土壤水、空氣和熱量

3主要教學目標：學會分析土壤肥力要素水、氣、熱之間的關系。由于土壤水分的重要作用，因此首先要求學生把握土壤水的形態(tài)學觀點和能量學觀點。在根本學問把握的根底上，并能系統(tǒng)地處理土壤水、氣、熱三者的相互關系和調整措施。主要內容：第一節(jié) 土壤水的類型其次節(jié) 土壤水分含量的表示方法第三節(jié)土壤水分能量的分析第四節(jié)土壤水分的治理與調整第五節(jié)土壤空氣和熱量第六節(jié)土壤水、氣、熱的相互關系第一節(jié)土壤水的類型土壤學中的土壤水是指在一個大氣壓下，在105℃條件下能從土壤中分別出來的水產中廣泛應用。一、吸濕水土壤顆粒從空氣中吸取的汽態(tài)水分子。的水汽分子。個大氣壓，所以植物不能利用此水，稱之為緊束縛水。二、膜狀水土粒吸足了吸濕水后，還有剩余的吸引力，可吸引一局部液態(tài)水成水膜狀附著在土粒外表，這種水分稱為膜狀水。重力不能使膜狀水移動，但其自身可從水膜較厚處向水膜較薄處移動，植物可以利用此水。但由于這種水的移動格外緩慢0.—0.4mm/可利用的數量很少。當植物發(fā)生永久萎蔫時，往往還有相當多的膜狀水。三、毛管水當把一個很細的管子〔毛細管〕插入水中后，水分可以上升的較高于水平面，并保持在毛細管中。毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液態(tài)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LaplaceP=2T/r式中的PTr依據毛管水是否與地下水相連，可分為2毛管懸著水：降水或澆灌后，由地表進入土壤被保存在土壤中的毛管水。毛管上升水：或毛管支持水，土壤中受到地下水源支持并上升到確定高度的毛管水。影響毛管上升水的因素：地下水水位和毛管孔隙狀況毛管水上上升度用下式計算：H=75/d，d〔上上升度與顆粒直徑間關p142。假設假設土粒的d0.001H75證明。實際上，一般毛管水的上上升度不超過3—4米，這可能是由于毛管直徑太小，當到達確定長度后，很簡潔被堵塞。四、重力水降水或澆灌后，不受土粒和毛管力吸持，而在重力作用下向下移動的水，稱為重力水。植物能完全吸取重力水，但由于重力水很快就流失〔一般兩天就會從土壤中移走，因此利用率很低。五、地下水在土壤中或很深的母質層中，具有不透水層時，重力水就會在此層之上的土壤孔隙中聚積起來，形成水層，這就是地下水。在干旱條件下，土壤水分蒸發(fā)快，如地下水位過高，就會使水溶性鹽類向上集中，使植物不能生長，有機殘體不能分解，這就是沼澤化。其次節(jié) 土壤水分含量的表示方法一、土壤確定含水量1、重量百分數：土壤水分的重量占烘干土的百分率。2、體積百分數：土壤容積含水量%=土壤重量含水量*容重意義：可反映土壤孔隙的充水程度，可計算土壤的固、液、氣相的三相比。如土壤含水量〔重量〕20%，容重為1.2。則土壤容積含水量為20%*1.2=24.0%土壤總孔隙度=1—1.2/2.65=55%空氣所占體積為55%—24%=31%固相體積為100—55%=45%。3、土壤蓄水量〔立方米/畝〕=每畝面積〔平方米〕*土層深度*土壤容重*土壤重量含水量25〔重量1.101深的土層內含水量提高到田間持水量水平，問應灌多少水〔立方米/畝〕應灌水量〔立方米/畝〕=666.6*1*1.1*〔25%—10%〕=110立方米/畝4、水層厚度：單位面積上確定土層厚度內含有的水層厚度，可與雨量相比。水層厚度(mm)=土層厚度〔h〕*土壤容重〔d〕*重量百分數%*105、水體積：水層厚度乘以面積。二、土壤相對含量土壤水分含量占飽和含水量的百分比或占田間持水量的百分比。分有關系的數值。1、吸濕系數〔最大吸濕水量〕是在相對濕度接近飽和空氣時，土壤吸取水汽分子的最大量與烘干土重的百分率。2、凋萎系數當植物產生永久凋萎時的土壤含水量。此時土壤水主要是全部的吸濕水和局部膜狀水。閱歷公式凋萎系數=吸濕系數*〔1.34～1.5〕3、田間持水量持的含水量。此時水分類型包括吸濕水、膜狀水和全部毛管懸著水。田間持水量=吸濕系數*2.5測定方法〔野外這時所測得的土壤含水量就是田間持水量。4、全容水量土壤完全為水所飽和時的含水量，此時土壤水包括吸濕水、膜狀水、毛管水和重力水。到全容水量。4、有效水含量物吸取利用的狀況。一般狀況下：最大有效含水量〔%〕=田間含水量%—凋萎系數%有效水分含量〔%〕=自然含水量%—凋萎系數%影響較大。