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
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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
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（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
土水势是极小单位水量从一个平衡的土一 水系统可逆地移到和它温度相同，处于参比状态 水池时所做的功。
土 水
作功
土水势包括以下几个分势：
● 基质势ψm 基质势是极小单位水量从一个 平衡的土一水系统可逆地移到没有基质的，而其 他条件都相同的参比状态水池所做的功。
（三）土水势的测定
土水势测定方法很多，目前常用张力计法。 用张力计测定水势可以确定土壤是否需要灌溉。 在实验室则多用压力膜法。另外，还有比较先进 的方法——露点法。
三、土壤水分状况的表示方法
● 质量含水量（重量百分数） 指土壤中水 分重占烘干土重的百分数。
● 容积百分数 指土壤水分的容积占土壤 容积的百分数。
三、土壤空气的运动
（一）土壤空气的运动方式
对流指土壤与大气间由总 压力梯度推动的气体整体流 动，也称质流。
扩散土壤中气体分子因浓 度梯度或分压不同而产生的 移动。
（二）影响土壤空气运动的因素
气象因素：气温、气压、风力和降水等。 土壤性质 营林耕作措施
三、土壤通气性与植物生长
土壤通气性是指土壤空气能与大气进行交 换以及土体内部允许气体扩散和流通的性能。 或土壤具有通透空气的性质称土壤通气性。
● 土壤水分影响土壤的养分状况 ● 土壤水分影响土壤的通气状况 ● 土壤水分影响土壤的热量状况 ● 土壤水分影响微生物和活动 ● 土壤水分影响土壤的物理机械性和耕性
八、影响土壤水分状况的因素
● 植被 蒸腾作用对土壤水分平衡关系密切， 植被组成和覆盖度对土壤水分状况都有较大影响。 ● 气候 降雨量和蒸发是重要因素。 ● 土壤物理性质 特别是土壤质地、结构和有机 质含量等到因素对水的渗透、流动和蒸发有重要 影响。 ● 地形 地形影响水分的再分配。
● 萎蔫含水量以下的水分为无效水。
● 萎蔫含水量至生长阻滞含水量之间的水分为 弱有效水。此时水分移动缓慢，植物吸水难以维 持植物蒸腾消耗的水分，植物生长受到阻滞。
● 生长阻滞含水量至田间持水量之间的水分为 有效水。在此范围内的水分是连续状态的毛管水， 可以自由移动，速度快，不断地供植物吸收利用。
● 田间持水量到饱和含水量之间的水分为多余 水，运动速度快，植物利用较少。
● 水文地质 在不透水层接近地面、地下水位 高的地方，或者有承压地下水来源的地方，由于 地下水通过支持毛管水上行，在一定条件下可形 成蒸发型。
● 人为影响 理措施。
如灌溉、排水以及耕作等土壤管
第二节 土壤空气（自学）
一、土壤空气组成 土壤空气与大气组成差异
气体 近地表大气
O2(%) 20.94
CO2(%) 0.03
● 田间持水量 田间持水量指田间水饱和后，在 防止蒸发条件下2～3天内自由水排除至可忽略不计 时的含水量。或土层中以悬着状态保持水分的最大 数量称为这层的田间持水量。以干土质量或容积的 百分量表示。
饱和含水量 饱和含水量是指土壤中孔隙都
充满水时的含水量。以干土质量或容积的百分 量表示。
全容水量：指土壤完全被水所饱和是的含水量。
（二）土壤导热率
导热率又称导热系数，是单位温度梯度下单 位时间通过土壤截面的热量(卡/厘米·秒·度)。土 壤导热率反映土壤传导热量的难易。土壤各组成 成分的导热率，见表6-4。
三、影响土壤热状况的其它因素
●土壤干湿度
●植被
●坡度和方位
●土壤水分蒸发
表土壤各组成成分的导热率
土壤组成 矿物质
水分
空气
导热率
（二）土水势的表示方法
土水势多用帕（Pa）表示，但常用水柱高的 对数值表示，称为pF值。pF值即能反应土壤水吸 力能量大小，又能表示出各种水分常数以及土壤 水吸力与含水量的关系。
