1、學(xué)習(xí)必備 歡迎下載第三節(jié) 土壤水分、土壤空氣和土壤溫度一、土壤水分1、土壤水分的重要性、來源和消耗是供應(yīng)植物養(yǎng)分的介質(zhì)重要性是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要生態(tài)因子, 是土壤生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量流淌的介質(zhì) 是四大肥力因素之一 , 是植物生長(zhǎng)所需水分的主要來源參加土壤中很多重要的物理、化學(xué)和生物學(xué)過程大氣降水 土壤蒸發(fā)來源農(nóng)業(yè)澆灌水消耗植物吸取和蒸騰地下水水分滲漏汽態(tài)水的凝結(jié)徑流損 失2、土壤水分類型 據(jù)土壤水分所受吸引力的大小將土壤水分分為：1）吸濕水 ：靠分子引力吸持在土壤顆粒表面的氣態(tài)水；所受吸力很大, 31-1 萬個(gè) atm, 既不能被植物吸取,也不能自然蒸發(fā)；吸濕系數(shù)吸濕水2）膜狀水 ：受剩余

2、分子引力吸引包圍在吸濕水表面的液態(tài)水；所受吸力較小,只有631 個(gè) atm, 呈粘滯液體狀態(tài),植物利用特別有限；凋萎系數(shù)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 個(gè) atm；田間持水量（或膜狀水毛管持水量）4）重力水：存在于非 毛管孔隙中,受重力作用向下滲漏或側(cè)向運(yùn)動(dòng)的水分； 所受吸力較小 0.1 ；最大持水量第 1 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備 歡迎下載3、土壤含水量1運(yùn)算公式土壤含水量（ %）=土壤水分重量 / 土壤固相重量100% =（濕土重烘干土重） / 烘干土重 100% 2）水分常數(shù)概念 ：是指土壤能保持的各種水分形狀的最大數(shù)值；類型 ：4

3、 個(gè),飽和持水量 （或最大持水量） 田間持水量 （或毛管持水量）調(diào)萎系數(shù)吸濕系數(shù) 飽和持水量（或最大持水量） ：土壤中的大、小孔隙全部被水分充填時(shí)的 土壤含水量；田間持水量（或毛管持水量） ：土壤中的小孔隙（即毛管孔隙）全部被水分充填時(shí)的土壤含水量；凋萎系數(shù)（或凋萎點(diǎn)） ：當(dāng)土壤中的水分含量連續(xù)地下隆,直到植物根系 從土壤中難以再吸取到水分； 這時(shí),土壤中的一些特別細(xì)小的毛管孔隙和土壤顆 粒表面仍保持著水分, 但數(shù)量已經(jīng)很少, 且土壤對(duì)水分的吸力大于植物對(duì)水分的 吸力,以致不能被植物利用, 植物在此情形下會(huì)因缺水而顯現(xiàn)凋萎現(xiàn)象,此時(shí)的 土壤含水量叫凋萎系數(shù)；凋萎系數(shù)全部 吸濕水剩余的膜狀水 1

4、.5 吸濕系數(shù)吸濕系數(shù) ：因分子引力吸持而儲(chǔ)存在土壤顆粒表面,既不能被植物吸取, 也不能自然蒸發(fā),這部分水分的含量；風(fēng)干土的含水量就是吸濕系數(shù)；據(jù)植 物生長(zhǎng)對(duì)水無效水 ：土壤吸水力 15個(gè) atm, 吸濕水、大部分膜狀水分的需要有效水 ：土壤吸水力在15-0.1個(gè) atm,毛管水、小部分膜狀水 膜過剩水 ：土壤吸水力 支出 ：白天和夏季,土溫上升收入 有效態(tài)養(yǎng)分；在有效態(tài)養(yǎng)分中,吸附態(tài) 自由態(tài)；2三態(tài)之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系：見 P465圖 9.9 ；二、土壤溶液與土壤酸度1土壤溶液1）概念 ：是指土壤水分及其所含氣體、溶液和懸浮物質(zhì)的總稱,是一種多相分散系的混合液；無機(jī)膠體 ：H2SiO3、R2O

