《土壤地理學(xué)》-Ch3-15年版

1、土壤地理學(xué)土壤地理學(xué)第第3 3章章 土壤流體組成及其診斷特性土壤流體組成及其診斷特性主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.1 土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)3.2 土壤熱量狀況土壤熱量狀況3.3 土壤水分及其特性土壤水分及其特性3.4 土壤分散系及其特性土壤分散系及其特性3.5 土壤肥力與生態(tài)系統(tǒng)功能土壤肥力與生態(tài)系統(tǒng)功能本章教學(xué)重點(diǎn)本章教學(xué)重點(diǎn)1、掌握土壤流體物質(zhì)組成及其主要診斷特性、掌握土壤流體物質(zhì)組成及其主要診斷特性2、了解土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)、掌握土壤熱量狀況、了解土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)、掌握土壤熱量狀況3、認(rèn)識(shí)土壤水分類(lèi)型、土水勢(shì)及土壤水分狀況、認(rèn)識(shí)土壤水分類(lèi)型、土水勢(shì)及土壤水分狀況4、理解土壤分散系及其中物

2、質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程、理解土壤分散系及其中物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程5、掌握土壤肥力與生態(tài)環(huán)境功能、掌握土壤肥力與生態(tài)環(huán)境功能本章知識(shí)結(jié)構(gòu)本章知識(shí)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)土壤流體組成認(rèn)識(shí)土壤流體組成了解土壤空氣、土了解土壤空氣、土壤水運(yùn)動(dòng)特征，土壤水運(yùn)動(dòng)特征，土壤水熱狀況壤水熱狀況熟悉土壤分散系、粒熟悉土壤分散系、粒子轉(zhuǎn)化、土壤生態(tài)環(huán)子轉(zhuǎn)化、土壤生態(tài)環(huán)境功能及其調(diào)控境功能及其調(diào)控3.2 土壤熱量狀況土壤熱量狀況3.4 土壤分散系及特征土壤分散系及特征3.1 土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)3.3 土壤水分及特性土壤水分及特性3.5 土壤生態(tài)環(huán)境功能土壤生態(tài)環(huán)境功能3.1 土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)土壤空氣及其運(yùn)動(dòng)導(dǎo)入導(dǎo)入 土壤氣相，即土壤空氣

3、，是土壤三相組成之土壤氣相，即土壤空氣，是土壤三相組成之一。土壤雖然是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，但由于土壤孔隙一。土壤雖然是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，但由于土壤孔隙中的氣體活動(dòng)特征明顯異于大氣層，所以土壤空中的氣體活動(dòng)特征明顯異于大氣層，所以土壤空氣與近地大氣層空氣有著很大的不同。氣與近地大氣層空氣有著很大的不同。1、土壤空氣組成、土壤空氣組成 位于地球表面的土壤位于地球表面的土壤(圈圈/系統(tǒng)系統(tǒng))是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，與地球表是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，與地球表面的其它系統(tǒng)有能量和物質(zhì)的交互。所以，土壤氣相的組成面的其它系統(tǒng)有能量和物質(zhì)的交互。所以，土壤氣相的組成與大氣組成也基本相同。與大氣組成也基本相同。 土壤氣相的主要組成：與大

4、氣主要組成相同，即土壤氣相的主要組成：與大氣主要組成相同，即N2、O2和和CO2，但含量卻有較大差別；，但含量卻有較大差別； 土壤氣相的微量氣體：與大氣中的微量氣體差別較大，它土壤氣相的微量氣體：與大氣中的微量氣體差別較大，它們以還原性氣體為主，包括：們以還原性氣體為主，包括：CH4、H2S、NH3等等各種氣體在土壤中的含量各種氣體在土壤中的含量 見(jiàn)下頁(yè)見(jiàn)下頁(yè) 解釋解釋1 導(dǎo)致土壤空氣中導(dǎo)致土壤空氣中N2、O2和和CO2含量含量 與大氣層不同的主要原因是與大氣層不同的主要原因是土壤呼吸作用。土壤呼吸作用。 土壤呼吸作用：土壤中的有機(jī)體土壤呼吸作用：土壤中的有機(jī)體-包括植物根系和土壤微生物包括植

5、物根系和土壤微生物-它們的生命活動(dòng)，以及土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，都需要吸取氧氣，并它們的生命活動(dòng)，以及土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化，都需要吸取氧氣，并釋放二氧化碳，土壤中這種與生命活動(dòng)有關(guān)的氣體交換作用叫土釋放二氧化碳，土壤中這種與生命活動(dòng)有關(guān)的氣體交換作用叫土壤呼吸作用。壤呼吸作用。 土壤的呼吸作用的結(jié)果是：不斷減少土壤空氣中的氧氣，而不土壤的呼吸作用的結(jié)果是：不斷減少土壤空氣中的氧氣，而不斷增加其中的二氧化碳，從而導(dǎo)致土壤空氣中的氧氣比近地大氣斷增加其中的二氧化碳，從而導(dǎo)致土壤空氣中的氧氣比近地大氣層低，二氧化碳則比大氣層高；層低，二氧化碳則比大氣層高； 表中沒(méi)有列出土壤空氣中氮?dú)獗碇袥](méi)有列出土壤空氣中氮?dú)?/p>

6、(N2)的含量數(shù)據(jù)，它與大氣中的的含量數(shù)據(jù)，它與大氣中的含量相似含量相似(78%,體積比體積比)； 隨著土壤深度增加，隨著土壤深度增加，CO2含量明顯增大，含量明顯增大，O2含量則明顯減少；含量則明顯減少； 除了土壤呼吸作用外除了土壤呼吸作用外(這是最重要的原因這是最重要的原因)，土壤中的細(xì)小孔隙，土壤中的細(xì)小孔隙使土壤空氣與大氣層的氣體交換減慢和延緩，也是原因之一。使土壤空氣與大氣層的氣體交換減慢和延緩，也是原因之一。解釋解釋2地球大氣地球大氣CO2濃度濃度 若干十萬(wàn)年以來(lái)，地球大氣的二氧化碳在若干十萬(wàn)年以來(lái)，地球大氣的二氧化碳在0.020.03%之間之間變化。但自從十八世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，二

7、氧化碳濃度急劇地和變化。但自從十八世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，二氧化碳濃度急劇地和大幅度地增加，明顯超出大幅度地增加，明顯超出0.03而接近而接近0.04%。 這是由于大量使用化石燃料煤、石油、天然氣。參看以下這是由于大量使用化石燃料煤、石油、天然氣。參看以下兩幅示意圖。兩幅示意圖。 把換算為把換算為ppm(v)，見(jiàn)解釋?zhuān)?jiàn)解釋3歷史時(shí)期二氧化碳變化歷史時(shí)期二氧化碳變化10萬(wàn)年前萬(wàn)年前40萬(wàn)年前萬(wàn)年前當(dāng)代地球大氣二氧化碳，夏威夷某地，當(dāng)代地球大氣二氧化碳，夏威夷某地，1960年年-2010年年小圖：小圖：年際變年際變化化解釋解釋3物質(zhì)濃度的表示：物質(zhì)濃度的表示：%與與ppm 百分比百分比(%)是常用物質(zhì)

