浙江大學(xué)土壤學(xué)第6章

1、第五章第五章 土壤水、氣、熱狀況土壤水、氣、熱狀況 土壤是由固、液、氣三相物質(zhì)所組成的，固相部分包括土壤是由固、液、氣三相物質(zhì)所組成的，固相部分包括礦物礦物 質(zhì)和有機質(zhì)質(zhì)和有機質(zhì)，前已述及。液相是稀薄溶液，有少量鹽、氣體溶于其，前已述及。液相是稀薄溶液，有少量鹽、氣體溶于其 中，還有各種懸浮物質(zhì)，本章則當(dāng)成純水來討論。中，還有各種懸浮物質(zhì)，本章則當(dāng)成純水來討論。 水是四大肥力因素之一，為植物、微生物所必需，許多物理、水是四大肥力因素之一，為植物、微生物所必需，許多物理、 化學(xué)、生物反應(yīng)都要求有水參加，水、氣同存于孔隙中，水是矛盾化學(xué)、生物反應(yīng)都要求有水參加，水、氣同存于孔隙中，水是矛盾 的主要

2、方面，水也影響熱狀況，是最活躍的肥力因素的主要方面，水也影響熱狀況，是最活躍的肥力因素 ，生產(chǎn)上的，生產(chǎn)上的 措施：以水調(diào)氣，以水調(diào)溫，以水調(diào)肥等，本節(jié)討論：土壤含水量措施：以水調(diào)氣，以水調(diào)溫，以水調(diào)肥等，本節(jié)討論：土壤含水量 ( (容量容量) )；水分的能量狀態(tài)，即以多大的吸力被土壤所吸持；水分對；水分的能量狀態(tài)，即以多大的吸力被土壤所吸持；水分對 植物的有效性。植物的有效性。 土壤水土壤水 第一節(jié)第一節(jié) 土壤含水量土壤含水量 土壤含水量是土壤重要性狀之一，在測定許多理化性質(zhì)如土壤含水量是土壤重要性狀之一，在測定許多理化性質(zhì)如O.MO.M，養(yǎng)分，養(yǎng)分 含量，以及農(nóng)田排灌方面都要用到。土壤許多

3、測定數(shù)據(jù)，都是以干土為基含量，以及農(nóng)田排灌方面都要用到。土壤許多測定數(shù)據(jù)，都是以干土為基 礎(chǔ)的礎(chǔ)的( (即在即在105-110105-1100 0C C下烘干重下烘干重) )，必須先測定含水量，將濕土換算成干土。，必須先測定含水量，將濕土換算成干土。 一、以水分一、以水分重量重量占占干土干土重量百分?jǐn)?shù)表示重量百分?jǐn)?shù)表示-含水量含水量( (重量重量%)%) 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) = (%) = (水重水重/ /干土重干土重) x 100) x 100 = (W = (W濕濕-W-W干干)/W)/W干干 x 100 x 100 W W濕濕=W=W干干(1+(1+含水量含水量) )

4、 W W干干=W=W濕濕/(1+/(1+含水量含水量) ) 例：測得耕層含水量例：測得耕層含水量( (重量重量%)%)為為20%20%，土壤容重為，土壤容重為1.21.2， 含水量含水量( (容積容積%) = 20% x 1.2 = 24%) = 20% x 1.2 = 24% 總孔度總孔度 = = （1 1 容重容重/ /比重）比重） x 100% = x 100% = （1 1 1.2/2.65) x 100 % = 55 % 1.2/2.65) x 100 % = 55 % 可知該土壤三相容積比為：可知該土壤三相容積比為： 液相液相24%24%，氣相，氣相31%31%，固相，固相45%4

5、5%，孔隙比，孔隙比=55%/45%=1.2=55%/45%=1.2 二、以水分二、以水分容積容積占整個土壤容積百分?jǐn)?shù)表示占整個土壤容積百分?jǐn)?shù)表示-容積百分?jǐn)?shù)容積百分?jǐn)?shù) 土壤含水量土壤含水量( (容積容積%) = %) = 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) x %) x 土壤容重土壤容重 水容積水容積 = = 干土重干土重 x x 土壤含水量土壤含水量( (重量重量%) (%) (水密度水密度=1) =1) 土壤容積土壤容積 = = 干土重干土重/ /土壤容重土壤容重 例：某土壤耕層深例：某土壤耕層深20cm20cm，含水量，含水量( (容積容積%)24%)24%，其田間持水量為，其田間

