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1、第2章 土壤的基本物质组成2.1 2.1 土壤矿物质与岩石的风化土壤矿物质与岩石的风化岩石风化形成的矿物质颗粒统称为岩石风化形成的矿物质颗粒统称为土壤矿物质土壤矿物质(soil(soil mineral matter)mineral matter)。2.1.1 2.1.1 岩石岩石(rock)(rock)的风化的风化2.1.1.1 2.1.1.1 地壳的元素组成地壳的元素组成地壳的成分极其复杂，几乎包括绝大多数已知元素，地壳的成分极其复杂，几乎包括绝大多数已知元素，但以但以氧、硅、铝、铁氧、硅、铝、铁四种元素为主。四种元素为主。2.1.1.2 2.1.1.2 主要成土矿物、岩石主要成土矿物、岩
2、石自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成母质自然界的矿物岩石经风化作用及外力搬运形成母质（parent material),parent material),母质经成土作用形成土壤。母质经成土作用形成土壤。岩石是一种或数种矿物的集合体。根据其成因可分岩石是一种或数种矿物的集合体。根据其成因可分为三类：为三类：（1 1）岩浆岩（）岩浆岩（magmatic rock)magmatic rock)：由岩浆冷凝而成。：由岩浆冷凝而成。（2 2）沉积岩）沉积岩(sedimentary rock)(sedimentary rock)：由各种先成的岩：由各种先成的岩石经风化、搬运、沉积、重新固结而成或由生
3、物遗石经风化、搬运、沉积、重新固结而成或由生物遗体堆积而成的岩石称为沉积岩。体堆积而成的岩石称为沉积岩。（3 3）变质岩）变质岩(metamorphic rock)(metamorphic rock)：在高温高压下岩：在高温高压下岩石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而形成的石中的矿物发生重新结晶或结晶定向排列而形成的岩石称为变质岩。岩石称为变质岩。2.1.1.3 2.1.1.3 岩石的风化岩石的风化风化风化(weathering)(weathering)是指岩石、矿物在外界因素和内部是指岩石、矿物在外界因素和内部因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分解的过程。因素的共同作用下，逐渐发生崩解和分解
4、的过程。（1 1）物理风化）物理风化(physical weathering)(physical weathering)（2 2）化学风化）化学风化(chemical weathering)(chemical weathering)（3 3）生物风化）生物风化(biological weathering)(biological weathering)2.1.1.4 2.1.1.4 母质的类型及分布规律母质的类型及分布规律（1 1）残积物）残积物(residual deposit)(residual deposit)（2 2）坡积物）坡积物(slop(slop deposit)deposit)（
5、3 3）洪积物）洪积物(diluvial deposit)(diluvial deposit)（4 4）冲积物）冲积物 (alluvial deposit)(alluvial deposit)（5 5）湖积物）湖积物(lacustrine deposit)(lacustrine deposit)（6 6）海积物）海积物(marine deposit)(marine deposit)（7 7）风积物）风积物 (aerolian deposit)(aerolian deposit)（8 8）黄土）黄土(loess)(loess)（9 9）红土）红土(quaternary red clay)(qua
6、ternary red clay)2.1.2 2.1.2 土壤的矿物组成和化学组成土壤的矿物组成和化学组成2.1.2.1 2.1.2.1 土壤矿物土壤矿物（1 1）原生矿物原生矿物(primary mineral)(primary mineral)：在风化过程中没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称为原有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物称为原生矿物。生矿物。（2 2）次生矿物次生矿物(secondary mineral)(secondary mineral)：原生矿物在风：原生矿物在风化和成土作用下，新形成的矿物称为次生矿物。化和成土作用下，新形成的矿物称为次生矿物。2.
