土壤温度的垂直变化40页PPT
环境土壤学PPT课件
第三节 土壤热性质
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土壤热容量
• 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。
可分为：容积热容量； 质量热容量。
第25页/共126页
三、土壤的热扩散率
第三节
• 土壤热扩散率 (土壤导温率）是指 在标准状况下，在土层垂直方向上 每厘米距离内，1℃的温度梯度下， 每秒流入1cm2土壤断面面积的热量， 使单位体积（1cm3）土壤所发生的 温度变化。其大小等于土壤导热率 /容积热容量之比值。
W1 – W2 —————— ×100
W2
W1 ：湿土质量 W2 ：干土质量
×100
第14页/共126页
2.土壤水的再分布
概念：土壤水 入渗过 程结束后，水在重力 和吸力梯度影响下在 土壤中向下移动重新 分布的过程。
土壤水的再分布是 土壤水的不饱和流。
第15页/共126页
土中水 的运动
重力作用下土中水的渗流
第39页/共126页
A、有益影响 （f）根际微生物产生二氧化碳，使钙增加 可溶性，有利于植物吸收。 （g）根际中自生固氮菌可以固定大量的N2， 给植物提供有机和无机氮。
第40页/共126页
B、不利影响
（a）微生物与植物竞争矿质营养，在一定时间内减 少了对植物养分的供应，造成对植物生长的不利。 反消化细菌使含氮物质变成N2，养分损失。
脱落物
死亡根系和脱落的根毛、根冠、根表皮细胞等。
第33页/共126页
B. 根系的呼吸作用影响根际土壤的气体组分、 pH值、Eh等；
离根越近，CO2的含量越高，O2的含量越低； O2含量少影响根际范围的Eh，一般偏低； 由于根系分泌有机酸影响根际的pH值，一般偏酸。
土壤空气及热状况ppt课件
一、土壤热量的来源
第二节 土壤热性质及热平衡 （soil heat）
❖ （二）生物热
▪ 据估算，含有机质4％的土壤，每m2耕层有机质的潜能为 6.28×109～6.99×109KJ，相当于燃烧4.94 ～12.36kg无烟煤
▪ 可用于升高低温，促进早春出苗或返青
❖ （三）地球内热
▪ 核能-但除个别浅表地热可直接利用地区外，对土壤热量影响不大
（4）土壤组成,性质: ,有机质含量高, 含水多则热容大 （5）地面覆盖：可减少吸热与放热，导热性差的物体如秸
杆等覆盖可减少地面的有效辐射,深色物质促进吸热 18
第二节 土壤热性质及热平衡
1.辐照量不等于热量积累 2.气象条件、海拔和纬度共同作用决定积温
19
第二节 土壤热性质及热平衡
三、土壤的热量平衡 ❖ 土壤热量收支平衡可用下式表示：
土石壤热容灰随土壤容重和含水量的增加0而.8增95大，黏土比例上升热容升高
利用Fe2客O3土法可以改变土壤热容，但收0效.6慢82
Al2O3 腐殖质
0.908 1.996
2.410 2.435
－ － 2.515
土壤空气
1.004
1.255×10-3
土壤水分
4.184
常见土壤组分的热容量
4.184
22
＝Q /AT或 Qd (t1t2)/d AT (t1t2)
水是热的良导体 空气是热的不良导体 因此水分多导热性好，空气多导热性差
23
第三节 土壤热性质
二、土壤导热率
❖ 土壤缺水，土粒间孔隙被空气占据，导热率降低 ❖ 土壤湿润，土粒间孔隙被水分占领，导热率升高
二、土壤导热率
第三节 土壤热性质
第六章 土壤水分空气和热量状况1 ppt课件
2020/12/27
2
一、土壤水分的保持和类型 1. 土壤水的保持
水分进入土壤后，受三种力的作用被保持在土壤中： 一是土粒和水界面上的吸附力 二是水和空气界面上的弯月面力 三是地心引力（重力）
➢土粒和水界面上的吸附力由两种力所组成：
一是水分子与土粒间的分子吸力：包括固相表面剩余表面能对邻近 水分子的作用、范德华力、氢键。
二是胶体表面对极性水分子的静电引力。
两种力作用的结果，使水分子牢固地被吸附在土壤颗粒的表面上。
2020/12/27
3
➢水和空气界面上的弯月面力
水进入土壤，土粒对水分子的吸附力超过水分子之间的吸力，因
而在土粒构成的毛管孔隙中形成凹形弯月面，弯月面使液面产生压力 差，形成弯月面力。弯月面力（T）的大小与曲率半径（R）和水的表 面张力（δ）及湿润角（α）的关系是：
土壤吸湿水所受吸力？
HH
H
土H H
H
பைடு நூலகம்
HH
H H
HH
粒 HH
H
H
H
H
H
H
最大吸湿量
109 Pa (1万大气压)
3106 Pa (31大气压)
影响吸湿水的数量的因素：