8、濃度表示方法，但濃度不能精確表示物是常用物質(zhì)濃度表示方法，但濃度不能精確表示物質(zhì)濃度，只能大概或約略地表示質(zhì)濃度，只能大概或約略地表示 可以精確表示物質(zhì)濃度的方法是可以精確表示物質(zhì)濃度的方法是ppm。ppm：parts per millions，百萬(wàn)分之百萬(wàn)分之x，是最重要最常用的物質(zhì)濃度，是最重要最常用的物質(zhì)濃度(含量含量)精確比例，指精確比例，指100萬(wàn)萬(wàn)份母體份母體(或基質(zhì)或基質(zhì))中對(duì)象物的份數(shù)，常用于液相、固相母體中物質(zhì)濃中對(duì)象物的份數(shù)，常用于液相、固相母體中物質(zhì)濃度或含量表示，由于其是比例關(guān)系，具體應(yīng)用于液度或含量表示，由于其是比例關(guān)系，具體應(yīng)用于液/固時(shí)有對(duì)應(yīng)濃度固時(shí)有對(duì)應(yīng)濃度單位

9、。單位。 液相母體或基質(zhì)，與液相母體或基質(zhì)，與ppm對(duì)等的濃度單位有：對(duì)等的濃度單位有：mg/L、 g/ml 固相母體或基質(zhì)，與固相母體或基質(zhì)，與ppm對(duì)等的濃度單位有：對(duì)等的濃度單位有：mg/kg、 g/g 百分濃度與百分濃度與ppm的換算關(guān)系：的換算關(guān)系：1%=10000ppm 擴(kuò)展：氣體中物質(zhì)濃度常用擴(kuò)展：氣體中物質(zhì)濃度常用“物質(zhì)重量物質(zhì)重量/母體氣體體積母體氣體體積”表示，表示，如大氣污染物濃度多以如大氣污染物濃度多以mg/m3表示表示(但但PM顆粒物卻是以顆粒物卻是以 g/m3表示！表示！)。 但前述的但前述的CO2濃度濃度ppm，并不是，并不是mg/m3 ，就是，就是ppm，即在，

10、即在100萬(wàn)萬(wàn)份體積的空氣中，份體積的空氣中，CO2的體積份數(shù)為的體積份數(shù)為300400份，若要以份，若要以mg/m3 表示，表示，還需換算。而按慣例，還需換算。而按慣例，CO2多以表示。多以表示。2、土壤氣體交換過(guò)程土壤的通氣性、土壤氣體交換過(guò)程土壤的通氣性 土壤中不斷進(jìn)行的動(dòng)植物呼吸作用和微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)物的土壤中不斷進(jìn)行的動(dòng)植物呼吸作用和微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)物的生物化學(xué)分解作用，使得土壤空氣中生物化學(xué)分解作用，使得土壤空氣中O2不斷消耗和不斷消耗和CO2逐漸累逐漸累積，其結(jié)果是土壤空氣中積，其結(jié)果是土壤空氣中O2、CO2濃度與近地層大氣中濃度與近地層大氣中O2、CO2濃度之間差異的擴(kuò)大，這樣必然

11、引起濃度之間差異的擴(kuò)大，這樣必然引起O2、CO2氣體分子擴(kuò)散氣體分子擴(kuò)散的發(fā)生，見(jiàn)下圖。的發(fā)生，見(jiàn)下圖。 土壤空氣與大氣層在土壤空氣與大氣層在O2和和CO2的濃度差，導(dǎo)致兩個(gè)體系之間的濃度差，導(dǎo)致兩個(gè)體系之間的氣體交換；的氣體交換； 按照物理學(xué)原理，由于濃度差別導(dǎo)致的氣體交換行為叫擴(kuò)散按照物理學(xué)原理，由于濃度差別導(dǎo)致的氣體交換行為叫擴(kuò)散高濃度體系中的氣體分子向低濃度體系擴(kuò)散；高濃度體系中的氣體分子向低濃度體系擴(kuò)散； 影響氣體擴(kuò)散的因素有影響氣體擴(kuò)散的因素有 環(huán)境條件，包括：近地大氣層的氣壓、風(fēng)速、溫度環(huán)境條件，包括：近地大氣層的氣壓、風(fēng)速、溫度 土壤本身?xiàng)l件，包括：土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙狀況、溫

12、度、土壤本身?xiàng)l件，包括：土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙狀況、溫度、 土壤水分狀況、土壤有機(jī)質(zhì)含量土壤水分狀況、土壤有機(jī)質(zhì)含量 總體評(píng)價(jià)土壤空氣與近地大氣層的氣體交換狀況，就是土壤總體評(píng)價(jià)土壤空氣與近地大氣層的氣體交換狀況，就是土壤的通氣性。的通氣性。 交換狀況良好，為通氣性；交換狀況較差或不良，為厭氣性。交換狀況良好，為通氣性；交換狀況較差或不良，為厭氣性。3.2 土壤熱量狀況土壤熱量狀況導(dǎo)入導(dǎo)入 土壤熱量狀況是土壤的重要物理性狀之一。影響土土壤熱量狀況是土壤的重要物理性狀之一。影響土壤熱量狀況的主要因素有：壤熱量狀況的主要因素有： 土壤吸收的凈熱量；土壤吸收的凈熱量； 使土壤溫度變化所需熱量；使土壤溫

13、度變化所需熱量； 土壤水相態(tài)轉(zhuǎn)化及其擴(kuò)散所需熱量；土壤水相態(tài)轉(zhuǎn)化及其擴(kuò)散所需熱量； 土壤物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化所消耗或釋放的熱量土壤物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化所消耗或釋放的熱量1、土壤熱量來(lái)源與熱量平衡、土壤熱量來(lái)源與熱量平衡地球表層能量平衡模式圖地球表層能量平衡模式圖土壤熱量的收入：土壤熱量的收入： 太陽(yáng)輻射、大氣逆輻射、大氣凝結(jié)潛熱；太陽(yáng)輻射、大氣逆輻射、大氣凝結(jié)潛熱； 地?zé)幔坏責(zé)幔?土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程釋放的化學(xué)能土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程釋放的化學(xué)能 人類(lèi)農(nóng)業(yè)耕作操作中施加給土壤的化學(xué)能人類(lèi)農(nóng)業(yè)耕作操作中施加給土壤的化學(xué)能土壤熱量的支出：土壤熱量的支出： 土壤對(duì)太陽(yáng)輻射的反射；土壤對(duì)太陽(yáng)輻射的反射； 土壤的蒸發(fā)與蒸騰作用土

14、壤的蒸發(fā)與蒸騰作用最終，土壤系統(tǒng)的熱量收支處于基本平衡狀態(tài)。最終，土壤系統(tǒng)的熱量收支處于基本平衡狀態(tài)。 關(guān)于地球表層的能量平衡，氣象學(xué)有詳細(xì)完備的討論，此處關(guān)于地球表層的能量平衡，氣象學(xué)有詳細(xì)完備的討論，此處不作深入展開(kāi)，請(qǐng)參照有關(guān)教材。不作深入展開(kāi)，請(qǐng)參照有關(guān)教材。2、土壤的熱學(xué)性質(zhì)、土壤的熱學(xué)性質(zhì)2.1、土壤熱容量、土壤熱容量定義定義物質(zhì)的熱容量分質(zhì)量熱容量物質(zhì)的熱容量分質(zhì)量熱容量(或：重量熱容量或：重量熱容量)和容積熱容量。和容積熱容量。 1g物質(zhì)溫度升高物質(zhì)溫度升高(或降低或降低)1個(gè)單位個(gè)單位(常用開(kāi)爾文溫度常用開(kāi)爾文溫度K)所吸收所吸收(或放或放出出)的熱量，稱(chēng)質(zhì)量熱容量，單位：的

