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1、第一节 土壤水分,三、土壤水分含量表示方法,一、土壤水分形态及其有效性,二、土壤水分的能量状态,四、土壤水分调控,土壤水,固态水 冬季土壤结冰时存在,液态水,气态水 存在于土壤空气中,受土粒分子引力,吸湿水,膜状水,受毛管力作用,毛管悬着水,毛管上升水,受重力作用,重力水,一、土壤水分形态及其有效性,（一）土壤水分形态1、吸湿水 干燥的土粒靠分子力吸附空气中气态水分子并保持在土粒表面的水分称为吸湿水。吸水能力是由于颗粒表面存在自由能并带有电荷，而水分子是偶极分子的缘故。性质：表现出固态水的性质。紧靠土粒表面的水分子受到的吸持力范围从109Pa3.1106Pa（1000031大气压）,由于植物根
2、系的渗透压一般只有15个大气压，因此，吸湿水对植物是一种无效水 土壤在水汽相对饱和的环境中（相对湿度100%）吸持水分子可达到最大量，此时土壤的含水量称为最大吸湿量或吸湿系数,一般，粘土壤土砂土。,2、膜状水 土粒吸持空气中的水汽达到饱和后，土粒表面还有剩余的分子引力，这时如果土粒表面与液态水接触，土粒能够进一步吸附液态水。土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿水外围形成薄的水膜。称为膜状水。膜状水被土粒吸持的力为0.62531Mpa（316.25大气压）。所受引力大于常态水。由于一般植物根的吸水力平均为1.5106Pa，所以超过土粒吸持力1.5106Pa的那部分膜状水就不能被植物利用。当土壤
3、含水量减少到土粒对水分子的引力等于或大于1.5106Pa时，植物会因无力吸水而发生永久性凋萎，土壤对水分子引力等于1.5106Pa（15巴）时的土壤含水量称为永久萎焉点或凋萎系数。当膜状水达到最大量时土壤的含水量叫土壤最大分子持水量。,3、毛管水 土壤孔隙借弯月面力（即毛管力）而保持的水分，称为毛管水。毛管水实际上包括吸湿水、膜状水和毛管水的总和。性质：毛管水所受力6.25105Pa104Pa（6.250.1atm）在之间，比一般作物根系渗透压要低的多，可全部被作物所吸收利用。毛管水的基本上和自由水有相同的移动速度，可达10300mm/小时，对作物根系吸水补给迅速。毛管水溶有各种养分，是土壤中
4、最有效的水分。,根据毛管水与地下水是否相连接，可将毛管水分成：1、毛管悬着水：地下水位较深，土壤上层的毛管水与地下水不直接相连，因而不受地下水源补给的毛管水，好像悬着在上层土壤的毛管孔隙中称为毛管悬着水。毛管悬着水达到最大量时土壤的含水量称为田间持水量。2、毛管上升水：土壤中受地下水源补给并上升到一定高度的毛管水。当表层土壤水分被蒸发、蒸腾而消耗后，地下水可沿毛管上升，使地表水不断得到补充。毛管上升水达到最大量时的土壤的含水量，称为毛管持水量。,4、重力水 土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大孔隙向下移动，这种水分叫重力水。特点：性质与常态水一样，可
5、以被植物吸收利用，但很快渗掉，不能持续有效，若长期滞留会造成涝灾。当土壤中所有孔隙充满水时的土壤的含水量叫饱和含水量或全持水量。,土壤水分形态，水分常数和土壤水吸力的关系 土壤水分由少到多，发生了质的变化，不同性质的土壤水分之间存在着一定界线，土壤水分常数就是这些界线的指数。指土壤各种形态的水达到最大量时和指定能态土壤的含水量。它们之间的关系如图：,二、土壤水分的能量状态（自学）,（一）重量含水量 指土壤水的重量占干土重量的百分率。（二）容积含水量 指土壤中水的容积占自然状态下土壤容积的百分数。水+气=总孔隙容积 土壤空气容积百分数=孔隙度水容（%）土壤固相物质所占的容积百分数=1一孔隙度,三
