土壤学课件第四章土壤水肥气热四大肥力因素
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土壤肥力四要素
影响土壤肥力的因素主要是水、肥、气、热，所以只要对这四个因素有关的改良方法都会对土壤的基础肥力有所改善。
对于水分这一因素可以根据土壤的质地进行多次少量或者少次多量定期的灌溉使土壤的水分含量尽量在土壤的田间持水量附近使可以供植物施用的有效水的含量增加；
对于“肥力”这个因素主要是增加有机质的含量，促进团粒结构的形成使土壤中微生物的活动加强，土壤的质地改善等等，主要是增加绿肥，有机肥的施用，适当施用一定酸碱度的化肥等；
对于“气”主要是增强土壤的“呼吸作用”，应该适时地翻耕土地，调节土壤的孔隙度，促进土壤微生物的活动，水田的话应该适当的晾晒，增加土壤中氧气的含量抑制还原性气体的产生；
对于“热”主要是土温的调节。
若提高土温，可以在表面覆盖一层炉渣、草木灰或者是土杂肥等深色物质，反之应施一些浅色物质。
第四章(2) 土壤水、气、热
湿土重 = 237.4-93.4 = 144 g 烘干土重 = 213.4-93.4=120 g 容重=烘干土重/土壤体积 =120/100=1.20 含水量=水分重/烘干土重 =(144-120)/120 =200 g/kg
22
四、土壤水分含量的测定
烘干法：经典、准确，标准方法
中子法
TDR法（时域反射仪）：电磁测量方法，依据土 壤的介电性质。具有直接、快速、方便的特 点，并可同时测定土壤含盐量。
含水量与水吸力呈负相关 同一含水水量时，吸力：粘土>壤土>砂土 同一水吸力时，含水量：粘土>壤土>砂土
31
水分特征曲线的作用：
吸力与含水量换算 反映土壤持水、供水性能 计算当量孔径，反映土壤中大小孔隙的分布 土壤水分运动参数计算
32
5、当量孔径
与一定土壤水吸力相对应的土壤孔隙直径
2、凋萎系数(萎焉系数) （Wilting Coefficient） 根系因无法吸收水分而发生萎焉时的土壤含水量
是土壤有效水下限 吸力约 15 bar
17
18
水分常数与水分有效性的关系
水分能量 (大气压)
1~2万 31 最 大 吸 湿 量
16~15 凋 萎 系 数
水分常数
6.25 最 大 分 子 持 水 量
2、组成特点
气体 大气 土壤空气
46
3、土壤空气组成变化对土壤和作物的影响
O2要求>10%，过低根系呼吸受阻，影响发 芽出苗
CO2根吸收，提供地上部光合作用，过多 会产生毒害，一般<1%即可 还原性气体过多对作物有毒害作用
47
22
四、土壤水分含量的测定
烘干法：经典、准确，标准方法
中子法
TDR法（时域反射仪）：电磁测量方法，依据土 壤的介电性质。具有直接、快速、方便的特 点，并可同时测定土壤含盐量。
含水量与水吸力呈负相关 同一含水水量时，吸力：粘土>壤土>砂土 同一水吸力时，含水量：粘土>壤土>砂土
31
水分特征曲线的作用：
吸力与含水量换算 反映土壤持水、供水性能 计算当量孔径，反映土壤中大小孔隙的分布 土壤水分运动参数计算
32
5、当量孔径
与一定土壤水吸力相对应的土壤孔隙直径
2、凋萎系数(萎焉系数) （Wilting Coefficient） 根系因无法吸收水分而发生萎焉时的土壤含水量
是土壤有效水下限 吸力约 15 bar
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水分常数与水分有效性的关系
水分能量 (大气压)
1~2万 31 最 大 吸 湿 量
16~15 凋 萎 系 数
水分常数
6.25 最 大 分 子 持 水 量
2、组成特点
气体 大气 土壤空气
46
3、土壤空气组成变化对土壤和作物的影响
O2要求>10%，过低根系呼吸受阻，影响发 芽出苗
CO2根吸收，提供地上部光合作用，过多 会产生毒害，一般<1%即可 还原性气体过多对作物有毒害作用
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土壤学课件第四章土壤水肥气热四大肥力因素
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依靠毛细管的吸引力而被保持在土壤孔隙中的 水分，称毛管水。
毛管水的上升高度: h = 0.15 / r（cm）
一般只有砂土到细砂和粗粉质土才符合这个规律，而从中、 重壤土开始至粘土，反而是质地愈粘重，毛管水上升高度愈 低。这是因为极细孔隙中的水分为相当强的吸附力所影响， 粘滞度高，很难移动。
h 壤土
21
（三）重 力
当土壤含水量达到田间持水量后，若继续供水，则水分将在 重力作用下向下流动，或者湿润下面土层，或是流入地下水， 成为地下水的给源，这部分不被土壤所保持而在重力支配下向 下流动的水称重力水。
当土层内的孔隙全部被水充满时的含水量称饱和蓄水量或全蓄水量。
重力水也是植物有效水,但在饱和含水量时,一般旱作将 因氧气不足而不能生活,但对水稻来说,重力水是必需的。
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
6
2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）硝化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
31
32
三、土壤含水量的表示方法和土壤水分测定
（一）土壤含水量的表示方法
⑴ 质量百分含量θm
水分重
= 烘干土重 ×100%
⑵ 容积百分含量θv
=
水的容积 土壤容积
×100 %=
θm ×容重
⑶ 土壤贮水量 Dw = θm × h h—土层厚度(mm)
依靠毛细管的吸引力而被保持在土壤孔隙中的 水分，称毛管水。
毛管水的上升高度: h = 0.15 / r（cm）
一般只有砂土到细砂和粗粉质土才符合这个规律，而从中、 重壤土开始至粘土，反而是质地愈粘重，毛管水上升高度愈 低。这是因为极细孔隙中的水分为相当强的吸附力所影响， 粘滞度高，很难移动。
h 壤土
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（三）重 力
当土壤含水量达到田间持水量后，若继续供水，则水分将在 重力作用下向下流动，或者湿润下面土层，或是流入地下水， 成为地下水的给源，这部分不被土壤所保持而在重力支配下向 下流动的水称重力水。
当土层内的孔隙全部被水充满时的含水量称饱和蓄水量或全蓄水量。
重力水也是植物有效水,但在饱和含水量时,一般旱作将 因氧气不足而不能生活,但对水稻来说,重力水是必需的。
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
6
2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）硝化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
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三、土壤含水量的表示方法和土壤水分测定
（一）土壤含水量的表示方法
⑴ 质量百分含量θm
水分重
= 烘干土重 ×100%
⑵ 容积百分含量θv
=
水的容积 土壤容积
×100 %=
θm ×容重