7、1.2.2 2.1.2.2 土壤矿物质的化学组成土壤矿物质的化学组成 土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、钛、碳等钾、钛、碳等1010种元素占土壤矿物质总量的种元素占土壤矿物质总量的99%99%以以上，这些元素中以氧、硅、铝、铁四种元素含量最上，这些元素中以氧、硅、铝、铁四种元素含量最多。多。2.1.3 2.1.3 土壤的机械组成土壤的机械组成2.1.3.1 2.1.3.1 土壤粒级土壤粒级土壤粒级分类土壤粒级分类 土粒分级一般是将土粒分为石砾、砂土粒分级
8、一般是将土粒分为石砾、砂粒、粉砂粒和粘粒四级。粒、粉砂粒和粘粒四级。(1)(1)国际制土粒分级国际制土粒分级(2)(2)前苏联制土粒分级（又称卡庆斯基制）是以粒径前苏联制土粒分级（又称卡庆斯基制）是以粒径1mm1mm为土粒的上限为土粒的上限,以粒径小于以粒径小于0.001mm0.001mm为土粒的下为土粒的下限。限。(3)(3)我国制土粒分级我国制土粒分级各粒级的组成各粒级的组成(1)(1)矿物组成矿物组成 由于岩石中的各种矿物抵抗风化的强弱不同，造由于岩石中的各种矿物抵抗风化的强弱不同，造成各粒级土粒的矿物组成有较大的差别。成各粒级土粒的矿物组成有较大的差别。砂粒和粉砂粒主要是由各种原生矿物
9、组成；粘粒砂粒和粉砂粒主要是由各种原生矿物组成；粘粒部分主要由次生矿物组成。部分主要由次生矿物组成。(2)(2)化学组成化学组成 砂粒和粉砂粒以石英和长石等原生矿物为主，砂粒和粉砂粒以石英和长石等原生矿物为主，二氧化硅含量较高；粘粒中，则以次生硅酸盐矿物二氧化硅含量较高；粘粒中，则以次生硅酸盐矿物为主，铁、钾、钙、镁等的含量较多。为主，铁、钾、钙、镁等的含量较多。2.1.3.2 2.1.3.2 土壤质地土壤质地(soil texturesoil texture)土壤中各粒级土粒含量土壤中各粒级土粒含量(质量质量)百分率的组合百分率的组合,叫做叫做土土壤质地壤质地(或称土壤颗粒组成、土壤机械组成
10、或称土壤颗粒组成、土壤机械组成).).土壤质地分类土壤质地分类:根据土壤中各粒级含量的百分率进根据土壤中各粒级含量的百分率进行的土壤分类行的土壤分类,叫做土壤叫做土壤质地分类质地分类.(1)(1)国际制土壤质地分类国际制土壤质地分类:按砂粒、粉粒、粘粒三种按砂粒、粉粒、粘粒三种粒级所占百分数划分为粒级所占百分数划分为4 4类类1212种。种。（2 2）前苏联土壤质地分类：）前苏联土壤质地分类：根据物理性粘粒和物理性砂粒的含量，把土壤质地根据物理性粘粒和物理性砂粒的含量，把土壤质地分为三类九种分为三类九种.(3)(3)我国制土壤质地分类我国制土壤质地分类:将土壤分为将土壤分为3 3大组成大组成1
11、212种质种质地名称。地名称。2.1.3.3 2.1.3.3 土壤质地与肥力的关系土壤质地与肥力的关系土壤质地常常是土壤通气、透水、保水、保肥、供肥、土壤质地常常是土壤通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温和耕性等的决定性因素。保温、导温和耕性等的决定性因素。（1 1）砂土类）砂土类(sand soil)(sand soil)：a a、粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部、粒间孔隙大，毛管作用弱，通气透水性强，内部排水通畅，不易积聚还原性有害物质：排水通畅，不易积聚还原性有害物质：b b、矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥、矿物成分主要是石英，含养分少，要多施有机肥料；料；c
12、c、通气性好；、通气性好；d d、含水量低，热容量较小；、含水量低，热容量较小；e e、松散易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、松散易耕，缺少有机质的砂土泡水后容易沉淀、板结、闭气。板结、闭气。（2 2）粘土类）粘土类(clay soil)(clay soil)：a a、粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，通气、粒间孔隙小，多为极细毛管孔隙和无效孔隙，通气透水性差，内部排水慢，易受渍害和积累还原性有毒物透水性差，内部排水慢，易受渍害和积累还原性有毒物质；质；b b、粘土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量、粘土一般含养分较丰富，特别是钾、钙、镁等含量较多；较多；c c、粘土保肥力强、
