第七章土壤空气和热量课件.ppt

1、第七章第七章 土壤空气和热量土壤空气和热量n第一节第一节 土壤空气土壤空气n第二节第二节 土壤热量土壤热量n第三节第三节 土壤温度土壤温度n第四节第四节 土壤水、气、热的调节土壤水、气、热的调节(自学自学）第一节第一节 土壤空气土壤空气n一一 土壤空气的组成土壤空气的组成compositioncompositionn二二 土壤空气与大气的交换土壤空气与大气的交换exchangeexchangen三三 土壤通气性土壤通气性aerationaeration一一 土壤空气的组成土壤空气的组成n土壤空气的组成因土壤通气状况和土层土壤空气的组成因土壤通气状况和土层深度而异。深度而异。n土壤中土壤中COC

2、O2 2含量高于大气含量高于大气n土壤土壤O O2 2含量低于大气含量低于大气n土壤水汽含量一般高于大气土壤水汽含量一般高于大气n土壤中有时有少量还原性气体土壤中有时有少量还原性气体CHCH4 4、H H2 2、H H2 2S Sn土壤空气成分随时间和空间变化土壤空气成分随时间和空间变化土壤空气与大气组成比较（容积土壤空气与大气组成比较（容积%）O O2 2COCO2 2氮气氮气水汽水汽还原性还原性气体气体近地面大气近地面大气20.990.0378.05不饱和不饱和无无土壤空气土壤空气10200.150.6578.880.24饱和饱和有时含有有时含有CH4，H2S，H2等等二二 土壤空气与大气

3、的交换土壤空气与大气的交换n土壤空气必须与大气形成一个连通的可土壤空气必须与大气形成一个连通的可以进行以进行对流对流convectconvect和扩散和扩散diffusediffuse的体的体系。系。n扩散扩散是气体交换的主要形式。是气体交换的主要形式。n扩散主要依靠各种气体的扩散主要依靠各种气体的分压梯度分压梯度gradientgradient。n粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层粘重的土壤在下雨或灌溉后易于在表层土壤形成土壤形成“封面封面”，即结皮，阻隔气体，即结皮，阻隔气体交换，所以要注意松土，否则，一些幼交换，所以要注意松土，否则，一些幼嫩的植物幼苗会嫩的植物幼苗会“憋死憋死”。三三

4、土壤通气性土壤通气性n1 1）概念概念n2 2）土壤通气性的土壤通气性的度量度量measurementmeasurementn3 3）土壤通气性对土壤肥力的影响土壤通气性对土壤肥力的影响n4 4）土壤通气性的调节措施土壤通气性的调节措施n5 5）植物对土壤通气性的要求植物对土壤通气性的要求1 1）概念）概念n土壤通气性土壤通气性是指土壤空气被大气取代的是指土壤空气被大气取代的程度。通气性愈好，则土壤空气的组成程度。通气性愈好，则土壤空气的组成愈接近大气。愈接近大气。2 2）土壤通气性的度量）土壤通气性的度量n1 1 容（通）气孔隙度容（通）气孔隙度：通气良好的土：通气良好的土壤非毛管孔隙度应不

5、低于壤非毛管孔隙度应不低于10%10%。n2 2 土壤的氧扩散率土壤的氧扩散率：单位时间内扩散：单位时间内扩散通过单位面积土层的氧量，单位通过单位面积土层的氧量，单位为为mg/cmmg/cm2 2minmin。n一般要求氧扩散率在一般要求氧扩散率在303040 mg/cm40 mg/cm2 2minmin以上，植物才能良好生长。以上，植物才能良好生长。n3 3 氧化还原电位氧化还原电位（EhEh值）值）：EhEh值大于值大于300mV300mV为氧化态，小于为氧化态，小于300mV300mV为还原态。为还原态。n通气良好的土壤通气良好的土壤EhEh值可高达值可高达600600700mV700m

6、V以上。以上。3 3）土壤通气性对土壤肥力的影响）土壤通气性对土壤肥力的影响n1 1 通气性直接影响植物的生长：通气性直接影响植物的生长：n种子萌发；根系呼吸；根系吸收功能种子萌发；根系呼吸；根系吸收功能n2 2 通气性影响土壤微生物活动和土壤养通气性影响土壤微生物活动和土壤养分的转化：分的转化：通气良好，好氧微生物活动旺盛，有机质通气良好，好氧微生物活动旺盛，有机质分解迅速；分解迅速；通气不良，有机质分解缓慢，并产生还原通气不良，有机质分解缓慢，并产生还原性有毒物质性有毒物质n3 3 影响土壤的氧化还原状况影响土壤的氧化还原状况redoxredox:通气良好，土壤呈氧化状态，通气不良，通气良

