第一章土壤的基本組成水和空氣第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三一土壤水分土壤水分的來源土壤水的類型劃分土壤水分含量的表示方法土壤水分含量的測定土壤水分的能量概念影響土壤水分狀況的因素土壤水分在土壤肥力中的作用第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤水分主要來源于大氣降水和灌溉水，此外，地下水上升和大氣中水汽的凝結(jié)也是土壤水分的來源。1土壤水分的來源第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三2土壤水的類型劃分對水的研究方法有2種：數(shù)量法和能量法數(shù)量法是按照土壤水受不同力的作用而研究水分的形態(tài)、數(shù)量、變化和有效性。能量法主要從土壤水受各種力作用后自由能的變化，去研究土壤水的能態(tài)和運(yùn)動、變化規(guī)律。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤水分類型（數(shù)量法）（1）吸附水：受土壤吸附力作用保持（包括吸濕水和膜狀水）（2）毛管水：受毛管力（毛管內(nèi)氣、水界面上產(chǎn)生的彎月面力）作用保持（3）重力水：受重力支配，容易進(jìn)一步向土壤剖面深層運(yùn)動第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三吸附水（束縛水），包括吸濕水和膜狀水：吸濕水：干土從空氣中吸著水汽所保持的水。又稱為緊束縛水，屬于無效水分，土壤吸附氣態(tài)水分子的最大含量稱為吸濕系數(shù)膜狀水：由土壤顆粒表面吸附所保持的水層，其厚度可達(dá)幾十或幾百個以上的水分子。膜狀水的含量決定于土壤質(zhì)地、腐殖質(zhì)含量等。膜狀水的最大值叫最大分子持水量。薄膜水對植物生長發(fā)育來說屬于弱有效水分（土粒吸力小于15atm的那部分水，屬有效水，可被植物利用，而吸力大于15atm的那部分水，作物不能利用，為無效水）又稱為松束縛水分。第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三毛管水：超過最大分子持水量的水分，不受吸附力的作用；靠土壤中毛管孔隙所產(chǎn)生的毛管引力所保持的水分，稱為毛管水。毛管水又可以分為兩種類型。

毛管懸著水土體中與地下水位無聯(lián)系的毛管水稱毛管懸著水。土壤毛管懸著水達(dá)到最多時的含水量稱田間持水量毛管支持水（毛管上升水）土體中與地下水位有聯(lián)系的毛管水稱毛管支持水。第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三不同土壤質(zhì)地毛管水上升高度第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三毛管上升水的最大量稱為毛管持水量，是吸濕水、膜狀水和毛管上升水之和。當(dāng)土壤被重力水所飽和，即土壤大小孔隙全部被水分充滿時的土壤含水量稱為飽和持水量，或稱全蓄水量或最大持水量第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三萎蔫系數(shù)當(dāng)作物呈現(xiàn)永久萎蔫時的土壤含水量，稱萎蔫系數(shù)。一般把田間持水量視為土壤有效水的上限。所以田間持水量與萎蔫系數(shù)之間的差值即土壤有效水最大含量。第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖⒈土粒⒉細(xì)毛管⒊排除毛管水的大孔隙⒋束縛水占的孔隙⒌充水的大孔隙自地下水面向上供水的毛管水的網(wǎng)充水的粗毛管供水第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤水分、水分常數(shù)和有效性的關(guān)系第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三3土壤水分含量的表示方法質(zhì)量含水量容積含水量相對含水量土壤水貯量第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三質(zhì)量含水量(m)：土壤中水分的質(zhì)量與干土質(zhì)量的比值，在同一地區(qū)因重力加速度相同，又稱為重量含水量，質(zhì)量含水量可用小數(shù)形式，也可用百分?jǐn)?shù)形式。土壤質(zhì)量含水量（%）=數(shù)學(xué)公式m=第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三m為土壤質(zhì)量含水量（%），W1為濕土質(zhì)量、W2為干土質(zhì)量，W1-W2為土壤水質(zhì)量定義中的干土，一般指在105攝氏度條件下烘干的土壤，而另一種意義上的干土是含有吸濕水的土，通常叫“風(fēng)干土”，風(fēng)干土的含水量一般不恒定，故一般不以此作為計算m的基礎(chǔ)第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三容積含水量v：即單位土壤總?cè)莘e中水分所占的容積分?jǐn)?shù)，又稱容積濕度、土壤水的容積分?jǐn)?shù)，可用小數(shù)和分?jǐn)?shù)表示土壤容積含水量（%）=注意v計算的基礎(chǔ)是土壤的總?cè)莘e。由于水的密度可近似等于1g/cm3，可以推知v與m的換算公式v=m?ρ（ρ為土壤容量）一般而言，質(zhì)量含水量多用于需計算干土重的工作中，因多數(shù)情況下，容積含水量被廣泛使用第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三相對含水量：指土壤含水量占田間持水量的百分?jǐn)?shù)。土壤相對含水量=土壤水貯量：一定面積和厚度土壤中含水的絕對數(shù)量第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三4土壤水分含量的測定烘干法：經(jīng)典烘干法，先在田間選擇代表性取樣點(diǎn)，按所需深度分層取土樣，將土樣放入鋁盒并立即蓋好蓋（防止水分蒸發(fā)影響測定效果），稱重（即濕土加空鋁盒重，記為W1），然后打開蓋，置于烘箱，在105~110oC條件下，烘干至恒重（6-8小時），再稱重（即干土加盒重，記為W2）。則該土壤質(zhì)量含水量可以由下式求出，設(shè)空鋁盒重為W3：m=快速烘干法：包括紅外線烘干法，微波爐烘干法等等第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三中子法TDR法（時域反射儀）第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三中子法把一個快速中子源和慢中子探測器置于套管中，埋入土內(nèi)。其中的中子源（如鐳、镅、鈹）以很高速度放射出中子，當(dāng)這些快中子與水中的氫原子碰撞時，就會改變運(yùn)動的方向，并失去一部分能量而變成慢中子。土壤水越多，氫越多，產(chǎn)生的慢中子也就越多，慢中子被探測器和一個定器量出，經(jīng)過校正，得土壤水的含量第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三TDR法(時域反射儀)（Time-Domain-Reflectometry)將長度為L的波導(dǎo)棒插入土壤介質(zhì)中，電磁脈沖信號從波導(dǎo)棒的始端傳播到終端，由于波導(dǎo)棒終端處于開路狀態(tài)，脈沖信號受反射又沿波導(dǎo)棒返回到始端?？疾烀}沖輸入到反射返回的時間以及反射時的脈沖幅度的衰減，計算土壤水鹽含量第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土水勢為了可逆地等溫地在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下從在指定的高度的純水水體中移動無窮小量的水到土壤水分中去，每單位數(shù)量的純水所需作功的數(shù)量土水勢包括以下幾個分勢5土壤水分的能量概念第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三1、基質(zhì)勢ψm由土壤吸附力和毛管力的制約的土水勢。2、滲透勢ψs滲透勢又稱溶質(zhì)勢，由土壤水中溶解的溶質(zhì)而引起的土水勢的變化。3、壓力勢ψp：指土壤水飽和的情況下，由于受壓力而產(chǎn)生土水勢的變化4、重力勢ψg：由于重力作用引起的土水勢的變化第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三歸納起來，總土水勢指上述4個分勢的代數(shù)和，即Ψ=ψm＋ψs＋ψp＋ψg在不同情況下，起支配作用的水勢不同，在水分不飽和的土壤中，決定土水勢的是基質(zhì)勢。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土水勢的表示方法土水勢多用帕（Pa）表示，但常用水柱高的對數(shù)值表示，稱為pF值。pF值即能反應(yīng)土壤水吸力能量大小，又能表示出各種水分常數(shù)以及土壤水吸力與含水量的關(guān)系。