6、持水量為36%(36%(容容 積積%)%)，問灌至田間持水量時每畝需水多少方？，問灌至田間持水量時每畝需水多少方？ 667 x 0.2 x (36%-24%) = 667 x 0.2 x (36%-24%) = 方方 三、以水的容積表示三、以水的容積表示-貯水量容積貯水量容積 一定面積，一定深度土層一定面積，一定深度土層( (土壤容積土壤容積) )內(nèi)水的容積內(nèi)水的容積: : 土壤貯水量土壤貯水量( (方方) = ) = 土壤容積土壤容積(m(m3 3) x ) x 含水量含水量( (容積容積%) %) = =土地面積土地面積(m(m2 2) x ) x 土層深度土層深度(m) x (m) x

7、含水量含水量( (容積容積%)%) 如上例：如上例：20cm x 24% = 4.8cm = 48mm20cm x 24% = 4.8cm = 48mm 灌水深度灌水深度 = 20cm x (36%-24%) x 10 = mm= 20cm x (36%-24%) x 10 = mm 四、以水層厚度表示四、以水層厚度表示(mm, (mm, 或或cm)-cm)-貯水量深度貯水量深度 貯水量深度貯水量深度 = = 含水量含水量( (容積容積%) x %) x 有關(guān)土層深度有關(guān)土層深度 絕對含水量與某一標(biāo)準(zhǔn)比較，比較時單位必須相同絕對含水量與某一標(biāo)準(zhǔn)比較，比較時單位必須相同 五、相對含水量五、相對含

8、水量 常用的相對含水量有兩個：常用的相對含水量有兩個： 1)1)、含水量相當(dāng)于田間持水量的百分?jǐn)?shù)、含水量相當(dāng)于田間持水量的百分?jǐn)?shù) 相對含水量相對含水量(%) = (%) = 絕對含水量絕對含水量/ /田間持水量田間持水量 x 100%x 100% 2) 2)、相當(dāng)于飽和持水量的百分?jǐn)?shù)、相當(dāng)于飽和持水量的百分?jǐn)?shù) 相對含水量相對含水量(%) = (%) = 絕對含水量絕對含水量/ /飽和含水量飽和含水量 x 100%x 100% 土壤水土壤水: : 吸濕水吸濕水( (緊束縛水緊束縛水) ) 膜狀水膜狀水( (松束縛水松束縛水) ) 毛管水毛管水: : 懸著毛管水懸著毛管水 上升毛管水上升毛管水 重

9、力水和地下水重力水和地下水 氣態(tài)水氣態(tài)水( (水氣水氣) ) 固態(tài)水固態(tài)水( (冰冰) ) 第二節(jié)第二節(jié) 土壤水分類型，水分常數(shù)和土壤有效水土壤水分類型，水分常數(shù)和土壤有效水 一、土壤水分的類型一、土壤水分的類型 將干燥的土粒暴露于潮濕的空氣中，土粒把空氣里的將干燥的土粒暴露于潮濕的空氣中，土粒把空氣里的水汽分子水汽分子吸附在它的吸附在它的 表面，這是土壤的吸濕性，這樣吸附于土粒表面的水分稱吸濕水。表面，這是土壤的吸濕性，這樣吸附于土粒表面的水分稱吸濕水。 吸附力：氫鍵，范德華力，靜電引力，可達幾千至上萬個大氣壓（吸附力：氫鍵，范德華力，靜電引力，可達幾千至上萬個大氣壓（ 31-31- 1 1

10、萬大氣壓），密度萬大氣壓），密度11，風(fēng)干土含吸濕水。風(fēng)干土含吸濕水。 吸濕系數(shù)：當(dāng)相對濕度達吸濕系數(shù)：當(dāng)相對濕度達100%100%時，土壤吸濕量達最大值，這時的含水量時，土壤吸濕量達最大值，這時的含水量 稱吸濕系數(shù)或最大吸濕量。稱吸濕系數(shù)或最大吸濕量。常數(shù)，由粘粒、有機質(zhì)決定，粘土常數(shù)，由粘粒、有機質(zhì)決定，粘土 壤土壤土 砂土砂土 （一（一) ) 吸濕水吸濕水( (緊束縛水緊束縛水) ) 吸吸 濕濕 水水 示示 意意 圖圖 吸濕水外的一層水膜，以吸濕水外的一層水膜，以31-6.2531-6.25大氣壓的能量保持著，作膜狀運動，大氣壓的能量保持著，作膜狀運動， 是在吸附吸濕水后剩余引力，與液態(tài)

