土壤液相组成.docx

第3章 土壤流体组成及其诊断特性教学重点1. 掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性2. 了解土壤空气及其运动、掌握土壤热量状况3. 认识土壤水类型、土水势及土壤水分状况4. 理解土壤分散系及其中物质转化过程5. 掌握土壤肥力与生态环境功能关键词土壤空气(soil air) 土壤通透性(soil permeability)土壤水(soil water) 土水势(soil water potential)土壤酸度(soil acidity) 土壤胶体(soil colloid)土壤温度状况(soil temperature regime)土壤水分状况(soil water regime)土壤肥力因子(soil fertility factor)土壤生态系统功能(function of soil ecosystem)第一节土壤空气及其运动一 土壤空气的来源及组成特点土壤空气主要来源于近地大气层，如土壤中的氧气、氮气等除此以外，还有部分土壤 空气来源于土壤中生物的生命活动，如生物呼吸所产生的二氧化碳及在通气不良条件下生成 的一些还原性气体土壤空气与近地表大气组成的差别主要有以下几点：(1) 土壤空气中的CO2的分压高于大气由于表4-1可以看出，土壤空气中CO2含量可以 高出大气几倍甚至于几十倍，其主要原因是由于土壤中生物的生命活动及有机质的分解产生 了大量的改。

2) 土壤空气中的q的分压低于大气其主要原因在于微生物和植物根系的呼吸作用 必须消耗02, 土壤中生物的活动越旺盛，则氧气被消耗的愈多，土壤空气中氧的含量也就愈 低因此，在作物生物旺季或土壤中施入了大量有机肥时，土壤空气中氧气的含量一般都较 低3) 土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气除了干燥的土壤表层外，其余部位的土 壤空气一般都处于水汽饱和状态，而大气的相对湿度通常只有50-90%4) 土壤空气中还原性气体高于大气土壤通气不良，如淹水等情况下，土壤有机质进 行厌气性分解，会产生如ch4、H2S等还原性气体，这不仅会对作物产生直接毒害，还会影响 土壤养分的转化和供应5) 土壤空气成分随时间和空间而变化大气的成分相对较稳定，而土壤空气成分随时 间、空间而不断变化一般影响土壤空气变化的因素有：土壤水分、植物根系呼吸、土壤生 物活动、土壤深度、土壤温度及农业措施等一般情况下随着土壤深度的增加，土壤空气中 氧气的含量减小而二氧化碳的含量增加二土壤空气运动变化土壤空气与大气的交换机制有对流和扩散两种：1） 对流：土壤空气与大气之间由总压力梯度驱动气体的整体流动，其流向总是由高压 区流向低压区如土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排出土壤， 同时大气也整体进入土壤。

因此，对流也叫整体交换土壤空气更新的整体交换过程速度较 快如降雨或灌溉时，土壤孔隙中水来气走，土壤空气排出土体，反之，土壤水蒸发或渗 漏后，水走气来，大气进入土壤孔隙，导致土壤空气与大气对流交换2） 扩散：指土壤空气与大气之间气体分子由浓度高（气压大）向浓度低（气压小）处 移动的过程土壤空气更新的扩散过程速度较慢，但气体扩散是土壤空气更新的主要方式 由于土壤中生物活动的存在，土壤中02的分压总是低于大气，而CO2的分压总是高于大气 所以02是从大气向土壤扩散，而C02则是从土壤向大气扩散，正如生物不断呼出C02和吸进 02 一样，因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”三土壤的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允许通气的能力通气性良好的土壤通过与大气的交流，不断更新其空气组成，并使土体各部分空气组成 趋向一致如果土壤通气性差，土壤中的02在短时间内可能被全部耗竭，而C02的含量随之 升高，最终妨碍作物根系的呼吸及生物的生命活动土壤通气性的影响因素主要是影响土壤的通气孔隙多少及其连通情况的因素，如土壤质 地、土壤结构、土体构型、土壤含水量等衡量土壤通气好坏的指标主要有以下几个（1） 土壤孔隙度 理想土壤总孔隙度为50〜55%，通气孔度为15〜20%，一般可将通气 孔隙不低于10%作为土壤通气良好的指标。

