《土壤地理学》-Ch3-15年版选编.ppt

土壤地理学 第3章 土壤流体组成及其诊断特性 ;主要内容 3.1 土壤空气及其运动 3.2 土壤热量状况 3.3 土壤水分及其特性 3.4 土壤分散系及其特性 3.5 土壤肥力与生态系统功能;本章教学重点;本章知识结构;3.1 土壤空气及其运动;导入 土壤气相，即土壤空气，是土壤三相组成之一。土壤虽然是一个开放系统，但由于土壤孔隙中的气体活动特征明显异于大气层，所以土壤空气与近地大气层空气有着很大的不同。;1、土壤空气组成 位于地球表面的土壤(圈/系统)是一个开放系统，与地球表面的其它系统有能量和物质的交互。所以，土壤气相的组成与大气组成也基本相同。 土壤气相的主要组成：与大气主要组成相同，即N2、O2和CO2，但含量却有较大差别； 土壤气相的微量气体：与大气中的微量气体差别较大，它们以还原性气体为主，包括：CH4、H2S、NH3等 各种气体在???壤中的含量 见下页 ;;解释1 导致土壤空气中N2、O2和CO2含量 与大气层不同的主要原因是土壤呼吸作用。 土壤呼吸作用：土壤中的有机体-包括植物根系和土壤微生物-它们的生命活动，以及土壤有机质的转化，都需要吸取氧气，并释放二氧化碳，土壤中这种与生命活动有关的气体交换作用叫土壤呼吸作用。 土壤的呼吸作用的结果是：不断减少土壤空气中的氧气，而不断增加其中的二氧化碳，从而导致土壤空气中的氧气比近地大气层低，二氧化碳则比大气层高； 表中没有列出土壤空气中氮气(N2)的含量数据，它与大气中的含量相似(78%,体积比)； 随着土壤深度增加，CO2含量明显增大，O2含量则明显减少； 除了土壤呼吸作用外(这是最重要的原因)，土壤中的细小孔隙使土壤空气与大气层的气体交换减慢和延缓，也是原因之一。;解释2－地球大气CO2浓度 若干十万年以来，地球大气的二氧化碳在0.02％~0.03%之间变化。但自从十八世纪工业革命以来，二氧化碳浓度急剧地和大幅度地增加，明显超出0.03％而接近0.04%。 这是由于大量使用化石燃料－煤、石油、天然气。参看以下两幅示意图。 把％换算为ppm(v)，见解释3;历史时期二氧化碳变化;当代地球大气二氧化碳，夏威夷某地，1960年-2010年;解释3－物质浓度的表示：%与ppm 百分比(%)是常用物质浓度表示方法，但％浓度不能精确表示物质浓度，只能大概或约略地表示 可以精确表示物质浓度的方法是ppm。ppm：parts per millions，百万分之x，是最重要最常用的物质浓度(含量)精确比例，指100万份母体(或基质)中对象物的份数，常用于液相、固相母体中物质浓度或含量表示，由于其是比例关系，具体应用于液/固时有对应浓度单位。 液相母体或基质，与ppm对等的浓度单位有：mg/L、?g/ml 固相母体或基质，与ppm对等的浓度单位有：mg/kg、?g/g 百分浓度与ppm的换算关系：1%=10000ppm 扩展：气体中物质浓度常用“物质重量/母体气体体积”表示，如大气污染物浓度多以mg/m3表示(但PM颗粒物却是以?g/m3表示！)。 但前述的CO2浓度ppm，并不是mg/m3 ，就是ppm，即在100万份体积的空气中，CO2的体积份数为300~400份，若要以mg/m3 表示，还需换算。而按惯例，CO2多以％表示。;2、土壤气体交换过程－土壤的通气性; 土壤空气与大气层在O2和CO2的浓度差，导致两个体系之间的气体交换； 按照物理学原理，由于浓度差别导致的气体交换行为叫扩散－高浓度体系中的气体分子向低浓度体系扩散； 影响气体扩散的因素有 环境条件，包括：近地大气层的气压、风速、温度 土壤本身条件，包括：土壤质地、结构、孔隙状况、温度、 土壤水分状况、土壤有机质含量 总体评价土壤空气与近地大气层的气体交换状况，就是土壤的通气性。 交换状况良好，为通气性；交换状况较差或不良，为厌气性。;3.2 土壤热量状况;导入 土壤热量状况是土壤的重要物理性状之一。影响土壤热量状况的主要因素有： ①土壤吸收的净热量； ②使土壤温度变化所需热量； ③土壤水相态转化及其扩散所需热量； ④土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量;1、土壤热量来源与热量平衡;土壤热量的收入： 太阳辐射、大气逆辐射、大气凝结潜热； 地热； 土壤物质转化过程释放的化学能 人类农业耕作操作中施加给土壤的化学能 土壤热量的支出：