13、含水量多、热容量较大，升温慢降、粘土保肥力强、含水量多、热容量较大，升温慢降温也慢，昼夜温差小；温也慢，昼夜温差小；d d、粘土干时紧实坚硬，温时泥烂，耕作费力，宜耕期、粘土干时紧实坚硬，温时泥烂，耕作费力，宜耕期短。短。(3)(3)壤土类壤土类(loam soil)(loam soil)：这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优点，这类土壤由于砂粘适中，兼有砂土类、粘土类的优点，消除了砂土类和粘土类的缺点，是农业生产上质地比较消除了砂土类和粘土类的缺点，是农业生产上质地比较理想的土壤。理想的土壤。2.1.3.4 不同质地土壤的利用 各种作物因其生物学特性上的差异，加之对耕作和栽培措施的要
14、求也不完全一样，所以它们所需要的最适宜的土壤条件就可能不同。其中土壤质地就是重要的条件之一。2.1.3.5 2.1.3.5 土壤质地的改良土壤质地的改良(1)(1)增施有机肥料增施有机肥料 (2)(2)掺砂掺粘、客土调剂掺砂掺粘、客土调剂 （3 3）翻淤压砂、翻砂压淤）翻淤压砂、翻砂压淤（4 4）引洪放淤、引洪漫沙）引洪放淤、引洪漫沙 （5 5）根据不同质地采用不同的耕作管理措施根据不同质地采用不同的耕作管理措施2.2 2.2 土壤生物与土壤有机质土壤生物与土壤有机质2.2.1 2.2.1 土壤生物土壤生物(soil organisms)(soil organisms)生活在土壤中的生物包括动
15、物、植物和微生物。生活在土壤中的生物包括动物、植物和微生物。2.2.1.1 2.2.1.1 土壤微生物土壤微生物(soil microorganisms)(soil microorganisms)土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌、藻类和原生土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等五个类群。其中，细菌数量最多，放线菌、动物等五个类群。其中，细菌数量最多，放线菌、真菌次之，藻类和原生动物数量最少。真菌次之，藻类和原生动物数量最少。（1 1）细菌）细菌(bacteria)(bacteria)（2 2）放线菌）放线菌(actinomycetes)(actinomycetes)（3 3）真菌）
16、真菌(fungi)(fungi)（4 4）藻类）藻类(algae)(algae)（5 5）原生动物）原生动物(protozoon)(protozoon)2.2.1.2 2.2.1.2 土壤动物土壤动物 每公顷的土壤中约含有几百千克的各种动物每公顷的土壤中约含有几百千克的各种动物,其中占其中占优势的类群是蚯蚓、线虫、昆虫、蚂蚁、蜗牛等。优势的类群是蚯蚓、线虫、昆虫、蚂蚁、蜗牛等。（1 1）蚯蚓）蚯蚓(earthworm)(earthworm)（2 2）线虫）线虫(nematode)(nematode)（3 3）其它土壤动物：螨类、蚂蚁、蜗牛、啮齿类动物、）其它土壤动物：螨类、蚂蚁、蜗牛、啮齿类动
17、物、其实昆虫等。其实昆虫等。2.2.2 2.2.2 土壤有机质土壤有机质(soil organic matter)(soil organic matter)土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质。土壤有机质泛指土壤中来源于生命的物质。2.2.2.1 2.2.2.1 土壤有机质的来源及存在形态土壤有机质的来源及存在形态（1 1）新鲜有机质）新鲜有机质 （2 2）半分解的有机质）半分解的有机质 （3 3）腐殖质）腐殖质2.2.2.2 2.2.2.2 土壤有机质的组成和性质土壤有机质的组成和性质（1 1）糖类化合物）糖类化合物（2 2）纤维素和半纤维素）纤维素和半纤维素（3 3）木质素）木质素（4 4
18、）含氮化合物）含氮化合物（5 5）脂肪、树脂、蜡质和单宁）脂肪、树脂、蜡质和单宁2.2.2.3 2.2.2.3 土壤有机质的转化过程土壤有机质的转化过程（1 1）有机质的矿化过程）有机质的矿化过程(mineralization process)(mineralization process)有机质的矿化过程有机质的矿化过程是指有机质在微生物作用下，分是指有机质在微生物作用下，分解为简单无机化合物的过程，其最终产物为解为简单无机化合物的过程，其最终产物为COCO2 2、H H2 2OO等，而等，而N N、P P、S S等以矿质盐类释放出来，同时放等以矿质盐类释放出来，同时放出热量，为植物和微生物
