044.1842.0630.4102.4352.5151.255.在土壤的三相物質(zhì)組成中，水的熱容量最大，氣體熱容量最小，礦物質(zhì)和有機質(zhì)熱容量介于兩者之間。在固相組成物質(zhì)中，腐殖質(zhì)熱容量大于礦物質(zhì)，而礦物質(zhì)熱容量彼此差別較小。所以土壤熱容量的大小主要決議于

39、土壤水分多少和腐殖質(zhì)含量。2 2、土壤導(dǎo)熱率、土壤導(dǎo)熱率土壤具有對吸附熱量傳導(dǎo)到臨近土層性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱率表示。在單位厚度cm土層，溫差為時，每秒鐘經(jīng)單位斷面cm2經(jīng)過的熱量焦耳數(shù)。土壤空氣導(dǎo)熱率最小，固體物質(zhì)中礦物質(zhì)導(dǎo)熱率最大，水介于兩者之間。因此，土壤導(dǎo)熱率的大小主要決議于土壤孔隙的多少和含水量的多少。冬季麥田干旱時灌水防凍，早春灌水防霜凍都是根據(jù)這個道理。 當(dāng)土壤枯燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率當(dāng)土壤枯燥缺水時，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就小。當(dāng)土壤潮濕時，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。就小。當(dāng)土壤潮濕時，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。

40、土壤不同組成分的導(dǎo)熱率J/(cms)土壤組成分導(dǎo)熱率石英濕砂粒干砂粒泥炭腐殖質(zhì)土壤水土壤空氣.3、土壤的熱分散率、土壤的熱分散率 在一定的熱量供應(yīng)下，能使土壤在一定的熱量供應(yīng)下，能使土壤溫度升高的快慢和難易那么決議于其溫度升高的快慢和難易那么決議于其熱分散率。熱分散率。 土壤熱分散率是指在規(guī)范情況下，土壤熱分散率是指在規(guī)范情況下，在土層垂直方向上每厘米間隔內(nèi)，在土層垂直方向上每厘米間隔內(nèi)，的溫度梯度下，每秒流入的溫度梯度下，每秒流入cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積土壤斷面面積的熱量，使單位體積cm3土壤所發(fā)生的溫度變化。土壤所發(fā)生的溫度變化。 就一定土壤來講，土壤固相物質(zhì)比就一定土壤來講，土壤固相物質(zhì)比較穩(wěn)定，土壤的熱分散率主要決議于較穩(wěn)定，土壤的熱分散率主要決議于土壤水和空氣的比例。干土土溫易上土壤水和空氣的比例。干土土溫易上升，濕土土溫不易上升。