土壤空氣和熱量?jī)?nèi)容提要課件

第七章土壤空氣和熱量土壤空氣和熱量?jī)?nèi)容提要課件1內(nèi)容提要：土壤空氣與大氣的組成差異

土壤空氣的運(yùn)動(dòng)方式土壤熱量來(lái)源土壤熱容量及計(jì)算土壤導(dǎo)熱率土壤水、氣、熱三者相互關(guān)系內(nèi)容提要：2第一節(jié)土壤空氣

第一節(jié)土壤空氣

3土壤空氣一、土壤空氣的數(shù)量與組成土壤空氣與土壤水分存在于土體孔隙內(nèi)，在一定容積的土壤中，在孔隙度不變的情況下，兩者所占的容積比數(shù)量，土壤空氣隨土壤水分而變化，而且呈相應(yīng)的消長(zhǎng)關(guān)系。土壤空氣一、土壤空氣的數(shù)量與組成土壤空氣與土壤水分存在于土體4土壤空氣通氣良好的土壤，其空氣組成接近于大氣，若通氣不良，則土壤空氣組成與大氣有明顯的不同。氣體O2（%）CO2（%）N2（%）其他氣體（%）近地表大氣20.940.0378.050.98土壤空氣18.0~20.030.15~0.6578.8~80.240.98一般越接近地表的土壤空氣與大氣組成越相近，土壤深度越大，土壤空氣組成與大氣差異也越大。

土壤空氣與大氣組成的數(shù)量差異（容積%）土壤空氣通氣良好的土壤，其空氣組成接近于大氣，若通氣不良，則5土壤空氣土壤空氣與近地表大氣組成的差別土壤空氣中的CO2含量高于大氣土壤空氣中的O2含量低于大氣土壤空氣中水汽含量高于大氣土壤空氣中含有較多的還原性氣體土壤空氣土壤土壤空氣中的CO2含量高于大氣土壤空氣中的O2含6土壤空氣二、土壤空氣的運(yùn)動(dòng)

影響土壤空氣運(yùn)動(dòng)的因素有氣象因素、土壤性質(zhì)及營(yíng)林耕作措施等。氣象因素主要有氣溫、氣壓、風(fēng)力和降水等。土壤與外界不斷地進(jìn)行氣體的交換，如果土壤空氣和大氣不進(jìn)行交換，土壤空氣中的氧氣可能會(huì)由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗無(wú)余。土壤空氣運(yùn)動(dòng)的方式有兩種：對(duì)流和擴(kuò)散。土壤空氣二、土壤空氣的運(yùn)動(dòng)土壤與外界不斷地進(jìn)行氣體的交換，7土壤空氣土壤空氣的對(duì)流對(duì)流是指土壤與大氣間由總壓力梯度推動(dòng)的氣體整體流動(dòng)，也稱為質(zhì)流。對(duì)流的流向一般是由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。土壤空氣的擴(kuò)散

氣體擴(kuò)散是指氣體分子由濃度大（或分壓大）處向濃度?。ɑ蚍謮盒。┨幍倪\(yùn)動(dòng)。土壤空氣土壤空氣的對(duì)流對(duì)流是指土壤與大氣間由總壓力梯度推動(dòng)8在分壓梯度的作用下，驅(qū)使CO2氣體分子不斷從土壤中向大氣擴(kuò)散，同時(shí)使O2分子不斷從大氣向土壤空氣散。土壤的這種從大氣中吸收O2，同時(shí)排出CO2的氣體擴(kuò)散作用，被稱為土壤呼吸。土壤呼吸強(qiáng)度是土壤代謝能力的標(biāo)志，也是衡量土壤肥力的指標(biāo)之一。一般情況下，這種擴(kuò)散作用是土壤與大氣交換的主要機(jī)制。

土壤空氣CO2O2在分壓梯度的作用下，土壤空氣CO2O29第二節(jié)土壤熱量

第二節(jié)土壤熱量10土壤熱量一、土壤熱量的來(lái)源太陽(yáng)輻射能:土壤熱量的最基本來(lái)源。生物熱:微生物分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程是放熱的過(guò)程。釋放的熱量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用來(lái)調(diào)節(jié)土溫。地球內(nèi)熱

土壤熱量一、土壤熱量的來(lái)源太陽(yáng)輻射能:土壤熱量的最基本來(lái)源。11二、土壤熱性質(zhì)

