第五章土壤水空气和热量ppt课件.ppt

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1、第五章 土壤水、空气和热量,主要教学目标：1、了解土壤水对园林植物生长的意义；2、土壤水如何存在于土壤中。3、如何表示土壤水分含量的高低；4、如何了解能够被植物吸收利用的水量；5、怎么测定土壤的水分。6、园林土壤的通气性如何？如何影响植物的生长，如何调节城市土壤的通气性性能。,主要内容,第一节 土壤水的类型第二节 土壤水分含量的表示方法第三节 土壤水分能量的分析第四节 土壤水分的调节第五节 土壤空气第六节 土壤水分空气和热量的调节,本章重点,掌握土壤液态水分的类型土壤水分含量的表示方法。土壤通气性的意义,本章难点,土壤水分的能量分析水吸力的概念。,第五章 土壤水、空气和热量,一、名词解释1、土

2、壤吸湿水；2、毛管水；3、吸湿系数；4、凋萎系数；5、田间持水量；6、土壤有效含水范围；7、土壤水分特征曲线；二、简述土壤的通气性对植物生长的影响？三、土壤空气与大气在组成上有什么不同？四、土壤液态水包括哪几种类型？五、土水势包括哪些分势？,第一节 土壤水的类型,一、土壤水概述1、土壤水的基本含义 是指在一个大气压下，在105条件下能从土壤中分离出来的水分。与次生矿物结合的水不属于土壤水分的讨论范围。,一、土壤水概述,2、土壤水的物理形态气态、液态和固态。与植物关系最为密切的是液态水。3、土壤水类型的划分依据（1）根据水分受力的不同来划分的，属于土壤水分研究的形态学观点。（2）根据水在土壤中的

3、能量大小来划分，属于土壤水分研究的能量学观点。,二、土壤液态水的类型,1、吸湿水（1）定义：土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。（2）存在形式：凝结在土壤颗粒表面。（3）实验现象：从室外取土，在室内风干后，表面上干燥了，但把土壤放在烘箱中，重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加。,1、吸湿水,（4）受力大小由土粒表面的分子引力的作用，这种作用力非常大，最大可达一万个大气压。（5）有效性：由于植物根系吸水时能克服的渗透压为15个大气压，所以植物不能利用此水，称之为紧束缚水。,2、膜状水,（1）定义：土粒在吸湿水的外面，吸引的一部分液态水，以水膜形式附着在土粒表面。（2）受力大小受土粒的吸

4、引作用。其内层的土粒吸力为31个大气压，外层为6.25个大气压。（3）植物利用情况但移动非常缓慢（0.20.4mm/d），植物可利用的数量很少。,其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动，植物可以利用此水。,3、毛管水,（1）定义：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。（2）毛管力的大小Laplace公式计算：P=2T/r 式中的P为毛管力，T为水的表面张力，r为毛管半径。,3、毛管水,(3)毛管水类型1)毛管悬着水：降水或灌溉后，由地表进入土壤被保存在土壤中的毛管水。2)毛管上升水或毛管支持水：土壤中受到地下水源支持并上升到一定高度的毛管水。,3、毛管水,(4)影响毛管上升水的因素：地下水水位

5、和毛管孔隙状况毛管水上升高度用下式计算：H=75/d，d为土粒平均直径。若假设土粒的d为0.001毫米，据公式得出H为75米，但这个数据无法从实验中得到证实。但一般毛管水的上升高度不超过34米。,4、重力水,(1)定义：降水或灌溉后，不受土粒和毛管力吸持，而在重力作用下向下移动的水，称为重力水。（2）植物利用情况植物可以很容易地吸收重力水，但由于重力水很快就流失（一般两天就会从土壤中移走），因此利用率很低。,5、地下水,（1）定义：在土壤中或很深的母质层中，具有不透水层时，重力水就会在此层之上的土壤孔隙中聚积起来，形成水层，这就是地下水。（2）地下水位：地表到地下水面的深度。在干旱条件下，土壤

6、水分蒸发快，如地下水位过高，出现盐渍化现象。在湿润地区，如地下水位过高，就会是土壤过湿，出现沼泽化现象。,第二节 土壤水分含量的表示方法,一、土壤绝对含水量1、重量百分数：土壤水分重量占烘干土的百分率。意义：每百克干土中，所含的水的质量数。,一、土壤绝对含水量,2、土壤容积含水量（1）单位容积土壤中水所占的容积。注意：计算的基础是土壤的总容积。（2）与质量百分数的关系土壤容积含水量%=土壤重量含水量*容重（3）意义：可反映土壤孔隙的充水程度，可计算土壤的固、液、气相的三相比。,土壤三相示意图,土壤三相比计算,如土壤含水量（重量）20%，容重为1.2。则土壤容积含水量为20%*1.2=24.0%