15、熱量，稱(chēng)質(zhì)量熱容量，單位：J/(gK)焦耳焦耳/(克克開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度) 1cm3的物質(zhì)溫度升高的物質(zhì)溫度升高(或降低或降低) 1個(gè)單位個(gè)單位(常用開(kāi)氏度常用開(kāi)氏度K)所吸收所吸收(放出放出)的熱量，稱(chēng)容積熱容量，的熱量，稱(chēng)容積熱容量，單位：?jiǎn)挝唬篔/(cm3 K)焦耳焦耳/(立方厘米立方厘米開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度) 土壤常見(jiàn)組分的熱容量數(shù)據(jù)見(jiàn)下表土壤常見(jiàn)組分的熱容量數(shù)據(jù)見(jiàn)下表關(guān)于熱容量的量綱和單位關(guān)于熱容量的量綱和單位質(zhì)量熱容量的量綱：熱量質(zhì)量熱容量的量綱：熱量/重量重量溫度，溫度， 常用單位：常用單位：J/(g K)焦耳焦耳/(克克開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度)，或：，或：kJ/(kg K)千焦千焦/(千克

16、千克 開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度) 容積熱容量的量綱：熱量容積熱容量的量綱：熱量/長(zhǎng)度長(zhǎng)度3溫度，溫度， 常用單位：常用單位：J/cm3 K焦耳焦耳/(立方厘米立方厘米開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度)，或：，或：MJ/m3 K兆焦兆焦/(立方米立方米開(kāi)爾文度開(kāi)爾文度) 熱量的舊單位為熱量的舊單位為“卡卡(也稱(chēng)：卡路里也稱(chēng)：卡路里)” ，現(xiàn)已取消不用，卡，現(xiàn)已取消不用，卡(cal)與焦耳的換算關(guān)系為：與焦耳的換算關(guān)系為：1cal=4.18j 水的熱容量最大，固體的熱容量次之，氣體水的熱容量最大，固體的熱容量次之，氣體(如空氣如空氣)的熱容的熱容量最小；量最??； 注意，空氣的質(zhì)量熱容量似乎不小，這是因?yàn)榭諝獾谋戎睾茏⒁猓?/p>

17、空氣的質(zhì)量熱容量似乎不小，這是因?yàn)榭諝獾谋戎睾苄。容^一下它的容積熱容量，極小，就不難得出本結(jié)論；小，比較一下它的容積熱容量，極小，就不難得出本結(jié)論； 不同礦物之間的熱容量差別不大不同礦物之間的熱容量差別不大(紅框部分紅框部分)，這是因?yàn)樗鼈?，這是因?yàn)樗鼈兊慕M成元素差別不大。請(qǐng)注意：的組成元素差別不大。請(qǐng)注意：A、這僅是它們的物理性質(zhì)中、這僅是它們的物理性質(zhì)中的一種，不代表它們的其它物理性質(zhì)也可能相似；的一種，不代表它們的其它物理性質(zhì)也可能相似；B、這些礦、這些礦物的化學(xué)性質(zhì)仍有明顯差別，這與組成它們的元素之間的空間物的化學(xué)性質(zhì)仍有明顯差別，這與組成它們的元素之間的空間連接關(guān)系不同，從而導(dǎo)致它

18、們化學(xué)性質(zhì)的差別。連接關(guān)系不同，從而導(dǎo)致它們化學(xué)性質(zhì)的差別。2.2、土壤導(dǎo)熱率、土壤導(dǎo)熱率 定義：定義： 土壤導(dǎo)熱率是指兩個(gè)相互垂直的單位截面在單位距離土壤導(dǎo)熱率是指兩個(gè)相互垂直的單位截面在單位距離下，土壤溫度相差下，土壤溫度相差1開(kāi)氏度開(kāi)氏度(K)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)所傳導(dǎo)的熱量，時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)所傳導(dǎo)的熱量，常用符號(hào)常用符號(hào)k表示，常用單位是表示，常用單位是J/msK，或，或W/mK 土壤導(dǎo)熱率是衡量土壤物質(zhì)傳導(dǎo)熱量快慢的物理量。例如，土土壤導(dǎo)熱率是衡量土壤物質(zhì)傳導(dǎo)熱量快慢的物理量。例如，土壤表層吸收熱量而增溫后，把熱量傳導(dǎo)至心土層和底土層的速度壤表層吸收熱量而增溫后，把熱量傳導(dǎo)至心土層和底土

19、層的速度快慢，但從單位看，是熱量的大或小，所以，數(shù)值大表示導(dǎo)熱率快慢，但從單位看，是熱量的大或小，所以，數(shù)值大表示導(dǎo)熱率快，數(shù)值小表示導(dǎo)熱率慢快，數(shù)值小表示導(dǎo)熱率慢 土壤三相組分的熱傳導(dǎo)率相差巨大：土壤礦物質(zhì)土壤三相組分的熱傳導(dǎo)率相差巨大：土壤礦物質(zhì)(固相固相)導(dǎo)熱率導(dǎo)熱率最快，在最快，在1.67410.465J/msK之間，水次之，為之間，水次之，為0.586J/msK；空氣最小，僅空氣最小，僅0.021J/msK， 影響土壤導(dǎo)熱率的因素有：土壤孔隙狀況、土壤水分含量、土影響土壤導(dǎo)熱率的因素有：土壤孔隙狀況、土壤水分含量、土壤緊實(shí)度，土壤孔隙越小、水分含量越高、結(jié)構(gòu)越緊實(shí)，則土壤壤緊實(shí)度，土

20、壤孔隙越小、水分含量越高、結(jié)構(gòu)越緊實(shí)，則土壤導(dǎo)熱率越高。導(dǎo)熱率越高。2.3、土壤熱擴(kuò)散率、土壤熱擴(kuò)散率 定義：土壤在吸收一定熱量后，通過(guò)擴(kuò)散的形式把熱量傳送到定義：土壤在吸收一定熱量后，通過(guò)擴(kuò)散的形式把熱量傳送到土壤的其它部分，所引起的土壤溫度隨時(shí)間的變化速率，為土壤土壤的其它部分，所引起的土壤溫度隨時(shí)間的變化速率，為土壤熱擴(kuò)散率，用符號(hào)熱擴(kuò)散率，用符號(hào)表示，單位為表示，單位為m2/s 土壤熱擴(kuò)散率與土壤導(dǎo)熱率土壤熱擴(kuò)散率與土壤導(dǎo)熱率k、土壤容積熱容量、土壤容積熱容量CV都有關(guān)系：都有關(guān)系： VCk 土壤熱擴(kuò)散率與土壤導(dǎo)熱率成正比，與土壤容積熱容量成反比。土壤熱擴(kuò)散率與土壤導(dǎo)熱率成正比，與土壤

21、容積熱容量成反比。怎樣理解：怎樣理解： 熱容量大，表示物質(zhì)可以吸收熱容量大，表示物質(zhì)可以吸收(“容納容納”)更多的熱量，當(dāng)然更不更多的熱量，當(dāng)然更不利于熱量的擴(kuò)散，所以熱擴(kuò)散率與熱容量成反比。利于熱量的擴(kuò)散，所以熱擴(kuò)散率與熱容量成反比。 導(dǎo)熱與熱擴(kuò)散都屬于熱量的傳遞，只不過(guò)從不同的角度描述，導(dǎo)熱與熱擴(kuò)散都屬于熱量的傳遞，只不過(guò)從不同的角度描述，所以?xún)烧叱烧?。所以?xún)烧叱烧?。土壤三相的熱學(xué)特性相差也很大，見(jiàn)下表土壤三相的熱學(xué)特性相差也很大，見(jiàn)下表3、土壤溫度狀況及其應(yīng)用、土壤溫度狀況及其應(yīng)用 前面介紹了土壤各種熱學(xué)特性指標(biāo)，其最終都反映到土壤溫度前面介紹了土壤各種熱學(xué)特性指標(biāo)，其最終都反映到土

