土壤水分和土壤空气
土壤水、空气和热量
第五章土壤水、空气和热量主要教学目标：学会分析土壤肥力要素水、气、热之间的关系。
由于土壤水分的重要作用，因此首先要求学生掌握土壤水的形态学观点和能量学观点。
在基本知识掌握的基础上,并能系统地处理土壤水、气、热三者的相互关系和调节措施。
主要内容：第一节土壤水的类型第二节土壤水分含量的表示方法第三节土壤水分能量的分析第四节土壤水分的管理与调节第五节土壤空气和热量第六节土壤水、气、热的相互关系第一节土壤水的类型土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分.土壤中液态水数量最多,对植物的生长关系最为密切。
液态水类型的划分是根据水分受力的不同来划分的，这是水分研究的形态学观点。
这一观点在农业、水利、气象等学科和生产中广泛应用。
一、吸湿水土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。
从室外取土，放在室内风干若干时间后，表面上看似乎干燥了，但把土壤放在烘箱中烘烤，土壤重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加，这表明土壤吸收了空气中的水汽分子。
土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力作用所引起的，一般来说，土壤中吸湿水的多少,取决于土壤颗粒表面积大小和空气相对湿度。
由于这种作用的力非常大，最大可达一万个大气压，所以植物不能利用此水,称之为紧束缚水。
二、膜状水土粒吸足了吸湿水后，还有剩余的吸引力，可吸引一部分液态水成水膜状附着在土粒表面，这种水分称为膜状水。
重力不能使膜状水移动，但其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动,植物可以利用此水。
但由于这种水的移动非常缓慢（0.2-0.4mm/d),不能及时供给植物生长需要，植物可利用的数量很少.当植物发生永久萎蔫时，往往还有相当多的膜状水。
三、毛管水当把一个很细的管子(毛细管)插入水中后，水分可以上升的较高于水平面,并保持在毛细管中。
毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。
毛管水可以有毛管力小的方向移向毛管力大的方向，毛管力的大小可用Laplace公式计算：P = 2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力,r为毛管半径。
土壤水分、空气和热量
1cm
19 ℃
（2）导热率的物理意义
导热率大则传热快，得热后迅速下传（失热后迅速补 给），引起的变温小。
导热率小则传热慢，得热后不易下传（失热后补给缓 慢），引起的变温大。
J s-1
1cm2
20 ℃
21 ℃ 21 ℃
1cm
19 ℃
20 ℃ 19.2 ℃
Question：土壤的导热率大小取决于什么？ Answer：取决于土壤中的基本组成物质。
固相 50% 矿物质45% 水20-30% 空气
30-20% 孔隙50%
有机质5%
不同土壤组分的热容量
土壤组成物质
粗石英砂 高岭石 石灰 腐殖质 Fe2O3 Al2O3
土壤空气 土壤水分
重量热容量 （Jg-1℃-1）
0.745 0.975 0.895 0.682 0.908 1.996 1.004 4.184
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
2、土壤膜状水
土壤膜状水：吸湿水达到最大后,土壤还有剩余的引力吸 附液态水, 在吸湿水的外围形成一层水膜。
膜 状 水 示 意 图
土壤膜状水的有效性：
土壤膜状水
3.1MPa (靠近土壤内层）（无效水）
受到的引力
0.625 MPa (靠近土壤外层）（有效水）
一般作物根系的吸水力平均为1.5MPa。