⑶ 土壤贮水量 Dw = θm × h h—土层厚度(mm)
土壤学课件第四章土壤水肥气热四大肥力因素
第四章 土壤肥力因素
1
影响氮素含量的因素：
1、植被
2、气候条件
3、土壤质地 4、地形及地势：
5、耕作利用及其他
(二) 土壤氮素形态
无机态氮
水溶态 NO3- NH4+ NO2交换态NH4+ 、吸附态NO3- （少） 固定态NH4+
有机态氮：土壤氮素的主要形态。
4
土壤有机氮包括：
①水溶性有机态氮（占5%）主要有氨基酸、酰胺等。 ②水解性有机态氮（50~70%）
四、土壤养分的动态平衡
水溶态
交换态
矿物态 或有机结合态
12
第二节 土壤水分
土壤和母质中的水连同存在于其中的溶液，犹如活 有机体的血液，无水就无土壤，因此在土壤形成中水 文状况应居首要地位。
— T.H.维索茨基《土壤和地下水状况概论》
除经过植物根系从土壤内吸收水分外，任何一滴 水都不能渗入植物的有机体内。
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
6
2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）硝化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
（一）土壤钾素的含量及影响因素
我国土壤钾素含量在0.5~25.0g/kg之间，其影响因素有:
成土母质 生物气候条件 土壤质地 耕作施肥
（二）土壤中钾的形态
（1）水溶态 （2）吸附态
有效钾
1
影响氮素含量的因素：
1、植被
2、气候条件
3、土壤质地 4、地形及地势：
5、耕作利用及其他
(二) 土壤氮素形态
无机态氮
水溶态 NO3- NH4+ NO2交换态NH4+ 、吸附态NO3- （少） 固定态NH4+
有机态氮：土壤氮素的主要形态。
4
土壤有机氮包括：
①水溶性有机态氮（占5%）主要有氨基酸、酰胺等。 ②水解性有机态氮（50~70%）
四、土壤养分的动态平衡
水溶态
交换态
矿物态 或有机结合态
12
第二节 土壤水分
土壤和母质中的水连同存在于其中的溶液，犹如活 有机体的血液，无水就无土壤，因此在土壤形成中水 文状况应居首要地位。
— T.H.维索茨基《土壤和地下水状况概论》
除经过植物根系从土壤内吸收水分外，任何一滴 水都不能渗入植物的有机体内。
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
6
2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）硝化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
（一）土壤钾素的含量及影响因素
我国土壤钾素含量在0.5~25.0g/kg之间，其影响因素有:
成土母质 生物气候条件 土壤质地 耕作施肥
（二）土壤中钾的形态
（1）水溶态 （2）吸附态
有效钾
土壤肥料学通论4精品PPT课件
0 0.081
佛山污泥 40.025 10.585 0.198 0.001 0.257
广州污泥 38.081 8.527 9.528 0.034 0.624
不同土壤生态系统的有机质
荒漠，SOM 少,<0.n DT/ha
森林下，SOM丰富 102 DT/ha
农业土壤：根茬等,n DT/ha
农业土壤有机质来源
Fauna & Microbe
650
600
550
500
450
400
350
300
500 Fauna biomass & SOC in A horizon
10
20
400
y = 334.03Ln(x) - 641.92 R2 = 0.9745
30Biblioteka 4050SOC(g/kg)
300
200 y = 435.48Ln(x) - 1188.3
4）光能无机营养型：自养型，利用光能进
行光合作用，以无机化合物作为氢供体以还原 CO2，并合成细胞物质。 藻类、光合细菌
微生物作用：
调节植物生长的养分循环； 产生并消耗CO2，CH4，NO，N2O，CO
和H2等； 促进团聚体的形成； 分解有机废弃物； 是新物种基因材料的源和库
2.2.2 土壤有机质
逐渐降低
有机物质的组成：成分复杂
1 植物残体：
主要成分： C、H、O、N、P、S、K
烧失量：90%~95% 以上，C、H、O、N
灰分：P、S、Ca、 Mg、 K、 Si、 Zn、 Mo、
B、 Fe、Mn
关于土壤有机质的某些量的关系
2 有机质的构成量和含碳量
土壤腐殖质：占有机质~90%； 非腐殖物质中：碳水化合物占有机质 5%~25% 有机质的含碳量：
佛山污泥 40.025 10.585 0.198 0.001 0.257
广州污泥 38.081 8.527 9.528 0.034 0.624
不同土壤生态系统的有机质
荒漠，SOM 少,<0.n DT/ha
森林下，SOM丰富 102 DT/ha
农业土壤：根茬等,n DT/ha
农业土壤有机质来源
Fauna & Microbe
650
600
550
500
450
400
350
300
500 Fauna biomass & SOC in A horizon
10
20
400
y = 334.03Ln(x) - 641.92 R2 = 0.9745
30Biblioteka 4050SOC(g/kg)
300
200 y = 435.48Ln(x) - 1188.3
4）光能无机营养型：自养型，利用光能进
行光合作用，以无机化合物作为氢供体以还原 CO2，并合成细胞物质。 藻类、光合细菌
微生物作用：
调节植物生长的养分循环； 产生并消耗CO2，CH4，NO，N2O，CO
和H2等； 促进团聚体的形成； 分解有机废弃物； 是新物种基因材料的源和库
2.2.2 土壤有机质
逐渐降低
有机物质的组成：成分复杂
1 植物残体：
主要成分： C、H、O、N、P、S、K
烧失量：90%~95% 以上，C、H、O、N
灰分：P、S、Ca、 Mg、 K、 Si、 Zn、 Mo、
B、 Fe、Mn
关于土壤有机质的某些量的关系
2 有机质的构成量和含碳量
土壤腐殖质：占有机质~90%； 非腐殖物质中：碳水化合物占有机质 5%~25% 有机质的含碳量：
B731-土壤肥料学-第四章 土壤的肥力要素- 土壤水气热状况
2、膜状水（薄膜水） 指由土壤颗粒表面吸附所 保持的水层，膜状水的最大值叫最大分子持水量。 薄膜水对植物生长发育来说属于弱有效水分，又称 为松束缚水分。
3、毛管水 毛管水是靠土壤中毛管孔隙所产生的 毛管引力所保持的水分，称为毛管水。毛管水是 土壤中最宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
返回
表 有机质对有效水范围的影响
类型
持水当量
壤土 泥炭 1/2壤土＋1/2泥炭 4/5壤土十1/5泥炭
20.0 166 31 21.6
萎蔫含水 量 7.1
82.3 14.5 8.5
有效含水范 围
13.l
83.7 16.5 13.l
返回
（三）土壤水分有效程度
用能量观点确定土壤水分的有效程度，主要 视其能量水平。一般把土壤水势pF值4.2的土壤水 分确定为土壤有效水的最低标准。
● 土壤贮水量（水层厚度） 指一定厚度土层内 土壤水的总贮量。
● 相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的百 分数。
