第3章土壤流体组成和其诊断特性

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1、第3章土壤流体组成及其诊断特性教学重点1.掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性2.了解土壤空气及其运动、掌握土壤热量状况3.认识土壤水类型、土水势及土壤水分状况4.理解土壤分散系及其中物质转化过程5.掌握土壤肥力与生态环境功能关键词土壤空气(soilair)土壤通透性(soilpermeability)土壤水(soilwater)土水势(soilwaterpotential)土壤酸度(soilacidity)土壤胶体(soilcolloid)土壤温度状况(soiltemperatureregime)土壤水分状况(soi

2、lwaterregime)土壤肥力因子(soilfertilityfactor)土壤生态系统功能(functionofsoilecosystem)第一节土壤空气及其运动一土壤空气的来源及组成特点土壤空气主要来源于近地大气层，如土壤中的氧气、氮气等。除此以外，还有部分土壤空气来源于土壤中生物的生命活动，如生物呼吸所产生的二氧化碳及在通气不良条件下生成的一些还原性气体。土壤空气与近地表大气组成的差别主要有以下几点：（1）土壤空气中的CO2的分压高于大气由于表4-1可以看出,土壤空气中CO2含量可以高出大气几倍甚至于几十倍,

3、其主要原因是由于土壤中生物的生命活动及有机质的分解产生了大量的CO2。（2）土壤空气中的O2的分压低于大气其主要原因在于微生物和植物根系的呼吸作用必须消耗O2，土壤中生物的活动越旺盛，则氧气被消耗的愈多，土壤空气中氧的含量也就愈低。因此，在作物生物旺季或土壤中施入了大量有机肥时，土壤空气中氧气的含量一般都较低。（3）土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气除了干燥的土壤表层外，其余部位的土壤空气一般都处于水汽饱和状态，而大气的相对湿度通常只有50-90%。（4）土壤空气中还原性气体高于大气土壤通气不良，如淹水等情况下，土壤

4、有机质进行厌气性分解，会产生如CH4、H2S等还原性气体，这不仅会对作物产生直接毒害，还会影响土壤养分的转化和供应。（5）土壤空气成分随时间和空间而变化44大气的成分相对较稳定，而土壤空气成分随时间、空间而不断变化。一般影响土壤空气变化的因素有：土壤水分、植物根系呼吸、土壤生物活动、土壤深度、土壤温度及农业措施等。一般情况下随着土壤深度的增加，土壤空气中氧气的含量减小而二氧化碳的含量增加。二土壤空气运动变化土壤空气与大气的交换机制有对流和扩散两种：1）对流：土壤空气与大气之间由总压力梯度驱动气体的整体流动，其流向总是由

5、高压区流向低压区。如土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排出土壤，同时大气也整体进入土壤。因此，对流也叫整体交换。土壤空气更新的整体交换过程速度较快。如降雨或灌溉时，土壤孔隙中水来气走，土壤空气排出土体，反之，土壤水蒸发或渗漏后，水走气来，大气进入土壤孔隙，导致土壤空气与大气对流交换。2）扩散：指土壤空气与大气之间气体分子由浓度高（气压大）向浓度低（气压小）处移动的过程。土壤空气更新的扩散过程速度较慢，但气体扩散是土壤空气更新的主要方式。由于土壤中生物活动的存在，土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2

6、的分压总是高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而CO2则是从土壤向大气扩散，正如生物不断呼出CO2和吸进O2一样，因此，土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。三土壤的通气性土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许通气的能力。通气性良好的土壤通过与大气的交流，不断更新其空气组成，并使土体各部分空气组成趋向一致。如果土壤通气性差，土壤中的O2在短时间内可能被全部耗竭，而CO2的含量随之升高，最终妨碍作物根系的呼吸及生物的生命活动。土壤通气性的影响因素主要是影响土壤的通气孔隙多少及其连通情况的因素，如土壤质地、土壤结构、

7、土体构型、土壤含水量等。衡量土壤通气好坏的指标主要有以下几个（1）土壤孔隙度理想土壤总孔隙度为50～55%，通气孔度为15～20%，一般可将通气孔隙不低于10%作为土壤通气良好的指标。这样可以使土壤既有一定保水能力又可透水通气。（2）土壤呼吸强度单位时间通过单位断面（或单位土重）的O2数量。土壤呼吸强度不仅可作为土壤通气指标，而且是反映土壤肥力状况的一个综合指标。（3）土壤透水性水田土壤适当的透水性可反映土壤透水通气状况。（4）土壤氧化还原电位44土壤通气状况在很大程度上决定着土壤氧化还原电位，因此氧化还原电位可作为土

8、壤通气性的指标。通气良好的土壤氧化还原电位可高过600-700mv，通气不良的土壤氧化还原电位可低于200mv。四土壤空气状况的调节①耕作土壤耕作不仅可以蓄水保墒，而且可以改善土壤的通气性和热量状况，有利于土壤肥力的调节。②轮作合理轮作，巧妙地利用不同茬口的土壤水分条件，对提高作物产量和减轻旱害有重要的意义。如小麦生长前期需水量多