22、壤溫度的變化以及變化的快慢上，所以，通過(guò)土壤溫度歸納土壤熱學(xué)特的變化以及變化的快慢上，所以，通過(guò)土壤溫度歸納土壤熱學(xué)特性，可以把較難理解的土壤熱學(xué)特性藉土壤溫度得到應(yīng)用和落實(shí)性，可以把較難理解的土壤熱學(xué)特性藉土壤溫度得到應(yīng)用和落實(shí)什么叫土壤溫度狀況？什么叫土壤溫度狀況？ 根據(jù)土壤溫度的年變化情況，分為若干類(lèi)，與相應(yīng)的土壤類(lèi)別根據(jù)土壤溫度的年變化情況，分為若干類(lèi)，與相應(yīng)的土壤類(lèi)別對(duì)應(yīng)，從而體現(xiàn)出前者對(duì)應(yīng)，從而體現(xiàn)出前者(即土壤溫度即土壤溫度)影響后者影響后者(即土壤類(lèi)型即土壤類(lèi)型)發(fā)育發(fā)展發(fā)育發(fā)展的因素。的因素。土壤溫度狀況應(yīng)用土壤溫度狀況應(yīng)用-構(gòu)成土壤分類(lèi)系統(tǒng)指標(biāo)之一構(gòu)成土壤分類(lèi)系統(tǒng)指標(biāo)之一

23、多種土壤分類(lèi)體系都把土壤溫度列為土壤的性狀指標(biāo)，例如，多種土壤分類(lèi)體系都把土壤溫度列為土壤的性狀指標(biāo)，例如，美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)、中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)，等等美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)、中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)，等等土壤溫度狀況應(yīng)用中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)中的土壤溫度狀況土壤溫度狀況應(yīng)用中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)中的土壤溫度狀況關(guān)于不同臨界溫度的意義，參看編輯界面下的備注關(guān)于不同臨界溫度的意義，參看編輯界面下的備注 以年平均溫度以年平均溫度(T)劃分不同的土壤溫度狀況類(lèi)型，與我們常劃分不同的土壤溫度狀況類(lèi)型，與我們常說(shuō)的說(shuō)的“年平均溫度溫度年平均溫度溫度xx度以上度以上/以下以下”完全相同，不過(guò)，這完全相同，不過(guò)，這里討論的是土壤年平均溫

24、度，而我們常說(shuō)的，在多數(shù)情況下里討論的是土壤年平均溫度，而我們常說(shuō)的，在多數(shù)情況下是指大氣年平均溫度；是指大氣年平均溫度； 美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)下的土壤溫度狀況分為美國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)下的土壤溫度狀況分為6類(lèi)，從最低溫的類(lèi)，從最低溫的0以下，即以下，即“永凍溫度狀況永凍溫度狀況”到最高溫的到最高溫的“超高溫溫度狀超高溫溫度狀況況”； 中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)下的土壤溫度狀況分為中國(guó)土壤系統(tǒng)分類(lèi)下的土壤溫度狀況分為7類(lèi)，區(qū)別在于把類(lèi)，區(qū)別在于把0以下的溫度狀況分為兩類(lèi)，以下的溫度狀況分為兩類(lèi)，“永凍土壤溫度狀況永凍土壤溫度狀況”和和“寒寒凍土壤溫度狀況凍土壤溫度狀況”； 意義：土壤溫度的變化基本跟隨大氣溫度的變

25、化，但有一意義：土壤溫度的變化基本跟隨大氣溫度的變化，但有一定的滯后性，更能體現(xiàn)出溫度對(duì)土壤發(fā)育形成的影響；這種定的滯后性，更能體現(xiàn)出溫度對(duì)土壤發(fā)育形成的影響；這種帶有一定數(shù)量化的分類(lèi)，有利于對(duì)土壤的性狀也劃分?jǐn)?shù)量化帶有一定數(shù)量化的分類(lèi)，有利于對(duì)土壤的性狀也劃分?jǐn)?shù)量化的類(lèi)別；有利于土壤制圖、制定土壤管理措施。的類(lèi)別；有利于土壤制圖、制定土壤管理措施。3.3 土壤水分及其特性土壤水分及其特性導(dǎo)入導(dǎo)入 水分是土壤的重要組成部分之一，土壤水水分是土壤的重要組成部分之一，土壤水分含量對(duì)土壤形成發(fā)育過(guò)程及肥力水平高低分含量對(duì)土壤形成發(fā)育過(guò)程及肥力水平高低都有重要的影響作用。都有重要的影響作用。 土壤水分

26、狀況及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是土壤地理學(xué)、土壤水分狀況及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是土壤地理學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一。資源環(huán)境科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容之一。1、土壤水分平衡與全球水平衡、土壤水分平衡與全球水平衡-全球水分循環(huán)示意圖全球水分循環(huán)示意圖2、土壤水分類(lèi)型、土壤水分類(lèi)型2.1、土壤水分類(lèi)型的劃分、土壤水分類(lèi)型的劃分土壤水在不同季節(jié)和天氣狀況下，其存在狀態(tài)也會(huì)有不同的變土壤水在不同季節(jié)和天氣狀況下，其存在狀態(tài)也會(huì)有不同的變化，這就是土壤水分類(lèi)型，見(jiàn)下表。化，這就是土壤水分類(lèi)型，見(jiàn)下表。土壤固態(tài)水土壤固態(tài)水 包括化學(xué)結(jié)合水和冰；包括化學(xué)結(jié)合水和冰； 化學(xué)結(jié)合水：包括組構(gòu)水和結(jié)晶水化學(xué)結(jié)合水：包括組構(gòu)水和結(jié)晶水 組

27、構(gòu)水：一種特殊的化學(xué)狀態(tài)水。土壤礦物表面以組構(gòu)水：一種特殊的化學(xué)狀態(tài)水。土壤礦物表面以H3O或或OH(羥基水羥基水)，而不是以正常的水分子，而不是以正常的水分子H2O形式存在。當(dāng)?shù)V物風(fēng)形式存在。當(dāng)?shù)V物風(fēng)化或在高溫條件下可釋放出來(lái)?；蛟诟邷貤l件下可釋放出來(lái)。 結(jié)晶水：以若干個(gè)獨(dú)立的水分子形式與土壤礦物分子結(jié)合，結(jié)晶水：以若干個(gè)獨(dú)立的水分子形式與土壤礦物分子結(jié)合，構(gòu)成完整的礦物分子結(jié)構(gòu)，一般以構(gòu)成完整的礦物分子結(jié)構(gòu)，一般以“礦物分子礦物分子n個(gè)水分子個(gè)水分子”化學(xué)化學(xué)分子式表示，例如：分子式表示，例如：CaSO4 2H2O、MgCl2 6H2O等，結(jié)晶水在等，結(jié)晶水在高溫下可釋放出來(lái)，且含有結(jié)晶