●土壤水势与土壤水吸力 即能量表示法。
四、土壤水的植物有效性
（一）土壤水分常数
在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水分 常数。
吸湿系数 又称最大吸湿水量，是当空气相对湿
度接近饱和时土壤的吸湿水量。常以吸湿水占烘干 土的重量百分率来表示。 ● 萎蔫含水量 萎蔫含水量又称稳定凋萎含水量。 植物因缺水凋萎并不能复原时的土壤含水量，称萎 蔫含水量，或凋萎系数。
地下水 位低
4、重力水
又称多余水，是指土壤中充滞于充气孔隙 中的水分。存在于土壤中的时间短，很快会因 为重力作用而渗入或流出。
二、土壤水分能量
（一）土水势的概念
3、毛管水 毛管水是靠土壤中毛管孔隙所产生的 毛管引力所保持的水分，称为毛管水。毛管水是 土壤中最宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图
返回
表 有机质对有效水范围的影响
类型
持水当量
壤土 泥炭 1/2壤土＋1/2泥炭 4/5壤土十1/5泥炭
20.0 166 31 21.6
萎蔫含水 量 7.1
82.3 14.5 8.5
有效含水范 围
13.l
83.7 16.5 13.l
返回
（三）土壤水分有效程度
用能量观点确定土壤水分的有效程度，主要 视其能量水平。一般把土壤水势pF值4.2的土壤水 分确定为土壤有效水的最低标准。
● 土壤贮水量（水层厚度） 指一定厚度土层内 土壤水的总贮量。
● 相对含水量 指土壤含水量占田间持水量的百 分数。
●土壤水势与土壤水吸力 即能量表示法。
四、土壤水的植物有效性
（一）土壤水分常数
在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水分 常数。
吸湿系数 又称最大吸湿水量，是当空气相对湿
度接近饱和时土壤的吸湿水量。常以吸湿水占烘干 土的重量百分率来表示。 ● 萎蔫含水量 萎蔫含水量又称稳定凋萎含水量。 植物因缺水凋萎并不能复原时的土壤含水量，称萎 蔫含水量，或凋萎系数。
地下水 位低
4、重力水
又称多余水，是指土壤中充滞于充气孔隙 中的水分。存在于土壤中的时间短，很快会因 为重力作用而渗入或流出。
二、土壤水分能量
（一）土水势的概念
第4章土壤水、空气和热量
膜状水
当土壤含水量达到最大吸湿量时，土粒对 周围水分子还有剩余引力，可以在吸湿水 外层又吸附一层新的液态水膜。这层新的 水膜就称为膜状水。 基本性质与液态水相似，但粘滞性较大， 无溶解性。可以沿土粒从水膜厚处想薄处 移动。土壤膜状水含量达到最大时，成为 最大分子持水量。
当根接触膜状水时，膜状水可以被吸收。 但膜状水对植物而言是供不应求的。但 膜状水尚未完全被利用之前，植物就会 出现凋萎状态。 植物因缺水而出现永久萎焉时的土壤含 水量，称为凋萎系数。 凋萎系数是植物可以利用的有效水的下 限，它因土壤和植物的不同而不同。
水通过半透膜的移动
H O H O H H O H O H O H H H O H H O H H O H H O H
K+
H
Cl-
H
溶质势的计算：
o RT Ci
R — 气体常数 （82 bar / cm3 / mol . K） T — 绝对温度 （K）
Ci — 溶质各组分的溶度 （mol ）
×100
θ v θ m Db / Wb
例题：已知一土壤的重量含水量为20 % ，容重为 1.25 g cm-3 , 求该土壤的容积含水量？ （试算） θv = 20 ×1.25 / 1 = 25 %
土壤相对含水量：土壤含水量占某参照持 水量的百分数。
土壤相对含水量 =
土壤含水量 ×100 田间持水量
液柱上升高度是：h=2γcosθ/(ρgr)
γ= 表面张力；θ= 接触角；ρ= 液体密度；g= 重力加速度；r= 细管半径。
当θ>90度，这表示弯液面为凸面；同时h<0，表示流体在毛细管下降，即汞在 玻璃管的情况。
第四章土壤肥力因素
第四章土壤肥力因素一、解释名词 1、土壤肥力2、吸湿水3、吸湿系数4、膜状水5、萎蔫系数6、毛管水7、毛管悬着水8、田间持水量9、毛管上升水10、毛管持水量11、有效水12、无效水13、土壤含水量14、相对含水量15、土壤墒情16、土壤热容量17、土壤导热性18、土壤吸热性19、土壤散热性20、土壤通气性二、填空题coefficient not greater than 1.3; High efficiency: control 1 hour travel time between any two points within the various groups within the area up to half an hour, 1-hour access to the airport, 45min reached the city's main traffic hub, external highway for half an hour with the main channels connecting bus 1.5 hours between any two groups of core areas; Intensive: 2030 transit share rate of around 35%, 2050 bus sharing rate of 45% per cent. 3rd chapter, Yibin city, traffic situation andGeneral ... 3.1.1 city traffic status 1, external transport passenger and cargo traffic in Yibin city, traffic at the present main railway, highway, waterway and air four modes of passenger and freight transport, there1、土壤肥力高低取决于、、、协调。
土壤肥料学
热力学风化（温度变化）：由于季节和昼夜温度的变化，引起岩石热胀冷缩而崩解和破碎。
结冰岩石在水、氧、二氧化碳等大气因素参与下，所发生一系列化学分解作用的过程。
溶解作用：岩石溶解与水的作用。
水化作用：矿物与水化合成为一种含水矿物的作用。
水解作用：水分子解离出的氢原子与矿物中的盐基离子所引起的置换作用。是化学风化中最重要最基本的作用。
腐殖质的主要元素组合是碳、氢、氧、氮、硫，少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。腐殖质的主要功能团是羧基、醇羟基、酚羟基、醌基、羰基和甲氧基。
腐殖质属于两性胶体。
腐殖质是一种亲水胶体，有强大吸水能力。胡敏酸不溶于水，富里酸有相当大的水溶性。
腐殖质有很高的稳定性，包括化学稳定性和抗微生物分解的生物稳定性。
腐殖质整体上呈黑色。胡敏酸颜色较深，为棕黑色至黑色，富里酸呈浅黄色。
（1）自然肥力：在土壤母质、气候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力。
人为肥力：又称为人工肥力，是指在土壤自然肥力的基础上，经过长期耕作、施肥、灌溉和其它农业措施、土壤改良措施等培育形成的肥力。
