第六章 土壤——自然地理学课件PPT

第六章 土壤
Soil
第一节 土壤的概念
• 土壤：地球陆地表面能够生长植物的疏松表层。 • 土壤的基本属性：具有肥力
– 土壤肥力：指土壤为植物生长不断地供应和协调养 分、水分、空气和热量的能力。
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• 土壤圈(pedosphere)是覆盖于地球表面和浅水域 底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层，是大 气圈、水圈、岩石圈、生物圈之间相互作用的产 物。
• 探地雷达(Ground Penetrating Radar) – 根据雷达波的传播路程和传播时间计算传播速度,进而推求土壤介 电常数和土壤含水量
• 卫星遥感 – 可见光与热红外遥感 – 微波遥感
凋萎系数：当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。 此时土壤水主要是全部的吸湿水和部分膜状水。
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毛管水
– 毛管孔隙中靠毛管力吸附保存的水分；
• 毛管上升水：指地下水位较高时，沿毛管上升而存在于 土壤毛管孔隙中的水分；
• 毛管悬着水：指与地下水无的存在于土壤毛管孔隙中的 水分，来自降水、灌溉水或冰雪融水；
▪ 土壤微生物是土壤有机质转化的主要动力
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腐 殖 质 化 过 程
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三、土壤水分
束 缚 水
土 壤 水
自 由 水
吸湿水 膜状水 毛管水 重力水
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1. 土壤水分类型
吸湿水
▪ 由于土壤表面张力所吸附的水汽分子 ▪ 干土从空气中吸着水汽所保持的水 ▪ 植物无效水
吸湿系数：干土从相对湿度接近饱和的空气中吸收 水汽的最大量
田间持水量：毛管悬着水达到最大时的土壤含水量
当把毛管放入水中，水会沿毛管上升， 高出盘中 的液面，这是由于毛管中心凹液面负压造成的
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重力水
– 当土壤水分含量超过田间持水量时，在重力作 用下，沿着土壤中的非毛管孔隙向下运动的多 余水分。
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。
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第二节 土壤物质组成
土壤是个多相分散体系，由无机和有机的 固体、液体和气体物质组成 。
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一、矿物质
土壤矿物的类型
▪ 原生矿物 ▪ 次生矿物
土壤矿物的分布规律
▪ 干冷气候条件下，土壤中含有较多的原生矿物； 湿热气候条件下，土壤中含较多的氧化铁、氧化 铝和氧化钛等较为稳定的矿物；
▪ 热带亚热带地区，次生粘土矿物以水铝石、高岭 石等为主；干旱寒冷地区，次生粘土矿物以伊利 石、蒙脱石、蛭石为主。
▪ 土壤容积含水量
• 土壤容积含水量是指土壤水分容积与土壤容积之比，常用v 表示。 v = 土壤水分容积/土壤容积×100%
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▪ 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%
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2. 土壤水分的有效性
土壤水分的有效性指土壤水分能够被植 物吸收利用的难易程度，不能被植物吸 收利用的称无效水，能被植物吸收利用 的称为有效水。
▪ 土壤有效水分的下限为萎蔫系数 ▪ 旱地土壤有效水分的上限为田间持水量 ▪ 旱地土壤最大有效水分量 = 田间持水量 -
萎蔫系数
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土壤水吸 力
土 壤 颗 粒
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二、有机质
有机质转化
▪ 腐殖质化过程 (Humification)：指进入土壤中 的动植物残体，在土壤微生物的作用下，分 解后再缩合和聚合成一系列暗黑色高分子有 机化合物的过程。
▪ 矿质化过程 (Mineralization)：指进入土壤中的 动植物残体，在土壤微生物的参与下，将复 杂的有机物质分解为简单化合物的过程。
• 频域反射仪（FDR）：Frequency Domain Reflectometry – 当土壤中的水分增加时，其介电常数相应增大，测量时电容式水 分传感器给出的电容值也随之上升。根据这种关系测定土壤湿度。
• 时域反射仪（TDR）：Time Domain Reflectometry – 根据土壤湿度与介电常数之间的关系，测量电磁脉冲从发射源出 发到返回所需时间以判断土壤含水量 – 测表层土壤 – 快速、准确、可连续原位测定及无辐射
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二、有机质
有机质化学组成 ▪ 普通有机质
• 碳水化合物：是土壤微生物的主要能源之一，又是形成 土壤结构的良好胶结剂
• 含氮化合物：是构成蛋白质的主要成分 • 木质素：是植物木质部分的主要组成部分 • 含磷、含硫化合物：是植物生长所需磷、硫的主要补给
源
▪ 腐殖质：有机质分解后再缩合或聚合而成 的一系列暗色高分子有机化合物
▪ 中子土壤水分仪
• 通过测定反映慢中子云的密度与水分子间的函数关系,可以确定土 壤含水量。
• 不破坏土壤，可测量土壤深达30米的剖面含水量，但是不能用于 表层土
• 缺点：垂直分辨率较差，表层测量困难，且辐射危害健康
▪ 张力计式土壤水分传感器
• 通过安装在土壤中的张力计，测量土壤水的吸力，然后依据土壤 水分特征曲线来换算成土壤含水量 20
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4. 土壤水分含量的测定方法
▪ 烘干法
• 经典烘干法: 在105～110℃条件下，烘至恒重，为烘干土重，以 此为基础计算水分重（蒸发损失量）的百分比（%）。
• 改进快速法——红外线烘干法、微波炉烘干法等。 • 缺点：采样会干扰田间土壤水分的连续性，在田间会留下的取样
孔，会切断作物的某些根并影响土壤水分运动
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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。
▪ 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。
– 土壤膜状水达到最大值时的土壤含水量称为土壤最大 分子持水量
吸湿水
有 效水 分
3.1Mpa 1.5Mpa 0.625Mpa
最
萎
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大
蔫
大
吸
系
分
湿
数
子
量
持
水
量
0.1Mpa
田 间 持 水 量
膜状水
毛管悬着 水
0Mpa 饱 和 持 水 量
重力水
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3. 土壤水分含量的常用表示方法
▪ 土壤质量含水量
• 土壤质量含水量是指土壤中保持的水分质量占土壤质量的分 数，单位g/kg (也曾用重量含水量，以%表示)。 m = [(m1-m2)/m2]×1000 式中m为土壤质量含水量（g/kg）、 m1为湿土质量（g）、 m2为干土质量（g）。