土壤水分、土壤空气和土壤温度 教 案

第三节 土壤水分、土壤空气和土壤温度

一、土壤水分

1、土壤水分的重要性、来源和消耗

2、土壤水分类型

据土壤水分所受吸引力的大小将土壤水分分为： 1）吸湿水：靠分子引力吸持在土壤颗粒表面的气态水。 所受吸力很大，31-1万个atm,既不能被植物吸收， 也不能自然蒸发。

吸湿系数

2）膜状水：受剩余分子引力吸引包围在吸湿水表面的液态水。所受吸力较小，只有6－31个atm,呈粘滞－液体状态，植物利用非常有限。 凋萎系数

3）毛管水：靠毛管力吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分。所受吸力更小，只有0.1－6个atm 。 田间持水量（或毛管持水量）

4）重力水：存在于非毛管孔隙中，受重力作用向下渗漏或侧向运动的水分。所受吸力较小0.1。 最大持水量

3、土壤含水量

1)计算公式

土壤含水量（%）=土壤水分重量/土壤固相重量×100%

=（湿土重－烘干土重）/烘干土重×100%

2）水分常数

概念：是指土壤能保持的各种水分形态的最大数值。

类型：4个，饱和持水量（或最大持水量）→田间持水量（或毛管持水量）→调萎系数→吸湿系数

饱和持水量（或最大持水量）：土壤中的大、小孔隙全部被水分充填时的土壤含水量。

田间持水量（或毛管持水量）：土壤中的小孔隙（即毛管孔隙）全部被水分充填时的土壤含水量。

凋萎系数（或凋萎点）：当土壤中的水分含量持续地下隆，直到植物根系从土壤中难以再吸收到水分。这时，土壤中的一些非常细小的毛管孔隙和土壤颗粒表面仍保持着水分，但数量已经很少，且土壤对水分的吸力大于植物对水分的吸力，以致不能被植物利用，植物在此情况下会因缺水而出现凋萎现象，此时的土壤含水量叫凋萎系数。

凋萎系数＝全部吸湿水＋剩余的膜状水〧1.5×吸湿系数吸湿系数：因分子引力吸持而保存在土壤颗粒表面，既不能被植物吸收，也不能自然蒸发，这部分水分的含量。风干土的含水量就是吸湿系数。

2、土壤水分类型

土壤有效水分含量= 田间持水量 - 凋萎系数

二、土壤空气

1．特点：与近地面空气相比，土壤空气有自己的特点

1）土壤空气不是连续的，而是存在于被固体颗粒隔开的土壤空隙中

2）土壤空气的含水量一般高于大气，通常处于饱和状态

土壤空气具有较高的含水量，一般高于大气，除表层干燥土壤外，通常处于饱和状态，相对湿度接近100%；

3）CO

2含量高于大气，O

2

含量则低于大气

大气中CO

2平均含量为0.03%，土壤空气中的CO

2

浓度比大气高出8-300倍；

大气中O

2含量为20.94%，而土壤空气中的O

2

含量仅为18.0 -20.03%。

4）土壤空气中含有较多的还原性气体

土壤空气中含有较多的还原性气体，如CH

4、H

2

、H

2

S等，而大气中一般极少。

2．原因：由土壤中众多的生命活动造成

1）土壤中生物体的呼吸活动要消耗O

2，产生CO

2

；

2）土壤有机质的分解转化，也要消耗O

2，产生CO

2

、CH

4

、NH

3

、H

2

S和H

2

等

3．交换过程（即土壤呼吸作用）

CO

2由土壤排出进入大气，O

2

由大气扩散进入土壤，犹如生物的呼吸过程，

故此又称其为土壤呼吸作用。

4．意义

土壤空气与大气的正常交换为土壤生物的活动和土壤有机质的转化创造了适宜的空气环境条件。具体为：

1）影响土壤微生物的活动，进而影响有机质的转化方向和速度。

2）影响植物根系和土壤动物的活动。

三、土壤温度

1、土壤热量平衡

2、土壤温度的变化

规律：土壤表面最大，随深度增加逐渐缩小，与地上气温的变化相对称（见图9.10）。

练习题

1.何谓土壤水分有效性？对于某一土壤来说，为什么有效水分含量不是一个常数？

2. 简述土壤呼吸作用对土壤肥力和全球变化的影响。

第四节土壤养分、土壤酸度与土壤胶体

一、土壤养分

1．类型

无效态（储存态）养分：存在于固体矿物和有机质内部的营养元素或养分，不能被植物直接利用，但却是土壤中营养元素的最大储备库，故此，也将地这些养分称为储存态。它们经过化学风化和矿质化作用后即可释放出来，转化为植物可利用的有效态养分。

有效态养分：包括自由态和吸附态（交换态），均为离子态。自由态存在于土壤溶液中，吸附态被吸附保存在土壤胶体的表面。两者之间存在着相互调节的动态平衡关系。

在数量上，无效态养分>有效态养分；在有效态养分中，吸附态>自由态。

2．三态之间的动态转化关系：见P465图9.9。

二、土壤溶液与土壤酸度

1．土壤溶液

1）概念：是指土壤水分及其所含气体、溶液和悬浮物质的总称，是一种多相分散系的混合液。

3）变化：表现在组成和浓度两个方面组成：

盐土：以易溶性盐类为主。

碱土：以K+、Na+的CO

32-、H CO

3

1-、SiO

3

2-盐为主，其次为可溶性的有机质，无

机-无机胶体、悬浮颗粒物质等。

草原土壤：以Ca(H CO

3)

2

为主,其次为硫酸盐。

森林土壤：以有机化合物为主，其次是Ca(H CO

3)

2

为主,其次是离子态养分。

浓度：

森林土壤＜草原土壤＜荒漠土壤＜盐碱土

不同类型的土壤中或同一土壤的不同类型中，以及在不同的季节里，其成分和浓度都有变化。

2．土壤酸度

1）根本原因：土壤溶液中存在H+，土壤胶体上存在H+、AL3+，二者都因土壤溶液中存在有酸碱物质。

2）类型：

①活性酸度(或有效酸度)：PH=-log[H+]

②潜在酸度：是指由土壤胶体上吸附的交换性H+、AL3+所引起的酸度，其大小用cmol/100g土表示。在一般情况下不显示其酸度，只有当这些H+、AL3+被其它阳离子代换下来进入溶液后才显示酸度。据测定方法的不同，将其分为以下两种：