经济肥力：土壤肥力和人为肥力的统一，是在同一土壤上两种肥力相结合而形成的。
（2）潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。
变质岩：岩浆岩或沉积岩，受到地壳运动或岩浆运动造成的高温高压的作用，引起结构、构造、化学成分或矿物组成的改变而重新形成的岩石。特点：定向排列性。
4.岩石风化作用：在大气、水、温度变化和生物活动等外界因素的作用下，坚硬的岩石逐渐崩解破碎成块和细粒，同时岩石矿物成分和化学组成发生改变，形成新的矿物。
（1）物理风化：岩石崩解而不改变其矿物成分和化学成分的过程，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素的作用所引起的。
结冰岩石在水、氧、二氧化碳等大气因素参与下，所发生一系列化学分解作用的过程。
溶解作用：岩石溶解与水的作用。
水化作用：矿物与水化合成为一种含水矿物的作用。
水解作用：水分子解离出的氢原子与矿物中的盐基离子所引起的置换作用。是化学风化中最重要最基本的作用。
腐殖质的主要元素组合是碳、氢、氧、氮、硫，少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。腐殖质的主要功能团是羧基、醇羟基、酚羟基、醌基、羰基和甲氧基。
腐殖质属于两性胶体。
腐殖质是一种亲水胶体，有强大吸水能力。胡敏酸不溶于水，富里酸有相当大的水溶性。
腐殖质有很高的稳定性，包括化学稳定性和抗微生物分解的生物稳定性。
腐殖质整体上呈黑色。胡敏酸颜色较深，为棕黑色至黑色，富里酸呈浅黄色。
（1）自然肥力：在土壤母质、气候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力。
人为肥力：又称为人工肥力，是指在土壤自然肥力的基础上，经过长期耕作、施肥、灌溉和其它农业措施、土壤改良措施等培育形成的肥力。
经济肥力：土壤肥力和人为肥力的统一，是在同一土壤上两种肥力相结合而形成的。
（2）潜在肥力：土壤肥力在生产上没有发挥出来产生经济效益的部分。
变质岩：岩浆岩或沉积岩，受到地壳运动或岩浆运动造成的高温高压的作用，引起结构、构造、化学成分或矿物组成的改变而重新形成的岩石。特点：定向排列性。
4.岩石风化作用：在大气、水、温度变化和生物活动等外界因素的作用下，坚硬的岩石逐渐崩解破碎成块和细粒，同时岩石矿物成分和化学组成发生改变，形成新的矿物。
（1）物理风化：岩石崩解而不改变其矿物成分和化学成分的过程，主要是由温度变化、水分冻结、碎石劈裂以及风力、流水、冰川的摩擦力等物理因素的作用所引起的。
土壤肥力因素
第四节土壤肥力因素土壤肥力是土壤的本质特征。
它是指土壤能够供给和协调植物生长发育所需要的水、肥、气、热的能力。
土壤肥力状况是土壤水、肥、气、热四大肥力因素的综合体现，它们之间存在着相互矛盾、相互制约又相互促进的关系。
土壤肥力的高低主要取决于水、肥、气、热之间在一定条件下的协调程度。
一、土壤水分土壤水分是土壤的重要组成部分，也是最为活跃的一个肥力因素。
作物的生长发育、土壤微生物的活动、土壤有机质的合成与分解必须有水分才能进行。
土壤水分的变动，对土壤通气性、土壤温度状况和土壤有效养分的做含量都起直接的促进和抑制作用。
因此，了解土壤水分的性质及其运动规律，采取措施调节土壤中有效水的含量，满足作物所需的水分条件，是农业生产的重要环节。
（一）土壤水分的类型及其性质土壤水分主要来自降水与灌溉水。
根据土壤水分所受力的不同，可分为吸湿水、膜状水、毛管水与重力水。
不同的水分类型具有不同的性质。
1.吸湿水由干燥土粒的吸咐力所吸附的气态水而保持在土粒表面的水分称为吸湿水。
吸湿水受土粒的吸持力很大，因此，这种水分不能移动，无溶解能力，具有固态水的性质，植物不能吸收利用，是一种无效的水分类型。
土壤吸湿水达最大值时的土壤含水量称为最大吸湿量或吸湿系数。
其大小与空气的相对温度、土壤质地、有机质含量等因素有关。
2.膜状水在吸湿水的外面，依靠土粒剩余的分子引力吸咐的液态水膜叫膜状水。
由于它所受的吸力比吸湿水要小，水分能够在土壤中缓慢移动，其中有部分水分能被植物吸收利用。
因此，膜状水是部分有效的水分类型。
植物发生永久萎蔫时的土壤含水量叫萎蔫系数。
它是土壤有效水的下限。
萎蔫系数通常是最大吸湿量的1.5倍。
3.毛管水是依靠毛管力保持在土壤毛管孔隙中的水分。
它所受的毛管吸持力很小，因此，很容易被作物吸收利用，是有效水。
另外，毛管水还溶解有各种养分，利于植物的养分供应。
所以说，毛管水是土壤中最宝贵的水分类型。
根据毛管水是否与地下水相连接，可把毛管水分为两种类型。
第四、五章 土壤水、空气、热量
生物 昆虫、各种原生动物、藻类、各种微生物等
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容积含水量＝质量含水量×土壤容重
3、土壤水贮量
4、土壤相对含水量
在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持 水量的百分数作为相对含水量来表示土壤水分的多少。
土壤相对含水量= （土壤含水量/土壤田间持水量） ×100%
土壤含水量以田间持水量的60－80% 时为最适宜旱地作物的生长发育
二、土壤墒情（含水量）
所以，在相同 条件下，粘土 保持水分多但 对植物的有效
性最差
土壤含水量随吸 力的增加而下降
相同水吸力下，粘土含 水量最高，砂土最低
第五节 土壤水分状况与水分平衡
一、土壤水分状况 1、 作物对土壤水分的需求 2、 土壤水分影响作物对养分的吸收
土壤水分状况直接影响作物对养分的吸收 土壤中有机养分的分解矿化离不开水分 施入土壤中的化学肥料只有在水中才能溶解 养分离子向根系表面迁移、作物根系对养分的吸收都必 须通过水分介质来实现
墒情的种类：
旱地不宜耕种
1、汪水：过湿，有积水
不宜进行耕作
2、黑墒：手捏土易成团，扔在地上不散开
3、黄墒：手捏土易成团，扔在地上一半适散宜开旱地耕种
4、潮干土：手捏土不成团，容易散开
5、干土
应设法灌水补墒
不宜耕种
第二节 土壤水分研究的形态学 与能态学
一、土壤水分研究的形态学类型与性质
（一）土壤水分的保持
第四章 土壤水
土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸 水的重要给源
第一节 土壤水的基础知识
一、土壤水分含量的表示方法
1、土壤质量含水量
湿土质量－干土质量
土壤质量含水量（g/kg）＝
105 ℃条件下烘干至恒重的土壤
《土壤学》第四章 土壤水分、空气与热量状况
（四）水层厚度（水深）mm ＝土层厚度×水容％
（五）土壤水贮量（方/亩或吨/亩）
＝2/3 ×水层厚度
(六)墒情：干墒、黄墒、灰墒、黑墒 干、 润、 潮、 湿
三、土壤水分含量的测定 • （一）烘干法：常用
1、经典烘干法 ：恒温箱105－110 ºC烘干称重计算
2、快速烘干法 ：红外线烘干法、微波炉烘干法、酒精燃 烧法、电炉法等。
（三）土壤空气对植物抗病性的影响 通气不良产生还原性气体H2S、CH4、
H2、NO等会严重危害作物生长，CO2 过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育， 植株生病
氧扩散率（ODR与不同植物状况之间关系）
植物
茎叶菜 莴苣 菜豆 甜菜 草莓 棉花 柑橘