11、水相接觸時所吸附的是在吸附吸濕水后剩余引力，與液態(tài)水相接觸時所吸附的液態(tài)水液態(tài)水。水膜厚。水膜厚 水膜薄運動水膜薄運動 （二（二) ) 膜狀水膜狀水( (束縛水束縛水) ) 最大分子持水量：膜狀水達最大量時的土壤含水量。最大分子持水量：膜狀水達最大量時的土壤含水量。 凋萎系數(shù)凋萎系數(shù)( (凋萎含水量凋萎含水量) )：當(dāng)土壤對水分的吸持力大約在：當(dāng)土壤對水分的吸持力大約在1515個大氣壓時，植個大氣壓時，植 物得不到有效水的供應(yīng)而發(fā)生永久凋萎現(xiàn)象，此時的土壤含水量叫做凋萎物得不到有效水的供應(yīng)而發(fā)生永久凋萎現(xiàn)象，此時的土壤含水量叫做凋萎 含水量或凋萎系數(shù)。含水量或凋萎系數(shù)。這是一個很重要的水分常數(shù)

12、。這是一個很重要的水分常數(shù)。 由于植物根系吸水力大約為由于植物根系吸水力大約為10-1510-15大氣壓，常以大氣壓，常以1515大氣壓劃分有效水和大氣壓劃分有效水和 無效水的界限，可見膜狀水的大部分有效。無效水的界限，可見膜狀水的大部分有效。 膜膜 狀狀 水水 示示 意意 圖圖 借毛管力保持在土壤中的水分，當(dāng)土壤含水量達到最大分子持借毛管力保持在土壤中的水分，當(dāng)土壤含水量達到最大分子持 水量時，如繼續(xù)增加水分，則形成移動性較大的自由水，首先被水量時，如繼續(xù)增加水分，則形成移動性較大的自由水，首先被 保持在土壤毛管中，作毛管運動，由毛管粗處向毛管細(xì)處運動。保持在土壤毛管中，作毛管運動，由毛管粗

13、處向毛管細(xì)處運動。 懸著毛管水 上升毛管水 地下水 （三（三) ) 毛管水毛管水 1)1)、上升毛管水：與地下水相聯(lián)結(jié)的毛管水、上升毛管水：與地下水相聯(lián)結(jié)的毛管水 2)2)、懸著毛管水：與地下水不相聯(lián)的毛管水、懸著毛管水：與地下水不相聯(lián)的毛管水 6.25-1/36.25-1/3大氣壓大氣壓 數(shù)量大，作物有效數(shù)量大，作物有效 水水 沿沿 著著 毛毛 管管 上上 升升 毛管作用力范圍：毛管作用力范圍： 0.1-1mm0.1-1mm 有明顯的毛管作用有明顯的毛管作用 0.05-0.1mm 0.05-0.1mm 毛管作用較強毛管作用較強 0.05-0.005mm 0.05-0.005mm 毛管作用最強

14、毛管作用最強 0.001mm 0.001mm 毛管作用消失毛管作用消失 毛管水上升高度與毛管半徑成反比，其公式為：毛管水上升高度與毛管半徑成反比，其公式為： H=0.15/r H=0.15/r （H H，r r均以均以cmcm為單位，為單位， r r毛管半徑）毛管半徑） 與毛管半徑成反比，粗：高度小，快與毛管半徑成反比，粗：高度小，快 細(xì)：高度高，慢細(xì)：高度高，慢 砂土低，粉粘壤土（黃土）比粘土高，可達砂土低，粉粘壤土（黃土）比粘土高，可達6-86-8米米 海涂咸性夜潮土海涂咸性夜潮土-粗粉壤土（粗粉砂含量高）粗粉壤土（粗粉砂含量高） 影響：毛管粗細(xì)，連通情況。影響：毛管粗細(xì)，連通情況。 土土

15、 粒粒 毛毛 管管 懸懸 著著 水水 示示 意意 圖圖 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 田間持水量：當(dāng)懸著毛管水達到最大量時的土壤含水量。田間持水量：當(dāng)懸著毛管水達到最大量時的土壤含水量。這時這時 土壤水吸力大約為土壤水吸力大約為1/31/3大氣壓大氣壓(0.05(0.050.350.35大氣壓大氣壓) )。灌水或淹水后，。灌水或淹水后， 允許充分下滲，同時防止蒸發(fā)，土壤所能保持的水量。允許充分下滲，同時防止蒸發(fā)，土壤所能保持的水量。 粘土粘土 壤土壤土 砂土砂土 從從1/3-151/3-15大氣壓，保持的水分均稱有效水，但不是同等有效的。大氣壓，保持的水