28、水的礦物分子釋放結(jié)晶水后，高溫下可釋放出來(lái)，且含有結(jié)晶水的礦物分子釋放結(jié)晶水后，其化學(xué)結(jié)構(gòu)一般不會(huì)改變。其化學(xué)結(jié)構(gòu)一般不會(huì)改變。 冰：顧名思義，冰是存在于寒冷地區(qū)的永凍土或凍土層中的冰：顧名思義，冰是存在于寒冷地區(qū)的永凍土或凍土層中的水分，由于常年在水分，由于常年在0以下，以冰的形式存在于土壤中。以下，以冰的形式存在于土壤中。液態(tài)水液態(tài)水 液態(tài)水由束縛水和自由水組成；液態(tài)水由束縛水和自由水組成； 束縛水：束縛水： 由土壤顆粒表面的吸附作用而保持在土粒表面的膜由土壤顆粒表面的吸附作用而保持在土粒表面的膜狀水層。其中，緊靠著土粒表面的水由于后者強(qiáng)大的狀水層。其中，緊靠著土粒表面的水由于后者強(qiáng)大的吸

29、附力而不能流動(dòng)，稱(chēng)為緊束縛水，也叫吸濕水；在吸附力而不能流動(dòng)，稱(chēng)為緊束縛水，也叫吸濕水；在緊束縛水的外圍，也包圍著土粒的水，土粒對(duì)其吸附緊束縛水的外圍，也包圍著土粒的水，土粒對(duì)其吸附力較弱，有力較弱，有 一定的流動(dòng)性，稱(chēng)為松束縛水，也叫膜狀一定的流動(dòng)性，稱(chēng)為松束縛水，也叫膜狀水。緊束縛水不能為植物利用，松束縛水可為植物部水。緊束縛水不能為植物利用，松束縛水可為植物部分利用。分利用。 自由水自由水 包括毛管水、重力水和地下水；包括毛管水、重力水和地下水； 自由水自由水1-毛管水：毛管水：指在土壤毛管作用力下保持和移動(dòng)的液態(tài)指在土壤毛管作用力下保持和移動(dòng)的液態(tài)水。水。 毛管：是指土壤中細(xì)小和連成通

30、道的孔隙，即連續(xù)孔隙。毛管：是指土壤中細(xì)小和連成通道的孔隙，即連續(xù)孔隙。 毛管水包括懸著毛管水和支持毛管水。懸著毛管水，指來(lái)毛管水包括懸著毛管水和支持毛管水。懸著毛管水，指來(lái)自降水和灌溉等從地面進(jìn)入土壤的水分，在土壤毛細(xì)管作用下自降水和灌溉等從地面進(jìn)入土壤的水分，在土壤毛細(xì)管作用下保持在土壤的上部，類(lèi)似懸掛，顧名；支持毛管水，以地下水保持在土壤的上部，類(lèi)似懸掛，顧名；支持毛管水，以地下水來(lái)源所形成的毛管水。來(lái)源所形成的毛管水。 毛管水的特點(diǎn)是可以上下左右自由移動(dòng)，是植物可以利用毛管水的特點(diǎn)是可以上下左右自由移動(dòng)，是植物可以利用的最重要的土壤水分類(lèi)型。的最重要的土壤水分類(lèi)型。 說(shuō)明說(shuō)明從左到右：

31、從左到右：土壤顆粒組成：土壤顆粒組成： 粘粒為主、粉粒為主、砂粒為主粘粒為主、粉粒為主、砂粒為主土壤質(zhì)地：細(xì)致、中等、粗糙土壤質(zhì)地：細(xì)致、中等、粗糙土壤孔隙大?。和寥揽紫洞笮。?微孔隙、中等孔隙、大孔隙微孔隙、中等孔隙、大孔隙土壤孔隙中的毛細(xì)管效果：土壤孔隙中的毛細(xì)管效果： 強(qiáng)、中等、弱強(qiáng)、中等、弱水分上升速度：慢、中等、快水分上升速度：慢、中等、快水分上升高度：高、中等、低水分上升高度：高、中等、低更詳細(xì)的毛管水描述，請(qǐng)參閱更詳細(xì)的毛管水描述，請(qǐng)參閱土壤地理學(xué)土壤地理學(xué)p.80毛細(xì)管知識(shí)，參閱維基(英文)詞條：capillary自由水自由水2-重力水：重力水：借助重力作用而保持在土壤非毛管孔

32、隙中的借助重力作用而保持在土壤非毛管孔隙中的水。水。 非毛管孔隙：土壤中較大的孔隙不具備毛管作用，從毛管作用非毛管孔隙：土壤中較大的孔隙不具備毛管作用，從毛管作用看，屬于非毛管孔隙。看，屬于非毛管孔隙。 重力水主要在土壤大孔隙中向下移動(dòng)，或沿坡向側(cè)滲，所以重重力水主要在土壤大孔隙中向下移動(dòng)，或沿坡向側(cè)滲，所以重力水具有很強(qiáng)的淋溶作用，從化學(xué)角度，重力水是一種溶液，可力水具有很強(qiáng)的淋溶作用，從化學(xué)角度，重力水是一種溶液，可以溶解土壤中的鹽分，并隨重力水流出土體，即實(shí)現(xiàn)淋溶作用。以溶解土壤中的鹽分，并隨重力水流出土體，即實(shí)現(xiàn)淋溶作用。自由水自由水3-地下水：地下水：當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，土壤中的水實(shí)際

33、上就是當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，土壤中的水實(shí)際上就是地下水，主要存在于某些水成土中。地下水，主要存在于某些水成土中。氣態(tài)水：指土壤孔隙中的水汽，其狀態(tài)和移動(dòng)特性取決于土壤溫氣態(tài)水：指土壤孔隙中的水汽，其狀態(tài)和移動(dòng)特性取決于土壤溫度特征和水汽分壓特征。度特征和水汽分壓特征。2.2、土壤水分的有效性、土壤水分的有效性 概念：土壤水分有效性有兩重含義，概念：土壤水分有效性有兩重含義， 、水分在土壤中的保持和移動(dòng)特性；、水分在土壤中的保持和移動(dòng)特性； 、植物可以利用土壤中水分的效率、植物可以利用土壤中水分的效率(即水對(duì)植物的可用性即水對(duì)植物的可用性)。 可移動(dòng)的水分為有效水，液態(tài)水從松束縛水到重力水均為有效水

34、，緊束可移動(dòng)的水分為有效水，液態(tài)水從松束縛水到重力水均為有效水，緊束縛水是無(wú)效水，地下水視植物類(lèi)型可為有效水或無(wú)效水；縛水是無(wú)效水，地下水視植物類(lèi)型可為有效水或無(wú)效水； 能被植物利用的土壤水為有效水；不能為植物利用的土壤水為無(wú)效水；能被植物利用的土壤水為有效水；不能為植物利用的土壤水為無(wú)效水； 凋萎系數(shù)：當(dāng)植物發(fā)生永久凋萎凋萎系數(shù)：當(dāng)植物發(fā)生永久凋萎(即植物已經(jīng)死亡，不能復(fù)生即植物已經(jīng)死亡，不能復(fù)生)時(shí)，土壤時(shí)，土壤中仍然含有少量水分，其含水量即為凋萎系數(shù)，含義是令植物致死的水分中仍然含有少量水分，其含水量即為凋萎系數(shù)，含義是令植物致死的水分含量；含量； 低于凋萎系數(shù)的含水量是無(wú)效水，高于凋萎