7、土壤总孔隙度=11.2/2.65=55%空气所占体积为55%24%=31%固相体积为10055%=45%。,一、土壤绝对含水量,3、土壤蓄水量单位面积一定厚度的土体内所含的水量。土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水量如土层深度为1000毫米，土壤重量含水量为20%，容重为1.1，土壤蓄水量（mm）=1000（mm）*20%*1.1=220mm,第二节 土壤水分表示方法 用水的体积来表示,4、土壤蓄水量土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层深度*土壤容重*土壤重量含水量如土壤田间持水量为25%（重量），容重1.1。测得土壤自然含水量为10%，现将1亩1米深的土层内含水量提高

8、到田间持水量水平，问应灌多少水（立方米/亩）？应灌水量（立方米/亩）=666.6*1*1.1*（25%10%）=110立方米/亩,二、水分常数：,土壤水分的多少影响植物的生长。土壤水分常数是一些与植物生长、土壤的保水能力以及水分的移动特征有关的数值。,1、最大吸湿水量,又称吸湿系数是在相对湿度接近饱和空气时，土壤吸收水汽分子的最大量与烘干土重的百分率。有时称致死水量。,2、凋萎系数,又称有效水分的下限当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。此时土壤水主要是全部的吸湿水和部分膜状水。经验公式凋萎系数=吸湿系数*（1.341.5）,3、田间持水量,又称适宜水分上限当土壤被充分饱和后，多余的重力水已经渗漏

9、，渗透水流已降至很低甚至停止时土壤所持的含水量。此时水分类型包括吸湿水、膜状水和全部毛管悬着水。田间持水量=吸湿系数*2.5,4、全容水量,土壤完全为水所饱和时的含水量，此时土壤水包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。水分基本充满了土壤孔隙，在自然条件下，水稻土、沼泽土或降雨、灌溉量较大时可达到全容水量。,5、有效水含量,土壤水的有效性是指土壤水被植物吸收利用的状况。不能被植物吸收的称无效水。能被植物吸收的称有效水。凋萎系数为有效水的下限，田间含水量为土壤有效水的上限。最大有效含水量（%）=田间含水量%凋萎系数%有效水分含量（%）=自然含水量%凋萎系数%,三、土壤水分含量的测定方法,（一）、定量

10、测定方法1、烘干法（标准法）2、中子仪法3、时域反射仪（Time Domain Reflectometry TDR）,中子仪测定土壤水分,（二）土壤水分的定性测定方法,干：不凉手。砂土成自由单粒。壤土和粘土起灰尘，或成自由的硬块。潮：手摸有凉感。砂土略有粘结性，壤土和粘土散成软的团粒。润：手摸感觉很凉，加水不变色。砂土有粘结性，壤土和粘土有可塑性。湿（湿土）：在手上留水痕。透湿：水从土中流出来。,第三节 土壤水的能量分析,一、土水势 土壤的液相是土壤溶液，由水和溶解于水中的物质组成。不含有溶解物质的水称为“纯水”。所有与土壤液相有关的术语，如“水”、“水分”或“液体”，都与“土壤溶液”同义。土

11、壤溶液处于固液与液气界面之间。它可能以固体上的一层膜存在，当液体多时，就成为孔隙水了。,一、土水势,1、土水势概念：任何一个土水平衡系统，都有与之相关的能量。单位数量的水由一个平衡系统转移到另一个系统，所做的功，就称为土水势。是表示土壤水能量状态常用的名称。土壤水的“能”，只考虑它的势能。,2、土水势的分势,基质势：又叫基膜势；是由土粒分子吸力和毛管力作用下所降低的势能，是最主要的土水势组成部分。渗透势：土壤水中溶质所降低的势能，在一般土壤中忽略不计。重力势：在淹水条件下，由于重力作用水向下渗漏时产生。,二、土壤水吸力,1、概念：土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。相当于基质分势和渗透分势的