5、3、粘土礦物2）組成 無機(jī)鹽類有機(jī)化合物 ：腐殖質(zhì)、有機(jī)酸、碳水化合物、蛋白質(zhì)及其衍生物等溶解性氣體第 5 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備 歡迎下載3）變化： 表現(xiàn)在組成和濃度兩個(gè)方面組成：鹽土：以易溶性鹽類為主；堿土：以 K +、Na +的 CO 2-、HCO3 1-、SiO3 2-鹽為主,其次為可溶性的有機(jī)質(zhì),無機(jī)- 無機(jī)膠體、懸浮顆粒物質(zhì)等；草原土壤：以 CaHCO 3 2為主 , 其次為硫酸鹽；森林土壤：以有機(jī)化合物為主,其次是 濃度：CaHCO 3 2為主 , 其次是離子態(tài)養(yǎng)分；森林土壤草原土壤荒漠土壤鹽堿土不同類型的土壤中或同一土壤的不同類型中,和濃度都有變化；2土壤酸度以及在不同的季節(jié)

6、里, 其成分1）根本緣由 ：土壤溶液中存在 H +,土壤膠體上存在 H +、AL 3+,二者都因土壤溶液中存在有酸堿物質(zhì)；2）類型：活性酸度 或有效酸度 ：PH=-logH + 強(qiáng)酸性土壤： PH4.5 據(jù) PH值大小,將土 壤劃分為以下類型酸性土壤： 4.6 PH6.5 中性土壤： 6.6 PH7.5 堿性土壤： 7.6 PH8.5 強(qiáng)堿性土壤： PH8.5 潛在酸度： 是指由土壤膠體上吸附的交換性 H +、AL 3+所引起的酸度,其大小用 cmol/100g 土表示；在一般情形下不顯示其酸度,只有當(dāng)這些 H +、AL 3+被其它陽離子代換下來進(jìn)入溶液后才顯示酸度；種：據(jù)測(cè)定方法的不同, 將

7、其分為以下兩第 6 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載, 也a 代換性酸度： 是指用中性鹽 KCl 溶液與土壤相互作用所測(cè)定的酸度叫交換性酸度；+ K膠體+ H+ KCl+ K膠體+ HCl膠體+ AL+ 3KCl+ K+ K膠體 + K ALOH3 3HCl+ ALCl3ALCl3 3H2Ob 水解性酸度：是指用弱酸強(qiáng)堿鹽NaAc溶液與土壤相互作用所測(cè)定的H +、AL 3+的最大可能數(shù)量；NaAc水解：NaAc H 2OHAc NaOH由此產(chǎn)生的 HAc解離度很小,而 NaOH可完全電離；c 兩種酸度的關(guān)系： 活性酸度和潛在酸度在肯定條件下可以相互轉(zhuǎn)化,同屬于一個(gè)平穩(wěn)體系中的兩種酸度；第 7

8、頁,共 12 頁+ H+ AL+ 4NaOH學(xué)習(xí)必備歡迎下載+ Na+ ALOH3H2O+ Na膠體膠體+ Na+ Na+ H+ 2Ca 2+ Ca H+ Al3+ AL膠體膠體潛在酸度+ Ca活性酸度3）影響因素母巖母質(zhì) ：潮濕地區(qū),花崗巖酸性土,石灰?guī)r中性土氣候： 主要是降水,降水量多的潮濕地區(qū),多為酸性土壤；干旱、少雨地區(qū),多為中性堿性土壤；4）過酸、過堿土壤的改良土壤的酸堿度影響著植物養(yǎng)分的有效性；通常,當(dāng)土壤處于中性時(shí), 大多數(shù)養(yǎng)分的有效性最高,和諧得比較好,土壤過酸、過堿,養(yǎng)分的有效性都較低,大 多數(shù)植物難于正常生長(zhǎng)； 因此對(duì)過酸、 過堿土壤要進(jìn)行改良； 全省約 21%的耕地 過酸