土壤类型
壤土 粉砂壤土
壤土 壤土 砂壤土 粘壤土 砂壤土
一是受辐射、气温、湿度和风速等气象因素的影响； 二是受土壤含水率的大小和分布的影响
土面蒸发过程区分为三个阶段： 1、大气蒸发控制阶段 2、土壤导水快慢控制阶段
在土壤不是很湿能进入田间时，应及时锄地松土， 减少水分蒸发。 3、水汽扩散阶段
一般情况下，只要土表有1～2mm干土层就能显著降 低蒸发强度。
田间土壤水分收支示意图
总水势（Ψt） Ψt＝Ψm＋Ψp＋Ψs＋Ψg
（二）土壤水吸力
指土壤水在承受一定吸力的情况 下所处的能态，简称吸力。
与土水势的意义一致，但只是 基质吸力和溶质吸力的和。
（三）土水势的测定
• 主要有张力计法（测定基质势最 常用）
• 压力膜法 • 冰点下降法 • 水气压法等
张力计法
压力膜法
冰点下降法
中耕
3. 合理灌溉排水，及时增减土壤水分。
变漫灌、畦灌、沟灌等地面灌溉方式为波涌灌、膜 下灌等改良的灌溉方式，有条件的可采用较为先进 的滴灌、喷灌和渗灌
（五）土壤水贮量（方/亩或吨/亩）
＝2/3 ×水层厚度
(六)墒情：干墒、黄墒、灰墒、黑墒 干、 润、 潮、 湿
三、土壤水分含量的测定 • （一）烘干法：常用
1、经典烘干法 ：恒温箱105－110 ºC烘干称重计算
2、快速烘干法 ：红外线烘干法、微波炉烘干法、酒精燃 烧法、电炉法等。
（三）土壤空气对植物抗病性的影响 通气不良产生还原性气体H2S、CH4、
H2、NO等会严重危害作物生长，CO2 过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育， 植株生病
氧扩散率（ODR与不同植物状况之间关系）
植物
茎叶菜 莴苣 菜豆 甜菜 草莓 棉花 柑橘
土壤类型
壤土 粉砂壤土
壤土 壤土 砂壤土 粘壤土 砂壤土
一是受辐射、气温、湿度和风速等气象因素的影响； 二是受土壤含水率的大小和分布的影响
土面蒸发过程区分为三个阶段： 1、大气蒸发控制阶段 2、土壤导水快慢控制阶段
在土壤不是很湿能进入田间时，应及时锄地松土， 减少水分蒸发。 3、水汽扩散阶段
一般情况下，只要土表有1～2mm干土层就能显著降 低蒸发强度。
田间土壤水分收支示意图
总水势（Ψt） Ψt＝Ψm＋Ψp＋Ψs＋Ψg
（二）土壤水吸力
指土壤水在承受一定吸力的情况 下所处的能态，简称吸力。
与土水势的意义一致，但只是 基质吸力和溶质吸力的和。
（三）土水势的测定
• 主要有张力计法（测定基质势最 常用）
• 压力膜法 • 冰点下降法 • 水气压法等
张力计法
压力膜法
冰点下降法
中耕
3. 合理灌溉排水，及时增减土壤水分。
变漫灌、畦灌、沟灌等地面灌溉方式为波涌灌、膜 下灌等改良的灌溉方式，有条件的可采用较为先进 的滴灌、喷灌和渗灌
第五章 土壤水、热、气、肥及其相互关系土壤学课件
b. 针对生产要求, 在早春晚秋时, 防止霜 冻, 要提高土温 ;
炎热夏季, 防止热害,要降低土温.
调节措施: a. 适时翻耕
翻耕可改变土壤松紧度和水气比例, 降低热 容量和导热率, 利于提高土温.
b. 合理排灌 灌水, 降低土温; 排水, 提高土温. 早春时, 可排水晒田, 日排夜灌提高土温; 炎夏则日灌夜排, 降低土温.
1.3.1.1吸湿水:
干燥的土粒由于分子引力和静电引力的 存在而从空气中吸收水份的性质称为吸 湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水.
特点:
<1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大 气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大;
也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸 湿量也愈大.
<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气 压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大 气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.
c. 合理施肥 冷性土施热性肥 (含水少的有机肥, 如羊 粪、马粪等); 热性土施冷性肥.
d. 土表覆盖, 地膜覆盖, 土壤遮荫, 喷施增 温保墒剂等, 都可调节土温.
第 二 节 土壤水份
土壤水分即土体中所含有的各种水分。
1、大气降水: 雨, 雪, 霜, 冰雹, 地面水汽凝结等. 2、人工灌溉水, 自然流水. 3、地下水: 不是每种土壤都有,只有地下水位高, 能 达到耕作层的, 才能成为土壤水分.
由于土壤的温度也高于绝对零度, 故土壤本身 也要以电磁波的方式向外辐射能量, 这种辐射, 使土壤热量减少, 土温降低。
大气逆辐射:
近地层大气得到土壤辐射后, 温度升高, 高于绝 对零度, 也要以电磁波的方式向周围辐射能量, 其中有部分返还地表, 返还地表的这部分大气 辐射就称为大气逆辐射, 它使土壤热量增加, 温 度提高.
炎热夏季, 防止热害,要降低土温.
调节措施: a. 适时翻耕
翻耕可改变土壤松紧度和水气比例, 降低热 容量和导热率, 利于提高土温.
b. 合理排灌 灌水, 降低土温; 排水, 提高土温. 早春时, 可排水晒田, 日排夜灌提高土温; 炎夏则日灌夜排, 降低土温.
1.3.1.1吸湿水:
干燥的土粒由于分子引力和静电引力的 存在而从空气中吸收水份的性质称为吸 湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水.
特点:
<1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大 气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大;
也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸 湿量也愈大.
<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气 压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大 气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.
c. 合理施肥 冷性土施热性肥 (含水少的有机肥, 如羊 粪、马粪等); 热性土施冷性肥.
d. 土表覆盖, 地膜覆盖, 土壤遮荫, 喷施增 温保墒剂等, 都可调节土温.
第 二 节 土壤水份
土壤水分即土体中所含有的各种水分。
1、大气降水: 雨, 雪, 霜, 冰雹, 地面水汽凝结等. 2、人工灌溉水, 自然流水. 3、地下水: 不是每种土壤都有,只有地下水位高, 能 达到耕作层的, 才能成为土壤水分.
由于土壤的温度也高于绝对零度, 故土壤本身 也要以电磁波的方式向外辐射能量, 这种辐射, 使土壤热量减少, 土温降低。
大气逆辐射:
近地层大气得到土壤辐射后, 温度升高, 高于绝 对零度, 也要以电磁波的方式向周围辐射能量, 其中有部分返还地表, 返还地表的这部分大气 辐射就称为大气逆辐射, 它使土壤热量增加, 温 度提高.