35、系數(shù)的含水量是有效水；低于凋萎系數(shù)的含水量是無(wú)效水，高于凋萎系數(shù)的含水量是有效水； 影響凋萎系數(shù)的高低的因素包括：土壤質(zhì)地、鹽分含量、氣候條件、甚影響凋萎系數(shù)的高低的因素包括：土壤質(zhì)地、鹽分含量、氣候條件、甚至不同植物的凋萎系數(shù)也有不同。至不同植物的凋萎系數(shù)也有不同。 田間持水量：當(dāng)懸著毛管水達(dá)到最大含量時(shí)，稱(chēng)為田間持水量；田間持水量：當(dāng)懸著毛管水達(dá)到最大含量時(shí)，稱(chēng)為田間持水量；土壤有效水：田間持水量與永久凋萎系數(shù)之間的含水量稱(chēng)為土壤有效水：田間持水量與永久凋萎系數(shù)之間的含水量稱(chēng)為土壤有效水含量，簡(jiǎn)稱(chēng)有效水。土壤有效水含量，簡(jiǎn)稱(chēng)有效水。土壤無(wú)效水：含水量在永久凋萎系數(shù)以下的水分為無(wú)效水。土壤無(wú)

36、效水：含水量在永久凋萎系數(shù)以下的水分為無(wú)效水。飽和水：即自由水，含水量高于最大田間持水量的水分為自飽和水：即自由水，含水量高于最大田間持水量的水分為自由水，自由水對(duì)旱生植物而言是無(wú)用水。由水，自由水對(duì)旱生植物而言是無(wú)用水。注意無(wú)效水與無(wú)用水的區(qū)別：無(wú)效水是植物不能利用的水，注意無(wú)效水與無(wú)用水的區(qū)別：無(wú)效水是植物不能利用的水，無(wú)用水對(duì)植物而言是沒(méi)有用的水。無(wú)用水對(duì)植物而言是沒(méi)有用的水。歸納以上所述，用圖示方式顯示土壤水分的有效性，見(jiàn)下兩歸納以上所述，用圖示方式顯示土壤水分的有效性，見(jiàn)下兩圖圖土壤水有效性的數(shù)量表示土壤水吸力概念土壤水有效性的數(shù)量表示土壤水吸力概念 土壤是大大小小顆粒的聚集體，根據(jù)

37、前述，土壤顆粒對(duì)水具土壤是大大小小顆粒的聚集體，根據(jù)前述，土壤顆粒對(duì)水具有一定的吸持能力，宏觀表現(xiàn)為土壤吸力。土壤吸力一般用壓力有一定的吸持能力，宏觀表現(xiàn)為土壤吸力。土壤吸力一般用壓力單位表示。單位表示。 常用壓力單位：巴常用壓力單位：巴(bar)、帕、帕(pa) 1bar=105pa 兩個(gè)關(guān)鍵土壤水有效性的吸力兩個(gè)關(guān)鍵土壤水有效性的吸力barpa33. 0,10315或有效水與自由水的分界線(xiàn)：有效水與自由水的分界線(xiàn)：有效水與無(wú)效水分界線(xiàn)：有效水與無(wú)效水分界線(xiàn)：barpa15,10155或1、土壤吸力與土壤水的有效性、土壤吸力與土壤水的有效性吸力吸力15bar的土壤水為無(wú)效水；的土壤水為無(wú)效水

38、；吸力在吸力在15bar0.33bar的土壤水為有效水；的土壤水為有效水；吸力吸力0.33bar的土壤水為自由水，或無(wú)用水的土壤水為自由水，或無(wú)用水吸力吸力Al3+H+Ba2+ Ca2+ Mg2+ NH4+K+Na+Li+ 鑒于土壤膠體主要吸附陽(yáng)離子，一般情況下討論的離子交換鑒于土壤膠體主要吸附陽(yáng)離子，一般情況下討論的離子交換都是指陽(yáng)離子交換。都是指陽(yáng)離子交換。土壤陽(yáng)離子的組成土壤陽(yáng)離子的組成 根據(jù)土壤膠體吸附的陽(yáng)離子類(lèi)型，把它們分為兩類(lèi)：根據(jù)土壤膠體吸附的陽(yáng)離子類(lèi)型，把它們分為兩類(lèi)： 、酸性陽(yáng)離子：通常叫交換性酸度、酸性陽(yáng)離子：通常叫交換性酸度(EA=exchange acidity) ，包

39、括包括H+和和Al3+ ，其中，交換性，其中，交換性H+用用EH表示，交換性表示，交換性Al3+用用EAl表表示。南方紅壤系列土壤的酸性比較強(qiáng)主要由示。南方紅壤系列土壤的酸性比較強(qiáng)主要由EAl引起。引起。 交換性鋁導(dǎo)致酸性源于其水解反應(yīng)：交換性鋁導(dǎo)致酸性源于其水解反應(yīng)： 、鹽基離子：通常叫交換性鹽基、鹽基離子：通常叫交換性鹽基(EB= exchange base)，包，包括括Ca2+、Mg2+、K+、Na+，各組分交換量分別表示為，各組分交換量分別表示為ECa、EMg、EK、ENaH2OH+OH-水分子電離：水分子電離：鋁離子奪取水分子鋁離子奪取水分子電離的氫氧根離子：電離的氫氧根離子：Al3

40、+3OH-AlOH3土壤溶液中的土壤溶液中的H+濃度相對(duì)增大，導(dǎo)致酸性增強(qiáng)。濃度相對(duì)增大，導(dǎo)致酸性增強(qiáng)。土壤交換性能的量度土壤交換性能的量度陽(yáng)離子交換的定量表示陽(yáng)離子交換的定量表示 、陽(yáng)離子交換量陽(yáng)離子交換量(CEC=cation exchnage capacity)：指土壤膠：指土壤膠體吸附的陽(yáng)離子的總量。體吸附的陽(yáng)離子的總量。 表示單位：表示單位：mol(+)/kg ，即：摩爾，即：摩爾(+) /kg(土壤土壤) (+:代表陽(yáng)離子代表陽(yáng)離子)； 實(shí)際較多用其實(shí)際較多用其1/100的單位：的單位：cmol(+)/kg，厘摩爾，厘摩爾(+)/kg 土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定：分別測(cè)定交換性酸度和交

41、換性鹽基，再按下式土壤陽(yáng)離子交換量的測(cè)定：分別測(cè)定交換性酸度和交換性鹽基，再按下式計(jì)算陽(yáng)離子交換量，稱(chēng)為有效陽(yáng)離子交換量計(jì)算陽(yáng)離子交換量，稱(chēng)為有效陽(yáng)離子交換量(ECEC=effective cation exchnage capacity)： ECEC=EA+EB 有效陽(yáng)離子交換量交換性酸度有效陽(yáng)離子交換量交換性酸度+交換性鹽基交換性鹽基 (注意：注意：EA、EB的單位與的單位與CEC相同相同) 、鹽基飽和度、鹽基飽和度(BSP=base saturation percent)：交換性陽(yáng)離：交換性陽(yáng)離子總量中鹽基離子所占百分?jǐn)?shù)子總量中鹽基離子所占百分?jǐn)?shù)%100ECECEBBSP影響影響CEC、

42、BSP因素分析因素分析不同氣候條件下的土壤不同氣候條件下的土壤CEC與與BSP的差別極大的差別極大影響影響CEC的主要因素的主要因素 土壤膠體類(lèi)型：有機(jī)膠體土壤膠體類(lèi)型：有機(jī)膠體蒙脫石蒙脫石高嶺石高嶺石 土壤質(zhì)地：質(zhì)地越細(xì)，土壤質(zhì)地：質(zhì)地越細(xì)，CEC越高越高 土壤粘粒部分的硅鐵鋁率土壤粘粒部分的硅鐵鋁率(SiO2/R2O3)： SiO2/R2O3越大，越大，CEC越大越大(即：即：隨著土壤風(fēng)化程度減小，隨著土壤風(fēng)化程度減小，CEC增大。分析：增大。分析：R2O3 ， 鋁硅酸鹽鋁硅酸鹽，則，則CEC ) 土壤土壤pH: pH,CEC, pH,CEC(分析：分析：pH，H+, 消耗膠體負(fù)電荷，導(dǎo)致