16、分均稱有效水，但不是同等有效的。 吸力越大，越難利用，中間有一轉(zhuǎn)折點，可供灌溉參考，即毛管水吸力越大，越難利用，中間有一轉(zhuǎn)折點，可供灌溉參考，即毛管水 聯(lián)系破裂含水量：大約在聯(lián)系破裂含水量：大約在0.80.8大氣壓，約相當(dāng)于田間持水量的大氣壓，約相當(dāng)于田間持水量的70%70%左左 右，含水量大于此時，水分作連續(xù)整體運動，為易效水，低于此值右，含水量大于此時，水分作連續(xù)整體運動，為易效水，低于此值 時，毛管水被束縛水隔斷，缺乏整體運動，為難效水。時，毛管水被束縛水隔斷，缺乏整體運動，為難效水。 - -灌溉點的選擇。灌溉點的選擇。 不受土壤吸附力和毛管力所吸持，受重力支配的那部不受土壤吸附力和毛管

17、力所吸持，受重力支配的那部 分水。旱作的多余水。分水。旱作的多余水。 四四) ) 重力水重力水 飽和含水量：當(dāng)土壤大小孔隙全部被水充滿時的含水量，或稱全蓄水量。飽和含水量：當(dāng)土壤大小孔隙全部被水充滿時的含水量，或稱全蓄水量。 二、土壤水的有效性二、土壤水的有效性 如吸濕系數(shù)，凋萎系數(shù)，田間持水量和飽和持水量如吸濕系數(shù)，凋萎系數(shù)，田間持水量和飽和持水量 等，表示能量、數(shù)量以及被作物利用的有效性等。等，表示能量、數(shù)量以及被作物利用的有效性等。 土壤水分常數(shù)：是指一定土壤水吸力下保持的含水量，或土壤水分常數(shù)：是指一定土壤水吸力下保持的含水量，或 是從一種形態(tài)向另一種形態(tài)過渡時的含水量。對于同一土是從

18、一種形態(tài)向另一種形態(tài)過渡時的含水量。對于同一土 壤或土層來說，變化不大，故稱為常數(shù)。壤或土層來說，變化不大，故稱為常數(shù)。 從圖中可見，土壤凋萎含水量與田間持水量之間的水分，都是對旱作植物有效的，對旱作，從圖中可見，土壤凋萎含水量與田間持水量之間的水分，都是對旱作植物有效的，對旱作， 即即 土壤最大有效水量土壤最大有效水量 = = 田間持水量田間持水量( (有效水上限有效水上限) - ) - 凋萎含水量凋萎含水量( (有效水下限有效水下限) ) 某一含水量下土壤有效水含量某一含水量下土壤有效水含量 = = 含水量含水量 - - 凋萎含水量凋萎含水量 1、土壤質(zhì)地與土壤有效水量的關(guān)系土壤質(zhì)地與土壤

19、有效水量的關(guān)系( (重量重量%)%) 土壤類型土壤類型凋萎含水量凋萎含水量田間持水量田間持水量最大有效水量最大有效水量 砂土砂土0.2-1.50.2-1.53-63-62.8-4.52.8-4.5 壤土壤土3-123-1212-3012-309-189-18 粘土粘土12-2512-2525-4525-4513-2013-20 結(jié)構(gòu)好土壤結(jié)構(gòu)好土壤3-253-2520-5520-5517-3017-30 2、大多數(shù)旱地作物對水分要求的適宜水平多在田間持水量的大多數(shù)旱地作物對水分要求的適宜水平多在田間持水量的606080%80%， 不同作物吸水力各異，同一作物不同生育期對水分要求亦不同。不同作物

20、吸水力各異，同一作物不同生育期對水分要求亦不同。 土壤土壤 A A 砂土砂土 10%10% 土壤土壤 B B 粘土粘土 15%15% 水流向何方？水流向何方？ 第三節(jié)第三節(jié) 土水勢土水勢 土壤水的自由能與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水自由能的差值稱為土水勢土壤水的自由能與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水自由能的差值稱為土水勢。 一般用西臘字母一般用西臘字母來表示。來表示。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水是指：純水，即無溶質(zhì)；自由水，即無束標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水是指：純水，即無溶質(zhì)；自由水，即無束 縛；縛；10105 5PaPa；一定高度和溫度。；一定高度和溫度。 以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水的自由能為零，土壤水的自由能與其比以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)水的自由能為零，土壤水的自由能與其比 較的差值一

