土壤流体组成及其诊断特性
土壤流体组成及其特性
(二）生物热 二
含有机质4%的每英亩农 的每英亩农 含有机质 田耕层有机质潜能 6.28~6.99*109KJ,相当于 相当于 20~50吨无烟煤的能量 吨无烟煤的能量
（三）地球内热
太 阳 辐射能是 土壤热量 最主要的 来源， 来源 ， 地 球表层土 壤表面能 量平衡模 式。
图3-2 地球表层能量平衡模式图
关键词
土壤空气(soil air) 土壤通透性(soil permeability) 土壤水(soil water) 土水势(soil water potential) 土壤酸度(soil acidity) 土壤胶体(soil colloid) 土壤温度状况(soil temperature regime) 土壤水分状况(soil water regime) 土壤肥力因子(soil fertility factor) 土壤生态系统功能(function of soil ecosystem)
知识结构
认识土壤流体组成
了解土壤空气、土壤 水运动特征，土壤水 热状况 熟悉土壤分散系、粒 子转化、土壤生态环 境功能及其调控 3.1 土壤空气及其运动 3.2 土壤热量状况 3.3 土壤水分及特性
3.4 土壤分散系及特征空气及其运动
图3-1 土壤空气与近地大气之间气体扩散过程示意图
3.2 土壤热量状况
3.2 土壤热量状况
土壤热量状况是土壤的重要物理性状 之一。影响土壤热量状况的主要因素有： 之一。影响土壤热量状况的主要因素有： ①土壤吸收的净热量； 土壤吸收的净热量； ②使土壤温度变化所需热量； 使土壤温度变化所需热量； ③土壤水相态转化及其扩散所需热量； 土壤水相态转化及其扩散所需热量； 土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量。 ④ 土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量 。
土壤力学基础知识精讲
土壤力学基础知识精讲土壤力学是土木工程中非常重要的学科，它研究土壤及其应力、变形、承载力等力学特性。
在工程实践中，掌握土壤力学的基础知识是非常关键的。
本文将对土壤力学的基础知识进行精讲，帮助读者深入了解土壤力学的重要概念和理论。
一、土壤的组成和性质1.1 土壤的定义和分类土壤是由岩石颗粒、有机物和水空隙等组成的，具有一定的物理性质和力学性质。
根据岩石成分、土壤颗粒大小和有机物含量等因素，土壤可以分为不同的类型，如粘土、砂土和黏土等。
1.2 土壤湿度与饱和度土壤中含有一定的水分，湿度是指土壤中的水分含量与干燥状态下的质量之比。
饱和度是指土壤孔隙中填满的水分所占的比例，饱和度越高，土壤中的孔隙间隔越小。
1.3 土壤颗粒与孔隙比土壤颗粒是土壤中的固体颗粒，主要包括砂粒、粘粒和黏土颗粒。
孔隙是土壤中的空隙，其中包括毛细孔隙、微观孔隙和宏观孔隙等不同类型的孔隙。
二、土壤力学参数2.1 土壤应力与应变土壤受到外力作用时会发生应力和应变，应力是指单位面积上的力的作用，而应变是指土壤在外力作用下的变形量。
2.2 土壤的本构关系土壤的本构关系描述了土壤的应力与应变之间的关系。
常见的本构关系有线弹性模型、弹塑性模型和细观参数模型等。
2.3 土壤的内摩擦角和黏聚力土壤的内摩擦角是指土壤颗粒间摩擦所能达到的最大角度，黏聚力是指土壤颗粒之间由于粘结力而产生的抗剪强度。
三、土壤力学性质3.1 土壤承载力土壤承载力是指土体在垂直方向上能够承受的最大荷载，它与土壤的类型、含水量和土层深度等有关。
3.2 土壤压缩性土壤压缩性是指土体在受到荷载作用时发生的体积变化，包括弹性压缩和塑性压缩两个阶段。
3.3 土壤液化土壤液化是指在地震或其他震动作用下，原本固态的土壤变为流态的现象，会导致建筑物的倒塌和严重损害。
四、土壤力学分析方法4.1 土壤力学试验土壤力学试验是研究土壤力学特性的重要手段，包括剪切试验、压缩试验和渗透试验等。
4.2 土壤力学计算基于试验数据和土壤本构关系，可以进行土壤力学计算，如计算土壤的承载力、沉降和变形等。
《土壤地理学》复习重点