质地比表面
有机质数量
沙土
0.5~10g·kg-1 (0.5-1%)
壤土 20~50g·kg-1 (2-5%)
粘土
50~65g·kg-1 (5-6.6%)
蔫湿度、临界水分）。
8
表61 各种作物的土壤萎蔫含水量(g·kg-1)
粗砂土 细砂土 砂质壤土 壤土 粘壤土
水稻
9.6
27
小麦
8.8
33
玉米 10.7
土壤温度随深度的变化规律
土壤温度随深度的变化规律土壤温度是土壤物理环境中的一个重要参数，对土壤养分代谢和植物生长发育有重要影响。
土壤温度是由多种因素共同作用而导致的，其变化规律也会因地域、季节、天气等因素的不同而有所差异。
一、土壤温度与深度的关系在地球表面为季节性变化的气温条件下，土壤温度按不同深度几乎呈现完全不同的变化，与气温变化的关系亦不同。
一般来说，土壤温度变化可分为两个部分：1）温度波动周期为年的部分，一般与气温相应且幅度较小；2）温度波动周期为日的部分，与气温关系不大，其值受到土壤参数和热水平的影响。
在土体表面，由于气温的直接影响，土体长期处于气温的影响之下，因此其表面温度具有气温的周期性波动。
但是，由于土体导热的特殊性质，随着深度的增加，土壤温度的周期性波动越来越小，抗干扰能力越强，呈现稳定的季节性波动。
随着深度的增加，土壤在温度波动幅度的同时还存在滞后现象，这是由于近表层土体温度波动较为明显，深层土体则受近表层土壤温度的传导变化而产生滞后现象。
同时，深度对土壤温度的影响也是重要的，通常来说，土壤温度随着深度的增加而逐渐降低，其降幅随季节降水和温度等气象因素的影响而发生变化。
1.气候因素气候是影响土壤温度的最重要的因素之一。
不同季节气候的变化对土壤温度的影响是不同的。
在阳光照射时间长、气温较高的季节，土壤温度随深度的增加而逐渐升高；而在气温下降、阳光照射时间较短的季节，土壤温度随深度的增加而逐渐降低。
2.土壤类型和土壤水分不同类型和水分状况的土壤的温度变化规律也不同。
相对于湿润的土壤，干燥的土壤夜间温度较低，故深层土壤温度随着深度的增加而降低的幅度较小；相同的土壤类型，在坡度较大的地段，其土壤温度在深度不同的地方的差异较大。
3.覆盖物和植被覆盖物和植被的类型和覆盖度对土壤温度的变化规律有很大的影响。
一般来说，覆盖物和植被会抑制地表热量的输入和输出，使表土温度波动幅度减小，对深层土温度的温差也有一定的影响。
因此，我们需要根据当地气候和土壤的特点，针对性地采取措施来调节土壤温度，以达到最佳的植物生长条件。
植物生长的土壤环境温度
植物生长的土壤环境温度土壤冷热的程度叫土壤温度，简称地温。
一般为地面温度和不同深度的土壤温度的统称。
土壤温度影响着植物的生长、发育和土壤的形成，是影响土壤肥力的重要因素之一。
一、地面热量平衡地面温度变化主要是由地面热量收支不平衡所引起的。
地面热量的收入与支出之差，称为地面热量平衡。
其为正值时，即热量收入大于支出时，土壤就会增热升温；其为负值时，土壤会冷却降温。
地面热量的收入与支出之差(Qs)是由四个方面的因素所决定的。
①以辐射方式进行的热量交换，即地面辐射平衡(R)；②地表面层与下层土壤间的热量交换(B)；③地表面层与近地面气层间的热量交换(P)；④通过水分的凝结和蒸发进行的热量交换(LE)。
白天，地表面层吸收的太阳辐射超过地表面层有效辐射，地面辐射平衡(R)为正值。
地表面层温度高于贴近气层和下层土壤的温度，产生以温度高的一方向温度低的一方的热量传递。
地面将热量传给空气（P）及下层土壤（B）。
土壤水分蒸发也要耗去部分潜热(LE)。
夜间，地面辐射平衡(R)为负值，地面失去热量，地表面层温度低于邻近气层和下层土壤的温度，P和B项热量输送方向恰好与白天相反。
同时水汽的凝结也放出潜能(LE)给地表面层(如下图)。
在上图中，箭头指向地面的是收入项，示意地面得到热量，Qs为正值；箭头由地面指向空气或下层土壤是支出项，示意地面失去热量，Qs为负值。
即相对地面而言，白天R为正，P、B、LE项为负，夜间R为负，P、B、LE项为正。
因此，地表层热量收支情况可用下列方程表示：Qs＝R—P—B—LE式中，Qs为正值时，表层土壤得到热量，温度升高，于是下层土壤和近地面空气也随之增热升温；当Qs为负值时，表示表层土壤失去热量而降温，于是下层土壤和近地面空气也随之冷却降温。
地表面层热量差额Qs的绝对值越大，则地表面层升温或降温也越明显。
当Qs等于零时，地面热量收支相等，地面温度保持不变。
二、土壤热特性1.土壤热容量土壤热容量是反映土壤容热能力大小的物理量。
8. 土壤温度
界限温度资料一般可有下列用途
1.
2.
3.