6、、土壤水分含量表示方法,（三）相对含水量 指土壤自然含水量占田间持水量的百分数 相对含水量%100 这种表示方法在旱地作物栽培中经常用到的。旱地作物生长适宜的相对含水量是70%-80%，成熟期宜保持在60%左右。,三、土壤水分运动,（一）土壤中液态水的运动液态水运动分两种情况：1、土壤水的饱和流动，土壤孔隙全部充满水时土壤水的运动。(1)垂直向下的饱和流动；(2)水平方向的饱和流动；(3)垂直向上的饱和流动。砂土壤土粘土2、土壤水的不饱和流动，只有部分孔隙有土壤水的运动。,（二）土壤中的水汽运动1、特点：土壤中的汽态水是土壤空气主要组成成分之一，一般处于饱和状态，在土壤中，水汽是由暖处向冷处运
7、动，夏天夜晚下层土温高，水汽由下层向上层运动，水汽扩散到表层凝结，出现夜潮现象。秋冬土壤表层温度低，下层土温度高，水汽也由下层向上层运动，水汽扩散到表层凝结并结冰，形成含水量较高的冻层。一年中由凝结补充水分约60-100mm。,2、水汽运动的方式（形式）（1）水汽凝结 指汽态水变为液态水的过程。秋冬土壤表层温度低，下层土温度高，水汽由下层向上层运动，夏天夜晚下层土温高，水汽扩散到表层凝结并结冰，一年中由凝结补充水分约60-100mm之多，这种作用强烈的土壤称夜潮土。（2）土面蒸发 土壤中的水分以水汽的形式扩散到大气中的现象即为土面蒸发，也称跑墒。因为土壤空气湿度大，地面空气湿度小。干旱半干旱地
8、区蒸发损失水分占降雨量的1/21/3，是节水农业值得研究的问题。壤质和粘质的土面蒸发分三个阶段：,含水量,（1）大气蒸发力控制阶段 下雨或灌溉停止蒸发开始阶段，蒸发速度快接近于水面蒸发，水分减少至田间持水量为此阶段，失去水为重力水。（2）土壤导水率控制阶段 田间持水量以下蒸发到毛管断裂含水量，地面水分蒸发只能靠毛管作用从下层土壤传导水分到土面而蒸发，蒸发速度不断减小。（3）扩散控制阶段 当土壤含水量减少到毛管水断裂含水量时，土面蒸发得不到毛管水上升的补充，地表开始形成干土层，水分只能靠干土层下面湿润的土层产生水汽，再通过大孔隙扩散到大气中，蒸发速度显著减小。,四、土壤水分状况调节1.灌水时间大
9、多数旱田作物开始出现暂时凋萎时。2.灌水量灌水量（m3/亩）灌溉面积灌溉深度容重田间持水量（水重%）自然含水量（水重%）3.灌溉方法目前我国大部分地区采用畦灌、沟灌方法，而应推广喷灌、滴灌、渗灌、暗管灌等，既可节约水，又可提高作物的产量与品质。,周年中土壤剖面上下各层的含水量情况及其变化称为土壤水分状况，北方称墒情。具体措施如下：（一）改善土壤状况，提高蓄水保墒能力1.农田工程建设2、合理耕作：顶凌耙地，中耕，镇压（二）增加土壤覆盖，降低非生产性耗水。（三）合理灌溉，保证最佳的水分状态（四）改土施肥，扩大有效水贮量（五）耕作栽培措施(1)深耕浅盖(2)提墒播种(3)造墒播种(4)育苗移栽(5)
10、应用增温保墒剂,第二节 土壤空气 一、土壤空气的组成及肥力特点 二、土壤空气的交换与调节,一、土壤空气的组成及肥力特点：与近地面大气成分近似但又有其自己的特点。（一）土壤空气的组成1、土壤空气中O2的数量较大气为少，CO2的数量较大气为多;2、土壤空气中水汽含量比大气高;3、土壤空气中含有少量还原性气体;4、土壤空气的组成不稳定;,（二）土壤空气与作物生长和肥力的关系1、土壤空气影响种子萌发和根系的发育种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；根系生长需一定氧气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；不同作物缺氧的忍耐力不同。2、土壤空气影响土壤养分状况氧气多少影响矿化，影响养分供给；影响根对养分吸收，如
