第2章第3节土壤水分空气与热量环境土壤学案例.ppt

C土壤的热量平衡 Q=R±P±LE±B Q为土壤在单位时间获得或失掉的实际能量； R为地面辐射平衡； P为土壤与大气层之间的湍流交换量； LE为水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加的量； B为土壤表面与下层之间的热交换量。 各项之前的加减号，表示它们在不同的情况下有不同的方向，指向地面时为正，相反为负。 (二)、土壤的热特性及其调节 A土壤热性质 1. 土壤热容量 (Soil heat capacity)是指单位质量或重量或容积的土壤每升高或降低1℃所需要吸收或放出的热量。以C代表质量或重量热容量，单位为J/(g·℃)，Cv代表容积热容量，单位是J/(cm3·℃)。换算关系为：Cv＝C×容重 土壤是三相物质组成，不同的组分，热容量差异较大 土壤组分 土壤水分 土壤空气 腐殖质 粗石英砂 高岭石 C　J/(g·℃) 4.184 1.004 1.996 0.745 0.975 Cv　J/(cm3·℃) 4.184 1.255×10-3 2.515 2.163 2.410 土壤热容量主要是决定于土壤水分的含量？ 一个固定的土壤，矿物质和有机质含量基本变化不大，而土壤水分和土壤空气则是经常发生变化的因素，土壤空气Cv可以忽略不计 通常砂土含水比黏土少，热容量小，春季气温升高时，砂土升温比黏土快，因此农民群众把砂性土称为热性土，把黏土称为冷性土，而把温度变化比较缓慢的壤土称为暖性土。 例：农业常用增减土壤水分的方法来调节土温。如涝洼地排水、松土散墒等措施来提高土温。相反，夏季用灌水来降低土温。 2. 土壤导热性 (Soil heat conductance)指土壤传导热量的性能 土壤导热率（Soil heat conductivity）是指在单位厚度土层(1cm)，两端温差为1℃时，每秒钟通过单位土壤断面（1cm2）的热量，通常用λ表示，其单位是J/(cm·S·℃)。 土壤导热率的大小，也决定于土壤固、液、气三相组成的比例及其各自的导热率 土壤组分 土壤水分 土壤空气 腐殖质 干砂粒 湿砂粒 石英 导热率 J/(cm·S·℃) 5.021×10-3 2.092×10-4 1.255×10-2 1.674×10-3 1.674×10-2 4.427×10-2 影响导热率大小的主要因素是土壤质地、土壤含水量、松紧度和孔隙状况等，如何影响？ 导热率不同，对土壤温度有什么影响？ 导热率低的土壤 升温? 降温? 导热率大的土壤 在冬小麦越冬前常灌“冻水”？ 白天受热后，热量不易传给下层土壤，表土升温快；夜间降温时，下层土壤的热量也不易补给表层，温度下降快，昼夜温差大； 冬季麦田干旱时，土壤导热率小，昼夜温差大，夜晚土温低，易形成冻害。灌水以增加土壤热容量和导热率，提高土壤温度，减小昼夜温差，减轻冻害。 3. 土壤热扩散性 土壤热扩散率是指在土层的垂直方向上，每厘米距离内土温相差1℃时，每秒通过1cm2截面的热量，使1cm3土壤发生的温度变化，单位用cm2/S。 春季适量灌水，可以加速提高耕作层土温，但如果灌水过多，土壤增温缓慢，就会出现“冷浆”现象。 B土壤温度 土壤温度是土壤热量状况的衡量指标，是土壤热量平衡和土壤热性质共同作用的结果。 1. 土壤温度的变化规律 日变化 年变化 2. 土壤温度的影响因素 （1）环境因素对土壤温度的影响 海拔高度与纬度 坡向与坡度 　北半球南坡为阳坡、北坡? 地面覆盖　秸秆覆盖在冬季利于保温，夏季利于降温；地膜覆盖早春增温和保水 （2）土壤性质对土壤温度的影响 土壤质地 土壤颜色 土壤孔隙状况与松紧度 C 土壤热量状况的调节 1.灌溉排水 夏季气温和土温较高时，灌大水 ；冬季冻前灌水 ；低洼地排出积水 2.施用有机肥 ：马粪、羊粪等有机肥 3.中耕与镇压 农谚讲“锄头底下有火” 4.向阳作畦与设置风障 5.覆盖：利用秸秆、杂草、地膜或增温剂等覆盖 四 土壤水气热的生态功能 （一）土壤水气热的关系及其相互影响 土壤水分和空气共同处于土壤孔隙中，水多气少，水少气多，二者互为消长。 土壤水、气状况和二者的比例关系在一定程度上决定着土壤的热性质，影响土壤温度的变化。 土壤热量状况反过来也影响土壤的水、气状况。 （二）、土壤水、气、热的调节 土壤水、气、热状况的调节通常是以土壤水分调控为核心的，通过土壤水分调控，达到“以水调温”、“以水调气”、“以水促肥”、“综合调控”的目的。 （一）加强农田基本建设，改善土壤水、气、热状况 （二）合理灌排，调控水分，调节气热 （三）加强田间管理，精耕细作 1. 合理耕翻耙耱 2. 及时中耕 3. 镇压 （四）重视有机肥