这样可以使土壤既有一定保水能力又可透水通 气2） 土壤呼吸强度 单位时间通过单位断面（或单位土重）的02数量土壤呼吸强度 不仅可作为土壤通气指标，而且是反映土壤肥力状况的一个综合指标3） 土壤透水性 水田土壤适当的透水性可反映土壤透水通气状况4） 土壤氧化还原电位土壤通气状况在很大程度上决定着土壤氧化还原电位，因此氧 化还原电位可作为土壤通气性的指标通气良好的土壤氧化还原电位可高过600-700mv,通 气不良的土壤氧化还原电位可低于200mv四土壤空气状况的调节① 耕作土壤耕作不仅可以蓄水保墒，而且可以改善土壤的通气性和热量状况，有利于 土壤肥力的调节② 轮作合理轮作，巧妙地利用不同茬口的土壤水分条件，对提高作物产量和减轻旱害 有重要的意义如小麦生长前期需水量多，遇干旱极易受害，应安排在底墒较好的茬口上， 如玉米、马铃薯、大豆等作物上，有利于农田的水分平衡③ 排水 在平原的低洼地区，由于地下水位高或地表积水形成内涝，造成通气不良，土 温降低此时，应挖沟排水以提高地温，也有利于调节通气状况第二节土壤热量状况一 土壤热量来源与平衡（一） 土壤热量的来源1太阳的辐射2生物热3地球内热（二） 土壤热量的平衡土壤热量收支平衡可用下式表示：S = Q + P + L + RE式中：S为土壤在单位时间内实际获得或失掉的热量；Q为辐射平衡；LE为水分蒸发、 蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加的量。

P为土壤与大气层之间的湍流交换量；R为 土面与土壤下层之间的热交换量各符号之间的正、负双重号，表示他们在不同情况下有增 温或冷却的不同方向一般情况下，白天热量平衡方程计算出的S为正值，即土壤温度升高; 夜晚S为负值，土表层不断向外辐射损失热量，温度降低二土壤热性质（一）土壤热容量土壤不同组分的热容量土壤组成物质质量热容量J.（g - °C）容积热容量J-'（cm3-°C）粗石英砂0.7452.163高岭石0.9752.410石灰0.8952.435氧化铁0.682—氧化铝0.908—腐殖质1.9962.515土壤空气1.0041.255X 10-3土壤水分4.1844.184（二）土壤导热率由于增加土壤湿度可以提高土壤的导热率，所以自然条件下，白天干燥的表土层温度比 湿润表土温度高湿润的表土层因导热性强，白天吸收的热量易于传导到下层土壤，使表层 土壤温度不易升高；夜间下层土壤传递热量以补充上层热量的散失，使表层温度下降不致过 低，因此，湿润的土壤的昼夜温差较小农业生产中通过灌水增加土壤含水量以防霜冻是依 据土壤导热率这一性质而来的表4-3 土壤不同组分的导热率土壤组分导热率 J (cm2 . s - C)石英4.427X10-2湿砂粒1.674X10-2干砂粒1.674X10-3泥浆6.276X 10-4腐殖质1.255X 10-2土壤水5.021X10-3土壤空气2.092X10-4（三）土壤热扩散率土壤热扩散率是指在标准状况下，给特定的土壤施加一定的热量，并通过热扩散将热量 传送至土壤的其他部分，所引起的土壤温度随时间的变化速率，其大小等于土壤导热率与容 积热容量之比值。