kPa与pF值的换算关系见表6-1。
表6－1 kPa与pF值的换算关系
kPa 0.1
水柱高 pF值 度（cm）
1
0
kPa 1520
N2 (%) 78.05
其它气体(%) 0.98
土壤空气 18.0～20.03 0.15～0.65 78.8～80.24
0.98
土壤空气与近地表大气组成，主要差别：
土壤空气中的CO2含量高于大气 土壤空气中的O2含量低于大气 土壤空气中水汽含量一般高于大气
土壤空气中含有较多的还原性气体（CH4等）
土壤剖面CO2和O2体积含量分布示意图
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。见表6-3
表 土壤质地对有效水范围的影响
土壤质地
松砂土 砂壤土 中壤土 轻粘土
田间持水量
4.5 12.0 20.7 23.8
萎蔫系数
1.8 6.6 7.8 17.4
有效含水范围
2.7 5.4 12.9 6.4
水柱高度 （cm）
15849
pF值 4.2
1
10
10
100
1
3141 21623 4.5
2
10133 100000 5
51
501
2.7 101325 1000000 6
101 1013
1000 10000
3 1013250 10000000 7 4
pF值=4.5——最大吸湿量 pF值=4.2——萎蔫含水量 pF值=3.8——最大分子持水量 pF值=3.0——作物生长阻滞含水量 pF值=2.7——田间持水量 pF值=1.6——最大毛管持水量
土壤水分有效性综合示意图
六、土壤—植物—大气连续体
土壤一植物一大气连续体简称 SPAC体系，是 Soil—Plant—Atmosphere Continuum 的 缩 写 ， 是 由水势引起水由土壤进入植物体，再向大气扩散的 体系。
土壤—植物—大气连续体示意图
七、土壤水分在土壤肥力中的作用
土壤水分是土壤肥力的重要因素之一，它一 方面直接供给植物吸收利用；另一方面又影响土 壤的其它性状和肥力因素。
第五章 土壤的水气热状况
第一节 土 壤 水 水汽
一、土壤水的形态分类
土壤
固态水——土壤水冻结时形成的冰晶。
土
气态水——存在于土壤空气中的水蒸气。
壤
水
吸湿水（紧束缚水）
的
液态水 膜状水（松束缚水）
类
毛管水
型
重力水
地下水
1、吸湿水 干土从空气中吸着水汽所保持的水， 称为吸湿水。又称为紧束缚水，属于无效水分。
土壤空气状况对植物生长的影响有以下几方面:
● 土壤空气与根系发育 ● 土壤空气与种子萌发 ● 土壤空气与养分状况 ● 土壤空气与植物病害
第三节 土壤热状况(自学）
土壤中的热状况指土体中的热量分布及其动 态变化。
一、土壤热平衡
（一）土壤热来源与土壤吸热性
太阳辐射
土壤热来源
有物分解
地热传导
化学反应放热
地面辐射平衡示意图
（二）土壤热消耗和土壤散热性
土壤向大气散失热的性能称为土壤的散热性。 土壤的吸热和散热随时都在进行，处于一种动态平 衡。
二、土壤的热学性质
（一）土壤热容量
单位质量土壤（或容积土壤）每升高1℃温度时所 需要的热量，称土壤热容量。
土壤热容量有质量热容量和容积热容量两种 表示方法。
包括吸湿水、膜状水、毛灌水和重力水。
（二）土壤有效水分的范围
一般说来，凋萎系数与田间持水量之间的 水分，属于有效含水量的范围。
土壤有效含水范围受下列土壤因素影响：
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。 见表6-2
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
［W／ （m．K）
1.67472
0.502416 0.020934
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第四节 土壤水气热的相 互关系及其调节
一、土壤水、气、热的相互关系
二、土壤水气热的调节
●耕作和施肥 ●灌溉和排水
●地面覆盖 ●应用土面增温剂