19、提供养分和能量。出热量，为植物和微生物提供养分和能量。糖类化合物的转化糖类化合物的转化 含氮有机物的转化：水解作用；含氮有机物的转化：水解作用；氨化作用；氨化作用；硝硝化作用化作用 含磷、含硫有机化合物的转化含磷、含硫有机化合物的转化（2 2）土壤有机质的腐殖化过程）土壤有机质的腐殖化过程(humification(humification process)process)有机质的腐殖化过程是形成土壤腐殖质的过程有机质的腐殖化过程是形成土壤腐殖质的过程。2.2.2.4 2.2.2.4 腐殖质的组成和性质腐殖质的组成和性质（1 1）腐殖质的组成）腐殖质的组成 胡敏酸（褐腐酸）、富里酸（黄腐酸）和
20、胡敏素胡敏酸（褐腐酸）、富里酸（黄腐酸）和胡敏素（黑腐素）。（黑腐素）。（2 2）腐殖质在土壤中存在的形态）腐殖质在土壤中存在的形态 游离状态的腐殖质；游离状态的腐殖质；与盐基化合成稳定的盐类；与盐基化合成稳定的盐类；与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；与含水三氧化物化合成复杂的凝胶体；与粘粒与粘粒结合成胶质复合体。结合成胶质复合体。（3 3）腐殖质分子结构腐殖质分子结构（4 4）腐殖质具有带电性）腐殖质具有带电性（5 5）腐殖质的吸水性）腐殖质的吸水性（6 6）腐殖质的稳定性）腐殖质的稳定性 2.2.2.5 2.2.2.5 影响土壤有机质转化的因素影响土壤有机质转化的因素（1 1）有机质的碳氮
21、比和物理状态）有机质的碳氮比和物理状态有机质的碳氮比有机质的碳氮比是指有机物中碳素总量和氮素总量是指有机物中碳素总量和氮素总量的比例。的比例。通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为通常把每克干重的有机质经过一年分解后转化为腐殖质（干重）的克数，称为腐殖质（干重）的克数，称为腐殖化系数腐殖化系数。（2）土壤水、热状况（3）土壤通气状况（4）土壤酸碱性2.2.2.6 土壤有机质对土壤肥力的作用（1）土壤养分的主要来源（2）改善土壤物理性质（3）提高土壤的保肥性（4）促进作物生长发育（5）有助于消除土壤的污染2.3 2.3 土壤水分土壤水分2.3.1 2.3.1 土壤水分的保持土壤水分的保持2.
22、3.2 2.3.2 土壤水分的类型和性质土壤水分的类型和性质2.3.2.1 2.3.2.1 土壤吸湿水土壤吸湿水固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层，称为分子层，称为土壤吸湿水土壤吸湿水(soil hygroscopic water)(soil hygroscopic water)。吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度1.22.4g/cm1.22.4g/cm3 3、无溶解能力、不能以液态水自由移动，
23、、无溶解能力、不能以液态水自由移动，也不能被植物吸收。也不能被植物吸收。吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最大最大吸湿量吸湿量。2.3.2.1 2.3.2.1 膜状水膜状水(soil film water)(soil film water)吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，吸湿水达到最大后，土粒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，这种水分称为在吸湿水的外围形成一层水膜，这种水分称为膜状水膜状水。作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量就称为的土壤含水量就
24、称为凋萎系数凋萎系数。当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子最大分子持水量持水量。2.3.2.3 2.3.2.3 土壤毛管水土壤毛管水(soil capillary water)(soil capillary water)靠毛管力保持在土壤孔隙中水分称为土壤靠毛管力保持在土壤孔隙中水分称为土壤毛管水毛管水。毛管水的特点：这种水可以在土壤中上下左右移动、毛管水的特点：这种水可以在土壤中上下左右移动、具有溶解养分的能力、作物可以吸收利用。具有溶解养分的能力、作物可以吸收利用。毛管水的数量主要取决于土壤质地、腐殖质含量和毛管水的数量主要取决于土壤质地、腐
25、殖质含量和土壤结构状况。土壤结构状况。根据土层中毛管水与地下水有无连接，通常将毛管水分为：根据土层中毛管水与地下水有无连接，通常将毛管水分为：毛管支持水毛管支持水(soil capillary supporting water)soil capillary supporting water)和和毛管毛管悬着水悬着水(soil capillary suspending water)soil capillary suspending water)毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为田间持田间持水量水量(field water holding capacity)(
