土壤空气和热量内容提要课件.ppt

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1、第 七 章土 壤 空 气 和 热 量,内容提要：土壤空气与大气的组成差异 土壤空气的运动方式土壤热量来源土壤热容量及计算土壤导热率 土壤水、气、热三者相互关系,第一节 土 壤 空 气,土壤空气,一、土壤空气的数量与组成,土壤空气与土壤水分存在于土体孔隙内，在一定容积的土壤中，在孔隙度不变的情况下，两者所占的容积比数量，土壤空气随土壤水分而变化，而且呈相应的消长关系。,土壤空气,通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则土壤空气组成与大气有明显的不同。,一般越接近地表的土壤空气与大气组成越相近，土壤深度越大，土壤空气组成与大气差异也越大。,土壤空气与大气组成的数量差异（容积%）,土壤空

2、气,土壤空气与近地表大气组成的差别,土壤空气中的CO2含量高于大气,土壤空气中的O2含量低于大气,土壤空气中水汽含量高于大气,土壤空气中含有较多的还原性气体,土壤空气,二、土壤空气的运动,影响土壤空气运动的因素有气象因素、土壤性质及营林耕作措施等。气象因素主要有气温、气压、风力和降水等。,土壤与外界不断地进行气体的交换，如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗无余。,土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。,土壤空气,土壤空气的对流,对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，也称为质流。对流的流向一般是由高压区流向低压区。,土壤空气

3、的扩散,气体扩散是指气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动。,在分压梯度的作用下，驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使O2分子不断从大气向土壤空气散。土壤的这种从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，被称为土壤呼吸。土壤呼吸强度是土壤代谢能力的标志，也是衡量土壤肥力的指标之一。一般情况下，这种扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。,土壤空气,CO2,O2,第二节 土 壤 热 量,土壤热量,一、土壤热量的来源,太阳辐射能:土壤热量的最基本来源。生物热:微生物分解有机质的过程是放热的过程。释放的热量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用来调节土温。地球内热,二

4、、土壤热性质,单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）的热量，被称为土壤热容量。,土壤热量,土壤热容量,以C代表质量（重量）热容量单位是J/（g），CV代表容积热容量单位是J/（cm3）。C与CV的关系为:,CVC 是土壤密度。,土壤不同组分的热容量,土壤热量,土壤热量,CvmCvVm+oCvVo+wCvVwaCvVa mCv、oCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、有机质、水和空气的容积热容量，Vm、Vo、Vw、Va分别为土壤矿物质、有机质、水和空气在单位体积土壤中所占的体积比。,不同土壤的固、液、气三相物质组成比例是不同的，所以Cv可表示为:,因空气的热容量很小，可

5、忽略不计，故土壤热容量可简化为：Cv1.9Vm+2.5Vo+4.2VwJ/(cm3),导热性:土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给其邻近土层。土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的性能，称为导热性。导热率:导热性大小用导热率（）表示，即在单位厚度（1cm）土层，温差为1时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数。其单位是J/（cm2s）。,土壤热量,土壤导热率,土壤热量,土壤不同组成分的导热率,土壤热量,矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而土壤中的水、气总是处于变动状态。因此，土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。,当土壤干燥缺水时，土粒间

6、的土壤孔隙被空气占领，导热率就小；当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。因而湿土比干土导热快。,干土,湿土,土壤热扩散率 指在标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1的温度梯度下，每秒流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。其大小等于土壤导热率/容积热容量。,土壤热量,在一定热量的供给下，能使土壤温度升高的快慢和难易决定于其热扩散率,D=/Cv（厘米/秒）,第三节 土壤水、气、热的调节,水气热调节,一、土壤水、气、热 的关系,土壤水、气、热是组成土壤肥力的重要因素，三者是互为矛盾，又互相制约的统一体。,土壤水和空气共存于土壤孔隙，它们之间有着

7、相互消长的数量关系。,1、土壤水和空气,土壤含水量达到全容水量时，其大小孔隙往往充满水，造成土壤的通气状况不良。当土壤含水量达到田间持水量时，其大多数大孔隙充满了空气。当土壤含水量进一步降低，有许多毛管孔隙也为空气充满。这时容易造成土壤水的供应不良，形成植物的旱害。,水气热调节,湿土温度上升慢，下降也慢，不同土层深度的温度梯度也比较小；干土温度上升快，下降也快，而且不同土层深度的温度梯度也比较大。,当土温较高时，土壤的蒸发量也较大，土壤易于失水干燥，易于通气。土壤不同层次中的温度梯度还可引起土壤水分的运动，即从热处向冷处的运动；特别是土壤冻结时可导致上层滞水，促使土壤过湿和通气不良。,3、土壤热量对土壤水、气的影响,2、土壤水和土壤温度,水气热调节,二、土壤水、气、热的调节措施,通过耕作和施肥，改善土壤的物理性质,灌溉和排水措施,混交、间种措施,采用人工覆盖物,