土壤学教案-第七章.土壤空气和热量.docxVIP

土壤学课程教案 课 程 编 号： 章节名称及内容： 土壤空气和热量 所在课程顺序号： 第12个教案 授课学时与时长： 1学时 授 课 教 师： 王聪 课 程 类 型： 学类核心课 一、教学目标 1、要求深刻理解与熟练掌握土壤的热特性及土壤温度的生态意义 2、要求深刻理解与熟练掌握调节土壤水、气、热状况的方法和原理 二、教学内容 1、土壤空气 2、土壤热量 3、土壤温度 4、土壤水、气、热的调节 三、 教学重点 1、土壤主要成分的热容量和导热率 四、教学难点 1、土壤成分的热容量和导热率 五、教学方法 课堂讲授、多媒体辅助和板书相结合。 六、教学过程 开始课堂讲授前播放一段相关的视频或则提出与本次课程相关的几个问题进行提问并讲解上次课堂留下的问题和作业，然后开始进行课堂讲授，讲授过程穿插问题提问，本次课程结束时布置作业或则留下几个问题进行下次课堂的提问 7.1土壤空气 7.2土壤热量 7.3土壤温度 7.4土壤水、气、热的调节 7.1土壤空气 7.1.2土壤空气的组成： 土壤空气存在于无水的土壤孔隙中，它的含量取决于土壤孔隙度和土壤含水量，土壤空气与大气的组成相似，但是在含量上存在一些差异。 土壤空气中CO2含量比大气高十几倍甚至几百倍。 土壤空气O2含量比大气低。 土壤空气相对湿度比大气高。 土壤空气几乎为水气饱和的。因为土壤湿度均在“最大吸湿量”之上。 土壤空气中含有较多的还原性气体。 特别是土壤通气不良时，含有CH4、H2S、H2、N2O、C2H6、PH3、CS2等还原性气体和温室效应气体。 土壤空气的组成不是固定不变的，而大气的组成相对比较稳定。 土壤动物，微生物大多为异养，土壤较为封闭，所以CO2高，O2低。土壤微域较多，因此变异也较大，而大气体量非常大，一点点波动不会影响到总体比例。 7.1.2土壤通气性(soil aeration) 又称为土壤空气更新。指土壤空气与近地层空气之间进行气体交换以及土壤内部允许气体扩散和流动的性能 7.1.3土壤通气的主要机制（掌握） 主要有两种方式： 1、整体交换： 土壤空气交换，也有人叫质流、对流。 主要由于近地层环境因子剧烈变迁所引起的土壤中所有空气成分沿同一个方向的流动。如：风、气压变化、温度梯度变化、降水和灌溉的作用。 这是特定条件下的土壤气体更新过程。 2、气体扩散： 土壤中气体分子因浓度梯度或气体分压不同而产生的气体移动。 土壤放出CO2 ，吸收O2，也称为“土壤呼吸”。 气体扩散是土壤气体交换的主要机制 7.1.4土壤通气性的指标（掌握） （1）土壤通气孔隙度（%） 一般非毛管孔隙度15-20%为良好，＜10%通气不良，10-15%中等。 （2）土壤氧扩散率(ODR) 它是指每分钟扩散通过每平方厘米土层的O2的毫克数。一般要求在30-40[mg/cm2.min] 。 （3）土壤氧化还原电位 当土壤通气良好时，土壤空气中的O2多，土壤溶液中O2就多，变价化合物处于高价氧化态，Eh就大，反之Eh低。 7.2土壤热量 影响对象：热量对土壤微生物活动，植物的生长、土壤物理、化学过程均有较大影响。 7.2.1土壤热量的来源 ★太阳的辐射能：这是土壤热量最主要的来源。 ★生物热：土壤微生物分解有机会释放热量，一部分供自身利用，一部分用于提高土温。 ★地球内热：在地热异常地区，这一过程对提高土温有一定意义 7.2.2土壤的热性质 （1）土壤热容量（C）（掌握） 是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减1℃时所需要吸收或放出的热量。（单位：焦耳） 容积热容量(Cv)=重量热容量(C)×土壤容重 土壤热容量越大，土温变化越慢。土壤热容量越小，土温变化越快。 土壤热容量主要是受土壤固液气相三相组成的影响。土壤水的热容量最大;气体的热容量最小;矿物质和有机质的热容量介于其中。 通过调控土壤水分状况可以调节土壤热状况。 （2）土壤导热率（λ）（掌握） 指厚度为1cm，两端温度相差1℃时，每秒钟通过1cm2土壤断面的焦耳数。 空气 水 土壤矿物质 土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。土壤导热率随含水量的增加而增加。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼夜温差小。 （3）土壤热扩散率（K）（掌握） 指标准状态下，在土层垂直方向上，每cm距离内有1℃的温度梯度，每秒钟流入1cm2土壤断面面积的热量。 与导热率成正比，与容积热容量成反比。 土壤导温率的大小同样取决于三相物质的比例：一般而言，土壤固相部分较稳定。土壤导温率主要取决于水和空气的比例，干土温度易上升，湿土温度不易上升。 7.3土壤温度 土壤热量状况：是指在周年或一日内上下土层间的温度变化情况。