26、field water holding capacity)。田间持水量的变化范围：砂土为：田间持水量的变化范围：砂土为：160220g/kg160220g/kg；壤土为：；壤土为：220300 g/kg220300 g/kg；粘土为：；粘土为：280350 g/kg280350 g/kg。2.3.2.4 2.3.2.4 土壤重力水土壤重力水(soil gravitational water)(soil gravitational water)土壤重力水土壤重力水是指土壤水分含量超过田间持水量之后，是指土壤水分含量超过田间持水量之后，过量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿过量的水分不能被毛
27、管吸持，而在重力的作用下沿着大孔隙向下渗漏成为多余的水。着大孔隙向下渗漏成为多余的水。土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为土壤全蓄土壤全蓄水量或饱和持水量水量或饱和持水量。2.3.3 2.3.3 土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的表示方法2.3.3.1 2.3.3.1 土壤质量含水量土壤质量含水量(mass water content of soil)(mass water content of soil)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是指土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数质量的分数,单位单位g/kg(g/kg(也曾用也曾用%
28、表示表示)。m m=(m=(m1 1-m-m2 2)/m)/m2 210001000式中式中m m为土壤质量含水量（为土壤质量含水量（g/kgg/kg）、）、m m1 1为湿土质量为湿土质量（g g）、）、m m2 2为干土质量（为干土质量（g g）。）。2.3.3.2 2.3.3.2 土壤容积含水量土壤容积含水量(volumetric water content of(volumetric water content of soil)soil)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，是指土壤水分容积与土壤容积之比，常用常用v v表示单位为表示单位为cmcm3 3/cm/c
29、m3 3。v v（%）=（土壤水分容积（土壤水分容积/土壤容积）土壤容积）1001002.3.3.2 2.3.3.2 土壤相对含水量土壤相对含水量(relative water content of(relative water content of soil)soil)在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田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。多少。土壤相对含水量土壤相对含水量=（土壤含水量（土壤含水量/土壤田间持水量）土壤田间持水量）100%100%2.3.3.4 2.3.3.4
30、水层厚度水层厚度 这是指一定深度（这是指一定深度（mmmm）土层中水分总量相当于若）土层中水分总量相当于若干水层厚度（干水层厚度（mmmm）。）。水层厚度水层厚度(mm)=(mm)=土壤质量含水量土壤质量含水量%土壤容重土壤容重土土层深度层深度(mm(mm）2.3.4 2.3.4 土壤水分的能态土壤水分的能态 土壤中所保持的水分与自由水不同，它不但受到土壤中所保持的水分与自由水不同，它不但受到各种吸力（分子力、毛管力等）的作用，而且还含各种吸力（分子力、毛管力等）的作用，而且还含有一定的溶质，因此在同样的条件下，土壤水分的有一定的溶质，因此在同样的条件下，土壤水分的能量比自由水低。能量比自由水
31、低。2.3.4.1 2.3.4.1 土水势土水势(soil water potential)(soil water potential)土水势土水势表示土壤水分在土表示土壤水分在土-水平衡体系中所具有的能水平衡体系中所具有的能态。它是指将单位水量从一个土态。它是指将单位水量从一个土-水系统移到温度和水系统移到温度和它完全相同的纯水池时所做的功。常用（它完全相同的纯水池时所做的功。常用（）来表来表示。土水势主要由以下几个分势组成：示。土水势主要由以下几个分势组成：基质势（基质势（matric potential)matric potential)（m m）：）：它是指将单位它是指将单位水量从一个