第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三植被：蒸騰作用對土壤水分平衡關(guān)系密切，植被組成和覆蓋度對土壤水分狀況都有較大影響。氣候：降雨量和蒸發(fā)是重要因素。土壤物理性質(zhì)：特別是土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和有機(jī)質(zhì)含量等到因素對水的滲透、流動和蒸發(fā)有重要影響。6影響土壤水分狀況的因素第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三地形：地形影響水分的再分配。水文地質(zhì)：在不透水層接近地面、地下水位高的地方，或者有承壓地下水來源的地方，由于地下水通過支持毛管水上行，在一定條件下可形成蒸發(fā)型人為影響：如灌溉、排水以及耕作等土壤管理措施。

第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三7土壤水分在土壤肥力中的作用

土壤水分是土壤肥力的重要因素之一，它一方面直接供給植物吸收利用；另一方面又影響土壤的其它性狀和肥力因素。第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤水分影響土壤的養(yǎng)分狀況土壤水分影響土壤的通氣狀況土壤水分影響土壤的熱量狀況土壤水分影響微生物和活動土壤水分影響土壤的物理機(jī)械性和耕性

第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三二土壤空氣土壤空氣的組成土壤空氣的特點(diǎn)土壤通氣性與植物生長第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三1土壤空氣的組成

土壤孔隙中的氣體稱為土壤空氣。土壤空氣和大氣有很大差異。土壤空氣中CO2含量高于大氣，而O2含量低于大氣。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤空氣的組成第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三2土壤空氣的特點(diǎn)土壤空氣中的CO2含量比大氣多土壤空氣中的O2含量比大氣少土壤空氣中的水氣含量比大氣多土壤空氣中有時含有少量還原性氣體如甲烷土壤空氣成分隨時間和空間而變化第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤通氣性是指土壤空氣能與大氣進(jìn)行交換以及土體內(nèi)部允許氣體擴(kuò)散和流通的性能。或土壤具有通透空氣的性質(zhì)稱土壤通氣性。3土壤通氣性與植物生長第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

土壤空氣狀況對植物生長的影響有以下幾方面土壤空氣與根系發(fā)育土壤空氣與種子萌發(fā)土壤空氣與養(yǎng)分狀況土壤空氣與植物病害第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三三土壤熱狀況土壤中的熱狀況指土體中的熱量分布及其動態(tài)變化。土壤熱來源土壤熱主要來源于太陽的輻射熱，其次是有機(jī)質(zhì)被微生物分解產(chǎn)生的熱、土壤中化學(xué)反應(yīng)釋放的熱以及地心向地表傳導(dǎo)的熱。第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三地面輻射平衡示意圖土壤熱量平衡第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三土壤熱性質(zhì)土壤熱容量是指單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1oC所需要（或放出）的熱量。即形成了質(zhì)量（重量）熱容量和容積熱容量。土壤吸收一定熱量后，一部分用于它本身升溫，一部分傳遞給其鄰近土層。土壤對所吸收的熱量傳導(dǎo)到鄰近土層的性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性。大小用導(dǎo)熱率表示。土壤導(dǎo)熱率：導(dǎo)熱率又稱導(dǎo)熱系數(shù)，是單