7、好，土壤呈氧化状态，通气不良，土壤呈还原状态土壤呈还原状态4 4）土壤通气性的调节措施）土壤通气性的调节措施n1 1 深耕并使用有机肥，培育良好的土壤深耕并使用有机肥，培育良好的土壤结构和耕层构造，提高土壤的总孔隙度结构和耕层构造，提高土壤的总孔隙度度和通气孔隙度；度和通气孔隙度；n2 2 改良过粘过沙的土壤质地，提高土壤改良过粘过沙的土壤质地，提高土壤的通气性；的通气性；n3 3 雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土雨后及灌水后及时耕锄，防止表层土壤板结和形成结皮；壤板结和形成结皮；n4 4 合理灌排，调节土壤水分状况。合理灌排，调节土壤水分状况。5 5）植物对土壤通气性的要求（略）植物对土壤通

8、气性的要求（略)n大多数植物在土壤通气性良好时，根系大多数植物在土壤通气性良好时，根系长、颜色浅、根毛丰富长、颜色浅、根毛丰富n缺氧时根系粗短、颜色暗、根系发育受缺氧时根系粗短、颜色暗、根系发育受到影响到影响n当土壤空气中氧的浓度当土壤空气中氧的浓度低于约低于约10%10%时，时，一般植物的根系发育就受到影响；一般植物的根系发育就受到影响；n低于低于5%5%，绝大部分植物根系停止发育；绝大部分植物根系停止发育；n低于低于2%2%时，植物根系不再具有吸收功能；时，植物根系不再具有吸收功能；n在低洼积水情况下，很多植物会烂根和在低洼积水情况下，很多植物会烂根和死亡。死亡。n不同植物对土壤通气性要求

9、有很大差异。不同植物对土壤通气性要求有很大差异。n如柳树插条能在含氧量为如柳树插条能在含氧量为百万分之一百万分之一的水的水中生根，而苹果树的细根至少要在土壤含中生根，而苹果树的细根至少要在土壤含氧量达到氧量达到3%3%以上才能生长。以上才能生长。n植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要植物种子萌发和幼苗根系生长一般需要良好的通气性，对苗圃、花圃来说，要良好的通气性，对苗圃、花圃来说，要求土壤非毛管孔隙度在求土壤非毛管孔隙度在15%15%以上以上。对土壤通气性要求较高的植物有：对土壤通气性要求较高的植物有：红松，胡桃楸，黄菠萝，丁香，杉木，雪红松，胡桃楸，黄菠萝，丁香，杉木，雪松，夹竹桃，海棠花，大

10、岩桐等。松，夹竹桃，海棠花，大岩桐等。对土壤通气性要求不高的植物有：对土壤通气性要求不高的植物有：云杉，糖槭，柳树，湿地松，月季花，常云杉，糖槭，柳树，湿地松，月季花，常春藤等。春藤等。A shave or a haircut?A poor farmer won a lot of money,so he decided that he could now afford a holiday in an excellent hotel by the sea.When lunchtime came on his first day there,he decided to go and eat in

11、the restaurant of the hotel.The headwaiter showed him to his table,took his order and went away.When he look at the farmer again,he had a surprise!The farmer had tied his table napkin round his neck.The head waiter was very annoyed at this and immediately told one of the other waiters in the restaur

12、ant to go to the man and inform him,without being in any way insulting,that people did not do such a thing in restaurants of that quality.The waiter went to the farmer and said in a friendly voice,Good morning,sir.Would you like a shave or a haircut?第二节第二节 土壤热量土壤热量1 1 土壤热量的来源土壤热量的来源sourcesource2 2 土

13、壤热量的影响因素土壤热量的影响因素affecting factorsaffecting factors3 3 土壤热性质土壤热性质propertiesproperties1 1 土壤热量来源土壤热量来源n太阳辐射太阳辐射(solar radiation)(solar radiation)n生物热生物热：有机质分解；微生物代谢：有机质分解；微生物代谢(metabolism)(metabolism)；植物种子发芽；植物种子发芽n局部地区的地热局部地区的地热2 2 土壤热量的影响因素土壤热量的影响因素n地理条件地理条件:气候，坡向；气候，坡向；n土壤性质土壤性质:n吸热性吸热性endothermic