32、平衡的土水量从一个平衡的土-水体系移动到另一个没有土壤水体系移动到另一个没有土壤基质，而其它状态完全相同的水池时所做的功。基基质，而其它状态完全相同的水池时所做的功。基质势在非饱和情况下为负值。质势在非饱和情况下为负值。压力势压力势(pressure potential)(pressure potential)（p p）：）：它是指将单位它是指将单位水量从一个土水量从一个土-水体系移动到另一个压力不同，而温水体系移动到另一个压力不同，而温度、基质、溶质等状态完全相同的参比系统时所做度、基质、溶质等状态完全相同的参比系统时所做的功。压力势一般为正值。的功。压力势一般为正值。溶质势溶质势(osmo
33、tic potential)(osmotic potential)（s s）：）：它是指将单位它是指将单位水量从一个平衡的土水量从一个平衡的土-水体系移动到另一个没有溶质水体系移动到另一个没有溶质而其它状态均相同的水池时所做的功。溶质势一般而其它状态均相同的水池时所做的功。溶质势一般为负值。为负值。重力势重力势(gravitation potential)(gravitation potential)（g g）：）：它是指由它是指由于重力场位置不同于参比状态水平面而引起的势能于重力场位置不同于参比状态水平面而引起的势能变化。变化。2.3.4.2 2.3.4.2 土壤水吸力土壤水吸力(soil
34、water suction)(soil water suction)土壤水吸力土壤水吸力是指土壤水承受一定吸力的情况下所处是指土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。土壤水吸力在数量上与土壤水负压力相等，的能态。土壤水吸力在数量上与土壤水负压力相等，通常简称为土壤吸力。通常简称为土壤吸力。2.3.4.3 2.3.4.3 土壤水分特征曲线土壤水分特征曲线(soil water characteristic(soil water characteristic curve)curve)土壤水分特征曲线又称土壤持水曲线。土壤水分特征曲线又称土壤持水曲线。它是指土壤它是指土壤水的基质势或土壤水吸力与含量水
35、量的关系曲线。水的基质势或土壤水吸力与含量水量的关系曲线。2.3.5 2.3.5 土壤水分状况与作物生长土壤水分状况与作物生长2.3.5.1 2.3.5.1 作物对土壤水分的需求作物对土壤水分的需求(1)(1)水分是作物的重要组成部分水分是作物的重要组成部分(2)(2)土壤水分是影响作物出苗率的重要因素土壤水分是影响作物出苗率的重要因素(3)(3)作物不同生育期对土壤水分的要求不同作物不同生育期对土壤水分的要求不同 若某一生育期土壤缺水若某一生育期土壤缺水,对作物产量影响最为对作物产量影响最为严重严重,这一时期称为这一时期称为需水临界期需水临界期。2.3.5.2 2.3.5.2 土壤水分影响作
36、物对养分的吸收土壤水分影响作物对养分的吸收 土壤水分状况直接影响作物对养分的吸收，土壤水分状况直接影响作物对养分的吸收，土壤中有机养分的分解矿化离不开水分，施入土壤中有机养分的分解矿化离不开水分，施入土壤中的化学肥料只有在水中才能溶解，养分土壤中的化学肥料只有在水中才能溶解，养分离子向根系表面迁移，以及作物根系对养分的离子向根系表面迁移，以及作物根系对养分的吸收都必须通过水分介质来实现。吸收都必须通过水分介质来实现。2.4 2.4 土壤空气土壤空气 土壤空气是土壤的重要组成土壤空气是土壤的重要组成,也是土壤的肥力因素之一。也是土壤的肥力因素之一。2.4.1 2.4.1 土壤空气的组成土壤空气的
37、组成土壤组成的特点如下土壤组成的特点如下:（1 1）土壤空气中的二氧化碳含量比大气高十至数百）土壤空气中的二氧化碳含量比大气高十至数百倍；倍；（2 2）土壤空气中氧的含量低；）土壤空气中氧的含量低；（3 3）土壤空气中的相对湿度比大气高；）土壤空气中的相对湿度比大气高；（4 4）土壤空气中有时含有还原性气体；）土壤空气中有时含有还原性气体；（5 5）土壤空气数量和组成经常处于变化之中。）土壤空气数量和组成经常处于变化之中。2.4.2 2.4.2 土壤通气性土壤通气性(soil aeration)(soil aeration)土壤通气性又称土壤透气性，土壤通气性又称土壤透气性，是指土壤空气与近是