《⼟壤地理学》复习重点⼟壤学复习资料第⼀章绪论⼀、名称解释▲▲▲1.⼟壤（soil）：指地球陆地表⾯具有肥⼒能够⽣长植物的疏松层，是成⼟母质在⼀定的⽔热条件和⽣物作⽤下，经⼀系列的⽣化物理过程形成的独⽴历史⾃然体。
（包括海、湖浅⽔区）特征：具有肥⼒、有⽣物活性、多孔隙结构。
功能：有肥⼒及⽣产性能；可更新性和再⽣性；缓冲和净化功能。
2.⼟壤剖⾯（soil profile）：从地⾯垂直向下⾄母质的⼟壤纵断⾯称为⼟壤剖⾯。
3.⼟体构型（profile construction）：在⼟壤剖⾯之中⼟层的数⽬、排列组合形式和厚度。
（也称为⼟壤剖⾯构造）4.单个⼟体（pedon）:⼟壤剖⾯的⽴体化构成了单个⼟体。
5.聚合⼟体（poly pedon）:指在空间上相邻、物质组成和性状上相近的多个单个⼟体便组成聚合⼟体。
（相当于⼟壤分类中最基本的分类单元-⼟系）6.⼟壤圈（pedosphere）:指覆盖于地球陆地表⾯和浅⽔域底部的⼟壤所构成的⼀种联系体或覆盖层。
7.⼟壤肥⼒（soil fertility）：指⼟壤为植物⽣长发育供应、协调营养因素和环境条件的能⼒。
8.⼟壤⾃净能⼒（soil purification）：指⼟壤对进⼊⼟壤中的污染物通过复杂多样的物理过程、化学及⽣物化学过程，使其浓度降低、毒性减轻或者消失的性能。
9.⼟壤地理学：指以⼟壤及其与地理环境系统的关系作为研究对象，它是研究⼟壤的发⽣发育、⼟壤分类及时空分异规律。
⼆、⼟壤地理学的研究内容▲▲⑴关于⼟壤发⽣发育、诊断特性与系统分类的研究。
⑵关于⼟被结构和⼟壤-地形数字化数据库的研究。
⑶关于⼟壤调查、制图和⼟壤资源评价的研究。
⑷关于地理环境、⼈类活动与⼟壤圈相互作⽤的研究。
⑸关于⼟壤资源保护及被污染⼟壤修复技术的研究。
三、⼟壤地理学研究⽅法（了解）⑴⼟壤野外调查与定位观测研究法⑵实验室化验分析与实验模拟研究法⑶遥感技术在⼟壤调查中的运⽤⑷数理统计与SGIS在⼟壤研究中运⽤⑸⼟壤历史发⽣研究法四、⼟壤地理学的发展简史▲▲a)起源：⼟壤地理学是⼟壤科学中发展历史最悠久的⼀个重要基础性分⽀学科，它最早可追溯到⼈类农耕的起始阶段。
第三章(2)土壤流体之土壤水分
（2）土壤膜状水**：
土壤颗粒表面上吸附的水分形成 水膜，这部分水称为土壤膜状水。 土壤膜状水达到最大值时的土壤含 水量称为土壤最大分子持水量。
膜 状 水 示 意 图
（3）土壤毛管水***：
存在于土壤毛管 孔隙中的水分，称为 毛管水。包括毛管悬 着水和毛管上升水。
水 沿 着 毛 管 上 升
毛管作用力范围： 0.1-1mm 有明显的毛管作用 0.05-0.1mm
注意：
对于不同质地的土壤上述 各种不同形态水的数值是 不等的。请认真比较它们 的大小。
二、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
W1 W2 n 100 W2
（二）容积含水量（ v） V=m·
（三）相对含水量（%）
土壤含水量 土壤相对含水量＝ 田间持水量
（三）土壤贮水量
2、表土蒸发强度随含水率变化的阶段
蒸发速率急剧降低，有利于土壤墒情的保持
3、水汽扩散阶段
土壤输水能力极弱，不能补充表土蒸发损失的 水分，土壤表面形成干土层。在此阶段，蒸发 面不是在地表，而是在土壤内部，蒸发强度的 大小主要由干土层内水汽扩散的能力控制，并 取决于干土层厚度，一般来说，其变化速率十 分缓慢而且稳定。 土壤保墒措施在蒸发的第一阶段进行效果最佳 ；第二阶段次之。
土粒
毛管 悬着 水示 意图
田间持水量***：
毛管悬着水达到最大值时的土 壤含水量称为田间持水量，通常作 为灌溉水量定额的最高指标。 在数量上它包括吸湿水、膜状 水和毛管悬着水。 田间持水量的大小，主要受质 地、有机质含量、结构、松紧状况 等的影响。
土粒 地下水位
毛管 上升 水示 意图
毛管持水量**
毛管上升水达到 最大量的土壤含水 量。
土壤与生物地理 第3章 土壤流体组成及其诊断特性
因素之一。
最适宜植物生长的壤质土壤表土的体积组成
3.1 土壤空气及其运动
3.1.1 土壤空气的来源和组成
土壤空气来源于近地大气层，经过土壤中动物（呼吸作用）、 植物（呼吸作用、根系泌氧）微生物（微生物呼吸作用、分解有
