土壤肥料学基础梳理肆——土壤水分、空气、热量

  1. 1.
  • 土壤水分
    1. 类型
      1. 1. 吸湿水
      2. 2. 膜状水
      3. 3. 毛管水
      4. 4. 重力水
  • 土壤水分能态
    1. 动能
    2. 势能(土水势)
    3. 土壤水吸力
    4. 土壤含水量的表示方法
      1. 1. 质量分数
      2. 2. 容积分数
      3. 3. 水层毫米数
      4. 4. 相对含水量
      5. 5. 土壤有效水范围
      6. 6. 各种名词
    5. 影响有效含水范围的因素
    6. 水分运动
      1. 1. 饱和流动
      2. 2. 非饱和流动
      3. 3. 水汽运动
  • 土壤与空气
    1. 土壤通气性
    2. 土壤空气扩散
    3. 土壤热导率

  • 土壤水分

    类型

    吸湿水
    • 由于固体土粒表面的分子引力和静电引力对空气中水汽分子的吸附力而被紧密保持的水分。
    • 特点:不能移动,不能被植物利用
    • 影响因素:土壤质地、腐殖质,大气温湿度
    膜状水
    • 土壤颗粒表面吸附的水分形成的水膜
    • 特点:受土粒分子引力的束缚,移动性差部分能被植物利用
    • 影响因素:土壤比表面积,土壤溶液浓度
    毛管水
    • 由土壤毛管空隙的毛管引力所保持和运动在土壤孔隙中的水分
    • 特点:产生于水的表面张力以及管壁对水分的压力
    • 影响因素:土壤质地、腐殖质含量、和土壤结构状况

    毛管上升水:地下水随毛管上升而被保持在土壤中的水分。受地下水位的影响,是植物所需水分的重要来源之一

    毛管悬着水:不受地下水源补给影响的毛管水,即降水或灌溉后土壤中所吸持的液态水。

    田间持水量:毛管悬着水达到最大时的土壤含水量。

    重力水

    土壤含水量超过田间持水量时,多余的水分受重力向下渗透

    土壤或母质中有不透水层存在时,向下渗漏的重力水在其上的土壤孔隙中聚积起来,形成一定厚度的水分饱和层,其中的水可以流动,称为地下水

    土壤水分能态

    动能

    因为流得太慢了所以忽略不计

    势能(土水势)

    土水势(Ψ土):以等温、等高、等大气压条件下纯自由水势值为零点,土壤水在各种力如吸附力、毛管力、重力等作用下的自由能与纯自由水势值的差值。
    “水往低处流”:土壤水由土水势高处流向土水势低处,土水势一般为负值

    分势:

    • 基质势Ψm:由土粒分子吸附力和毛管力产生的土壤水势变化值,是最主要的土水势组成部分
    • 渗透势Ψs:溶质势,土壤水中溶解溶质所降低的势能
    • 重力势Ψg:在淹水条件下,由于重力作用水向下渗漏时产生。
    • 压力势Ψp:土壤水饱和的情况下,由于受到静水压力作用而产生的土水势变化,压力势只有在饱和情况下才会有的。水层越厚,受到压力势就大。非饱和情况下,水体不连续,压力势最低,为零

    土水势则是上述分势的代数和

    土壤水吸力

    土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态。在数值上相当于土水势的基质分势和渗透分势
    #在概念上并不是土壤对水的吸力,但在实际应用中仍用土壤对水的吸力来表示

    土壤含水量的表示方法

    质量分数

    土壤中水分的质量与干土质量的比值(使用最普遍的一种方法)

    容积分数

    土壤中水分容积与土壤容积之比,它表明土壤中水分占据孔隙的程度

    #其中干土指在105℃条件下烘干的土壤

    水层毫米数

    一定面积一定土层厚度的土壤中所含土壤水量相当于相同面积下水层的厚度

    相对含水量

    田间含水量占田间持水量的百分数

    土壤有效水范围

    土壤有效水范围是指土壤所含植物可以利用水的范围

    A = F - W

    #A,土壤有效含水范围;F,田间持水量;W,凋萎系数

    各种名词

    吸湿系数:干土从相对湿度接近饱和的空气中吸收水汽的最大量,即吸湿水的最大量与烘干土重量的百分率

    凋萎系数(W):植物产生永久凋萎时的土壤含水量

    田间持水量(F):毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量。通常作为灌溉水量定额的最高指标(相当于吸湿水、膜状水和悬着水的总和)

    全容水量:土壤完全为水所饱和时的含水量

    影响有效含水范围的因素

    • 土壤质地:壤土的有效含水范围大,而粘土和砂土的有效含水范围则较小
    • 土壤结构:具有团粒结构的土壤,由于田间持水量增大,从而扩大土壤有效含水范围
    • 土壤有机质含量:有机质在一定程度上通过改善土壤结构和增大渗透性的作用,来扩大土壤有效含水范围

    水分运动

    饱和流动

    土壤孔隙全部充满水时的水流,主要是重力水的运动
    透水性:

    • 渗吸:水进入土壤下渗中被细小毛管所吸收的过程。
    • 渗透(渗漏):土壤中水分向下渗透补充地下水的过程。

    达西定律单位时间内通过多空体的水流速率与水压梯度成正比
    q = - KdH / dX

    #q为单位时间通过单位断面的水容积(导水率);dH/dX为水压梯度;K为导水率;负号表示由水压高处流向低处

    饱和导水率:饱和导水率是土壤导水率的最大值

    普氏定理:通过半径为1mm孔隙的流量相当于通过10000个半径0.1mm的孔隙的流量

    非饱和流动

    土壤中只有部分孔隙中有水时的水流,主要是毛管水和膜状水的运动。

    水汽运动

    水汽扩散和土壤蒸发

    土壤与空气

    土壤通气性

    土壤空气与近地层大气之间不断进行气体交换的过程,以及土体内允许气体扩散和流动的性能。又叫透气性。

    土壤空气扩散

    指某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生运动。是土壤空气与大气之间进行交换的主要因素

    土壤呼吸:土壤从大气中吸收O2,同时排出CO2的扩散作用

    土壤热导率

    土壤热量由热量高处向热量低处传导,土壤传导热量的性能即土壤导热性

    导热率是指单位温度梯度下,单位时间通过单位面积土壤传导的热量,单位J/(cm.s.C)

    影响土壤导热率大小因素是:

    1. 土壤含水量
    2. 土壤松紧度

    一、土壤水分类型

    二、土壤含水量表示方式

    三、吸湿系数、凋萎系数、田间持水量和饱和持水量

    四、为什么一般的土壤理化性质分析结果以烘干土质量为计算基础

    • 一般的土壤理化性质分析需要对土样进行处理,最常见的处理方式是通过将土样烘干后进行分析。这是因为在大气中,土壤样品会含有不同程度的水分,并且水分的含量会影响到土壤的质量和性质,从而对测试结果产生影响。
    • 通过将土样烘干后,可以去除土样中的水分,使其处于一种相对稳定的状态下进行分析,从而可以更准确地反映土壤的理化性质。同时,烘干后的土样也更容易进行重量测量和体积测量,方便计算各种理化性质的指标值。
    • 因此,以烘干后的土质量为计算基础,可以避免水分对土壤分析结果的影响,提高测试精度和可靠性。

    #说白了就是水分是不稳定因素,会影响结果,所以为了统一,给她烧干了

    五、土壤空气交换的方式


    参考书籍:ISBN 978-7-109-17463-4