21、般為負(fù)值。較的差值一般為負(fù)值。 差值大，表明水不活躍，能量低；差值小，表明土壤差值大，表明水不活躍，能量低；差值小，表明土壤 水與自由水接近，活躍，能量高。水與自由水接近，活躍，能量高。 一、土水勢的概念一、土水勢的概念 基質(zhì)吸力：基質(zhì)吸力： -基質(zhì)勢基質(zhì)勢mm 吸附力：吸附力： 電場力電場力 范德華力范德華力 氫鍵氫鍵 彎月面力彎月面力 重力重力 -重力勢重力勢gg 滲透力滲透力 ( (鹽土，干旱條件下鹽土，干旱條件下) -) -溶質(zhì)勢溶質(zhì)勢ss 靜水壓力靜水壓力 ( (地面漬水地面漬水) -) -壓力勢壓力勢pp 研究土壤水的能量狀態(tài)研究土壤水的能量狀態(tài) 土壤水受力：土壤水受力： 總土水勢

22、總土水勢 = = 基質(zhì)勢基質(zhì)勢 + + 重力勢重力勢 + + 溶質(zhì)勢溶質(zhì)勢 + + 壓力勢壓力勢 t = m + g + s + pt = m + g + s + p (1)(1)、土水勢：指土壤水在各種力作用下勢能的變化；、土水勢：指土壤水在各種力作用下勢能的變化； 基質(zhì)勢基質(zhì)勢mm ：由土粒吸附力和毛管力所產(chǎn)生。：由土粒吸附力和毛管力所產(chǎn)生。 溶質(zhì)勢溶質(zhì)勢ss ：又稱滲透勢，是由溶質(zhì)對水的吸附所產(chǎn)生的。：又稱滲透勢，是由溶質(zhì)對水的吸附所產(chǎn)生的。 重力勢重力勢gg ：由重力作用產(chǎn)生的水勢。：由重力作用產(chǎn)生的水勢。 壓力勢壓力勢pp ：土壤中水分還要承受土壤水體的靜水壓力，其水勢與參比標(biāo)：土壤

23、中水分還要承受土壤水體的靜水壓力，其水勢與參比標(biāo) 準(zhǔn)之差，稱為壓力勢。準(zhǔn)之差，稱為壓力勢。 一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與一般談及的吸力是指基質(zhì)吸力，其值與 m相等，但符號相等，但符號 相反。相反。 (2)(2)、土壤水吸力：指土壤水承受一定吸力情況下所處的能態(tài)。只包、土壤水吸力：指土壤水承受一定吸力情況下所處的能態(tài)。只包 括基質(zhì)吸力和滲透吸力。括基質(zhì)吸力和滲透吸力。 定義：土壤水吸力與土壤含水量之間的相關(guān)曲線定義：土壤水吸力與土壤含水量之間的相關(guān)曲線 二、土壤持水曲線二、土壤持水曲線( (土壤水分特征曲線土壤水分特征曲線) ) 影響因素影響因素 質(zhì)地質(zhì)地 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 溫度溫度 滯后現(xiàn)象滯后

24、現(xiàn)象 A A、可利用它進行土壤水吸力和含水率之間的換算；、可利用它進行土壤水吸力和含水率之間的換算； B B、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；、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； C C、土壤水分特征曲線可用來分析不同質(zhì)地土壤的持水性和土壤、土壤水分特征曲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；水分的有效性； D D、應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進行定量分析時、應(yīng)用數(shù)學(xué)物理方法對土壤中的水運動進行定量分析時, , 水分水分 特征曲線是必不可少的重要參數(shù)特征曲線是必不可少的重要參數(shù) 土壤水分特征曲線的用途：土壤水分特征曲線的用途： L q

25、H Ko 第四節(jié)第四節(jié) 土壤水運動土壤水運動 一、飽和水運動一、飽和水運動 q q為土壤水通量為土壤水通量: :單位時間通過單位面積土壤的水量；單位時間通過單位面積土壤的水量； K Ko o：飽和導(dǎo)水率。：飽和導(dǎo)水率。 H H表示水流兩端的水勢差，以水柱高度表示。表示水流兩端的水勢差，以水柱高度表示。 L L距離，即水的流程。距離，即水的流程。 H/LH/L（水勢梯度）單位距離的水勢差。（水勢梯度）單位距離的水勢差。 K K（比例常數(shù)，導(dǎo)水率）單位水勢梯度下的通量。（比例常數(shù)，導(dǎo)水率）單位水勢梯度下的通量。 水分在土壤中的運動可用描述液體在多孔體中運動的達西定律來表示。水分在土壤中的運動可用描