14、ityendothermicity n热容量热容量thermal capacitythermal capacityn导热性导热性thermal conductivitythermal conductivityn散热性散热性heat dispersionheat dispersionn植被或其他覆盖物植被或其他覆盖物3 3 土壤热性质土壤热性质（1 1）吸热）吸热性性endothermicityendothermicity （2 2）散热性）散热性thermal diffusivitythermal diffusivity （3 3）热容量）热容量heat capacityheat capaci

15、ty（4 4）导热）导热性性thermal conductivitythermal conductivity（1 1）吸热）吸热性性endothermicityendothermicity n吸热性吸热性：土壤吸收太阳辐射能的能力。：土壤吸收太阳辐射能的能力。n对太阳辐射能的反射率对太阳辐射能的反射率reflectivityreflectivity小，小，吸热性好。吸热性好。n干燥的黑土反射率为干燥的黑土反射率为0.140.14n湿润黑土为湿润黑土为0.08-0.090.08-0.09n干燥灰沙土为干燥灰沙土为0.180.18n湿润灰沙土为湿润灰沙土为0.090.09n雪为雪为0.810.81

16、n反射率影响因素：反射率影响因素：n土壤表面的粗糙程度土壤表面的粗糙程度coarsenesscoarsenessn湿度湿度humidityhumidityn土色土色n表面粗糙的新耕土、含水量大、颜色深的土壤，表面粗糙的新耕土、含水量大、颜色深的土壤，反射率小。反射率小。n早春育苗或越冬植物，常在地面覆盖草木灰早春育苗或越冬植物，常在地面覆盖草木灰plant ashplant ash，塘泥，塘泥pond sludgepond sludge或厩肥或厩肥animal animal manuremanure，增加土壤吸热性，增加土壤吸热性 。（2 2）散热性散热性thermal diffusivity

17、thermal diffusivity n散热性散热性：土壤向大气散发热量的性能。：土壤向大气散发热量的性能。n主要与土壤水的蒸发和土壤辐射有关。主要与土壤水的蒸发和土壤辐射有关。n夏季土温过高时，可通过灌溉加强蒸发，夏季土温过高时，可通过灌溉加强蒸发，促使土壤散热降温。促使土壤散热降温。n夜间天空多云雾，地面有覆盖物，土壤散夜间天空多云雾，地面有覆盖物，土壤散热少；通常利用熏烟或盖草盖灰等办法，热少；通常利用熏烟或盖草盖灰等办法，减少土壤散热，预防霜冻。减少土壤散热，预防霜冻。（3 3）热容量）热容量heat capacityheat capacityn土壤热容量：土壤热容量：单位质量或容积

18、土壤增温单位质量或容积土壤增温1 1时所需的热时所需的热量，单位为焦耳量，单位为焦耳/克克度或焦耳度或焦耳/立方厘立方厘米米度。度。n土壤热容量与土壤含水量有关。干土的土壤热容量与土壤含水量有关。干土的热容量为热容量为0.20.2左右，水分饱和的土壤热左右，水分饱和的土壤热容量接近容量接近1 1。n含水量愈高的土壤，提高等同温度所需含水量愈高的土壤，提高等同温度所需的热量愈大：的热量愈大：n农村育秧，白天放干水，晚上灌满水农村育秧，白天放干水，晚上灌满水n沙性土热容量比粘重土壤小：沙性土热容量比粘重土壤小：n沙性土白天升温较快，通常叫沙性土白天升温较快，通常叫“热性土热性土”n粘重土壤由于含水

19、量高，升温较慢，称粘重土壤由于含水量高，升温较慢，称“冷性土冷性土”。（4 4）导热）导热性性thermal conductivitythermal conductivityn导热性：导热性：指土壤从温度较高的土层向温指土壤从温度较高的土层向温度较低的土层传递热量的能力，一般用度较低的土层传递热量的能力，一般用导热率来衡量。导热率来衡量。n导热率：导热率：指在温度梯度为指在温度梯度为1 1/cm/cm时，每时，每秒钟秒钟在在1cm1cm2 2截面上通过的热量（截面上通过的热量（j/cmj/cm2 2.s.s.）n导热率高，表示传递热迅速。导热率高，表示传递热迅速。土壤不同组分的导热率（土壤不同

