ch4 第四章 土壤肥力因素及其调控

（2）运动高度
毛管孔隙越细，高度越高
（3）运动速度
摩擦力小，运动快
3. 土壤中气态水的运动
水分以水汽的形式扩 散到大气中的现象即为 土面蒸发，也称跑墒。
大气蒸发力控制阶段； 土壤导水率控制阶段； 扩散控制阶段。
四、土壤水分的保蓄和调节
一、改良土壤，增施有机肥料，提高保水能力。 二、及时中耕松土，切断毛管联系，减少水分 蒸发。 三、搞好农田基本建设，合理耕作，减少水分 渗漏。 四、创造良好的土层构造（上轻下重；上松下 实）。
1、毛管悬着水
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。
土粒
毛 管 悬 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。
土粒 地下水位
毛 管 上 升 水
4.重力水
土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的 水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大 孔隙向下移动，这种水叫重力水。 当土壤中所有孔隙充满水时的土壤的含水量叫 饱和含水量。
（二）土壤水的有效性
1．土壤水分常数 土壤吸湿系数、萎蔫系数、田间持 水量、饱和含水量等对某一土壤来说， 其数值是固定的或变化极小，称之为土
指单位容积或单位质量的土壤在温度升 高或降低1℃时，所吸收或释放出的热量。
容积热容量：CV 包括 质量热容量：C m J/g·K J/㎝2·K CV =C·d m
土壤热容量受土壤固液气相三相组成的影响。
CV Cvm Vm Cvo Vo Cvw Vw Cva Va v
Fe2O3 Al2O3 腐 殖 质 土壤空气 土壤水分
（二）土壤热导率（λ）
指土层厚度1cm，两端温度相差1℃时，单位 时间内通过单位面积土壤断面的热量。
土 壤 组 成
导 热 率 [ c a l/（ c m · s · ℃ ） ]
表 6－ 16 土 壤 各 组 成 成 分 的 导 热 率 矿 物 质 水 分 空 气
(三)土壤导温率
指土壤传递热量后其温度升高难易的性能， 是热容量和热导率的综合表现。导温率能直接 说明土壤温度的变化速率。
土壤导温率与热导率和热容量的关系如下：
影响土壤导温率的主要因素是土壤含水 量，干土易升温，湿土不易升温。
三、土壤温度对土壤肥力和植物生长的影响 （一）土壤温度对土壤肥力影响
1.土温升高，土壤养分的溶解度增大，有效性提高。
土壤空气和大气组成的差异
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．土壤空气中的水汽含量一般高于大气
4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）
差异主要来自植物根系呼吸作用、微生物 活动和土壤空气与大气的交换速率大小。
二、土壤空气的交换与调节
(一)土壤空气的运动方式
壤水分常数。
2．土壤水的有效性 图P91 （1）能被吸收利用的水称为有效水；不能 被吸收利用的水称为无效水。 （2）萎蔫系数是土壤有效水的下限，田间 持水量是有效水的上限，当土壤含水量低 于萎蔫系数或高于田间持水量时的水分都 是无效水。
二、土壤水分含量与表示方法
1.质量含水量 指土壤水的质量占烘干土质量的百分率，常用百分 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。
2、某土壤田间持水量为26%，当时测得该土壤含水量为7.8%， 土壤容重为1.5g/cm3。请问： 1）该土壤的相对含水量是多少？是否适宜旱地作物的生长发育？
2）若要灌溉1hm2的面积，使0.5m深的土层中的水分达到18% ，
请问需要灌水多少吨？ 解：1）该土壤的相对含水量＝ 7.8%/ 26%＝30%。因旱地作物 适宜的土壤含水量为田间持水量的60%－80%，故不适合旱地作 物的生长发育。 2）灌水量＝（ 26% － 18% ）*1.5*10000*0.5＝600吨。
矿 物 质 有 机 质
水 分
空 气
