08 土壤热量.ppt

第1页：土壤热量来源

§1 土壤热量来源与平衡

1 土壤热量来源：

• （1）太阳辐射能
• （2）生物热
• （3）地热

第2页：土壤热量平衡式

2 土壤热量平衡

Q ＝ E － Q1 － Q2 － Q3

• Q：用于土壤增温的热量
• E：土壤表面获得的太阳辐射能
• Q1：地面辐射所损失的热量
• Q2：土壤水分蒸发所消耗的热量
• Q3：其它方面消耗的热量（向下层传导）

第3页：土壤热容量的概念

§2 土壤热性质

1 土壤热容量

单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量。

第4页：容积热容量与质量热容量

• 容积热容量（Cv）：每1 cm³ 土壤增、降1℃时吸收或释放的热量，单位 J/(cm³·℃)
• 质量热容量（比热，c）：每1克土壤增、降1℃时吸收或释放的热量，单位 J/(g·℃)
• 两者关系：Cv ＝ c×ρ（ρ 为土壤容重）

第5页：热容量与土壤三相组成

• 热容量愈大，土壤温度变化愈缓慢；热容量愈小，则土壤温度变化频繁
• 热容量大小主要受土壤三相组成影响：C水＞C土＞C气
• 粘土升温慢，为冷性土；砂土升温快，为热性土

第6页：土壤导热率

2 土壤导热率

土壤导热率

单位厚度（1cm）土层温度相差1℃时，每秒钟经单位断面（1cm²）通过的热量焦耳数，单位 J/(cm·℃·s)。

• λ土＞λ水＞λ气
• 土粒紧实、含水量大，愈易向下导热
• 生产措施：春季松土、排水；冬季压土、保水

第7页：土壤导温率

3 土壤导温率（导热系数、热扩散率）

标准状况下，土层垂直方向每厘米距离、1℃温度梯度下，每秒流入1cm² 断面使单位体积土壤发生的温度变化。

K ＝ λ/Cv

第8页：土壤温度的年变化与日变化

§3 土壤温度

• 1 年变化：地表1—7月升温，7—12月降温，7月土温最高
• 2 日变化：地表日出后升温，13—14时最高，随后降低
• 3 不同深度土层：随土层加深，温度变化滞后

第9页：土壤温度与作物生长

§4 土壤温度与作物生长

• 土壤温度与种子萌发
• 土壤温度与作物根系生长
• 土壤温度与作物营养生长和生殖生长
• 土壤温度影响养分转化与吸收

第10页：土壤水分的调节措施

§1 土壤水的调节

• ① 控制地表径流，增加土壤水分入渗
• ② 减少土壤水分蒸发
• ③ 合理灌溉
• ④ 提高土壤水分对作物的有效性
• ⑤ 多余水的排除

第11页：土壤空气的调节措施

§2 土壤空气调节

• 改善土壤结构，增大土壤孔隙度
• 通过调节水分，控制通气状况

第12页：土壤温度的调节措施

§3 土壤温度调节

• 1）合理耕作与施用有机肥
• 2）以水调温
• 3）覆盖与遮荫

第13页：土壤氧化还原体系（一）

§1 土壤氧化还原体系

第14页：土壤氧化还原体系（二）

第15页：土壤氧化还原电位计算式

§2 土壤氧化还原电位

• 土壤氧化还原电位可用能斯特方程形式表示
• E0 为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）
• n 为反应中电子转移数；用 0.059 时单位为 V，用 59 时为 mV

第16页：旱地土壤的Eh值范围

• 旱地土壤的 Eh 值多在 400—700 mV 之间
• 大于 700 mV：表明土壤通气过强
• Eh 值低于 200 mV：土壤通气不良

第17页：水田土壤的Eh值范围

• 水田土壤 Eh 值变化较大，正常值低于 200—300 mV
• 长期积水的水稻土可降至 100 mV 甚至负值
• 一般水稻适宜在轻度还原条件（180—300 mV）下生长

第18页：Eh值过低对水稻的危害

• 水田土壤 Eh 低于 180 mV 或 100 mV：Fe²⁺、Mn²⁺ 浓度升高，导致水稻 Fe、Mn 中毒
• Eh 降至负值：产生有机酸和 H₂S
• Eh＜－100 mV：硫化物与亚铁生成硫化铁沉淀，使水稻产生黑根

第19页：Eh值与养分转化的关系

土壤养分的转化也与 Eh 值有密切的关系：

• N 的转化（硝化、反硝化）
• Fe 的有效性
• P 的有效性等