38、指土壤空气与近地层大气进行气体交换以及土体内部允许气体扩散地层大气进行气体交换以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。和流动的性能。土壤通气性产生的机制主要有以土壤通气性产生的机制主要有以下两方面：下两方面：2.4.2.1 2.4.2.1 土壤空气扩散土壤空气扩散(soil air diffusion)(soil air diffusion)土壤空气扩散土壤空气扩散是指某种气体成分由于其分压梯度是指某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生的移动。其原理服从气体扩散公与大气不同而产生的移动。其原理服从气体扩散公式：式：F=-D F=-Ddc/dxdc/dx 式中：式中：F F是单位时间气体扩散通
39、过单位面积的是单位时间气体扩散通过单位面积的数量；数量；dc/dx dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度；是气体浓度梯度或气体分压梯度；D D是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向低处扩是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向低处扩散。散。由上式可知，气体分压梯度是引起土壤空气扩散的由上式可知，气体分压梯度是引起土壤空气扩散的主要动力主要动力。土壤空气与大气间通过气体扩散作用不断地进行土壤空气与大气间通过气体扩散作用不断地进行着气体交换，使土壤空气得到更新，此过程也称为着气体交换，使土壤空气得到更新，此过程也称为土壤呼吸（土壤呼吸（soil respiration)soil respirati
40、on)。2.4.2.2 2.4.2.2 土壤空气整体交换土壤空气整体交换(soil air exchange)(soil air exchange)土壤空气整体交换也称土壤气体的整体流动土壤空气整体交换也称土壤气体的整体流动,是指是指由于土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而引起由于土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而引起的气体交换的气体交换,是土体内、外部分气体的整体相互流动。是土体内、外部分气体的整体相互流动。土壤空气的整体交换常受温度、气压、刮风、降土壤空气的整体交换常受温度、气压、刮风、降雨或灌溉水的影响。雨或灌溉水的影响。2.4.3 2.4.3 土壤通气状况与作物生长土壤通气状况与作物
41、生长2.4.3.1 2.4.3.1 土壤通气状况对种子萌发的影响土壤通气状况对种子萌发的影响2.4.3.2 2.4.3.2 土壤通气性对作物根系生长及其吸收水肥功土壤通气性对作物根系生长及其吸收水肥功能的影响能的影响 2.5 2.5 土壤热量土壤热量2.5.1 2.5.1 土壤热量来源与平衡土壤热量来源与平衡2.5.1.1 2.5.1.1 土壤热量来源土壤热量来源(1)(1)太阳辐射能太阳辐射能 (2)(2)生物热生物热 (3)(3)地热地热2.5.1.2 2.5.1.2 土壤热量平衡土壤热量平衡 土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。土壤热量平衡可用下式表示
42、：土壤热量平衡可用下式表示：Q=E-QQ=E-Q1 1-Q-Q2 2-Q-Q3 3 式中：式中：QQ为用于土壤增温的热量；为用于土壤增温的热量；E E为土壤表面为土壤表面获得的太阳辐射能；获得的太阳辐射能；Q Q1 1为地面辐射所损失的热量；为地面辐射所损失的热量；Q Q2 2为土壤水分蒸发所消耗的热量；为土壤水分蒸发所消耗的热量；Q Q3 3为其它方面消为其它方面消耗的热量。耗的热量。2.5.2 2.5.2 土壤的热特性土壤的热特性2.5.2.1 2.5.2.1 土壤热容量土壤热容量 土壤热容量土壤热容量是指单位容积或单位质量的土壤在温度是指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低升高或降低
43、1 1时所吸收或放出的热量。可分为容积时所吸收或放出的热量。可分为容积热容量和质量热容量。热容量和质量热容量。容积热容量容积热容量是指每是指每1 cm1 cm3 3土壤土壤升升、降、降1 1时需要吸收时需要吸收或释放的热量，用或释放的热量，用 C Cv v 表示，单位为表示，单位为J/(cmJ/(cm3 3.K).K)；质量热容量质量热容量也称比热，是指每也称比热，是指每1 1克土壤克土壤升、升、降温降温1 1，所需吸收或释放的热量，用，所需吸收或释放的热量，用 C C 表示，单位为表示，单位为 J/(g.K)J/(g.K)。两者之间的关系式为：。两者之间的关系式为：Cv=cCv=c（式中（式