土壤肥力因素
共生和非共生旳固氮微生物旳固氮作用能够给土 壤增长化合态氮素。 （四）大气降水
大气中因雷电、工业废气和烟尘等所产生旳多种 硫或氮旳氧化物及氨和氯等气体，还有镁、钾、钙等 物质，可随雨雪进入土壤。 （五）施肥
施肥是农田土壤养分旳主要起源。
二、土壤养分旳种类
营养元素按作物需要量可分下列三类： （一）大量元素
第二节 土壤水分
土壤孔隙中所保持旳水分直接参加或间接地影响着土壤、 植物和其他方面旳多种变化。土壤水分有固、液、气三态，其 中以液态水最为主要。土壤水分是溶有多种无机盐与有机物旳 水溶液。除了刚施过化肥旳土壤具有较多无机盐类旳盐土外， 土壤溶液旳浓度一般都不高，约在200 —1000ppm之间。
当降水或浇灌水进入土体时，受到土粒分子引力、毛管 力和重力等旳作用，水分沿着土壤孔隙浸透、移动并被保持在 土壤之中。土壤吸附水分旳多种力共同对进入土壤旳水分起作 用，在一定旳含水量范围内，其中某一种或几种力起主导作用， 从而决定了土壤水分旳移动，以及被植物吸收利用旳情况。
指对一般作物需要量大旳元素，约占作物干重旳千分之几到百分之几， 涉及碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫 (S)、氯(Cl)十种元素。禾本科作物对硅，糖用甜菜对钠需要也较多。 （二）微量元素
对作物需要量微小旳元素，约占作物体干重旳千分之几到十万分之几， 涉及硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)七种元 素。 （三）超微量元素
土壤中某一种互换性离子旳有效程度不但与 该离子旳吸收总量有关，而且与该离子在土壤互换 总量中旳相对数量关系更大。某离子在土壤互换总 量中旳相对数量称为该离子旳饱和度。其饱和度愈 大，被互换而解吸旳机会愈多，有效程度愈大。
大气中因雷电、工业废气和烟尘等所产生旳多种 硫或氮旳氧化物及氨和氯等气体，还有镁、钾、钙等 物质，可随雨雪进入土壤。 （五）施肥
施肥是农田土壤养分旳主要起源。
二、土壤养分旳种类
营养元素按作物需要量可分下列三类： （一）大量元素
第二节 土壤水分
土壤孔隙中所保持旳水分直接参加或间接地影响着土壤、 植物和其他方面旳多种变化。土壤水分有固、液、气三态，其 中以液态水最为主要。土壤水分是溶有多种无机盐与有机物旳 水溶液。除了刚施过化肥旳土壤具有较多无机盐类旳盐土外， 土壤溶液旳浓度一般都不高，约在200 —1000ppm之间。
当降水或浇灌水进入土体时，受到土粒分子引力、毛管 力和重力等旳作用，水分沿着土壤孔隙浸透、移动并被保持在 土壤之中。土壤吸附水分旳多种力共同对进入土壤旳水分起作 用，在一定旳含水量范围内，其中某一种或几种力起主导作用， 从而决定了土壤水分旳移动，以及被植物吸收利用旳情况。
指对一般作物需要量大旳元素，约占作物干重旳千分之几到百分之几， 涉及碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫 (S)、氯(Cl)十种元素。禾本科作物对硅，糖用甜菜对钠需要也较多。 （二）微量元素
对作物需要量微小旳元素，约占作物体干重旳千分之几到十万分之几， 涉及硼(B)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)七种元 素。 （三）超微量元素
土壤中某一种互换性离子旳有效程度不但与 该离子旳吸收总量有关，而且与该离子在土壤互换 总量中旳相对数量关系更大。某离子在土壤互换总 量中旳相对数量称为该离子旳饱和度。其饱和度愈 大，被互换而解吸旳机会愈多，有效程度愈大。
土壤肥力
2.膜状水：在土壤吸湿水外围，靠土粒 膜状水：在土壤吸湿水外围， 膜状水
剩余分子引力吸附的液态水膜。 剩余分子引力吸附的液态水膜。
受力：土粒表面剩余分子引力， （1）受力：土粒表面剩余分子引力，比 吸湿水受力小。 吸湿水受力小。 • 具有液态水的性质，但移动缓慢， （2）具有液态水的性质，但移动缓慢， 溶解力较弱，植物能吸收其中一部分， 溶解力较弱，植物能吸收其中一部分，弱 有效水。 有效水。 • （3）萎蔫系数：植物因无法吸收水分而发 萎蔫系数： 生永久萎蔫时的土壤含水量。是土壤有效 生永久萎蔫时的土壤含水量。 水的下限。 水的下限。 •
土壤水、 （3）土壤水、气、热与土壤养分的 相互关系： 相互关系：
• ①土壤空气和温度影响土壤养分的转化。 土壤空气和温度影响土壤养分的转化。 • ②土壤温度和水分影响土壤养分的有效性。 土壤温度和水分影响土壤养分的有效性。 • 温度升高，胶体吸收的养分易解吸，增强供 温度升高，胶体吸收的养分易解吸， 肥能力； 肥能力； • 温度升高，植物吸收水分增加， 温度升高，植物吸收水分增加，加快养分吸 收速度； 收速度； • ③土壤养分状况影响植物对水分的吸收与利用 举例，如土壤中磷钾丰富，增强抗旱力， （举例，如土壤中磷钾丰富，增强抗旱力，提高 对水分利用率）。 对水分利用率）。
3.毛管水：依靠毛管力保持在毛管孔隙
中的液态水。
• （1）受力：毛管力，比植物根吸力小。 • （2）具有自由水的性质：可以上下左右移 动，移动速度快，溶解力强，数量多，植 物吸收利用的主要形态。 • 毛管水的两种类型： A 毛管悬着水：降水或灌溉后，靠毛管力 保持在土壤上层毛管中的水分。
• 田间持水量：毛管悬着水达到最大数量时 （即所有毛管孔隙都充满水时）的土壤含 水量。 • 是有效水的上限，也是灌溉水量的上限。 其大小受土壤质地，有机质含量，结构， 松紧状况影响。
土壤学
1、土壤肥力：是土壤具有的能同时和持续不断地供给和调节植物生长发育所需的水、肥、气、热等生活因素的能力。
2、母质：裸露的岩石经风化作用而形成的疏松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，是形成土壤的母体，称为母质。
3、粘土矿物：构成土壤粘粒的主要成分，不但释放养分，还可保蓄养分。
4、1:1型矿物：一层硅层与一层铝层重叠而成。
5、2:1型矿物：两层硅层中间夹一铝层。
6、同晶代换：组成矿物的中心离子被电性相同，大小相近的离子所替代，改变了矿物的化学组成，而不破坏其晶型构造的现象。
7、腐殖化系数：通常把每克有机物（干重）施入土壤后，所能分解转化成腐殖质的克数（干重）。
8、土壤有机质的矿化率：每年因矿质化而消耗的有机质量占土壤有机质总量的百分数。
9、土壤容重：指自然状况下，单位容积（包括土壤孔隙）干燥土壤（105～110℃下烘干）的重量。
10、团粒结构：指在腐殖质作用下形成近似球形的较疏松的多孔的小团聚体，直径约为0.25~10 mm。
11、容积含水量：是指单位土壤总容积中水所占的容积百分数，又称容积湿度、土壤水的容积百分数，常用符号θv表示。
12、土水势：土壤水在各种力的作用下，与同样条件（如同一温度、高度和大气压力等）的纯自由水相比，其自由能必然不同。
假定纯自由水的势值（或自由能）为零，而土壤水的自由能与它的差值就称为土水势，一般用Ψ表示。
13、土壤水分特征曲线：以水的能量指标（土壤水吸力）与土壤水的容量指标（土壤含水量）作成的相关曲线。
14、热容量：是指单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）热量。
单位是J·g-1℃-1或J·cm-3℃-1。