机质）的改造，消耗O2、释放CO2以及微量的CH4、H2S、CH3-CH2OH、 NH3等。
g /(cm2 min)
3.1 土壤空气及其运动
土壤气体交换速率
反映土壤通气状况。
土壤中氧扩散速率：每分钟由近地大气层扩散进入每立方厘
米土壤O2的微克数 土壤中氧扩散速率随着土壤深度的增加而降低。
人们为什么将土壤氧扩散速率作为度量土壤气体交换的指标？
3.1 土壤空气及其运动
土壤通气状况的调节 1、调节土壤水分含量 2、改良土壤结构 3、通过各种耕作手段来调节土壤通性 对旱作土壤，有中耕松土，深耙勤锄，打破土表
I+H之和为投入地面的太阳总短波辐射，又称为环球辐射
3.2
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素
土壤热量状况
地球表层能量平衡模式图
3.2
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素 （二）影响地面辐射平衡的因素 1、太阳的辐射强度
土壤热量状况
• 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，坡向的温差越大。坡向的这 种差异具有巨大的生态意义和农业意义。
Fe2O3 Al2O3 腐 殖 质 土壤空气 土壤水分
表6-1 不同土壤组分的热容量 Nhomakorabea露 地07-29 O2 0.056 CO2 0.056 O2 －
土壤地理学 第5讲(空气、热量及其水分)
对植物无效
吸有
湿 水
无
风干土 烘干土
风干土重 烘干土重= ——————
1+吸湿水%
土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响。粘质 土吸附力强，吸湿水含量高，砂质土则吸湿水含量低；空 气相对湿度高，吸湿水含量高，反之则吸湿水含量低。
土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素 的作用下整体排出土壤，同时大气也整体进入，称整 体交换。交换速度较快。 2. 气体扩散
它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小 （气压低）处移动。交换速度较慢，气体扩散是气体 交换的主要方式。
土壤中不断进行的动植物呼吸作用和
微生物对有机质物的生物化学分解作用，使
土壤空气来源： 近地表大气 土壤微生物的呼吸和代谢 土壤水分的蒸发
一、土壤空气的组成特点
1．土壤空气中的CO2的质量分数高于大气 2．土壤空气中的O2质量分数低于大气 3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气 4．土壤空气中有时有少量还原性气体 5．土壤空气成分随时间和空间而变化
二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换） 1. 整体交换
得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积， 其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层 大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大，这样 必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生，如 图 3-1所示。
图3-1 土壤空气与近地大气之间气体扩散过程示意图
土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总 是高于大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而 CO2则是从土壤向大气扩散，正如人不断呼出CO2 和吸进O2一样，因此，土壤气体交换被称为“土 壤呼吸”。
田间持水量(field moisture capacity): 毛管悬着水达最大量时的土
第3章_土壤流体组成及特征