12、负值。2、表示方法：在实际应用中仍用土壤对水的吸力来表示。单位：用压力的单位，即大气压或厘米水柱高以及pF值，即用厘米水柱高的对数值来表示。,3、基膜势的测定,（1）张力计法。主要原理是将充满水的带有陶土滤杯（孔径在1.01.5um的细孔）的金属管埋入土中，水可通过细孔与土壤水接触，水分由细孔进入土壤。金属管上端连接金属表，水分由瓷杯细孔进入土壤后，管内形成负压，真空压力计上的负压读数即代表管外土壤水吸力。,3、基膜势的测定,（2）压力板或压力膜法在土壤水吸力低于80KPa时，可以用张力计来测定基膜势；如高于80KPa时，空气有可能从陶土杯的孔隙中透出。在水势低于80KPa时，应使用压力膜或压

13、力板。,三、土壤水分特征曲线,1、概念：就是以土壤含水量为横坐标，以土壤水吸力为纵坐标绘制的相关曲线。土壤水分含量低，土壤水的能量低，水吸力大。土壤水的可移动性和对植物的有效性就弱。,2、土壤水分特征曲线意义：,第一，不同质地土壤达到萎蔫系数和田间持水量时，但土壤水吸力相似。达到萎蔫系数时，土壤水吸力为15atm或15bar，pF为4.2；达到田间持水量时，土壤水吸力为0.3atm或0.3bar；pF为2.8。第二，不同质地土壤含水量相同时，其吸水力相差很大。对植物的有效性不同。,第四节 土壤水分的调节,一、影响土壤水分状况的因素1、气候：降雨量和蒸发量是两个相互矛盾的重要因素，在一定条件下，

14、难以人为控制。2、植被：植被的蒸腾消耗土壤的水分，而植被可以通过降低地表径流来增加土壤水分。3、地形和水文条件：地形地势的高低，影响土壤的水分。在园林绿化生产中，要注意平整土地。对易遭水蚀的地方，要注意修成水平梯田。,第四节 土壤水分的调节,4、土壤的物理性质：土壤质地、土壤结构、土壤松紧度、有机质含量都对土壤水分的入渗、流动、保持、排除以及蒸发等，产生重要的影响。在一定程度程度上，决定着土壤的水分状况。与气候因素相比，土壤物理性质是比较容易改变的而且是行之有效的。5、人为影响：主要是通过灌溉、排水等措施，调节土壤的水分含量。,二、土壤水分的调节,1、灌溉和排水2、耕作 3、施有机肥4、地面覆

15、盖 地膜覆盖，有很高的保墒、增温效果。对裸露的地方用小石块、粗沙或草炭、枯枝落叶、作物秸杆覆盖。种植地被植物。,二、土壤水分的调节,5、土壤增温保墒剂：化学成分为高分子脂肪类经皂化后的产物，黑色。作用：防止地表蒸发，增加地表温度。使用方法：稀释后，直接喷洒在土壤表面。国外的“TAB”是一种高效的土壤保湿剂。遇水时，微粒体积可膨胀30多倍，能吸收超过自身重3001000倍的水分，其中绝大部分可供植物吸收。,第五节 土壤空气,一、土壤空气的组成近地大气组成：氧气20.94%二氧化碳0.03%；氮气78.08%其他气体0.95%相对湿度6090%。土壤空气组成：氧气10.3520.03%二氧化碳0.

16、150.65%氮气78.880.2%相对湿度100%。,二、土壤的通气性的生态意义,对植物的直接影响：为植物的呼吸作用，提供必需的氧气。在通气良好的条件下，土壤中的根系长、颜色浅、根毛多，根的生理活动旺盛。缺氧时，根系短而粗、色暗、根毛大量减少，生理代谢受阻。当氧的浓度低于9%10%时，根系发育就受到影响。低于5%时，大部分的植物根系就会停止发育。,三、土壤通气性指标,1、土壤空气容量 单位土壤容积中，空气所占的容积百分数%。一般要求1015%以上。2、土壤通气孔隙 在1520%以上。3、土壤通气量（二氧化碳测定仪）4、土壤的气体扩散系数5、土壤含氧量（氧测定仪）,四、土壤通气性的改良,土壤紧实现象在城市绿地中异常突出。改良措施：松土 可采用人工、机械、爆破以及生物方式。施用抗紧实的物料：粗有机物料、膨化岩类。采用通气透水的铺装方式强化地下通气的措施,第六节、土壤水气热的调节,1、合理排灌，调控水分，调节气、热 水是最为活跃的肥力因素，控制水分，对养分、通气和温热状况有重大影响。2、合理耕作，蓄水保墒，通气调温3、地面覆盖，保温保湿,