單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的熱量，被稱為土壤熱容量。

土壤熱量土壤熱容量以C代表質(zhì)量（重量）熱容量[單位是J/（g·℃）]，CV代表容積熱容量[單位是J/（cm3·℃）]。C與CV的關(guān)系為:CV＝C·ρ

ρ是土壤密度。二、土壤熱性質(zhì)單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）12土壤不同組分的熱容量土壤組成物質(zhì)質(zhì)量熱容量容積熱容量[J/（g·℃）][J/（cm3·℃）]粗石英砂0.7452.163高嶺石0.9752.410石灰0.8952.435腐殖質(zhì)1.9962.525土壤空氣1.0041.255×10-3土壤水分4.1844.184土壤熱量土壤不同組分的熱容量粗石英砂13土壤熱量

Cv＝mCv·Vm+oCv·Vo+wCv·Vw＋aCv·Va

mCv、oCv、wCv和aCv分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣的容積熱容量，Vm、Vo、Vw、Va分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣在單位體積土壤中所占的體積比。不同土壤的固、液、氣三相物質(zhì)組成比例是不同的，所以Cv可表示為:因空氣的熱容量很小，可忽略不計(jì)，故土壤熱容量可簡(jiǎn)化為：Cv＝1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw〔J/(cm3·℃)

〕

土壤熱量不同土壤的固、液、氣三相物質(zhì)組成比例是不同的，所以C14導(dǎo)熱性:土壤吸收一定熱量后，一部分用于它本身升溫，一部分傳送給其鄰近土層。土壤具有將所吸熱量傳導(dǎo)到鄰近土層的性能，稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱率:導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱率（λ）表示，即在單位厚度（1cm）土層，溫差為1℃時(shí)，每秒鐘經(jīng)單位斷面（1cm2）通過(guò)的熱量焦耳數(shù)。其單位是J/（cm2·s·℃）。

土壤熱量土壤導(dǎo)熱率土壤熱量土壤導(dǎo)熱率15土壤熱量土壤不同組成分的導(dǎo)熱率

土壤組成分導(dǎo)熱率〔J/(cm2·s·℃)〕石英4.427×10－2濕砂粒1.674×10－2干砂粒1.674×10－3泥炭6.276×10－4腐殖質(zhì)1.255×10－2土壤水5.021×10－3土壤空氣2.092×10－4土壤熱量土壤不同組成分的導(dǎo)熱率土壤組成分導(dǎo)熱率〔J16土壤熱量礦物質(zhì)雖然導(dǎo)熱率最大，但它是相對(duì)穩(wěn)定而不易變化的。而土壤中的水、氣總是處于變動(dòng)狀態(tài)。因此，土壤導(dǎo)熱率的大小主要決定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。當(dāng)土壤干燥缺水時(shí)，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就??；當(dāng)土壤濕潤(rùn)時(shí)，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。因而濕土比干土導(dǎo)熱快。干土濕土土壤熱量礦物質(zhì)雖然導(dǎo)熱率最大，但它是相對(duì)穩(wěn)定而不易變化的。而17土壤熱擴(kuò)散率指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在土層垂直方向上每厘米距離內(nèi)，1℃的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積（1cm3）土壤所發(fā)生的溫度變化。其大小等于土壤導(dǎo)熱率/容積熱容量。土壤熱量在一定熱量的供給下，能使土壤溫度升高的快慢和難易決定于其熱擴(kuò)散率D=λ/Cv（厘米/秒）土壤熱擴(kuò)散率土壤熱量在一定熱量的供給下，能使土壤溫度升高的18第三節(jié)土壤水、氣、熱的調(diào)節(jié)

第三節(jié)土壤水、氣、熱的調(diào)節(jié)19水氣熱調(diào)節(jié)

一、土壤水、氣、熱的關(guān)系土壤水、氣、熱是組成土壤肥力的重要因素，三者是互為矛盾，又互相制約的統(tǒng)一體。

土壤水和空氣共存于土壤孔隙，它們之間有著相互消長(zhǎng)的數(shù)量關(guān)系。1、土壤水和空氣土壤含水量達(dá)到全容水量時(shí)，其大小孔隙往往充滿水，造成土壤的通氣狀況不良。當(dāng)土壤含水量達(dá)到田間持水量時(shí)，其大多數(shù)大孔隙充滿了空氣。當(dāng)土壤含水量進(jìn)一步降低，有許多毛管孔隙也為空氣充滿。這時(shí)容易造成土壤水的供應(yīng)不良，形成植物的旱害。