43、消耗膠體負(fù)電荷，導(dǎo)致CEC )部分土壤組分陽(yáng)離子交換量比較部分土壤組分陽(yáng)離子交換量比較土壤土壤pH與鹽基飽和度關(guān)系與鹽基飽和度關(guān)系土壤膠體的凝聚土壤膠體的凝聚/分散與膨脹分散與膨脹/收縮收縮凝聚分散作用凝聚分散作用 土壤膠體的凝聚土壤膠體的凝聚/分散作用的體現(xiàn)之一為土壤團(tuán)聚體的形成或破壞。分散作用的體現(xiàn)之一為土壤團(tuán)聚體的形成或破壞。 土壤膠體凝聚與分散的條件：決定于土壤膠體的電動(dòng)電位土壤膠體凝聚與分散的條件：決定于土壤膠體的電動(dòng)電位， 增大，增大，膠體微粒互相排斥作用增強(qiáng)，膠粒趨向分離，宏觀表現(xiàn)為分散；膠體微?；ハ嗯懦庾饔迷鰪?qiáng)，膠粒趨向分離，宏觀表現(xiàn)為分散； 降低，降低，離子水化程度降低，膠粒

44、互相吸引而沉淀，宏觀表現(xiàn)為絮凝，即凝聚。離子水化程度降低，膠?；ハ辔恋?，宏觀表現(xiàn)為絮凝，即凝聚。 凝聚凝聚/分散作用意義分散作用意義 膠體凝聚：使物質(zhì)聚積，促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成與強(qiáng)化，并減少土壤膠體凝聚：使物質(zhì)聚積，促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的形成與強(qiáng)化，并減少土壤養(yǎng)分流失，但降低土壤養(yǎng)分的有效性；養(yǎng)分流失，但降低土壤養(yǎng)分的有效性； 膠體分散：造成土壤結(jié)構(gòu)退化，增加某些污染元素的活性，而導(dǎo)致膠體分散：造成土壤結(jié)構(gòu)退化，增加某些污染元素的活性，而導(dǎo)致加大其毒性，但可使土壤養(yǎng)分有效性增加加大其毒性，但可使土壤養(yǎng)分有效性增加,大寫(xiě)Z,讀音zeta絮凝：xuning膨脹膨脹/收縮作用收縮作用 土壤膠體的膨脹土壤

45、膠體的膨脹/收縮作用主要通過(guò)次生層狀鋁硅酸鹽的吸水收縮作用主要通過(guò)次生層狀鋁硅酸鹽的吸水膨脹，脫水收縮過(guò)程而實(shí)現(xiàn)。膨脹，脫水收縮過(guò)程而實(shí)現(xiàn)。 吸水膨脹過(guò)程：水分子進(jìn)入層狀鋁硅酸鹽的硅氧片和吸水膨脹過(guò)程：水分子進(jìn)入層狀鋁硅酸鹽的硅氧片和/或鋁氧或鋁氧片之間，加大了片與片的距離，宏觀表現(xiàn)為體積的增大；片之間，加大了片與片的距離，宏觀表現(xiàn)為體積的增大； 脫水收縮過(guò)程：水分子從上述結(jié)構(gòu)中脫離，則片與片之間的脫水收縮過(guò)程：水分子從上述結(jié)構(gòu)中脫離，則片與片之間的距離縮小，宏觀表現(xiàn)為體積縮小。距離縮小，宏觀表現(xiàn)為體積縮小。 土壤膠體膨脹土壤膠體膨脹/收縮的典型例子是農(nóng)田淹水收縮的典型例子是農(nóng)田淹水/干水過(guò)程

46、中的地表干水過(guò)程中的地表龜裂。龜裂。3、土壤溶液、土壤溶液 什么叫土壤溶液：土壤溶液是土壤水什么叫土壤溶液：土壤溶液是土壤水(分分)與所含溶質(zhì)、氣體的與所含溶質(zhì)、氣體的總稱(chēng)?？偡Q(chēng)。 土壤溶液的組成：土壤溶液的組成： A、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)：碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、磷酸鹽、氟化物；磷酸鹽、氟化物； B、簡(jiǎn)單有機(jī)化合物：乙酸、乙醇、草酸、單糖、二糖等可溶、簡(jiǎn)單有機(jī)化合物：乙酸、乙醇、草酸、單糖、二糖等可溶解于水的有機(jī)化合物，它們的特點(diǎn)是化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單解于水的有機(jī)化合物，它們的特點(diǎn)是化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(這是其溶于水這是其溶于水的先決條件的先決條件)

47、，故名；，故名； C、溶解性氣體：、溶解性氣體：O2、NH3、CO2、N2、H2S； 氧氣具有水溶性，如魚(yú)塘增氧、水體有機(jī)污染指標(biāo)之一為溶解氧(DO)；土壤溶液的濃度：土壤溶液的濃度： 濕潤(rùn)地區(qū)：濃度最低，濕潤(rùn)地區(qū)：濃度最低，0.31.0g/kg(土壤溶液重量土壤溶液重量) 半干旱草原區(qū)：半干旱草原區(qū)：1.03.0g/kg 鹽土溶液：鹽土溶液：6.0g/kg土壤溶液溶質(zhì)來(lái)源土壤溶液溶質(zhì)來(lái)源 土壤風(fēng)化產(chǎn)物；土壤風(fēng)化產(chǎn)物； 成土過(guò)程產(chǎn)物；成土過(guò)程產(chǎn)物； 人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)物；人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)物；影響土壤溶液組成與含量的因素影響土壤溶液組成與含量的因素 土壤固相與液相之間的溶解沉淀過(guò)程；土壤固相與液相之間的溶解沉

48、淀過(guò)程； 土壤溶液與土壤膠體之間的離子交換過(guò)程；土壤溶液與土壤膠體之間的離子交換過(guò)程； 土壤液相與氣相之間的氣體溶解與逃逸過(guò)程；土壤液相與氣相之間的氣體溶解與逃逸過(guò)程； 土壤溶液與土壤生物之間的吸收、代謝過(guò)程；土壤溶液與土壤生物之間的吸收、代謝過(guò)程； 土壤溶液的稀釋土壤溶液的稀釋(降水降水)與濃縮與濃縮(蒸發(fā)與蒸騰蒸發(fā)與蒸騰)； 見(jiàn)附圖。見(jiàn)附圖。pH的概念及水的的概念及水的pH pH：溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)：溶液中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)：logHpH必要說(shuō)明：必要說(shuō)明：1、pH是用較容易理解的等級(jí)數(shù)值來(lái)表示酸堿性；是用較容易理解的等級(jí)數(shù)值來(lái)表示酸堿性；2、為什么要對(duì)氫離子濃度取對(duì)數(shù)？化學(xué)上，溶液

