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1、第五章土壤空气及热量状况第一页，本课件共有17页第一节 土壤空气及其更新 一、土壤空气组成特点二、土壤空气的更新三、土壤通气性第二页，本课件共有17页一、土壤空气的组成特点一、土壤空气的组成特点1土壤空气中的CO2的质量分数高于大气2土壤空气中的O2质量分数低于大气3土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气4土壤空气中有时有少量还原性气体5土壤空气成分随时间和空间而变化二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换）二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换）1.整体交换 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。交换速度较快。如土温高于气温，土内空气
2、受热膨胀而被排出土壤，气压低，大气的重量减少，土壤空气被排出。2.气体扩散 气体扩散：它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小（气压低）处移动。交换速度较慢，气体扩散是气体交换的主要方式。第三页，本课件共有17页 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，土因此，土壤气体交换被称为壤气体交换被称为“土壤呼吸土壤呼吸”。三、土壤的通气性三、土壤的通气性 土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许通气的能力。土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其组成，使土体各部分组成
3、趋向一致，如果土壤通气性差，土壤中的O2在短时间内可能被全部耗竭，而CO2的含量随之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。重点：重点：重点掌握土壤空气组成特点及土壤的通气性。第四页，本课件共有17页第二节第二节 土壤热性质及土壤热量平衡土壤热性质及土壤热量平衡 一、土壤的热量来源一、土壤的热量来源 二、土壤的热性质二、土壤的热性质 三、三、土壤热平衡及其热量状况土壤热平衡及其热量状况第五页，本课件共有17页一、土壤热量的来源一、土壤热量的来源 1太阳的辐射能 太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的平均辐射强度为1.9cal/cm2/mm，此值又称太阳常数。2.生物热 土壤微生物在分解有机质的
4、过程中常放出一定的热量，但数量较少。2 3.地球内热 由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力差，因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热源不可忽视。第六页，本课件共有17页二、土壤的热性质土壤的热性质1土壤热容量 是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减1时所需要吸收或放出的热量，一般用焦耳数表示。土壤热容量愈大，则土温升高或降低愈慢，反之则愈快。容积热容量与重量热容量的关系：容积热容量=重量热容量 土壤容重土壤固、液、气三相组成的热容量差异很大。土壤水的热容量最大。通过调控土壤水分状况可以调节土壤热状况。第七页，本课件共有17页 2.土壤导热率 土壤吸收一定的热量后，除用于本
5、身的升温外，还将热量传给临近土层。土壤传导热量的特性称土壤导热性。土壤导热性的大小用导热率衡量。土壤导热率：指厚度为1cm，两端温度相差1时，每秒钟通过1cm2土壤断面的焦耳数。（J/cm2.S.K）土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。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。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼夜温差小。第八页，本课件共有17页3.土壤热扩散率 指标准状态下，在土层垂直方向上，每cm距离内有1的温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入1cm3土壤断面面积
6、的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。与导热率成正比，与容积热容量成反比。土壤导温率的大小同样取决于三相物质的比例：一般而言，土壤固相部分较稳定。土壤导温率主要取决于水和空气的比例，干土温度易上升，湿土温度不易上升。土壤热扩散率=/cv 导热率 cv 热容量 热容量不变时，导温率与导热率的增高是一致的，但如果热容量发生变化时，则二者的表现就不一致了。如当干土水分开始增加时，土壤导温率因导热率的增大而增大。但当水分增加到一定程度后，导温率反而降低。第九页，本课件共有17页三、土壤热平衡及其热量状况三、土壤热平衡及其热量状况1土壤热量平衡当土壤表面吸收辐射热后，部分以辐射形式再返回大
7、气，另一部分传给下层土壤，以用以土壤水分蒸发的消耗，余下的热量才用于土壤本身的升温。土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况，可用下式表示：S=W1+W2+W3+R 式中：S土壤表面接受的太阳辐射能 W1地面辐射所损失的热量 W2土壤增稳的热量 W3土壤水分蒸发所消耗的热量 R其它方面所消耗的热量 一般情况下，在太阳辐射能量为一固定量的情况下，如果能减少W1地面辐射能损失的能量、W3土壤水分蒸发所消耗的热量和R土壤温度可随之增加；反之，土壤温度会降低。农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料大棚等措施以调节土壤温度。第十页，本课件共有17页2.土壤热量状况 土壤热量状况是指在周年或
8、一日内上下土层间的温度变化情况。土壤温度的年变化土壤温度的日变化 表层土温随季节的变化幅度大于下层土壤，土层越深土温变幅越大。3影响土壤热状况的因素天文及气象因素土地位置土壤的组成和性质土面状况第十一页，本课件共有17页第三节第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响土壤空气与土壤温度对植物生长的影响 一、土壤空气对作物生长的影响一、土壤空气对作物生长的影响 二、土壤热量对作物生长的影响二、土壤热量对作物生长的影响 三、三、土壤空气、热量状况的调节土壤空气、热量状况的调节第十二页，本课件共有17页一、土壤空气对植物生长的影响一、土壤空气对植物生长的影响 1.影响种子的萌发 种子萌发需要吸收一定
9、的水分和氧气、缺O2会影响种子内物质的转化和代谢活动。有机质嫌气分解也会产生醛类或有机酸而妨碍种子的发芽。2影响根系的发育 通气良好有利于大多数作物根系的生长，表现为根系长，颜色浅根毛多；缺O2土壤中的根系则短而粗，根毛数量大量减少。研究表明：土壤空气中O2浓度低于9%-10%时，根系发育则会受到抑制；小于5%时，绝大部分作物的根系就停止发育。第十三页，本课件共有17页3影响根系吸收功能 土壤良好的通气状况有利于根系的有氧呼吸，释放较多的能量，有利于根系对养分的吸收。4影响土壤微生物的活动和养分状况土壤空气的数量和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，分解彻底，氨
10、化过程加快，也有利于硝化过程的进行，故土壤中有效氮丰富。土壤缺O2时，则有利于反硝化作用的进行，造成氮素的损失或导致亚硝酸态氮的累积而毒害根系。5影响植物生长的土壤环境状况。第十四页，本课件共有17页二、土壤温度对植物生长的影响二、土壤温度对植物生长的影响 1.影响植物根系的生长发育 2影响种子的发芽出苗 3影响的植物的营养生长与生殖生长 4对其他肥力因素影响，间接影响植物的生长 此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影响有效养分的释放。三、土壤空气、热量状况的调节三、土壤空气、热量状况的调节1.土壤空气状况的调节（1）耕作（2）轮作（3）排水 第十五页，本课件共有17页2土壤热量状况的调节垄作以水调温覆盖 是调节土壤温度最常用的手段之一。包括透明覆盖和非透明覆盖。如秸秆、化学覆盖剂等，此外还有铺砂盖草等，可以起到保墒增温的效果，塑料薄膜进行地表覆盖不仅有明显的增温作用，也有一定的保墒效果。设置风障 寒冷多风地区设置风障能降低风速，减少地面乱流和蒸发耗热的作用，可以有效地提高地温。第十六页，本课件共有17页1.与大气组成相比，土壤空气有哪些特点？2.简述土壤空气更新的方式及其影响因素。3.土壤热特性包括哪些？这些因素对土壤热状况 有何影响？4.如何调节土壤的热量状况？5.土壤空气及温度对植物生长有何影响？6.如何综合调节土壤水、气、热状况？思考题思考题第十七页，本课件共有17页