土壤热容量的大小主要取决于土壤水分，土 壤愈潮湿，土壤热容量大，温度变化愈慢。
不同土壤组分的热容量
6－3 土壤不同组分的热容量 重量热容量 （Jg-1c-1） 粗石英砂 高 岭 石 石 灰 0.745 0.975 0.895 0.682 0.908 1.996 1.004 4.184 土壤组成物质 容积热容量 (Jcm-3c-1) 2.163 2.410 2.435 － － 2.515 1.255×10-3 4.184
0 .0 0 4 － 0 .0 0 5 0 .0 0 1 4 0 .0 0 0 0 5
干 燥 土 壤
0 .0 0 0 3 － 0 .0 0 0 5
土壤热导率是衡量土壤传导热量快慢的指标。
当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙 被空气占领，导热率就小。当土壤湿润时， 土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。
宜旱地植物的生长发育。
4.土壤蓄水量
一定面积、一定厚度土壤中含水量的绝对数量。常将土壤含水量换算为水层 厚度（mm）来表示。 如某土层深为1m，土壤质量含水量为20%，容重为1.2g/cm3，则水层厚度为： 1000*20%*1.2＝240（mm）
灌水定额＝（田间持水量－土壤实际含水量）*土壤容重*灌溉面积*灌溉深度 如有一土壤田间持水量为26%，当时测定该土壤含水量为16%，土壤容重为 1.5g/cm3，若要灌溉1hm2的面积，使0.5m深的土层中的水分达到田间持 水量，请问需要灌水多少吨？ 灌水量＝（ 26% － 16% ）*1.5*10000*0.5＝750吨。
毛管水
1.吸湿水
土粒靠分子引力从土壤空气中吸持的气态水 称为吸湿水，通常在土粒表面形成单分子水层。 ①植物不能吸收利用，是一种无效水。
②受到的土粒吸引力极大，不能自由移动，不能溶 解其它物质。 土壤吸湿水达最大量时的土壤含水量称为最 大吸湿量（吸湿系数）。
2.膜状水
土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿水 外围形成薄的水膜，称为膜状水。
第三节 土壤的热量状况
一、土壤的热量来源及影响因素 二、土壤的热性质 三、土壤温度对土壤肥力和作物生长的影响
四、土壤温度的变化规律与调节
一、土壤热量的来源及影响因素
（一）来源 1.太阳辐射：是土壤热量的最主要来源，也 是地球上一切能量的最初来源。 2.生物产热： 微生物分解有机质是一个放热 过程，释放出的热量，一部分被微生物自 身利用，大部分用来提高土温。 3.地球内热：地球内部的岩浆通过传导作用 达到地表热量。
（三）影响土壤微生物活动从而影响养分的转化
土壤空气的数量和O2的含量显著影响到微生物 的活性。O2供应充足时，有机质分解速度快，土壤 速效养分含量高。 土壤缺O2 时，厌气微生物活动旺盛，有利于土 壤腐殖质的形成。
（四）影响土壤的氧化—还原状况。土壤处于还原状 态时，会产生大量的还原性气体和铁、锰等低价的还 原性物质，使作物受害。
四、土壤空气状况的调节 排水和灌溉 对旱作土壤，有雨后中耕松土，深耙勤 锄，打破土表结壳，疏松耕层等措施。 对于水田土壤，可通过落水晒田、晒垡， 搁田及合理的下渗速率等措施。
1、某土壤质量含水量为20.3%，已知土壤容重为1.2g/cm3， 求土壤中空气所占体积（土壤密度为2.65g/cm3）。 解：1）土壤容积含水量＝ 20.3% * 1.2g/cm3 ＝ 24.4%。 2）土壤总孔隙度为（1－1.2/2.65）*100%＝55%。 3）土壤中空气所占体积＝ 55%－24.4% ＝30.6%。
土壤水重（g） 烘干土重(g) 湿土重－烘干土重 烘干土重（g）
土壤含水量=
×100%=
×100%
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。
容积含水量= 水分体积 土壤体积 ×100%= 土壤质量含水量×土壤容重
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%。
土 壤 肥 力 第 因 四 素 章 及 其 调 控
主要内容