取容积为1的土壤，设它吸收（放出）的热量为 ⊿Q，引起的温度变化为⊿T ，则根据定义Cv=⊿Q/⊿T, 这就是容积热容量。
转换公式一下：⊿T=⊿Q/Cv， 当不同的物质吸收或放出相同热量时候，热容量越 大的物质，升、降温缓慢， 即温度变化小，反之亦然。
Question:土壤的热容量大小取决于什么？
植物生长的土壤环境-
第五章植物生长的土壤环境教学目标：掌握土壤、土壤肥力、土壤质地、土壤有机质、土壤通气性、土壤胶体、土壤保肥性、土壤供肥性、土壤缓冲性、土壤空隙性、土壤结构、土壤耕性等基本概念；土壤的基本组成及各组分的特性。
第一节土壤的基本组成。
一、土壤矿物质及土壤质地二、土壤生物和土壤有机质三、土壤水分和土壤空气1．土壤：即指覆盖在地球陆地表面上的，能够生长绿色植物的疏松表层。
土壤分为：自然土壤和农业土壤。
2．土壤肥力：是指在植物生长发育过程中，土壤不断地供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的能力。
3．土壤的组成：自然界土壤由矿物质、有机质（土壤固相）、土壤水分（液相）和土壤空气（气相）三相物质组成。
一、土壤矿物质及土壤质地（一）土壤矿物质的组成原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。
次生矿物是原生矿物在风化和成土作用下，重新形成的一类矿物。
（二）土壤质地土壤中各种粒级的配合和组合状况称为土壤质地，即土壤沙黏程度。
土壤质地可分为沙土、壤土和黏土三类。
1.沙土。
沙土的特性粒间孔隙大，通气性强，保水性差，不耐旱。
有机质分解快，保肥能力弱，但肥效快。
土壤温度变幅大，常称“热性土”。
作物前期生长快，后期易脱肥，“发小苗不发老苗”，肥水管理应是少量多次。
2.壤土。
壤土兼有沙土与黏土的优点，通气透水性良好，保水保肥力强；有机质分解较快，供肥性能好；土温较稳定，耕性良好水、肥、气、热状况比较协调，适宜种植各种作物，发小苗也发老苗——“壮子送老”3.黏土。
黏土的黏粒含量较多，其粒间孔隙小而总孔隙度大，毛细管作用强烈，透水透气性差，但保水保肥性强；黏质土矿质养分丰富，加之通气不良，有机质分解缓慢，肥效稳长后劲足；黏土水多气少，土温升降速度慢，昼夜温差小，称“冷性土”二、土壤生物和土壤有机质（一）土壤生物。
土壤生物包括土壤中的动物、植物和微生物。
土壤微生物种类：细菌、放线菌、真菌、藻类及病毒等。
第四章(2) 土壤水、气、热
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
土壤中的四个因素决定着土壤肥力的高低
土壤中的四个因素决定着土壤肥力的高低1 土壤水分1.1 土壤水分类型土壤水分常以三种形式存在于土壤中，束缚水。
紧紧吸附在土粒表面，不能流动，也很难为作物根系吸收的水分叫束缚水。
土粒越细，吸附在土粒表面的束缚水越多；毛管水。
土粒之间小于0.1mm的小孔隙叫毛细管，毛细管中的水可以在土壤中上下、左右移动，是供作物吸收利用的主要有效水。
因此，毛管水对作物生长发育最为重要；重力水。
是土粒之间大于0.1mm大孔隙中的水分。
由于受重力作用只能向下流动，所以叫重力水。
在水稻田中，重力水是有效的水分。
在旱田中，重力水只能短期被植物利用，如较长期地充满着重力水（即地里积水），则土壤空气缺乏，对作物生长非常不利。
1.2 土壤水分的有效性土壤水分并不能全部被作物吸收利用，束缚水和重力水都是不能被作物利用的无效水，只有毛管水是能被作物利用的有效水。
当土壤中只存在着束缚水时，因作物不能利用，而表现出萎蔫，这时的土壤含水量叫萎蔫系数。
随着土壤水分的增加毛细管中开始充水，当土壤中毛细管全部充满水时的含水量，叫田间持水量。
土壤有效水的数量是田间持水量减去萎蔫系数的数值。
土壤有效水含量的多少，主要受土壤质地、结构、有机质含量的影响。
砂土和黏土有效水都低于壤土。
具有团粒结构的土壤毛细孔隙增加，有效水含量高。
2 土壤养分2.1 土壤养分的有效性根据作物吸收土壤养分的难易，可把土壤养分分为两类。