田间持水量：土壤中毛管悬着水的最大含量称为田间持水量。 毛管水上升高度：借助于毛管力由地下水上升进入土壤中的水称为毛管 上升水，从地下水面到毛管上升水所能到达的相对高度叫毛管水上升高度。 此高度和速度与土壤孔径的粗细有关，其大小对农业生产有重要意义，如能 达到根系活动层，可对作物利用地下水提供有利条件。但如地下水的矿化度 较高，盐分可随水上升至根层或地表，容易引起土壤的盐渍化。
①土壤吸收的净热量；②使土壤温度变化所需热量；③土壤水相态转 化及其扩散所需热量；④土壤物质迁移转化所消耗或释放的热量。
2．土壤热学性质（了解）
土壤热容量、土壤导热率、 土壤热扩散率
3．土壤温度
土壤温度变化
土壤热量主要来源于太阳辐射，随着太阳辐射的周期性变化土壤温度亦具有日 变化和季节性变化。白天表土接受太阳辐射及大气逆辐射的总速率超过表土向大气 发送长波辐射速率时，表土将出现热量的净增加，表土层的热量将通过热传导、热 扩散等方式向心土层和底土层传送；夜间土壤表面接受的大气逆辐射小于表土向大 气发送的长波辐射时，表土出现热量亏损，心土层和底土层将会有热量向表土层输 送。这就引起了不同深度土壤层次土壤温度的日变化。
毛管水：指在土壤毛管力作用下保持和移动的液态水。它是土壤中移动较 快而易为植物根系吸收的水分，是输送土壤养分至植物根际的主要载体，土
壤中的各种理化、生化过程几乎都离不开它。农田土壤水分管理实质上主要 就是通过调控土壤毛管水库容、增加毛管水储量，以创造适合于作物生长的 土壤环境。
毛管悬着水：在地下水较深的情况下，降水或灌溉水等地面水进入土壤， 借助毛管力保持在土壤上层的毛管孔隙中，与来自地下水上升的毛管水并不
土壤地理学期末考试复习必备
土壤地理期末复习思考题第1章 绪论★1、怎样理解土壤在地理环境中的地位和作用，以及土壤和人的关系？答：①地位及作用：土壤是地球表层系统的组成部分，是指地球表面能生长绿色植物的疏松层，处于人类智慧圈、大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的界面和相互作用交叉带，是联系有机界和无机界的中心环境节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。
（见作业本）②土壤与人的关系：为绿色植物光合作用提供协调水分、养分、温度、空气等营养条件，向人类和陆生动物提供食物、纤维物质，故土壤是人类发展的重要自然资源；通过土壤形成发育过程分解和净化人类生存环境中的污染物和废弃物，因而土壤即是陆地生态系统食物链的首端，又是维持生存环境质量的净化器。
3土壤可以保持生物的活性、多样性和生产性，调节水体和溶质的流动，过滤、缓冲、降解、固定并解毒无机和有机化合物，储存并使生物圈及地表养分和其他元素进行再循环，是支撑社会经济构架并保护人类文明遗产。
3、试从地理环境要素相互联系、相互作用的角度证明地理圈中包含着土壤圈。
答：①土壤圈是地球表层系统的组成部分，它处于地球表层不同圈层界面及其相互作用的交叉带，是联系有机界与无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带，既是它们长期共同作用的产物，又是对地球圈层的支撑。
②土壤圈与其他圈层之间进行物质和能量的交换，成为与人类关系最为密切的一种环境要素，它不仅受到大气圈、岩石圈、生物圈和水圈的制约，而且它反过来又对这些圈层产生影响。
土壤圈支持生物过程，提供生物所需的养分和水分；影响大气圈的化学组成，吸收氧气，释放2CO 、4CH 、S H 2、O N 2等；影响降水在陆地和水体的重新分配，关系水循环和水平衡；也是地球的保护层，减少岩石圈遭受各种外营力的破坏，关系地质循环。
③综上所述，土壤圈与地球的其他圈层相互作用，土壤与各地理环境要素相互联系，所以说地理圈中包含着土壤圈。
4、请亲自观察校园绿地或者附近农田林地，选择一个具体的单个土体，运用所学的知识阐述土壤是一个开放系统，并说明该土壤开放系统中的主导物质能量迁移转化过程。
土壤流体组成及其诊断特性