力D = —— C v式中，人为土壤导热率，C为土壤容积热容量，土壤热扩散率D的单位为cm2/s三土壤温度土壤温度是地面以下土壤中的温度是太阳辐射平衡、土壤热量平衡和土壤热学 性质共同作用的结果一）土壤温度变化1 土壤温度的年（季节）变化2 土壤温度的日变化土壤温度在一昼夜间随时间的连续变化，称为土壤温度的日变化一天中土壤温度有一 个最高值和一个最低值，两者之差称为日较差一般土壤表面的最高温度出现在13时左右， 最低温度出现在将近日出时（如图4-2）因为正午以后，虽然太阳辐射逐渐减弱，但土壤 表面吸收的太阳辐射能仍大于其由长波辐射、分子传导、蒸发等方式所支出的热量，即土壤 表面的热量收支差额仍为正值，所以温度仍继续上升，直到13时左右，热量收支达到平衡， 热量累积达到最大，呈现出最高温度此后，土壤表面得热少于失热，温度逐渐下降，至次 日将近日出时，热量收支再次达到平衡，热量累积值最小，出现一日中最低温度土壤表面温度日较差受到太阳高度角、导热率、土壤热容量、云量、地形、土壤颜色等 因子的综合影响oc<度温壤土232119171513°”.0° .0° .0° .0° .cP .cP .cP .cP .cP .cP .cP2- 4- 6- 8- 1°- 12- 14- 16-咨步泸时间（h）图4-2不同土壤剖面深度土壤温度日变化3 土壤温度的垂直分布由于土壤中各层热量不断进行交换，使土壤温度的垂直分布呈现出三种类型:即日射型、 辐射型、过渡型。

1） 日射型土壤温度随深度增加而降低的类型一般出现在白天和夏季，当土壤表面获得太阳辐射 后首先增温，热量由地表向下层传递2） 辐射型土壤温度随深度增加而增加的类型一般出现在夜间和冬季，是由土壤表面首先辐射冷 却造成的，热量由下层向地表传递3） 过渡型土壤上、下层温度的垂直分布分别具有日射型和辐射型的特征一般出现于昼与夜（或 冬与夏）的过渡时期二）影响土壤温度的因素1纬度与海拔高度2坡向与坡度3 土壤的组成和性质这主要是由于土壤的结构、质地、松紧度、孔性、含水量等影响了土壤的热 容量和导热率以及土壤水蒸发所消耗的热量土壤颜色深的，吸收的辐射热量多， 红色、黄色的次之，浅色的土壤吸收的辐射热量少而反射率较高在极端情况下， 土壤颜色的差异可以使不同土壤在同一时间的土表温度相差2〜4°C，园艺栽培 中或农作物的苗床中，有的在表面覆盖一层炉渣、草木灰或土杂肥等深色物质以 提高土温三）土壤温度对农业生产的影响土壤温度不仅影响自身的发生和发育，对农业生产有着直接的影响如：玉 米发芽最少需要7〜10C的土温，而在25〜30C左右时玉米产量最高作物的生 长对土壤温度要求有一定的范围，土壤温度超过了作物所忍耐的最高限和最低限 时，作物生长就会受阻。

如：小麦、大麦和燕麦种子萌芽都需要1〜2C的土壤 温度，而棉花则需要12〜14C在农业生产中，一般采用施用有机肥、塑料地 膜、温室栽培、风障、喷洒土面增温剂等措施来提高土壤温度；而松地、镇压、 灌溉等常用措施用来调节土壤温度，保证农业生产第三节土壤水分能量状态土壤水是土壤的最重要组成部分之一它在土壤形成过程中起着极其重要的 作用，因为形成土壤剖面的土层内各种物质的运移，主要是以溶液形式进行的 同时，土壤水在很大程度上参与了土壤内进行的许多物质转化过程，如矿物质风 化、有机化合物的合成和分解等不仅如此，土壤水还是植物吸水的最主要来源，它也是自然界水循环的一个 重要环节，处于不断的变化和运动中，势必影响到植物的生长和土壤中许多化学、 物理和生物学过程土壤水不是纯水而是一种溶有无机、有机和胶状颗粒悬浮物等多种物质的极 稀薄的溶液植物在吸水的过程中，同时也摄取了各种矿物质养分一 土壤水的形态及性质1吸湿水干燥土粒从空气中吸收的气态水，附着于土粒表面呈一或数层水分子层，即 为吸湿水吸湿水具有与纯自由水不同的特点首先，在于它所受土粒表。