一类是速效态养分叫有效养分，另一类是迟效态养分又叫潜在养分。
速效态养分以离子、分子状态存在于土壤溶液中和土壤胶凿表面上，能够直接被作物吸收利用。
持效养分存在于土壤矿物质和有机质中，难溶于水而不能被作物直接吸收利用，需经化学作用和微生物作用，分解成可溶性的速效养分才能被吸收。
理想的土壤，不但要求养分种类齐全，含量高，而且要求速效和迟效各占一定比例，使养分能均衡持久地供给作物利用。
2.2 土壤养分的转化2.2.1 土壤中氮的转化各类土壤中一般全氮含量约为0.05%-0.2%。
土壤水分、空气、热量(1)
2.土壤空气调节
• 对于一般旱作来说，发生通气不良、供氧不足的情况 很少。土壤通气不良主要发生在那些质地粘重、通气 孔隙度不足10％、气体交换缓慢的粘质土壤上。对于 此类土壤可采取合理耕作结合增施有机肥料，以改善 土壤结构、增加土壤通气孔隙。土体中水分过多不仅 空气容量减少，而且阻碍土壤空气与大气的气体交换， 这是地势低洼、地下水位高的易涝地区土壤通气性差 的主要原因，对此应加强土壤水分管理，建立完整的 排水系统，降低地下水位，及时排除渍涝。至于那些 主要是由降(灌)水量大而造成的土壤过湿、表土板结而 影响通气的，则应及时中耕、松土，破除地结皮等， 土壤通气性就会大大改善。
壤水的收人大于支出，则土壤水分含量增加；反之，土壤水的支出
大于收入，则土壤水分含量降低。在农业生产实践中，土壤水分平 衡的作用主要表现为：
①计算作物日耗水量 例如，某玉米地在6月15日灌水前根层土壤 含水量厚度为70mm，然后灌水55mm。6月25日测定同一根层的含 水量厚度为81mm，假设灌水后的这段时间内无降雨过程，也没有 土壤水分的深层渗漏，则在此期间玉米的日耗水量为：
• （1）土水势 • （2）土壤水吸力 • （3）土壤水分特征曲线
（1）土水势 土水势(soil water potential)表示土壤水分在土—水平衡体系 中所具有的能态。通常用水势(ψw)表示。由于土壤水分受到各 种吸力的作用，有时还存在附加压力，所以其水势必然与参 比系统不同，两者之差为土水势的量度。通常规定纯水池参 比系统的水势能为零，因此，土水势一般为负值，它主要由 以下几个分势组成。 基质势(matric potential) 通常用ψm表示。对于非饱和土壤 而言，由于基质吸力对水分的吸持，完成这一过程需要环境 对它做功，所以基质势为负值；而饱和的土壤水不受基质吸 持，故其基质势为零。
土壤水、气、热调节
有机无机配施对土壤水分状况的影响 （ %）
项目
对照 化肥
自然含水量 9.90 11.76 田间持水量 25.00 28.40 饱和含水量 35.18 35.10
猪粪 15.08 30.98 39.23
秸秆 化肥+猪粪 化肥+秸秆
14.10 29.12 36.90
16.92 31.23 40.71
15.71 31.41 40.68
灌溉方法：
地面平整、质地偏粘的土壤、大田作物和果园可采用畦灌； 土壤质地偏砂、丘陵旱地、菜园地等可选喷灌； 设施栽培的蔬菜可滴灌； 水分渗漏过快、深层漏水严重的土壤不宜采用沟灌。
灌溉方式：喷灌、滴灌、沟灌等
喷灌
滴灌
④提高土壤水分对作物的有效性
通过深耕结合施用有机肥，降低凋萎系数，提高 田间持水量，增加土壤有效水的范围；加厚耕层，促 进根系生长，扩大根系吸水范围，增加土壤水分的作 物有效性。
②减少土壤水分蒸发
中耕除草，消灭杂草，减少蒸腾；切断上下土层间 的毛管，降低土表蒸发，减少水分损失。
地面覆盖在干旱和半干旱地区，可使用地膜、作物 秸秆等进行土表覆盖，以减少水分蒸发损失。
③合理灌溉
灌溉目的：对根层补充水分，使土壤含水量达到田间持水量。 灌溉定额：据土壤自然含水量与其田间持水量之差确定。
二、土壤空气调节
质地粘重、通气孔隙度不足10%、气体交换缓慢的粘质土壤。
措施： 合理耕作结合增施有机肥料，以改善土壤结构、
增加土壤通气孔隙。 地势低洼、地下水位高的易涝地区，建立完整