第3章土壤流体组成及其诊断特性教学重点1.掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性2.了解土壤空气及其运动、掌握土壤热量状况3.认识土壤水类型、土水势及土壤水分状况4.理解土壤分散系及其中物质转化过程5.掌握土壤肥力与生态环境功能关键词土壤空气(soil air) 土壤通透性(soil permeability)土壤水(soil water) 土水势(soil water potential)土壤酸度(soil acidity) 土壤胶体(soil colloid)土壤温度状况(soil temperature regime)土壤水分状况(soil water regime)土壤肥力因子(soil fertility factor)土壤生态系统功能(function of soil ecosystem)第一节土壤空气及其运动一土壤空气的来源及组成特点土壤空气主要来源于近地大气层，如土壤中的氧气、氮气等。
除此以外，还有部分土壤空气来源于土壤中生物的生命活动，如生物呼吸所产生的二氧化碳及在通气不良条件下生成的一些还原性气体。
土壤空气与近地表大气组成的差别主要有以下几点：（1）土壤空气中的CO2的分压高于大气由于表4-1可以看出,土壤空气中CO2含量可以高出大气几倍甚至于几十倍,其主要原因是由于土壤中生物的生命活动及有机质的分解产生了大量的CO2。
（2）土壤空气中的O2的分压低于大气其主要原因在于微生物和植物根系的呼吸作用必须消耗O2，土壤中生物的活动越旺盛，则氧气被消耗的愈多，土壤空气中氧的含量也就愈低。
因此，在作物生物旺季或土壤中施入了大量有机肥时，土壤空气中氧气的含量一般都较低。
（3）土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气除了干燥的土壤表层外，其余部位的土壤空气一般都处于水汽饱和状态，而大气的相对湿度通常只有50-90%。
（4）土壤空气中还原性气体高于大气土壤通气不良，如淹水等情况下，土壤有机质进行厌气性分解，会产生如CH4、H2S等还原性气体，这不仅会对作物产生直接毒害，还会影响土壤养分的转化和供应。
土壤地理学
湖南师范大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲考试科目代码：[复试科目] 考试科目名称：土壤地理学一、考试形式与试卷结构1) 试卷成绩及考试时间本试卷满分为100分，考试时间为180分钟。
2) 答题方式答题方式为闭卷、笔试。
3) 试卷内容结构客观题40%，主观60%4) 题型结构名词解释题：4小题，每小题5分，共20分简答题：3小题，每小题10分，共30分分析论述题：2小题，每小题25分，共50分二、考试内容与考试要求土壤地理学考试目标：1、系统掌握土壤地理学的基础知识、基本概念、基本理论。
2、理解成土条件、成土过程、土壤属性的相互关系。
3、能运用土壤地理学的基础理论分析典型土壤类型的形成过程及其分布特征。
考试内容：一绪论1 土壤及其重要性土壤、土壤肥力、土壤学；土壤在农业生产和地球生态系统中的作用2 土壤科学的发展方向3 土壤科学研究的重要转变4 土壤学的主要分支学科土壤地理学土壤地理学的研究对象、任务和研究方法二土壤固相组成及其诊断特性（一）土壤矿物质1 土壤矿物质的类型及性质2 土壤矿物质的迁移转化3 土壤质地（二）土壤有机质1 土壤有机质的来源和组成2 土壤生物及其在有机质的转化和土壤形成中的作用3 土壤有机物质的转化4 土壤腐殖质的性质5 土壤有机质在土壤肥力和污染修复中的作用、三土壤流体组成及其诊断特性（一）土壤空气及其运动（二）土壤热量状况（三）土壤水分及其特性1 土壤水分的重要性2 土壤水分的类型和有效性3 土壤水分含量的表示和测定方法4 土壤水分状况（四）土壤分散系及其特征1 土壤胶体2 土壤离子交换3 土壤溶液的酸碱性4 土壤的氧化－还原反应四土壤形成因素学说1 道库恰耶夫成土因素学说2 詹尼(H.Jenny)成土函数关系式3 土壤发育与气候的关系4 土壤发育与母质5 地形对成土过程的影响6 时间因素对成土过程的影响7 生物对成土过程的影响高等植物、微生物、土壤动物8 人类活动对成土过程的影响9 