水氣熱調(diào)節(jié)一、土壤水、氣、熱的關(guān)系土壤水、氣、熱是組成土20水氣熱調(diào)節(jié)

濕土溫度上升慢，下降也慢，不同土層深度的溫度梯度也比較小；干土溫度上升快，下降也快，而且不同土層深度的溫度梯度也比較大。當(dāng)土溫較高時(shí)，土壤的蒸發(fā)量也較大，土壤易于失水干燥，易于通氣。土壤不同層次中的溫度梯度還可引起土壤水分的運(yùn)動(dòng)，即從熱處向冷處的運(yùn)動(dòng)；特別是土壤凍結(jié)時(shí)可導(dǎo)致上層滯水，促使土壤過(guò)濕和通氣不良。3、土壤熱量對(duì)土壤水、氣的影響

2、土壤水和土壤溫度

水氣熱調(diào)節(jié)濕土溫度上升慢，下降也慢，不同土層深度的溫度梯度21水氣熱調(diào)節(jié)

二、土壤水、氣、熱的調(diào)節(jié)措施通過(guò)耕作和施肥，改善土壤的物理性質(zhì)

灌溉和排水措施混交、間種措施采用人工覆蓋物

水氣熱調(diào)節(jié)二、土壤水、氣、熱的調(diào)節(jié)措施通過(guò)耕作和施肥，改善22

第七章土壤空氣和熱量土壤空氣和熱量?jī)?nèi)容提要課件23內(nèi)容提要：土壤空氣與大氣的組成差異

土壤空氣的運(yùn)動(dòng)方式土壤熱量來(lái)源土壤熱容量及計(jì)算土壤導(dǎo)熱率土壤水、氣、熱三者相互關(guān)系內(nèi)容提要：24第一節(jié)土壤空氣

第一節(jié)土壤空氣

25土壤空氣一、土壤空氣的數(shù)量與組成土壤空氣與土壤水分存在于土體孔隙內(nèi)，在一定容積的土壤中，在孔隙度不變的情況下，兩者所占的容積比數(shù)量，土壤空氣隨土壤水分而變化，而且呈相應(yīng)的消長(zhǎng)關(guān)系。土壤空氣一、土壤空氣的數(shù)量與組成土壤空氣與土壤水分存在于土體26土壤空氣通氣良好的土壤，其空氣組成接近于大氣，若通氣不良，則土壤空氣組成與大氣有明顯的不同。氣體O2（%）CO2（%）N2（%）其他氣體（%）近地表大氣20.940.0378.050.98土壤空氣18.0~20.030.15~0.6578.8~80.240.98一般越接近地表的土壤空氣與大氣組成越相近，土壤深度越大，土壤空氣組成與大氣差異也越大。

土壤空氣與大氣組成的數(shù)量差異（容積%）土壤空氣通氣良好的土壤，其空氣組成接近于大氣，若通氣不良，則27土壤空氣土壤空氣與近地表大氣組成的差別土壤空氣中的CO2含量高于大氣土壤空氣中的O2含量低于大氣土壤空氣中水汽含量高于大氣土壤空氣中含有較多的還原性氣體土壤空氣土壤土壤空氣中的CO2含量高于大氣土壤空氣中的O2含28土壤空氣二、土壤空氣的運(yùn)動(dòng)

影響土壤空氣運(yùn)動(dòng)的因素有氣象因素、土壤性質(zhì)及營(yíng)林耕作措施等。氣象因素主要有氣溫、氣壓、風(fēng)力和降水等。土壤與外界不斷地進(jìn)行氣體的交換，如果土壤空氣和大氣不進(jìn)行交換，土壤空氣中的氧氣可能會(huì)由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗無(wú)余。土壤空氣運(yùn)動(dòng)的方式有兩種：對(duì)流和擴(kuò)散。土壤空氣二、土壤空氣的運(yùn)動(dòng)土壤與外界不斷地進(jìn)行氣體的交換，29土壤空氣土壤空氣的對(duì)流對(duì)流是指土壤與大氣間由總壓力梯度推動(dòng)的氣體整體流動(dòng)，也稱為質(zhì)流。對(duì)流的流向一般是由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。土壤空氣的擴(kuò)散