49、濃度的標(biāo)準(zhǔn)單位是、為什么要對(duì)氫離子濃度取對(duì)數(shù)？化學(xué)上，溶液濃度的標(biāo)準(zhǔn)單位是mol/L，即，即摩爾摩爾/升升，是很大的單位，就算酸性很強(qiáng)的溶液，其氫離子，是很大的單位，就算酸性很強(qiáng)的溶液，其氫離子濃度也很可能低于濃度也很可能低于1mol/L，直接用濃度表示，既不方便，也不好理解。，直接用濃度表示，既不方便，也不好理解。按照按照1mol/L為標(biāo)準(zhǔn)濃度，導(dǎo)出其整數(shù)分?jǐn)?shù)：為標(biāo)準(zhǔn)濃度，導(dǎo)出其整數(shù)分?jǐn)?shù)：1/10、1/100、1/1000，按上式處理為整數(shù)按上式處理為整數(shù)pH值，見(jiàn)下表；值，見(jiàn)下表；3、濃度與活度：化學(xué)上認(rèn)為，溶液中的溶質(zhì)離子的活性與溶質(zhì)濃度有、濃度與活度：化學(xué)上認(rèn)為，溶液中的溶質(zhì)離子的活性

50、與溶質(zhì)濃度有關(guān)，濃度越低，活性越高，所以，由溶質(zhì)離子的含量計(jì)算的活性值，關(guān)，濃度越低，活性越高，所以，由溶質(zhì)離子的含量計(jì)算的活性值，如如pH，要用活度值，不能用濃度值。但使用活度，又與對(duì)象離子的電，要用活度值，不能用濃度值。但使用活度，又與對(duì)象離子的電解度有關(guān)，在解釋上和使用上較為繁瑣，有時(shí)會(huì)簡(jiǎn)化地直接使用濃度。解度有關(guān)，在解釋上和使用上較為繁瑣，有時(shí)會(huì)簡(jiǎn)化地直接使用濃度。pH概念應(yīng)用水的電離與水概念應(yīng)用水的電離與水pH的計(jì)算：的計(jì)算：2141477 10 1010log107,7wwH OHOHKHOHKHOHHOHpHpH 純水分子的電離：水的電離常數(shù)已知：即：則，這就是水的的來(lái)源電離常數(shù)

51、：電離常數(shù)：dissociation constant土壤土壤(溶液溶液)的酸堿性的酸堿性 自然土壤的自然土壤的pH在在pH4 pH10之間；之間； 土壤的風(fēng)化過(guò)程和成土過(guò)程對(duì)土壤酸堿性有著直接的影響；土壤的風(fēng)化過(guò)程和成土過(guò)程對(duì)土壤酸堿性有著直接的影響； 人類(lèi)在改造培熟土壤時(shí)，一般會(huì)使土壤趨向酸堿性為中性左人類(lèi)在改造培熟土壤時(shí)，一般會(huì)使土壤趨向酸堿性為中性左右弱堿性，這在熱帶亞熱帶的南方地區(qū)以及干旱的西北地區(qū)尤右弱堿性，這在熱帶亞熱帶的南方地區(qū)以及干旱的西北地區(qū)尤其明顯；其明顯； 根據(jù)土壤根據(jù)土壤pH的高低可以把土壤分為不同的酸堿性級(jí)別；的高低可以把土壤分為不同的酸堿性級(jí)別； 大多數(shù)植物生長(zhǎng)所

52、適宜的酸堿性在大多數(shù)植物生長(zhǎng)所適宜的酸堿性在pH5.58.5之間；之間； 土壤酸性較強(qiáng)時(shí)，土壤微生物活性急劇減弱；土壤酸性較強(qiáng)時(shí)，土壤微生物活性急劇減弱； 土壤堿性增強(qiáng)時(shí)，除少數(shù)元素外，大多數(shù)元素的有效性都會(huì)降土壤堿性增強(qiáng)時(shí)，除少數(shù)元素外，大多數(shù)元素的有效性都會(huì)降低。低。 土壤酸堿性圖表土壤酸堿性圖表1土壤土壤pH與土壤酸堿性分級(jí)與土壤酸堿性分級(jí)結(jié)合課本圖結(jié)合課本圖3-15(p.99)土壤酸堿性圖表土壤酸堿性圖表2土壤土壤pH與養(yǎng)分有效性與養(yǎng)分有效性結(jié)論：結(jié)論：1、表中元素，除鋁以、表中元素，除鋁以外，都是植物生長(zhǎng)需外，都是植物生長(zhǎng)需要的元素；要的元素；2、多數(shù)元素的有效性、多數(shù)元素的有效性位

53、于中等酸性中等位于中等酸性中等堿性范圍內(nèi)，這對(duì)農(nóng)堿性范圍內(nèi)，這對(duì)農(nóng)業(yè)管理是具有重要啟業(yè)管理是具有重要啟示意義的；示意義的；3、鋁對(duì)植物是一種有、鋁對(duì)植物是一種有害元素一般稱(chēng)為害元素一般稱(chēng)為“鋁害鋁害”，其有效性，其有效性在酸性得到明顯提高，在酸性得到明顯提高，這正是南方紅壤的特這正是南方紅壤的特點(diǎn)之一；點(diǎn)之一；4、南方紅壤改良目標(biāo)、南方紅壤改良目標(biāo)之一減少鋁害從之一減少鋁害從土壤交換性酸度中減土壤交換性酸度中減少交換性鋁的份額。少交換性鋁的份額。土壤酸堿性圖表土壤酸堿性圖表3日常生活食品、物料的酸堿性日常生活食品、物料的酸堿性請(qǐng)請(qǐng)注注意意加加框框的的物物項(xiàng)項(xiàng)土壤對(duì)酸堿的緩沖性能土壤對(duì)酸堿的緩沖

54、性能 定義：土壤具有的抵抗在化學(xué)因子作用下酸堿劇烈變化的性能，定義：土壤具有的抵抗在化學(xué)因子作用下酸堿劇烈變化的性能，即當(dāng)減少或增加溶液中即當(dāng)減少或增加溶液中H+濃度時(shí)，其濃度時(shí)，其pH并不隨之上升或下降。并不隨之上升或下降。 土壤緩沖體系的構(gòu)成：土壤緩沖體系的構(gòu)成： A、土壤膠體的緩沖作用；、土壤膠體的緩沖作用； B、土壤中的弱酸強(qiáng)堿鹽或弱堿強(qiáng)酸鹽的緩沖作用；、土壤中的弱酸強(qiáng)堿鹽或弱堿強(qiáng)酸鹽的緩沖作用； C、酸性土壤中、酸性土壤中Al3+的水化作用對(duì)堿的緩沖作用的水化作用對(duì)堿的緩沖作用 土壤緩沖作用的意義：土壤緩沖作用的意義： 為植物生長(zhǎng)提供比較穩(wěn)定的化學(xué)環(huán)境，尤其是穩(wěn)定的酸堿環(huán)為植物生長(zhǎng)提供比較穩(wěn)定的化學(xué)環(huán)境，尤其是穩(wěn)定的酸堿環(huán)境；境； 是土壤肥力的重要影響因子；是土壤肥力的重要影響因子； 土壤的緩沖能力是有限的。土壤的緩沖能力是有限的。土壤氧化還原反應(yīng)體系土壤氧化還原反應(yīng)體系 定義：氧化還原的實(shí)質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中電子的得失，失去電定義：氧化還原的實(shí)質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中電子的得失，失去電子的過(guò)程為氧化，得到電子的過(guò)程為還原。但在土壤環(huán)境中主要子的過(guò)程為氧化，得到電子的過(guò)程為還原。但在土壤環(huán)境中主要體現(xiàn)為氧氣的存在與缺乏所導(dǎo)致的土壤反