26、述液體在多孔體中運動的達西定律來表示。 飽和流的推動力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度。飽和流的推動力主要是重力勢梯度和壓力勢梯度。 田間出現(xiàn)的土壤水飽和流有以下三種情況：田間出現(xiàn)的土壤水飽和流有以下三種情況： 一是垂直向下的飽和流一是垂直向下的飽和流 二是水平飽和流二是水平飽和流 三是垂直向上的飽和流三是垂直向上的飽和流 二、非飽和水運動二、非飽和水運動 與飽和流比較與飽和流比較，不飽和流具有兩個特點：不飽和流具有兩個特點： 土壤非飽和流的推動力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度土壤非飽和流的推動力主要是基質(zhì)勢梯度和重力勢梯度 飽和條件下的土壤導(dǎo)水率（飽和條件下的土壤導(dǎo)水率（K K）對特定土壤為一常數(shù)

27、，而非飽和導(dǎo)）對特定土壤為一常數(shù)，而非飽和導(dǎo) 水率是土壤含水量或基質(zhì)勢的函數(shù)水率是土壤含水量或基質(zhì)勢的函數(shù) 干旱地區(qū)意義干旱地區(qū)意義 ，上升至根部，上升至根部 擴散運動，水汽壓大擴散運動，水汽壓大-水汽壓小，水汽壓小， 濕濕-干，熱干，熱-冷。冷。 土壤氣態(tài)水的運動表現(xiàn)為土壤氣態(tài)水的運動表現(xiàn)為 水汽擴散水汽擴散和和水汽凝結(jié)水汽凝結(jié)兩種現(xiàn)象兩種現(xiàn)象 水汽擴散運動的推動力是水汽壓梯度，這是由土壤水水汽擴散運動的推動力是水汽壓梯度，這是由土壤水 勢梯度或由土壤水吸力梯度和溫度梯度所引起的。勢梯度或由土壤水吸力梯度和溫度梯度所引起的。 三、水汽運動三、水汽運動 1、“夜潮夜潮”現(xiàn)象現(xiàn)象 多出現(xiàn)于地下水

28、埋深度較淺的多出現(xiàn)于地下水埋深度較淺的“夜潮地夜潮地”。 “凍后聚墑”的多少，主要決定于該土壤的含 水量和凍結(jié)的強度。含水量高凍結(jié)強度大，“ 凍后聚墑”就比較明顯。一般對土壤上層增水 作用為24左右 。 2 2、“凍后聚墑凍后聚墑”現(xiàn)象現(xiàn)象* * * * 冬季表土凍結(jié)，水汽壓降低，而凍層以下土層 的水汽壓較高，于是下層水汽不斷向凍層集聚、 凍結(jié)、使凍層不斷加厚，其含水量有所增加， 這就是“凍后聚墑”現(xiàn)象。 （一）（一） 土壤入滲（土壤入滲（soil water infiltration)* 一般是指水自土表垂直向下進入土壤的過程，一般是指水自土表垂直向下進入土壤的過程， 但也不排斥如溝灌中水分

29、沿側(cè)向甚至向上進入土但也不排斥如溝灌中水分沿側(cè)向甚至向上進入土 壤的過程。壤的過程。 四、入滲、土壤水的再分布和土面蒸發(fā)四、入滲、土壤水的再分布和土面蒸發(fā) 影響因素：影響因素： 一是供水速率， 二是土壤的入滲 能力 (入滲速率 infiltration rate) (soil water redistribution) 概念：概念：土壤水入滲過程 結(jié)束后，水在重力和吸力 梯度影響下在土壤中向下 移動重新分布的過程。 土壤水的再分布是土壤 水的不飽和流。 （二）土壤水的再分布（二）土壤水的再分布 ( (三 三) ) 土面蒸發(fā) 土面蒸發(fā) Soil Water evaporation 土面蒸發(fā)過程區(qū)

30、分為三個階段。土面蒸發(fā)過程區(qū)分為三個階段。 1、表土蒸發(fā)強度保持穩(wěn)定的階段表土蒸發(fā)強度保持穩(wěn)定的階段 概念：概念：即單位時間內(nèi)單位面積地面上所蒸發(fā)的水量即單位時間內(nèi)單位面積地面上所蒸發(fā)的水量 土壤水汽進入大氣的過程。土壤水汽進入大氣的過程。 2、表土蒸發(fā)強度隨含水率變化的階段表土蒸發(fā)強度隨含水率變化的階段 蒸發(fā)速率急劇降低，有利于土壤墑情的保持蒸發(fā)速率急劇降低，有利于土壤墑情的保持 3、水汽擴散階段、水汽擴散階段 土壤輸水能力極弱，不能補充表土蒸發(fā)損失的水分，土土壤輸水能力極弱，不能補充表土蒸發(fā)損失的水分，土 壤表面形成干土層。在此階段，蒸發(fā)面不是在地表，而壤表面形成干土層。在此階段，蒸發(fā)面不