氣體擴(kuò)散是指氣體分子由濃度大（或分壓大）處向濃度小（或分壓?。┨幍倪\(yùn)動(dòng)。土壤空氣土壤空氣的對(duì)流對(duì)流是指土壤與大氣間由總壓力梯度推動(dòng)30在分壓梯度的作用下，驅(qū)使CO2氣體分子不斷從土壤中向大氣擴(kuò)散，同時(shí)使O2分子不斷從大氣向土壤空氣散。土壤的這種從大氣中吸收O2，同時(shí)排出CO2的氣體擴(kuò)散作用，被稱為土壤呼吸。土壤呼吸強(qiáng)度是土壤代謝能力的標(biāo)志，也是衡量土壤肥力的指標(biāo)之一。一般情況下，這種擴(kuò)散作用是土壤與大氣交換的主要機(jī)制。

土壤空氣CO2O2在分壓梯度的作用下，土壤空氣CO2O231第二節(jié)土壤熱量

第二節(jié)土壤熱量32土壤熱量一、土壤熱量的來(lái)源太陽(yáng)輻射能:土壤熱量的最基本來(lái)源。生物熱:微生物分解有機(jī)質(zhì)的過(guò)程是放熱的過(guò)程。釋放的熱量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用來(lái)調(diào)節(jié)土溫。地球內(nèi)熱

土壤熱量一、土壤熱量的來(lái)源太陽(yáng)輻射能:土壤熱量的最基本來(lái)源。33二、土壤熱性質(zhì)

單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的熱量，被稱為土壤熱容量。

土壤熱量土壤熱容量以C代表質(zhì)量（重量）熱容量[單位是J/（g·℃）]，CV代表容積熱容量[單位是J/（cm3·℃）]。C與CV的關(guān)系為:CV＝C·ρ

ρ是土壤密度。二、土壤熱性質(zhì)單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）34土壤不同組分的熱容量土壤組成物質(zhì)質(zhì)量熱容量容積熱容量[J/（g·℃）][J/（cm3·℃）]粗石英砂0.7452.163高嶺石0.9752.410石灰0.8952.435腐殖質(zhì)1.9962.525土壤空氣1.0041.255×10-3土壤水分4.1844.184土壤熱量土壤不同組分的熱容量粗石英砂35土壤熱量

Cv＝mCv·Vm+oCv·Vo+wCv·Vw＋aCv·Va

mCv、oCv、wCv和aCv分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣的容積熱容量，Vm、Vo、Vw、Va分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣在單位體積土壤中所占的體積比。不同土壤的固、液、氣三相物質(zhì)組成比例是不同的，所以Cv可表示為:因空氣的熱容量很小，可忽略不計(jì)，故土壤熱容量可簡(jiǎn)化為：Cv＝1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw〔J/(cm3·℃)

〕

土壤熱量不同土壤的固、液、氣三相物質(zhì)組成比例是不同的，所以C36導(dǎo)熱性:土壤吸收一定熱量后，一部分用于它本身升溫，一部分傳送給其鄰近土層。土壤具有將所吸熱量傳導(dǎo)到鄰近土層的性能，稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱率:導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱率（λ）表示，即在單位厚度（1cm）土層，溫差為1℃時(shí)，每秒鐘經(jīng)單位斷面（1cm2）通過(guò)的熱量焦耳數(shù)。其單位是J/（cm2·s·℃）。

土壤熱量土壤導(dǎo)熱率土壤熱量土壤導(dǎo)熱率37土壤熱量土壤不同組成分的導(dǎo)熱率

土壤組成分導(dǎo)熱率〔J/(cm2·s·℃)〕石英4.427×10－2濕砂粒1.674×10－2干砂粒1.674×10－3泥炭6.276×10－4腐殖質(zhì)1.255×10－2土壤水5.021×10－3土壤空氣2.092×10－4土壤熱量土壤不同組成分的導(dǎo)熱率土壤組成分導(dǎo)熱率〔J38土壤熱量礦物質(zhì)雖然導(dǎo)熱率最大，但它是相對(duì)穩(wěn)定而不易變化的。而土壤中的水、氣總是處于變動(dòng)狀態(tài)。因此，土壤導(dǎo)熱率的大小主要決定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。當(dāng)土壤干燥缺水時(shí)，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就小；當(dāng)土壤濕潤(rùn)時(shí)，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。因而濕土比干土導(dǎo)熱快。干土濕土土壤熱量礦物質(zhì)雖然導(dǎo)熱率最大，但它是相對(duì)穩(wěn)定而不易變化的。而