11、玉米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：KCaMg N P；影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。3、土壤空气影响植物抗病性通气不良产生还原性气体H2S、CH4、H2、PH3等会严重危害作物生长，CO2过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病。,三、土壤空气的交换与调节（一）土壤通气性 土壤通气性是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。整体交换土壤空气与大气交换的方式有二种：气体扩散1、整体交换：是指土壤空气与大气之间的整体交换。其驱动力是 总气压梯度，对流迅速，但只占土壤空气与大气交换的10%。2、气体扩散：指土壤空气各组分的分子由分压大处向分压小处的 运动
12、。是土壤空气与大气更新的主要形式，在土壤中经常进行，但进行缓慢。一般是土壤CO2进入大气，大气中O2进入土壤，又称土壤呼吸作用,(二)、土壤通气性的调节土壤通气性好坏主要取决于土壤通气孔隙的多少，调节土壤通气性就要通过各种措施改善土壤孔隙状况。(一)调节土壤质地和结构，改善土壤孔隙状况(二)耕作管理(三)排水和灌溉(四)镇压,第三节 土壤热量状况,一、土壤的热来源及热特性 二、土壤温度对肥力和植物生长的影响 三、土壤温度的调节,一、土壤热来源和热特性(一)土壤热来源 土壤热量有来自太阳和其他星球的辐射热，有来自地壳深部的地热，有土壤中物理，化学反应产生的热，另外，还有土壤中生物生命活动产生的热
13、能。一般情况下，土壤中物理化学反应及土壤中生物生命活动产生的热能不大，相比之下，土壤热量几乎全部来源于太阳的辐射能。,（二）土壤热特性 土壤接受热量后，土温升降的速率及变化幅度主要决定于土壤的热性质，土壤的热性质主要包括热容量、导热性与导温性。,1、土壤热容量 单位重量或单位体积的土壤，温度每升高或降低1 时所吸收或放出热量的焦耳数叫做土壤热容量。以重量为土壤计量单位时，叫重量热容量，用C表示，单位为J/KgK。用容积为土壤计量单位时，叫容积热容量，用Cv表示，单位为J/m3K。影响土壤热容量大小的因素主要为土壤含水量 表 土壤组成物质的热容量和密度,2、土壤导热性 土壤热量由热量高处向热量低
14、处传导。土壤传导热量的性能即土壤导热性。导热率是指单位温度梯度下，单位时间通过单位面积土壤传导的热量，单位J/cm.s.土壤导热率大小也决定于土壤固液气三相物质组成的比例及其各自的导热率。土壤矿物的导热率最大，约为空气导热率100倍，水导热率比空气大25倍。影响土壤导热率大小因素是：土壤含水量；土壤松紧度。,3、土壤导温性（土壤热扩散率）指土壤传递热量后其温度升高难易的性能，是热容量和导热性的综合表现。土壤热扩散率与导热率和热容量的关系如下：土壤热扩散率的大小反应土壤导热引起土壤温度变化性能的强弱，影响因素主要也是土壤含水量，干土易升温，湿土不易升温。,二、土壤温度对肥力和植物生长的影响（一）对肥力的影响1、土壤温度变化规律2、土壤温度与肥力的关系（二）对植物生长的影响1、影响种子发芽出土2、影响根系生长发育3、影响植物和生殖生长和营养生长,三、土壤热状况的调节,1、灌溉与排水2、施用有机肥料3、中耕与镇压 4、向阳垄作5、覆盖或遮荫 6、设置风障或防风林思考题：总结土壤升温、保温和降温的措施。,