的排水系统，降低地下水位，排除渍涝。 由降（灌）水量大而造成土壤过湿、表土板
结，则应中耕、松土，破除地结皮等。
三、土壤温度调节
土壤中的四个因素决定着土壤肥力的高低
土壤中的四个要素决定着土壤肥力的高低1土壤水分1.1 土壤水分种类土壤水分常以三种形式存在于土壤中，约束水。
牢牢吸附在土粒表面，不可以流动，也很难为作物根系汲取的水分叫约束水。
土粒越细，吸附在土粒表面的约束水越多；毛管水。
土粒之间小于 0.1mm 的小孔隙叫毛细管，毛细管中的水能够在土壤中上下、左右挪动，是供作物汲取利用的主要有效水。
所以，毛管水对作物生长发育最为重要；重力水。
是土粒之间大于 0.1mm 大孔隙中的水分。
因为受重力作用只好向下贱动，所以叫重力水。
在水稻田中，重力水是有效的水分。
在旱田中，重力水只好短期被植物利用，如较长久地充满侧重力水（即地里积水），则土壤空气缺少，对作物生长特别不利。
1.2 土壤水分的有效性土壤水分其实不可以所有被作物汲取利用，约束水和重力水都是不可以被作物利用的无效水，只有毛管水是能被作物利用的有效水。
当土壤中只存在着约束水时，因作物不可以利用，而表现出萎蔫，这时的土壤含水量叫萎蔫系数。
跟着土壤水分的增添毛细管中开始充水，当土壤中毛细管所有充满水时的含水量，叫田间持水量。
土壤有效水的数目是田间持水量减去萎蔫系数的数值。
土壤有效水含量的多少，主要受土壤质地、构造、有机质含量的影响。
砂土和粘土有效水都低于壤土。
拥有团粒构造的土壤毛细孔隙增添，有效水含量高。
2土壤养分2.1 土壤养分的有效性依据作物汲取土壤养分的难易，可把土壤养分分为两类。
一类是速效态养分叫有效养分，另一类是迟效态养分又叫潜伏养分。
速效态养分以离子、分子状态存在于土壤溶液中和土壤胶凿表面上，能够直接被作物汲取利用。
持效养分存在于土壤矿物质和有机质中，难溶于水而不可以被作物直接汲取利用，需经化学作用和微生物作用，分解成可溶性的速效养分才能被汲取。
理想的土壤，不只要求养分种类齐备，含量高，并且要求速效和迟效各占必定比率，使养分能平衡长久地供应作物利用。
2.2 土壤养分的转变2.2.1 土壤中氮的转变各种土壤中一般全氮含量约为 0.05%-0.2%。
第四章土壤水空气热量
凋 萎 系 数
最 大 分 子 持 水 量
毛 管 断 裂 含 水 量
田 间 持 水 量
毛 管 持 水 量
饱 和 持 水 量
吸湿水 膜状水
毛管悬着水 毛管上升水
重力水
无效水
有效水
多余水 （旱地）
图3-4 土壤保持水分能量、水分常数与水分有效性的关系
表3-3 土壤质地与有效水最大含量的关系
土壤质地 砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 粘土
密度1.2-2.4，冰点是-78 ℃ ，105℃可烘出来。
影响因素：质地、气温、相对湿度。
对植物无效！
土粒
土粒
吸湿水层 膜状水层
吸湿水示意图
土壤质地愈粘重，吸湿系数愈大。
土壤 质地
紫色土 粘土
黄壤 重壤 4.11
潮土 中壤 2.52
砂土 砂土 0.8
吸湿系数 7.53 （%）
有 吸 风干土 湿无 水 烘干土
毛管水的类型
1）悬着毛管水（capillary suspending water） ：在地
形部位高，地下水位深的地方，降雨或灌水后，借毛管力保持 的水分，与地下水无直接联系，同下面的干土层有明显的湿润 线分界，好象悬着在上层土壤毛管孔隙中的水。 *田间持水量（field water capacity） ：土壤毛管悬着水达 到最多时土壤含水量。 *毛管断裂含水量（capillary disrupting moisture） 当土壤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，蒸发速率明显降低，此时土壤含水量称为毛管断 裂含水量。大约相当于该土壤田间持水量的75％左右。
膜状水示意图
根毛土粒土粒土粒rd D土粒
膜状水移动示意图
土壤水、空气和热量