31、是在地表，而 是在土壤內(nèi)部，蒸發(fā)強度的大小主要由干土層內(nèi)水汽擴是在土壤內(nèi)部，蒸發(fā)強度的大小主要由干土層內(nèi)水汽擴 散的能力控制，并取決于干土層厚度，一般來說，其變散的能力控制，并取決于干土層厚度，一般來說，其變 化速率十分緩慢而且穩(wěn)定。化速率十分緩慢而且穩(wěn)定。 土壤保墑措施在蒸發(fā)的第一階段進行效果最佳土壤保墑措施在蒸發(fā)的第一階段進行效果最佳 ；第二階段次之。；第二階段次之。 （四）鹽土的水分蒸發(fā)：（四）鹽土的水分蒸發(fā)： 夏季積鹽多； 蒸發(fā)力弱積鹽少； 鹽往高處走，鹽斑的擴大。 五、水分管理五、水分管理 土壤是漏水的貯水庫。土壤是漏水的貯水庫。 1 1、控制水分入滲，防地表逕流；水田蓄水（適當(dāng)滲漏

32、）。、控制水分入滲，防地表逕流；水田蓄水（適當(dāng)滲漏）。 2 2、防止水分蒸發(fā)：鋤地，覆蓋、防止水分蒸發(fā)：鋤地，覆蓋 3 3、灌溉：旱地至田間持水量；灌溉方法；水田灌溉防漏。、灌溉：旱地至田間持水量；灌溉方法；水田灌溉防漏。 4 4、排除多余水：地面排水溝；地下排水降低地下水、排除多余水：地面排水溝；地下排水降低地下水 含量：空氣孔隙容積，旱作要求含量：空氣孔隙容積，旱作要求10-15%10-15%以上以上 組成：與大氣比較組成：與大氣比較 1 1土壤空氣中的土壤空氣中的COCO2 2含量高于大氣含量高于大氣 2 2土壤空氣中的土壤空氣中的O O2 2含量低于大氣含量低于大氣 3 3土壤空氣中的

33、水汽含量一般高于大氣土壤空氣中的水汽含量一般高于大氣 4 4土壤空氣中含有較高量的還原性氣體（土壤空氣中含有較高量的還原性氣體（CHCH4 4等）等） 第五節(jié)第五節(jié) 土壤空氣狀況土壤空氣狀況 一、土壤空氣的組成與含量一、土壤空氣的組成與含量 土壤空氣組成顯然不是固定不變的。 土壤空氣的變化規(guī)律：土壤空氣的變化規(guī)律： 隨著土層深度的增加，土壤空氣中CO2含量增大， O2含量減少，無論在膜地或露地均是如此； 氣溫和土溫升高，根系呼吸加加強，微生物活動加 快，土壤空氣中CO2含量增加，夏季CO2含量最高； 覆膜田塊的CO2含量明顯高于未覆稻草原露地，而 O2則反之 土壤空氣中的CO2和O2的含量是相

34、互消長的，二者 的總和維持在1922%之間， 、作用：不斷更新組成，使土體內(nèi)各部分組成趨向均一。、作用：不斷更新組成，使土體內(nèi)各部分組成趨向均一。 、機制、機制 二、土壤通氣性二、土壤通氣性 土壤通氣性土壤通氣性是泛指土壤空氣與大氣進行交換以及土體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。內(nèi)部允許氣體擴散和通氣的能力。 1 1）土壤空氣與大氣間氣體）土壤空氣與大氣間氣體整體交流整體交流。 在土壤空氣與大氣之間總壓力梯度引起：在土壤空氣與大氣之間總壓力梯度引起： 氣象因素：溫度；氣象因素：溫度； 降雨及灌溉，降雨及灌溉， 擠出，進入；擠出，進入； 風(fēng)，機械攪動，無復(fù)蓋影