15、导热性：土壤具有对所吸热量传导到邻近土层性质，称为导热性。
导热性大小用导热率表示。
16、土壤导热率：在单位厚度（1cm）土层，温差为1℃时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数（λ）。
其单位是J.cm-2.s-1.℃-1。
ch4第四章土壤肥力因素及其调控
比或g/kg为单位。烘干土的质量一般是指在105℃条件 下烘至恒重的土壤。
土壤水重（g）
湿土重－烘干土重
土壤含水量=
×100%=
×100%
烘干土重(g)
烘干土重（g）
2.容积含水量 指土壤中水的容积占自然状态下土壤容积的百分数。
水分体积
容积含水量=
×100%= 土壤质量含水量×土壤容重
土壤体积
如：某土壤质量含水量为20.3%，土壤容重为1.2g/cm3， 则土壤容积含水量＝ 20.3% * 1.2g/cm3 ＝ 24.4%。 则：土壤总孔隙度为55%，则空气所占体积为30.6%。
3.地球内热：地球内部的岩浆通过传导作用 达到地表热量。
（二）影响土壤热状况的因素
1.环境因素： 纬度、海拔高度、坡向、大气透明度、 地面覆盖等
2. 土壤性质： 土壤颜色、土壤质地、土壤含水量等
二、土壤热性质
土壤接受或损失热量后，土温上升 或下降的速率及变化幅度主要决定于土 壤的热性质，土壤的热性质主要包括热 容量、热导率和导温率等。
地下水位较深，土壤上层的毛管水与地下水不 直接相连，好像悬着在上层土壤的毛管孔隙中，称 为毛管悬着水。
毛管悬着水达到最大量时土壤的含水量称为田间 持水量。
毛
管
悬
土粒
着
水
田间持水量是判断旱地土壤是否需要灌溉和确定 灌水量的重要依据。
2、毛管上升水 指地下水随毛管上升而被毛管吸力作用保持
在土壤孔隙中的水分。
1、土壤水的饱和流动
土壤含水量达到饱和后， 所有孔隙全被水分充满的 水分运动。
运动特点：砂土＞壤 土＞粘土。
2、土壤水的不饱和流动，主要是毛管水的运动。
（1）运动方向 毛管粗大 毛管细小
土壤水重（g）
湿土重－烘干土重
土壤含水量=
×100%=
×100%
烘干土重(g)
烘干土重（g）
2.容积含水量 指土壤中水的容积占自然状态下土壤容积的百分数。
水分体积
容积含水量=
×100%= 土壤质量含水量×土壤容重
土壤体积
如：某土壤质量含水量为20.3%，土壤容重为1.2g/cm3， 则土壤容积含水量＝ 20.3% * 1.2g/cm3 ＝ 24.4%。 则：土壤总孔隙度为55%，则空气所占体积为30.6%。
3.地球内热：地球内部的岩浆通过传导作用 达到地表热量。
（二）影响土壤热状况的因素
1.环境因素： 纬度、海拔高度、坡向、大气透明度、 地面覆盖等
2. 土壤性质： 土壤颜色、土壤质地、土壤含水量等
二、土壤热性质
土壤接受或损失热量后，土温上升 或下降的速率及变化幅度主要决定于土 壤的热性质，土壤的热性质主要包括热 容量、热导率和导温率等。
地下水位较深，土壤上层的毛管水与地下水不 直接相连，好像悬着在上层土壤的毛管孔隙中，称 为毛管悬着水。
毛管悬着水达到最大量时土壤的含水量称为田间 持水量。
毛
管
悬
土粒
着
水
田间持水量是判断旱地土壤是否需要灌溉和确定 灌水量的重要依据。
2、毛管上升水 指地下水随毛管上升而被毛管吸力作用保持
在土壤孔隙中的水分。
1、土壤水的饱和流动
土壤含水量达到饱和后， 所有孔隙全被水分充满的 水分运动。
运动特点：砂土＞壤 土＞粘土。
2、土壤水的不饱和流动，主要是毛管水的运动。
（1）运动方向 毛管粗大 毛管细小
04第四章土壤水分空气与热量
w1 w2 m＝ w2 w0
（一）烘干法：oven drying method 1.烘箱烘干法(gravimetry with Oven Drying): 缺点： (1)采样干扰田间土壤水分连续性 (2)不能在同一地点连续进行观测土壤水分动态变化,多点采样必然会因为 土壤时空变异性造成测试误差 (3)采样、运输及多次称量会产生不必要的误差 (4)费力、费时，不能快速得到结果；烘干过程中一些有机物质在这样温 度情况下有可能氧化分解。给测定结果带来误差。 烘干法是土壤含水量测定的经典方法，是其他方法矫正的基础和标准方法。 2.酒精燃烧法（gravimetry with Drying by Burning Alcohol） 原理：利用酒精与水相溶解以及酒精易燃的特性，使酒精在样品中燃烧生热，将 水分迅速蒸发干燥。酒精燃烧时，火焰距土面2~3cm，样品温度约70~80 ℃， 当火苗熄灭前的几秒钟，火焰下降，土壤温度上升到180~200 ℃，然后很快 下降到85~90 ℃，并缓慢冷却。 应用条件：本方法由于高温阶段时间短，，样品中有机质及盐类损失甚微，但有 机质含量高于5%的样品，也不适用。 特点：快速，20分钟左右。适用于在田间进行快速测定。允许误差<1%
水层厚度(mm) 土层厚度(cm) 土壤面积(cm 2 ) 容重 质量含水量(%) 土壤面积(cm 2 ) 10
土层厚度(cm) 质量含水量(%) 容重 10
水层厚度公式的应用： （1）与气象资料进行互相加减 （2）计算土体中水分的总储量 （3）计算土壤水分动态变化情况------水分平衡模型的基 础
3. TDR法
v＝ c
r
r＝(ct 2 L) 2
θ v＝－5.3×10-2＋2.9×10-2ε －5.5×10-4ε
（一）烘干法：oven drying method 1.烘箱烘干法(gravimetry with Oven Drying): 缺点： (1)采样干扰田间土壤水分连续性 (2)不能在同一地点连续进行观测土壤水分动态变化,多点采样必然会因为 土壤时空变异性造成测试误差 (3)采样、运输及多次称量会产生不必要的误差 (4)费力、费时，不能快速得到结果；烘干过程中一些有机物质在这样温 度情况下有可能氧化分解。给测定结果带来误差。 烘干法是土壤含水量测定的经典方法，是其他方法矫正的基础和标准方法。 2.酒精燃烧法（gravimetry with Drying by Burning Alcohol） 原理：利用酒精与水相溶解以及酒精易燃的特性，使酒精在样品中燃烧生热，将 水分迅速蒸发干燥。酒精燃烧时，火焰距土面2~3cm，样品温度约70~80 ℃， 当火苗熄灭前的几秒钟，火焰下降，土壤温度上升到180~200 ℃，然后很快 下降到85~90 ℃，并缓慢冷却。 应用条件：本方法由于高温阶段时间短，，样品中有机质及盐类损失甚微，但有 机质含量高于5%的样品，也不适用。 特点：快速，20分钟左右。适用于在田间进行快速测定。允许误差<1%
水层厚度(mm) 土层厚度(cm) 土壤面积(cm 2 ) 容重 质量含水量(%) 土壤面积(cm 2 ) 10
土层厚度(cm) 质量含水量(%) 容重 10
水层厚度公式的应用： （1）与气象资料进行互相加减 （2）计算土体中水分的总储量 （3）计算土壤水分动态变化情况------水分平衡模型的基 础
3. TDR法
v＝ c
r
r＝(ct 2 L) 2
θ v＝－5.3×10-2＋2.9×10-2ε －5.5×10-4ε
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2
土壤有机氮包括：
①水溶性有机态氮（占5%）主要有氨基酸、酰胺等。 ②水解性有机态氮（50~70%）