curve)（P68-69自学）
第三节 土壤空气
一、土壤空气组成
土壤空气与大气组成含量的差异
气体 O2(%)
20.94
18.0～20.03
CO2(%)
0.03
0.15～0.65
N2(%)
78.05
78.8～80.24
其它气体(%)
0.98
0.98
近地表大气
土壤空气
土壤空气与近地表大气组成，主要差别： （1）土壤空气中的CO2含量高于大气； （2）土壤空气中的O2含量低于大气； （3）土壤空气中水汽含量一般高于大气； （4）土壤空气中含有较多的还原性气体。
毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
毛管上升水受地下水压影响，通常大于田间持水
量。毛管持水量是计算土壤毛管孔隙度的依据。
毛管孔度＝毛管持水量 ×容重
通气孔度＝总孔度－非活性孔度－毛管孔度
（三）土壤水的有效性(availability)
土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用 及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水 (unavailable water)，能被植物吸收利用的水称为有 效水(available water)。有效水的范围是凋萎系数至 田间持水量间的差值，即凋萎系数是土壤有效水的下 限。
二、土壤空气的运动
（一）土壤空气的对流（convection）
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。对流由高压区流向低压区。
影响土壤空气对流的因素
（1）气压变化：大气压上升，一部分空气进入土壤孔隙，
大气压下降，土壤空气膨胀，一部分土壤空气进入大气。
（2）温度变化：土壤温度高于大气温度时，土壤中的空气
由重力作用产生的水势。如果土壤水在参照面之 上，则重力势为正，反之，重力势为负。 5、总水势(Ψt)
土壤水分平衡、土壤空气的运动、土壤热量与土壤热性质
其土壤含水量的变化应等于其来水水增加，负值表示减少。
田间土壤水分收支示意图P 下渗水 D 降水灌溉 I上行水 U根据田间土壤水分示意图，可列出土壤水分平衡的数学表达式：P+l+U=E+T+R+In+D+△W式中:△W 表示计算时段末与时段初土体储水量之差(mm);公式中左侧为水分进入量；而右侧则为水分支出量。
当△W 为零时，说明，土层中水分无增无减，即收支平衡。
植物冠层截流 ln蒸腾、蒸发ET 径流损失 R动，并不断地与大气进行交换。
如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会在12~40h消耗殆尽。
土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。
（一）对流定义：是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动，也称为质流。
土壤与大气间的对流总是由高压区流向低压区。
低压对流方向：高压总压力梯度的产生：气压变化、温度梯度、表面风力、降雨或灌溉、翻耕。
土壤空气对流方程式:q v = -(k /η) ▽pq v—空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的空气容积);k —通气孔隙透气率;η —土壤空气的粘度;▽p —土壤空气压力的三维梯度。
空气对流量随着土壤透气率和气压梯度的增大而增大。
（二）扩散定义：在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。
是土壤与大气交换的主要机制。