35、響大；風(fēng)，機械攪動，無復(fù)蓋影響大； 大氣氣壓改變。大氣氣壓改變。 2 2）氣體擴散）氣體擴散 是土壤通氣的主要機制，由個別氣體分壓梯度引起。是土壤通氣的主要機制，由個別氣體分壓梯度引起。 涉及個別氣體的交換，涉及個別氣體的交換， 如如COCO2 2，O O2 2等。等。 通氣性調(diào)節(jié)：改善孔性：耕作，輪作，排水，促進團粒結(jié)構(gòu)形成。通氣性調(diào)節(jié)：改善孔性：耕作，輪作，排水，促進團粒結(jié)構(gòu)形成。 第六節(jié)第六節(jié) 土壤熱量狀況土壤熱量狀況 一、土溫重要性一、土溫重要性 種種 子子 萌萌 發(fā)發(fā) 根根 系系 生生 長長 生生 理理 過過 程程 直接影響作物生長直接影響作物生長 各各 種種 化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)

36、 速速 度度 微微 生生 物物 活活 性性 水水 氣氣 運運 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 間接影響作物生長間接影響作物生長 1 1、主要來自太陽輻射能地球、主要來自太陽輻射能地球 獲太陽總輻射的獲太陽總輻射的1/201/20億。億。 H I E a 2 2、生物熱、生物熱 微生物分解有機質(zhì)放熱過程，堆肥，廄微生物分解有機質(zhì)放熱過程，堆肥，廄 肥溫床中發(fā)熱。肥溫床中發(fā)熱。 二、土壤熱量來源二、土壤熱量來源 太陽輻射熱量是主要來源，太陽輻射熱量是主要來源， 生物熱和地?zé)醿H在某特定條生物熱和地?zé)醿H在某特定條 件下發(fā)揮作用件下發(fā)揮作用。 3 3、地?zé)帷⒌責(zé)?地殼導(dǎo)熱能力差。地殼導(dǎo)熱能力差。 影響地表輻射平衡的因素影響地表輻

37、射平衡的因素 緯度和海拔高度；緯度和海拔高度； 坡向和坡度；坡向和坡度； 地面復(fù)蓋情況地面復(fù)蓋情況 輻射平衡所獲得的熱量，能否以熱通量傳至下層升高土溫，以及升高多輻射平衡所獲得的熱量，能否以熱通量傳至下層升高土溫，以及升高多 少（反之冷卻，冷卻多少），受到土壤熱學(xué)性質(zhì)的影響。少（反之冷卻，冷卻多少），受到土壤熱學(xué)性質(zhì)的影響。 三、土壤熱學(xué)性質(zhì)三、土壤熱學(xué)性質(zhì) （一）土壤熱容量（一）土壤熱容量: : 指單位容積或單位質(zhì)量的土壤在溫度升高或降低指單位容積或單位質(zhì)量的土壤在溫度升高或降低11時所吸收或放出的熱量。時所吸收或放出的熱量。 質(zhì)量熱容量質(zhì)量熱容量 C C：J/J/克克度度 也稱比熱也稱比熱

38、 容積熱容量容積熱容量 CV：J/cmJ/cm3 3度度 土壤成分土壤成分C CCV 礦質(zhì)土粒礦質(zhì)土粒0.170.170.460.46 有機質(zhì)有機質(zhì)0.460.460.600.60 水水1 11 1 空氣空氣0.0030.003 可見，可見，土壤容積熱容量土壤容積熱容量 CV = 0.46Vm + 0.60Vo + Vw Vm:礦物質(zhì)容積礦物質(zhì)容積; ; Vo有機質(zhì)容積；有機質(zhì)容積；Vw: :水容積?？諝馑莘e?？諝釩V太小，略去。太小，略去。 對于某一特定土壤來說，有機質(zhì)數(shù)量變化不大，所以其熱容量主要對于某一特定土壤來說，有機質(zhì)數(shù)量變化不大，所以其熱容量主要 由含水量的多少來決定。依含水量增

39、加而增加，一般濕土土溫變化慢，由含水量的多少來決定。依含水量增加而增加，一般濕土土溫變化慢， 干土土溫變化劇烈。給一定熱量，則濕土升溫小，干土升溫大。干土土溫變化劇烈。給一定熱量，則濕土升溫小，干土升溫大。-通過通過 排灌調(diào)節(jié)土溫的依據(jù)排灌調(diào)節(jié)土溫的依據(jù) 秧田：例，白天排水，傍晚灌水防寒潮，排除耕層多余水，以利增溫秧田：例，白天排水，傍晚灌水防寒潮，排除耕層多余水，以利增溫 冷土，暖土之分。冷土，暖土之分。 土壤傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)土壤傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)-導(dǎo)熱性，不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱性，不良導(dǎo)體，50cm50cm以下土溫變化很少，以下土溫變化很少， 導(dǎo)熱率是用來衡量土壤導(dǎo)熱能力大小的。導(dǎo)熱率是用來衡量土壤導(dǎo)熱能力大