第三節(jié)土壤水分能量的分析一、土水勢土壤水和自然界其他物體一樣，含有不同數量和形式的能，處于確定的能量狀態(tài)，能自發(fā)地從能量較高的地方向能量較低的地方移動。土水勢是表示土壤水能量狀態(tài)常用的名稱。土壤水的“能”包括動能和勢能，但由于土壤水在土壤中的移動速度緩慢，所以只考慮由于作用力不同，土水勢可以分為幾個分勢：基質勢：由土粒分子吸水和毛管力作用下所降低的勢能，是最主要的土水勢組成局部。滲透勢：土壤水中溶質所降低的勢能，在一般土壤中無視不計。重力勢：在淹水條件下，由于重力作用水向下滲漏時產生。土水勢是上述各分勢的代數和。二、土壤水吸力1、概念：土壤水承受確定吸力的狀況下所處的能態(tài)。上相當于土水勢的基質分勢和滲透分勢。2、表示單位：用壓力作單位，即大氣壓或厘米水柱高；由于厘米水柱高數據太大，用起來不便利，這里承受了pF3、測定方法〔陶土濾杯的金屬管埋入土中，素燒瓷杯有孔徑在1.0—1.5um之間的細孔，瓷杯和管內布滿水，水可通過細孔與土壤代表管外土壤水吸力。三、土壤水分特征曲線1、概念：土壤水分含量和土壤水吸力是一個連續(xù)函數坐標，以土壤水吸力為縱坐標繪制的相關曲線。土壤的水吸力或pF對水的吸力超過了植物根系對土壤水的吸力說，即pF4.5態(tài)。土壤水分含量高，土壤水的吸力越低，土壤水本身的勢能就高，土壤水的可移動性和對植物的有效性就強。2、土壤水分特征曲線可說明兩個問題：15atm15bar，pF4.2；到達田間持水量時，0.3atm0.3bar；pF2.8。其次，不同質地土壤含水量一樣時，其吸水力相差很大。第四節(jié)土壤水分的治理與調整一、土壤水分的測定方法定量測定方法1、洪干法〔標準法〕2、中子儀法3、時域反射儀〔TimeDomainReflectometryTDR〕4、張力計、電阻法、石膏法5、壓力膜二、影響土壤水分狀況的因素1、氣候：降雨量和蒸發(fā)量是兩個相互沖突的重要因素，在確定條件下，難以人為把握。2、植被：植被的蒸騰消耗土壤的水分，而植被可以通過降低地表徑流來增加土壤水分。3、地形和水文條件：地形地勢的凹凸，影響土壤的水分。在園林綠化生產中，要留意平坦土地。對易遭水蝕的地方，要留意修成水平梯田。4流淌、保持、排解以及蒸發(fā)等，產生重要的影響。在確定程度程度上，打算著土壤的水分狀況。與氣候因素相比，土壤物理性質是比較簡潔轉變的而且是行之有效的。5、人為影響：主要是通過澆灌、排水等措施，調整土壤的水分含量。三、土壤水分的調整1、澆灌和排水2、耕作3、施有機肥4、地面掩蓋地膜掩蓋，有很高的保墑、增溫效果。對暴露的地方用小石塊、粗沙或草炭、枯枝落葉、作物秸桿掩蓋。種植地被植物。5、土壤增溫保墑劑土壤增溫保墑劑化學成分：高分子脂肪類經皂化后的產物，黑色。作用：防止地表蒸發(fā)，增加地表蒸發(fā)，增加地表溫度。使用方法：稀釋后，直接噴灑在土壤外表。國外的“TAB”是一種高效的土壤保濕劑。遇水時，微粒體積可膨脹30多倍，能吸取超過自身重300——1000倍的水分，其中絕大局部可供植物吸取。第五節(jié) 土壤空氣局部一、土壤空氣的組成近地大氣組成：氧氣20.94%二氧化碳0.03% 氮氣78.08%其他氣體0.95%相對濕度60——90%。土壤空氣組成：氧氣10.35——20.03%二氧化碳0.15——0.65%氮氣78.8——80.2%相對濕度100%土壤孔隙和土壤含水量影響土壤空氣數量二、土壤的通氣性的生態(tài)意義1、對植物的直接影響根毛多，根的生理活動旺盛。缺氧時，根系短而粗、色暗、根毛大量削減，生理代謝受阻。當土壤空氣中，氧的濃度低于9%~10%時，根系發(fā)育就受到影響。低于5%時，大局部的植物根系就會停頓發(fā)育。2、對土壤微生物生命活動和養(yǎng)分轉化的影響分。通氣不良時，有機質分解和養(yǎng)分釋放慢，還會產生有毒的復原物質〔如硫化氫、磷化氫等。三、緊實土壤的改進出。改進措施：松土可承受人工、機械、爆破以及生物方式。施用抗緊實的物料：粗有機物料、膨化巖類。承受通氣透水的鋪裝方式強化地下通氣的措施法和土壤水分特征曲線的含義。本章難點：是各種液態(tài)水分類型劃分的依據，以及對土壤水分能量觀點的理解。有些內容比較抽象。復習思考題：1、土壤水；2、土壤吸濕水；3、毛管水；4、吸濕系數；5、凋萎系數；6、田間持水量；7、8、土水勢；9、土壤水吸力；10、土壤水分特征曲線；11、土壤通氣性二、