扩散过程气相扩散液相扩散通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用通过不同厚度水膜的扩散（二）扩散这两种扩散过程都可以用费克（Fick）定律表示：qd = - Ddc/dxqd — 扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量);“-”— 表示方向D — 在该介质中扩散系数（其量纲为面积/时间);dc/dx — 浓度梯度对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示：qd = - (D/B) (dp/dx )B — 偏压与浓度的比扩散系数D值的大小取决于土壤性质,通气孔隙状况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等)（一）土壤热量来源太阳辐射能：土壤热量的最根本来源。
《土壤学》第四章 土壤水分、空气与热量状况
（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
土壤水、空气和热量
1、吸湿水
--- 干燥土粒通过分子引力和静电引力的作用，从 空气中吸持汽态水，使之在土粒表面形成一或 数分子层厚的水膜，称为吸湿水。 ---没有溶解溶质的能力，不能呈液态自由移动， 只有加热到105-110°C时，才呈气态扩散。不能 被植物吸收利用。 ---质地粘重、有机质含量高的土壤，吸湿水含量 高。 ---土壤空气湿度达到近100%时，土壤时湿水达到 最大量。此时的含水量称为吸湿系数。
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所含水量相当于 同面积水层的厚度。 Dw= θv.h
单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体积，量纲为 L3 。 V方/公顷，
V方/亩
第二节、土壤水的能态
一、土水势
与自然界其它物体一样，土壤水具有不同数量和形 式的能量。
（1）毛管悬着水
降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而保留在土壤 上层的水分，称为毛管悬着水。 毛管悬着水达到最大量时的含水量，称为田间持水 量。 田间持水量是旱地土壤有效水的上限。
（2）毛管上升水
地下水随毛管孔隙上升而被毛管力保持在土壤中的 水份，称为毛管上升水。 当地下水位适当时，毛管上升水是作物所需水份的 重要来源。 毛管上升水达到最大量时的土壤含水量，称为毛管 持水量。
土壤水分特征曲线示意图
不同土壤的水分特征曲线 (低吸力脱湿过程)
五、土壤水分的有效性
土壤水分的有效性指土壤水是否能被植物利用及其 被利用的难易程度。 传统的水分形态学观点认为：旱地土壤水分有效性 的上限是田间持水量，下限是凋萎系数。
土壤水分能量观点认为：土壤水分有效性是一个与大 气条件紧密相连的问题，应该从土壤-植物-大气这个动 态系统来阐明土壤水分的有效性。 只要根系吸收水分的速率能平衡蒸腾损耗水分的速率， 植物就能正常生长，土壤水分就是有效的。 一旦根系吸水速率低于蒸腾速率，植物就失水，并且 迅速凋萎。此时土壤水分就是无效的。
土壤的水、气、热状况
（二）、气态水的运动 土壤气相水在孔隙内的运动，实际上是 水气分子从一个地方向另一个地方扩散 的运动。它服从于一般气体扩散定律。 水气运动的梯度是水气压梯度，即水气 从气压高处向气压低出扩散。
（1）大气蒸发力控制阶段（蒸发率不 变阶段）：特点：土壤水较多，向土 面的导水率高，足以补偿土面蒸发消 耗水量，所以蒸发率不变，一般可持 续几天，丢水量也大。
（1）毛管上升水：是指地下水沿着毛管上升而充 满毛管孔隙中的水分。土壤中毛管上升水的最大值 称为毛管持水量，它是吸湿水、膜状水和毛管上升 水的总和。
（2）毛管悬着水：是在地下水位深，当降雨
或灌溉后，借毛管力保持在土壤上层未能下 渗的水分。这种象悬着在上层土壤中的毛管 水称为毛管悬着水。
重力水
当土壤水分超过田间持水量，多余的 水分就会受重力的作用沿土壤中大孔 隙望下移动，这种受重力支配的水叫 重力水。 重力水不受土壤吸附力和毛管力的作 用。它是植物根系能够吸收利用的水 分。