9、, 3%的耕地過堿；過酸土壤的改良 ：全省約 21%的耕地過酸目標(biāo) ：降低土壤溶液中和土壤膠體上 潛在酸度；H +、AL 3+的含量, 即改良活性酸度和一是施熟石灰（ CaOH2）,既改良活性酸度,又改良潛在酸度 方法二是施生理堿性肥料,如過堿土壤的改良 ：NaNO 3 等,改良潛在酸度目標(biāo)：中和土壤溶液中的 OH- 和 Na2CO 3,降低膠體上的交換性 Na + 方法 一是施強(qiáng)酸弱堿鹽,如石膏（CaSO 4）、硫酸鐵 Fe 2SO4 3 等二是施生理酸性肥料,如 NH4 2SO4第 8 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備 歡迎下載3土壤對(duì)酸堿的緩沖性能1）概念 ：是指土壤所具有的抗擊在外界化學(xué)因子作

10、用下酸堿反應(yīng)猛烈變化的性能 , 即當(dāng)增加或削減土壤溶液中H +的濃度時(shí),其 PH值并不隨之增加或降低；2）緣由 ：土壤膠體上吸附有代換性陽離子致酸離子（ H +、AL 3+）：對(duì)堿起緩沖作用包括鹽基離子（ K +、Na +、Mg 2+、Ca 2+ ）：對(duì)酸起緩沖作用土壤的緩沖性能, 隨陽離子交換量的增加而增大,其中對(duì)酸的緩沖作用, 隨鹽基飽和度的增加而增大, 對(duì)堿的緩沖作用就相反, 隨鹽基飽和度的增加而降低；3）意義 有助于緩和土壤的酸堿變化, 為植物生長(zhǎng)和微生物活動(dòng)制造比較穩(wěn)固的酸堿 環(huán)境,提高土壤養(yǎng)分的有效性；三、土壤膠體和土壤的離子吸取交換作用 補(bǔ)充 （一）土壤膠體的種類和性質(zhì)1概念 ：

11、是指土壤中高度分散、粒徑在1-100mum之間的土壤固相顆粒；土壤中的很多物理化學(xué)現(xiàn)象, 如土粒的分散和凝結(jié)、 離子的吸附與交換、 酸 堿性、緩沖性、粘結(jié)性和可塑性等,都與膠體有直接的關(guān)系；有機(jī)膠體 ：土壤中呈分子狀態(tài)的各種有機(jī)化合物 質(zhì)及其衍生物等；, 如腐殖質(zhì)、有機(jī)酸、蛋白無機(jī)（礦質(zhì)）膠體 : 粘土礦物, H2SiO3、含水 R2O32類型 據(jù)植 膠體性有機(jī)膠體 ：土壤中呈分子狀態(tài)的各種有機(jī)化合物 有機(jī) - 無機(jī)復(fù)合膠體 : 是土壤中膠體的主要存在形式第 9 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備 歡迎下載有機(jī) - 無機(jī)復(fù)合膠體 ：是土壤中有機(jī)膠體與無機(jī)膠體通過各種鍵力,如氫鍵、離子鍵和金屬鍵等復(fù)合在一

12、起的膠體,是土壤中膠體的主要存在形式；3性質(zhì)1）龐大的比表面和表面能 2）帶有電荷（帶電性）3）分散和凝結(jié)性（作用）溶膠凝結(jié)作用凝膠分散作用實(shí)踐說明 ：在膠體溶液中用二、三價(jià)陽離子（如Fe 3+、AL 3+、Ca 2+、Mg 2+等）取代一價(jià)離子,可降低膠體的電動(dòng)電位（ ）,導(dǎo)致膠體的凝結(jié),促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成和部分養(yǎng)分的保蓄；此外,降低溶液的PH值也可促進(jìn)凝結(jié)的發(fā)生；相反,用一價(jià)陽離子（特殊是 Na +）取代高價(jià)離子,可以增大膠體的電動(dòng)電 位（ ）,導(dǎo)致膠體的分散,破壞土壤結(jié)構(gòu),分散土粒；（二）土壤離子吸取交換作用 離子交換作用 ：是指土壤膠體表面與溶液介質(zhì)中電荷符號(hào)相同的離子相互交 換,稱離