蛋白质和多肽类：占全氮30~50% 核蛋白质类：占全氮的10% 氨基糖：占全氮的5~10%
③非水解性有机态氮 （>30%， 高的达到50%）
此外，土壤中还存在有气态氮，它是土壤空气的组成成分， 也是土壤微生物的直接氮源。
紧束缚水达最大时的含水量称最大吸湿量。 16
极性引力 较弱，只有3.1~0.625MPa，由这种力保持的水称 为 膜状水（松束缚水）。为液态水，在土中可稍移动，但具
有较高的粘滞性，有效性低。
土粒 + R+
土粒 H2O
（带电质点）
土粒 H2O H2O H2O H2O
定向排列 土粒 湿度增加 土土粒粒 （水膜加厚）
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2、毛管上升水（与地下水有联系）
毛管上升水是指土壤下层的地下水借毛管作用而上升 并保持在土壤上层毛管孔隙中的水分。
毛 只有很细的毛管上升水能到达，故水量少。 管 水 上 毛管强烈上升高度，上升快，含水量也高。 升 高 度
毛管封闭层，孔隙全部被水充满。
3、我国农田土壤氮素平衡状况
（五）土壤氮素调节
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二、土壤磷素
（一）土壤磷的含量
自然土壤一般含磷在0. 1 ~ 1.1g/kg之间,平均 0. 5g/kg.土壤中 磷的含量低于地壳的平均含量(1.2g/kg),也低于氮(0.2~5.0g/kg) 和钾(0. 5~50.0g/kg)的含量。
（二）土壤磷的形态
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依靠毛细管的吸引力而被保持在土壤孔隙中的 水分，称毛管水。
毛管水的上升高度: h = 0.15 / r（cm）
一般只有砂土到细砂和粗粉质土才符合这个规律，而从中、 重壤土开始至粘土，反而是质地愈粘重，毛管水上升高度愈 低。这是因为极细孔隙中的水分为相当强的吸附力所影响， 粘滞度高，很难移动。
h 壤土
四、土壤养分的动态平衡
水溶态
交换态
矿物态 或有机结合态
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第二节 土壤水分
土壤和母质中的水连同存在于其中的溶液，犹如活 有机体的血液，无水就无土壤，因此在土壤形成中水 文状况应居首要地位。
— T.H.维索茨基《土壤和地下水状况概论》
除经过植物根系从土壤内吸收水分外，任何一滴 水都不能渗入植物的有机体内。
砂土
粘土 （Brady 1974）
时间
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1、毛管悬着水（与地下水无联系）
毛管悬着水是指地下水位较低的旱坡地土壤，在降 水或灌溉后，借毛管力而保持 在土壤上层的水分。
毛管悬着水达最大时的含水量称田间持水量（0.01~0.03 MPa)。
田间持水量是确定旱地土壤灌水量和是否需要灌溉的重要 依据。其大小可反应土壤的孔隙状况，土质砂粘、松紧度以 及有机质含量等，也是鉴定土壤肥力的重要指标之一。
第四章 土壤肥力因素
1
第一节 土壤养分
植物必需的营养元素有：
C H O N P S K Ca Mg Fe Mn B Zn Mo Cu Cl等
C H O : 来自于大气和水 其中： N : 一部分来自于大气,一部分来自于土壤
其余元素均来自于土壤
所谓土壤养分是指这些主要依靠土壤来供给的植物
必需营养元素。
— B.P.威廉斯 《土壤学》
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水在植物生活中有那些重要作用？
1、作物需水 2、影响作物对养分的吸收和运转 3、调节植物体温 4、影响土壤通气性、土温以及养分形态
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土壤水：指的是在105~1100C温度下能从土壤中驱逐 出去的水。它不是纯水，而是稀薄溶液。
土壤是一个巨大的贮水库，如果表层 100cm 土壤的含水量 水容 = 26%，则单位面积土壤的水量为 2600 吨 / 公顷，这个 水量能满足一个人每天 475 kg达 15 年之久。
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
有机质对亚硝态氮的化学固定作用 7
（四）农田土壤氮平衡
1、土壤氮素的来源
生物固氮 大气沉降 施肥与灌溉
2、土壤氮素的输出
作物吸收 土壤残留 氮的损失
紧束缚水和松束缚水的总含量称最大分子持水量。
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（二）毛管力：实际上是毛管内水气界面上产生的负 压力(向内的力)又叫弯月面力。
P
P0
1
P0 > P1
一般认为 当土壤孔径>8mm,无毛管作用, 直径在8-0.1mm的孔隙才逐渐显现毛管作用, 直径在0.1-0.001mm范围内,毛管作用最明显. 如果直径<0.001mm,则其间为膜状水所填充.
5
（三）土壤氮素转化 1、有机态氮的矿化
有机氮的矿化是指蛋白质、氨基糖、核酸等有机氮 化合物分解并释放无机形态NH4+的过程。 影响有机氮矿化作用的因素：
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
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2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
（1）有机态： （2）无机态：水吸溶附态态
矿物态 Ca-P、Fe-P、Al-P、O-P等 9
（三）土壤中磷的转化
1、有机磷的矿质化作用
2、无机磷的固定作用
化学固定作用 表面吸附固定 闭蓄固定 生物固定
土壤酸碱性 3、影响土壤磷有效性的因素 土壤氧化还原性
土壤有机质含量
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三、土壤钾素
（一）土壤钾素的含量及影响因素
我国土壤钾素含量在0.5~25.0g/kg之间，其影响因素有:
成土母质 生物气候条件 土壤质地 耕作施肥
（二）土壤中钾的形态
（1）水溶态 （2）吸附态
有效钾
（3）固定态 缓效钾
（4）矿物态 难效钾
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（三）土壤钾素的转化
1、土壤钾素的释放 土壤中交换态钾转变为非交换态钾的过程。 2、土壤钾素的固定 土壤中缓效钾转变为交换性钾和水溶性钾的过程。
土壤水存在于土粒的表面的土粒间的孔隙中,是由 土壤中各种力来保持的。
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一、土壤水分的保持和类型
保持土壤水分的作用力有： 吸附力 范德华力 OH2—O— 胶粒 极性引力
毛管力（弯月面力）
（一）吸附力 是指土粒表面分子与水分子之间的吸附力 (范德 华力)以及 胶体表面电荷对水的极性引力。
范德华力 属短矩离作用力，吸附的水少，但吸附力极强，为 3.1-1000MPa，由这种力吸附的水称之为 吸湿水（紧束缚水）。 具有固态水的性质，为无效水。