《土壤空气和热量》PPT课件

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1、第七章土壤空气和热量一、土壤空气的组成土壤孔隙中的气体称为土壤空气。土壤空气和大气组成有很大差异。第一节土壤空气气体O2CO2N2其它气体近地表空气20.940.0378.050.98土壤空气18.0～20.030.15～0.6578.8～80.240.98土壤空气与大气组成的比较（容积%）土壤空气和近地面大气空气组成的差异1．土壤空气中的CO2含量高于大气2．土壤空气中的O2含量低于大气3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）土壤空气组成不是固定不变的。土壤剖面CO2和O2体积含量分布示意图①土壤空气对植物

2、生长的影响，有许多过程和因素需进一步研究。如土壤微生物需O2有一个很宽的范围。②仅仅一个空气容量指标并不能肯定土壤是否能满足植物和微生物对氧的需求。③土壤中CO2浓度对植物生长的影响也有待进一步研究。现有的研究表明，某一特定植物对CO2浓度有一最佳值,过高或过低都会引起根系生长衰退。过高浓度CO2往往伴随缺O2而造成不良后果，但一定浓度CO2对植物生长也有促进作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有利于有些土壤养分的释放.注意：二、土壤空气的运动（一）、土壤空气的对流对流，又称质流，驱动力是总气压梯度，它使气流冲从高压区向低压区运动。（二）土壤空气扩

3、散土壤中气体分子因浓度梯度或分压不同而产生的移动。土壤中气体扩散过程也可用Fick第一定律表示。土壤（四）土壤气体交换速率的指标●土壤呼吸强度●土壤中的氧扩散率（三）近地表气体流动气体流动是由于受气温、气压的变化、刮风、降雨、耕作、灌溉等作用影响而引起的，仅对表层10cm左右的土壤空气更新起到某些作用，因而它不是大气与土壤空气交换的主要方式。第二节土壤热量土壤中的热状况指土体中的热量分布及其动态变化。一、土壤热平衡（一）土壤热来源与土壤吸热性土壤热来源太阳辐射有机物分解地热传导化学反应放热地面辐射平衡示意图二、土壤表面的辐射平衡及影响因素（一）地面辐射

4、平衡太阳的辐射主要是短波辐射，太阳辐射透过大气层时，少部分直接到达地表的太阳能称为太阳直接辐射（I）。被大气散射和云层反射的太阳辐射能，通过多次的散射和反射，又将其中的一部分辐射到地球上，一般称为天空辐射能或大气辐射（H）。太阳直接辐射和大气辐射都是短波辐射。I+H之和为投入地面的太阳总短波辐射，又称为环球辐射（二）影响地面辐射平衡的因素1、太阳的辐射强度日照角越大，坡度越大，地面接受的太阳辐射越多。在中纬度地区，南坡坡地每增加一度，约相当于纬度南移100公里所产生的影响。同样，在中纬度地区，南坡比北坡接受的辐射能多，土温也比北坡高。坡度越陡，坡向的温

5、差越大。坡向的这种差异具有巨大的生态意义和农业意义。2、地面的反射率太阳的入射角越大，反射率越低，反之越大。土壤的颜色、粗糙程度、含水状况，植被及其他覆盖物等都影响反射率。3、地面有效辐射影响地面有效辐射的因子有：（1）云雾、水汽和风：它们能强烈吸收和反射地面发出的长波辐射，使大气逆辐射增大，因而使地面有效辐射减少；（2）海拔高度：空气密度、水汽、尘埃随海拔高度增加而减少，大气逆辐射相应减少，有效辐射增大；（3）地表特征：起伏、粗糙的地表比平滑表面辐射面大，有效辐射也大；（4）地面覆盖：导热性差的物体如秸杆、草皮、残枝落叶等覆盖地面时，可减少地面的有效

6、辐射。三、土壤的热量平衡土壤热量收支平衡可用下式表示：S=QPLE+RS为土壤在单位时间内实际获得或失掉的热量；Q为辐射平衡；P为土壤与大气层之间的湍流交换量；L为水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加;R为土面与土壤下层之间的热交换量。四、土壤热性质（一）土壤热容量(soilheatcapacity,soilthermalcapacity)土壤热容量是指单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）热量。C代表质量（重量）热容量(massheatcapacity)，单位是Jg-1℃-1。Cv代表容积热容量(volume

7、heatcapacity)，单位是（Jcm-3℃-1）。请注意矿物质、有机质、水的两种热容量值。土壤的容积热容量（Cv）可用下式表示：Cv=mCv·Vm+oCv·Vo＋wCv·Vw+aCv·Va因空气的热容量很小，可忽容不计，故土壤热容量可简化为：Cv=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw(Jcm-3C-1)不同土壤组分的热容量要注意C和CV之间的换算，对于均质的土壤而言∶CV=r·C(1)有些书上用CV=р·C(2)来表示是不正确的，р表示土壤容重，应用下式表示C=CsMs+CwMw+CaMa(3)式中Cs,Cw,Ca分别表示土壤固相、液相和气相的质量

8、热容量；Ms,Mw,Ma分别表示单位质量土壤中固相、液相和气相所占的质量(比例）。如果用容积热