13、子吸取交換作用；陽離子吸取交換作用 包括 陰離子吸取交換作用1陽離子交換作用： 最普遍、最重要如：膠體Ca+ 2KCLK膠體K CaCL2NH4-膠體Na膠體Ca+ 3NH4CLNH4-CaCL 2 NaCL第 10 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備 歡迎下載1）特點(diǎn)：陽離子交換作用與一般的置換（取代）反應(yīng)相像,是可逆反應(yīng),原有平穩(wěn)打破后能快速建立新的平穩(wěn),離子交換按當(dāng)量定律進(jìn)行等價(jià)交換；2）影響陽離子交換反應(yīng)強(qiáng)弱的因素 陽離子交換才能其大小隨著陽離子價(jià)數(shù)的增加而增大；等價(jià)陽離子隨著原子序數(shù)的增加而增大；離子運(yùn)動(dòng)速度越快（如 H +）,濃度越大, 交換 才能越強(qiáng)（如 H +）；土壤中常見陽離子交換才能

14、次序：Fe 3+AL 3+H +Ca 2+Mg 2+NH4 2+K +Na + 膠體的種類和數(shù)量膠體所帶 負(fù)電荷數(shù)量越多,陽離子交換才能越強(qiáng)；一般有機(jī)膠體的電荷數(shù)量大于無機(jī)膠體；無機(jī)膠體中,電荷數(shù)量依次是蒙脫石伊利石高嶺石含水R2O3；有機(jī)膠體 無機(jī)膠體蒙脫石 伊利石 高嶺石 含水 R2O3土壤溶液 PH值隨 PH值上升,陽離子交換才能增強(qiáng)；緣由 ：PH值越高,土壤膠體吸附H +的數(shù)量越少,解離OH-的數(shù)量越多,膠體微粒表面所帶的負(fù)電荷越多；3）衡量陽離子交換才能強(qiáng)弱的指標(biāo) 陽離子交換量 ：概念：是指土壤膠體所能吸附的各種陽離子的總量,其數(shù)值以每千克土壤中所含各種陽離子的摩爾數(shù)來表示,單位是

15、cmol/kg ,簡(jiǎn)寫 CEC（cation exchange capacity ）；意義：CEC的大小可以指示土壤吸附陽離子數(shù)量的多少,是衡量土壤保肥性能強(qiáng)弱的指標(biāo)；一般認(rèn)為：CEC：20cmol/kg, 保肥才能強(qiáng)意義 CEC：1020cmol/kg, 保肥才能中等CEC：10cmol/kg, 保肥才能弱第 11 頁,共 12 頁學(xué)習(xí)必備歡迎下載H +和 AL 3+缺陷 ：不能說明膠體上吸附的陽離子種類；事實(shí)上,膠體吸附的與鹽基離子的性質(zhì)明顯不同,它們屬于致酸離子,可以使土壤溶液呈酸性反應(yīng)；為了區(qū)分膠體上吸附的致酸離子和鹽基離子的數(shù)量,概念；專家們提出了鹽基飽和度的 鹽基飽和度 ：是指土壤膠體上吸附的鹽基離子占 CEC的百分?jǐn)?shù)；公式 ：鹽基飽和度（ %）=交換性鹽基離子總量 /CEC 100意義 ：一般認(rèn)為,鹽基飽和度50%,（老教材為 70%）,土壤為鹽基飽和土壤,這類土壤保肥性能好,養(yǎng)分豐富,呈中性或堿性反應(yīng)；50%,土壤為鹽基不飽和土壤,這類土壤保肥才能弱,養(yǎng)分貧乏,呈酸性反應(yīng)；2、陰離子交換作用1）概念 ：帶正電荷的膠體對(duì)土壤溶液介質(zhì)中陰離子的吸附與交換作用叫土壤陰離子交換作用；吸附