可以分析与对比年代间与地区间， 稳定通过某界限温度日期的早晚，以比较其冷暖的早晚及对 作物的影响； 稳定通过相邻（或选定的）两界限温度之间的间隔日数（如 春季稳定通过0℃日期到稳定通过5℃日期之间的间隔日数）， 以比较升温与降温的快慢缓急，分析对作物的“利”（如春 季0～10℃的间隔日数较长对小麦穗分化有利）与“弊”（如 秋季5～ 0℃，0～ -5℃的间隔日数太短对小麦越冬锻炼不利） 等； 春季到秋季稳定通过某界限温度日期之间的持续日数（如从 春季稳定通过5℃到秋季稳定通过5℃的持续日数）可作为鉴 定生长季长短的标准之一，可与无霜期指标结合使用，相互 补充。
1)
2. 热导率（Thermal conductivity）
t 热量Q St z t t 土壤热量通量密度 G (或G ) z z 单位为: J / m.s. deg
土壤孔隙度对土壤热导率的影响
3. 热扩散率（Thermal diffusivity） （土壤导温系数）
2.土温与根系的生长
土温与作物根系的生长关系很密切，一般情况下， 根系在2～4℃时开始微弱生长，10℃以上根系生 长比较活跃，土温超过30～35℃时根系生长受阻。 另外，土温的高低还影响根的分布方向，Khtmar 等发现大豆根系的分布和地温的关系，在低温土 壤中，大豆根系横向生长，几乎与地表面平行； 而在高温土壤中，大豆根系却是纵向生长，能够 伸向深层土壤当中，这对根系吸收土壤中的水分 和养分都是十分有利的。
§3.2 土壤温度
一、土壤热特性 二、土壤温度的日、年变化 三、土壤温波方程 四、土壤的垂直分布
一、土壤热特性
1. 2. 3.
热容量（Heat Capacity） 导热率（Thermal conductivity） 热扩散率（Thermal diffusivity）
土壤温度课件
一、土壤温度
（二）土壤温度的变化
2、土壤温度的年变化
大陆性气候区和季风性气候区，一年中最热 月和最冷月分别出现在7月和1月，海洋性气 候区落后1个月左右，分别在8月和2月。
一、土壤温度
（二）土壤温度的变化
3、土壤温度的垂直分布
日变化：日射型、辐射型、上午转变型、 傍晚转变型
年变化：受热型、放热型、春季过渡型、 秋季过渡型
第5章 植物生产与温度调控
方正县综合高级中学
刘福臣
第一节植物生产的温度环境
一、土壤温度
创设问题情境: 1、为什么不同类型土壤放出同等热量时，温
度变化并不相同呢？ 2、土壤温度的变化规律是什么样的？ 3、哪些条件能影响土壤温度变化？
一、土壤温度
❖ 为什么不同类型土壤温度变化相同，而放出 热量并不相同呢？
一、土壤温度
（三）影响土壤温度变化的因素
影响土壤温度变化主要因素
太阳辐射
影响土壤温度变化其他因素
土壤湿度、土壤颜色、土壤质 地、覆盖、地形和天气条件、 纬度和海拔高度。
一、土壤温度
❖ 土壤湿度对土壤温度的影响一方面改变 土壤热特性 ，一 方面影响 地面辐射收支 和 热量收支 。
❖ 深色土壤白天温度 高 ，日较差 大 。
一、土壤温度
❖ 2、土壤导热率 ❖ 土壤导热率是指单位厚度土层，温差为1 ℃
时，每秒单位横断面能过的热量。 ❖ 单位：J/（m ·s ·℃）
一、土壤温度
❖ 思考： ❖ 1、当不同的土壤吸收相同热量时，热容量大
的土壤，其升温的数值是大是小？为什么？ ❖ 2、土壤导热率高的土壤地表土温的变化是大
是小？ ❖ 3、中耕和镇压是怎样调节温度的？
一、土壤温度
《土壤空气和热状况》PPT课件
Cv=Cp×土壤容重 由于土壤组成分复杂，每种成分的热容量都不一样，不 同成分的容重也不一样。
Cv=mCv·Vm+OCv·V精选op+ptwCv·Vw+aCv·Va
16
第三节 土壤热性质
式中：mCv、OCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、 有 机质、水和空气的容积热容量；
随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2 含量减少，其含量相互消长。
三、土壤空气与作物生长
1、土壤空气与根系
精选ppt
2
第一节 土壤空气
若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育 就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物 根系停止发育。
O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1 ％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。
（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。 4、土壤空气状况与作物抗病性 （1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的 氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。 （2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离 区阻止病斑扩大。 （3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。
分作为微生物能源，大部分用来提高土温。在保护地的栽 培和早春育秧中，施用有机肥并添加热性物质，如半腐熟 的马粪等，可促进植物生长或幼苗早发快长。
3 地热 地壳传热能力差，对土壤温度影响极小，可忽略不计
精选ppt
11
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素
第二节 土壤热量
1、地面辐射平衡
收入
支出
太阳直接短波辐射(I)
据右图，设太阳辐射 能有47%到地面，蒸腾消 耗占23%，长波净辐射占 14%，对流传导占10%。