44、中为土壤容重）。为土壤容重）。土壤热容量的大小主要受土壤的三相组成影响。土壤热容量的大小主要受土壤的三相组成影响。2.5.2.2 2.5.2.2 土壤导热率土壤导热率(soil thermal conductivity)(soil thermal conductivity)土壤导热率土壤导热率是评价土壤传导热量快慢的指标，它是评价土壤传导热量快慢的指标，它是指在面积为是指在面积为1m1m2 2、相距、相距1m1m的两截面上温度相差的两截面上温度相差1 1度度（K K）时，每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。）时，每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。其单位为其单位为J/J/（mK smK s）。
45、）。土壤的三相组成中，空气的导热率最小，矿物质土壤的三相组成中，空气的导热率最小，矿物质的导热率最大，为土壤空气的的导热率最大，为土壤空气的100100倍，水的导热率介倍，水的导热率介于两者之间。于两者之间。2.5.2.3 2.5.2.3 土壤导温率土壤导温率(soil temperature conductivity)(soil temperature conductivity)土壤导温率土壤导温率又称土壤导热系数或热扩散率。它是又称土壤导热系数或热扩散率。它是指在标准状况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内指在标准状况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内有有1J1J的温度梯度，每秒钟流入断面面
46、积为的温度梯度，每秒钟流入断面面积为1m1m2 2的热量，的热量，使单位体积（使单位体积（1m1m3 3）土壤所发生的温度变化。）土壤所发生的温度变化。土壤导温率的计算公式为：土壤导温率的计算公式为：K=K=/C/CV V 式中式中K K为土壤导温率；为土壤导温率；为导热率；为导热率；C CV V为土壤容积热容量。为土壤容积热容量。土壤导温率与导热率呈正相关，与热容量呈负相关。土壤导温率与导热率呈正相关，与热容量呈负相关。2.5.3 2.5.3 土壤温度与作物生长土壤温度与作物生长2.5.3.1 2.5.3.1 土壤温度与种子萌发土壤温度与种子萌发2.5.3.2 2.5.3.2 土壤温度与作物
47、根系生长土壤温度与作物根系生长2.5.3.3 2.5.3.3 土壤温度与作物营养生长和生殖生长土壤温度与作物营养生长和生殖生长2.5.3.4 2.5.3.4 土壤温度影响养分转化与吸收土壤温度影响养分转化与吸收2.6 2.6 土壤水、气、热的调节与氧化还原性土壤水、气、热的调节与氧化还原性2.6.1 2.6.1 土壤水、气、热的调节土壤水、气、热的调节2.6.1.1 2.6.1.1 土壤水分的调节土壤水分的调节(1)(1)土壤水分平衡土壤水分平衡 是指在一定时间和一定容积内是指在一定时间和一定容积内,土壤水的收入和支出平衡土壤水的收入和支出平衡.计算作物日耗水量计算作物日耗水量确定灌溉时间确定
48、灌溉时间（2 2）土壤水分调节）土壤水分调节 控制地表径流，增加土壤水分入渗控制地表径流，增加土壤水分入渗 减少土壤水分蒸发减少土壤水分蒸发 合理灌溉合理灌溉 提高土壤水分对作物的有效性提高土壤水分对作物的有效性 多余水的排除多余水的排除2.6.1.2 2.6.1.2 土壤空气调节土壤空气调节2.6.1.3 2.6.1.3 土壤温度调节土壤温度调节（1 1）合理耕作与施用有机肥）合理耕作与施用有机肥（2 2）以水调温）以水调温（3 3）覆盖与遮荫）覆盖与遮荫2.6.2 2.6.2 土壤氧化还原性质土壤氧化还原性质2.6.2.1 2.6.2.1 土壤氧化还原体系土壤氧化还原体系2.6.2.2 2
49、.6.2.2 土壤氧化还原电位土壤氧化还原电位土壤氧化还原电位可用下式表示：土壤氧化还原电位可用下式表示：旱地土壤的旱地土壤的E Eh h值多在值多在400700mV400700mV之间，大于之间，大于700mV700mV，表明土壤通气过强；，表明土壤通气过强；E Eh h值低于值低于200mV200mV，则土壤通气不良。，则土壤通气不良。水田土壤的水田土壤的E Eh h值变化较大，正常值低于值变化较大，正常值低于200300mV200300mV，长期积水的水稻土可降至，长期积水的水稻土可降至100mV100mV甚至下降到负值。甚至下降到负值。土壤养分的转化也与土壤养分的转化也与E Eh h值有蜜切的关系。值有蜜切的关系。docin/sanshengshiyuandoc88/sanshenglu 更多精品资源请访问更多精品资源请访问