（2）土壤导水力控制阶段（蒸发率降低阶 段）特点：土壤蒸发的强度取决于土壤的导 水性质，即导水率的大小。该阶段维持的时 间不长。当土面的水气与大气压的水气达到 平衡时，土面就成为风干状态的干土层。除 地面覆盖外，中耕结合镇压，具有良好的保 墒效果。
（3）扩散控制阶段：土面形成干土后，土壤 水向干土层的导水率降至近于零时，液态水 已不能运行至地表，在干土层下稍微湿润土 层的水分汽化，形成水气分子通过干土层扩 散到大气中去。只要土表有 1-2cm 的干土层， 就能显著减低蒸发率。这一阶段，通过镇压 以防止蒸发，抑制水气向大气扩散。 二阶段 初。
土壤导热率主要受含水量及松紧程度的影 响。土壤导热率随含水量的增加而增加，因为 含水量增加后不仅在数量上水分增加易于导热， 而且水分增加后使土粒间彼此相连，增加了传 热途经。，所以湿土比干土导热快。在低温时， 导热率与土壤容重呈正比关系。因为容重小， 孔度高，因为孔隙中空气可被认为不传热途径， 所以导热率低；容重大，土粒彼此接触紧密， 易于导热。一般而言，土壤含水量对土壤导热 率增大的影响比容重增加的影响要显著的多。
植物生产环境-土壤水分与土壤空气
土壤水分与土壤空气一、土壤水分土壤水土壤水并不是纯水，而是含有多种无机盐与有机物的稀薄溶液、又称土壤溶液。
植物吸收水分的主要来源。
土壤水分类型有吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。
土壤水分除能直接供作物直接吸收外，还影响着土壤的其他肥力性状，如矿质养分溶解、土壤有机质的分解与合成、土壤的氧化还原状况、土壤热特性、土壤的物理机械性性等。
因此，土壤水分是土壤肥力诸因素中最重要、最活跃的因素。
二、土壤空气1.土壤空气组成与特点与大气相比，土壤空气的组成特点如下：(1)土壤空气中的二氧化碳的含量高于大气。
(2)土壤空气中的氧气含量低于大气。
(3)土壤空气的相对湿度比大气高。
(4)土壤空气中有时像甲烷等还原性气体的含量远高于大气。
还原性气体通常在水分饱和的土壤中产生，如浓度过高，可能会不利于作物的生长。
(5)土壤空气各成分的浓度在不同季节和不同土壤深度内变化很大。
2.土壤通气性土壤空气与大气的交换能力或速率称为土壤通气性，如交换速度快，则土壤的通气性好；反之，土壤的通气性差。
土壤空气与大气之间的交换机理为：（1）土壤空气的整体交换（2）土壤空气的扩散3.土壤空气与作物生长土壤空气状况是土壤肥力的重要因素之一，不仅影响植物生长发育，还影响土壤肥力状况。
（1）影响种子萌发；（2）影响根系生长和吸收功能；（3）影响土壤微生物活动；（4）影响植物的抗病性和土壤养分状况。
4.土壤通气性调节调节土壤空气的主要措施是：（1）深耕结合施用有机肥料培育和创造良好的土壤结构和耕层构造，改善通气性。
（2）客土掺沙掺黏，改良过沙过黏质地。
（3）后及时中耕，消除土壤板结。
（4）灌溉、排水相结合排水可以增加土壤空气的含量，灌水以降低土壤空气的含量，也可促进土壤空气的更新。
大规模农业生产一般不会对土壤采取强制通气的方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1）根系、微生物、土壤动物的呼吸 2）相对封闭 3）微生物等活动 4）地域性、大气变化
土壤通气性对植物生育的影响
1）影响种子萌发 2）影响根系的发育、吸收 3）影响土壤养分状况 4）影响植物的抗病性
措施
1）深耕施有机肥 2）合理排灌 3）适时中耕
知识拓展：
பைடு நூலகம்
土壤是人类从事农业生产的基地 结论——保护我国现有的18亿亩耕地！
土壤水分和土壤空气
思考
1、土壤水分的成分？ 2、土壤空气的成分及其特点，为什么？ 3、何谓土壤通气性？它对植物生育有何 影响？
土壤空气的特点
1）co2高于大气； 2）o2低于大气 3）水汽含量高于大气 4）还原性气体含量高于大气 5）还随时间、空间而变化
成因