20、组分的导热率（j/cmj/cm2 2.s.s.）成分成分石英石英其他其他矿物矿物平均平均有机有机质质水水空气空气湿砂湿砂干砂干砂导热导热率率4.410-21.5 10-21.3 10-25.0 10-32.1 10-41.7 10-21.7 10-3第三节第三节 土壤温度土壤温度n1 1 土壤温度的变化规律土壤温度的变化规律changing changing patternpatternn2 2 土壤温度与土壤肥力关系土壤温度与土壤肥力关系temperature and fertilitytemperature and fertilityn3 3 土壤温度的调节措施土壤温度的调节措施regul

21、ation regulation measuresmeasures1 1 土壤温度的变化规律土壤温度的变化规律n日变化规律日变化规律daily patterndaily patternn土壤温度会随着太阳辐射能强度的周期性土壤温度会随着太阳辐射能强度的周期性变化而变化，但时间上有滞后现象。变化而变化，但时间上有滞后现象。n随着土层的不断加深，温度的变化幅度逐随着土层的不断加深，温度的变化幅度逐渐减弱。渐减弱。n夏天晴天中午到达土面的太阳辐射夏天晴天中午到达土面的太阳辐射能最强能最强n在在1cm1cm深处的土壤最高温度是在深处的土壤最高温度是在14:0014:00才出现才出现n8cm8cm深处最

22、高温度出现在深处最高温度出现在16:0016:00n32cm32cm深处深处00:4000:40达到最高温达到最高温n70cm70cm以下的土层温度昼夜变化甚微以下的土层温度昼夜变化甚微年变化规律年变化规律annual patternannual patternn指一年中各个月份土壤温度的变化。通指一年中各个月份土壤温度的变化。通常表土温度从常表土温度从3 3月份开始回升，月份开始回升，7 7、8 8月月份达到最高点，以后又逐渐下降。份达到最高点，以后又逐渐下降。n随着土层深度的增加，土温的年变幅逐随着土层深度的增加，土温的年变幅逐渐缩小，最高最低温出现的时间亦逐渐渐缩小，最高最低温出现的时间

23、亦逐渐推迟。推迟。n当达到相当深度后，土壤温度则终年不当达到相当深度后，土壤温度则终年不变。变。n这一深度因地带而异，高纬度地区为这一深度因地带而异，高纬度地区为25m25m，中纬度地区为中纬度地区为15-20m15-20m，热带为，热带为5-10m5-10m。2 2 土壤温度与土壤肥力关系土壤温度与土壤肥力关系n1 1）种子发芽出苗要求有适宜的土壤温种子发芽出苗要求有适宜的土壤温度。度。n不同植物要求的温度各异。不同植物要求的温度各异。n2 2）土温对植物根系生长有重要影响。）土温对植物根系生长有重要影响。n一般植物根系在一般植物根系在2-4 2-4 时开始生长，时开始生长，10 10 以上

24、生长旺盛，超过以上生长旺盛，超过30-35 30-35 生长受阻。生长受阻。n3 3）适宜的土温可促进植物的营养生长和生适宜的土温可促进植物的营养生长和生殖生长。殖生长。n如水稻，温度过低生殖生长延迟，温度过高营养如水稻，温度过低生殖生长延迟，温度过高营养生长期缩短。生长期缩短。n4 4）土壤微生物一般在）土壤微生物一般在15-40 15-40 范围内生命活范围内生命活动旺盛。动旺盛。n5 5）土壤中的物理、化学反应（过程）受土壤）土壤中的物理、化学反应（过程）受土壤温度的影响。温度的影响。3 3 土壤热量的调节措施土壤热量的调节措施n1 1 翻耕松土翻耕松土 n可以提高地温可以提高地温n2 2 灌溉排水灌溉排水n夏季灌溉可降低土温，排水可使土温升高。夏季灌溉可降低土温，排水可使土温升高。n3 3 施用有机肥料施用有机肥料 n有机肥料可以提高土壤的吸热性。有机肥料可以提高土壤的吸热性。n4 4 广泛采用多项措施调节土温广泛采用多项措施调节土温n遮阴，盖塑料地膜，压紧土壤，熏烟，设遮阴，盖塑料地膜，压紧土壤，熏烟，设风障等风障等n5 5 施用土面增温剂施用土面增温剂 n如有机合成酸渣剂，棉籽油脚制剂，沥青如有机合成酸渣剂，棉籽油脚制剂，沥青制剂等，可调节土壤水分，提高土温。制剂等，可调节土壤水分，提高土温。