页数：55页文件大小：6.69 MB来源： 土壤学ppt课件
本课件为土壤学第3章土壤水、空气和热量，先讲土壤水的类型、有效性及含量表示方法，再进入土水势各分势、水分特征曲线与水吸力测定；随后介绍土壤空气的组成变化、对流扩散与通气性调节，最后讲解土壤热量的来源、辐射平衡、热性质与土壤温度的影响因素。
第3章 土壤水、空气和热量 Soil Water, Air and Heat：H2O、Air、Heat。
生命的源泉、农业的基础、工业的命脉。
第一节 土壤水分性质
土壤水的重要性：
一、土壤水分类型及有效性 1、土壤水分类型：按土壤对水分的吸持力划分——
（1）土壤吸湿水：干土从空气中通过分子引力吸着水汽所保持的水。
（2）土壤膜状水：土壤颗粒表面上弱分子引力吸附的水分形成水膜。
（3）土壤毛管水：土壤毛管孔隙中由毛管力保持的水分，包括毛管悬着水与毛管上升水（支持毛管水）。
毛管作用力范围：0.1—1 mm 毛管作用明显；0.05—0.1 mm 较强；0.05—0.005 mm 最强；<0.001 mm 毛管作用消失。
借助毛管力保持在土壤毛管孔隙中、与来自地下水上升的毛管水不相连、似悬挂在上层土壤中的水，称为毛管悬着水。
毛管水上升高度：从地下水面到毛管上升水所能达到的相对高度。
毛管持水量：毛管上升水达到最大量的土壤含水量。
图示土粒、毛管上升水与地下水位的相对关系。
毛管水断裂量：当含水量降低到一定程度时，较粗毛管中悬着水的连续状态出现断裂、蒸发明显降低时的土壤含水量，约相当于土壤田间持水量的 75％左右。
土壤饱和含水量：土壤所有孔隙都充满水时的含水量，也称为土壤全持水量。
（4）重力水：重力作用下，临时存在于土壤大孔隙（通气孔隙）中的水分，在旱作物为多余水。
二、土壤水分含量的表示方法：
（四）土壤贮水量：
第二节 土壤水能态 一、土水势及其分势：土壤 A（砂土，10%）与土壤 B（粘土，15%），水流向何方？需借助土水势判断。
总水势：ψt = ψm + ψp + ψs + ψg。
二、土壤水吸力：土壤水在承受一定吸力下所处的能态，不是土壤对水的吸力。T ＝ |-φm|，取绝对正值。一般水吸力指基质吸力，其值与 ψm 相等但符号相反。
三、土水势的测定单位：帕（Pa）。
一般只能测定 8 万帕以下的土壤水吸力。
四、土壤水分特征曲线：土壤含水量与水吸力的关系曲线。比水容量 Cθ = dθ/dS。
图示黏土壤土砂土在土壤水吸力 S 与土壤含水量 θ% 上的差异。
机理：墨水瓶效应——孔隙颈口与腔体大小不一导致脱水和吸水路径不同，砂土比黏土明显。
水分特征曲线的用途：
问答题：
第3节 土壤空气 Soil Air：
土壤空气的组成与变化（容积%）
| 气体 | 近地面大气（%） | 土壤空气（%） |
|---|---|---|
| N2 | 78.05 | 78.8—80.24 |
| O2 | 20.94 | 18.00—20.03 |
| CO2 | 0.03 | 0.15—0.65 |
| 其它气体 | 0.95 | — |
为什么研究土壤空气？植物根系生长与呼吸、微生物活动、土壤氧化还原均与之相关。
规律：
土壤空气组成不是固定的。
土壤空气的变化：
二、土壤中的空气流（一）对流（质流 mass flow）：气压梯度驱动下，气流从高压区向低压区运动。
（二）土壤空气扩散 soil air diffusion：气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动，由气体分子的热运动引起。
土壤气体扩散过程（Fick 第一定律）：q 为体积扩散通量 [LT-1]；Ds 为气体表观扩散系数 [L2T-1]；C 为气体容积分数（浓度）[L3·L-3]；x 为扩散距离；可用扩散气体的分压 P 代替浓度。
三、土壤通气性 soil aeration：土壤空气与大气交换以及土内气体扩散和通气的能力。
3．土壤氧化还原电位（Eh）：取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的浓度比，与土壤溶解氧的浓度有关。Eh 可指示土壤溶液中氧压的高低，反映土壤通气排水状况。
（二）土壤通气性的调节：
第4节 土壤热量 Soil heat：温度影响土壤理化与生物学过程。温度不是热量！但一定程度反映热量。
一、土壤热量的来源（一）太阳的辐射能：垂直于太阳光下 1 cm² 的黑体表面在一分钟内吸收的辐射能，称作太阳常数，4920 kJ/m²/hr ＝ 1.9 卡/cm²/min。99％的太阳能包含在 0.3—4.0 μm 波长内，称为短波辐射（图中 H、I、Ea）。
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素（一）地面辐射平衡：太阳辐射透过大气层直接到达地表的能量称为太阳直接辐射（I）；被大气散射和云层反射后到达地球的部分称为天空辐射能或大气辐射（H）。I + H 为投入地面的太阳总短波辐射，又称环球辐射。
（二）影响地面辐射平衡的因素：
3、地面有效辐射：
三、土壤热性质 1、土壤热容量 soil heat capacity：单位质量或容积的土壤每升高（或降低）1℃ 所需要（或放出）的热量。
不同土壤组分的热容量对比：图示土壤中矿物质、有机质、水与空气各组分的热容量差异。
水的热容量 4.18 J/cm³·℃；有机质含量不高时，固相物质的质量热容量近似取 0.85 J/g/℃，则 Cv = 0.85ρ + 4.18θv。
对一定土壤，固相物质变化很小而含水量变化大，故水分对土壤热容量影响最大，砂土热容量一般较低。
2、土壤导热率：导热性是土壤把所吸热量传导到邻近土层的性质，用导热率 heat (thermal) conductivity 表示。在单位厚度（1 厘米）土层、温差为 1℃ 时，每秒经单位断面（1 厘米²）通过的热量焦耳数，单位 J·cm-2·s-1·℃-1。
干燥土壤：土粒间的孔隙被空气占据，导热率小。
3、土壤的热扩散率：在标准状况下，土层垂直方向上每厘米距离内、1℃ 的温度梯度下，每秒流入 1 cm² 土壤断面的热量，使单位体积（1 cm³）土壤所发生的温度变化。式中 λ 为土壤导热率，Cv 为土壤容积热容量。
四、土壤温度（Soil temperature）1、土壤温度的季节或月变化。
2、土壤温度的日变化：夏季土温随深度日变化（引自 Baver）。
3、地形地貌和土壤性质对土温的影响：
二、问答题：
问答题（续）：
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