第一节 土壤水分 第二节 土壤空气 第三节 土壤热量状况
第四节 土壤养分
第一节 土壤水分
一、土壤水分的形态及其有效性 二、土壤水分的含量与表示方法 三、土壤水分的运动
四、土壤水分的保蓄和调节
（一）土壤水分存在的形态及其有效性
吸湿水 膜状水 土壤水分 毛管上升水 毛管水 毛管悬着水 重力水 吸湿水 膜状水
则：土壤总孔隙度为55%，则空气所占体积为30.6%。
3. 相对含水量
土壤自然状态下含水量与田间持水量的百分比。 相对含水量＝土壤实际含水量（质量%）/田间持水量 （质量%）×100％ 如某土壤的田间持水量为24%，现测得该土壤的实际
含水量为12%，则：土壤相对含水量＝12%÷24%＝50%
一般认为，土壤含水量为田间持水量的60%－80%时，最适
2.土温升高，微生物对有机质的矿化速率提高，养 分释放量增加。 3.土温升高，作物吸收养分的能力加强。
（二）土壤温度对植物生长的影响
1. 影响种子的发芽出苗 （小麦、大麦1~2℃，水
稻12~14℃）
2. 影响植物根系的生长发育（10℃以上，根系生
1.整体交换——气体对流
土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素 的作用下整体排出土壤，同时大气也整体进入，称整 体交换。特点是交换速度快。 生产实践中的耕翻或松土，就是通过整体交换达 到更新表层土壤空气的目的。
2. 气体扩散——主要方式
它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度低 （气压低）处移动。 土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总是 高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而CO2则是从 土壤向大气扩散，正如人不断呼出CO2和吸进O2一样， 因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。
排水
灌溉
第二节
土壤空气
一 、土壤空气的组成 二、土壤空气的运动
三、土壤空气与土壤肥力
一、土壤空气的组成
土壤空气与大气组成的比较（容积%） 气 体 近地面 的大气 土壤 空气 O2 20.94 18.020.03 CO2 0.06 0.150.65 N2 78.05 78.880.24 其他 气体 0.95 1
①膜状水受到引力为6.25－31pa，一般植物根系的 最大吸力为15Pa ，所以土粒吸力超过15Pa的那 部分膜状水就不能被植物利用。
②膜状水可以可以移动，但速度非常慢，每小时不 超过0.4mm。
当土壤对水分子的吸力等于或大于15Pa时， 植物会因吸不到水分而发生萎焉，此时的土壤含 水量称为萎焉系数或凋萎系数。
三、土壤空气对作物生长的影响
（一）影响种子萌发 土壤空气中O2浓度的提高可促进种子发芽， CO2浓度 过高会抑制种子发芽。种子的萌发一般需要O2在10%以上。 在生产中，播种过深、土壤渍水，雨后土壤板结等原 因都会影响种子的发芽率。 （二）影响根系的发育 土壤通气良好时，植物根系长，根毛多；通气不良时， 根系短而粗，根毛大量减少。 O2浓度<12%，根系生长受明显抑制，若低至5%下，绝 大多数根系停止生长。
三、土壤水分的运动
土壤水的饱和流动：重力水的渗透运动
土壤中液态水
土壤水的不饱和流动：毛管水的引力运动
土壤中气态水
扩散运动
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
（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。
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（一）土壤热容量（c）
3.毛管水
土壤毛管孔隙由于毛管力而保持的水分。
①毛管水所受力0.08－6.25Pa（比一般作物根系吸 力低的多），可全部被作物吸收利用。
②移动能力强，可以在土层中向上、向下方向运动， 迅速满足作物根系吸水的需要。 ③溶有各种养分，是植物利用土壤水分的主要形态。
根据毛管水在土壤中存在的位置：图P88