成土因素的相互作用五土壤形成过程（一）土壤形成过程的概念、实质和基本规律（二）土壤基本形成过程（三）土壤剖面形态特征六土壤分类1 土壤分类概述2 中国土壤分类3 国际土壤分类的发展七主要土纲特征1 森林土纲系列2 草原与荒漠土纲系列3 水成型土纲系列4 过渡土纲系列5 岩成型土纲系列6 人为土纲八土壤分布与土壤分区（一）土壤分布规律1 土壤的广域性分布规律2 土壤的区域性分布规律（二）土被结构（三）土壤区划三、主要参考书《土壤地理学》李天杰主编；高等教育出版社《土壤地理学》(第2版) 朱鹤健主编；高等教育出版社《土壤学》(第三版) 黄昌勇主编；中国农业出版社《土壤学报》（考前一年的重要文献阅读）主办：中国土壤学会┆。
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来源：近地大气层 组成特点： 1.CO2含量高于大气,氧气含量低于大气 2.一般水气饱和 3.含较多还原性气体
第3章
二、土壤气体交换过程
1、分子扩散
土壤中不断进行的动植物呼吸作用和微生物对有机质物的生物 化学分解作用，使得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积，其结 果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差 异的扩大，必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生，亦称土壤的呼 吸作用。
最大分子持水量：薄膜水的最大含量。
土粒
膜状 水
第3章
毛管水
是靠土壤中毛管孔隙所产生的 毛管引力所保持的水分。 引力较小，在6－1/3大气压， 是自由水，是有效水，是毛管 水是土壤中最宝贵的水分。 毛管水又可以分为两种类型。
毛管悬着水： 土体中与地下水位无联系 的毛管水。 主要来源：降水、灌溉、溶 雪等 毛管悬着水的达到最大时， 称田间持水量。
•地下水位
第3章
毛管上升水：土体中与地下水位有联系的毛管水。
地下水位高
土粒
第3章
重力水
当土壤水分含量超过田间持水量，土壤中多余水指充滞非毛管空 隙，存在于土壤中的时间短，很快会因为重力作用而渗入或流出。 当土壤空隙全部填满水时，称为饱和持水量。
2、土壤水的有效性
土壤 10000 31 15 6.25
【重点难点】
1、掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性 2、了解土壤空气及其运动 3、土壤水类型、土水势及土壤水分状况 4、土壤分散系及其中物质转化过程 5、土壤肥力与生态环境功能
第3章
第一节 土壤空气及其运动
土壤空气是土壤的重要组成成分，它和土壤水分共同存在于土壤 孔隙之中，是影响土壤肥力与土壤自净能力的因素之一。土壤空 气的组成与大气层中空气的组成有明显的不同。
2、土壤分散系的类型
根据分散质颗粒大小，可以分为 土壤溶液：小于10-9m 土壤胶体：10-9--10-7m
第3章
1、土壤胶体及其特性
1）胶体的基本构造 （1）微粒核 （2）双电层: 决定电位离子层 补偿离子层： 非活性的补偿离子层 扩散层
胶 核
补偿离子层
决定电位离子层
第3章
2）土壤胶体的类型 土壤胶体可分为三种类型： （1） 土壤矿质胶体； （2） 有机胶体； （3）有机-无机复合胶体。
第3章
基于土水势土壤水运动特点 土壤水一般从高自由能流向低自由能，一般与含水量无关。 如含水量为15%的粘土、10%的砂土。 水分饱和时为正值，水分不饱和为负值。
2.土水势类型（根据受力状况）
（1）基质势：土壤水分运动受到土壤颗粒的吸附力、毛管力 作用产生的势能。 水分不饱和为负值，饱和为零。
（2）压力势：静水压力作用， 自由水面以下为正值，自有 水面的水为零
土壤阳离子交换量： （ Cation Exchange Capacity， CEC） 在一定土壤pH值条件下，土壤能吸附的交换性阳离子的总量。通常以 每千克土壤所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。
单位：cmol / kg ➢土壤阳离子类型
胶体上吸附的阳离子分为两类： 一类是酸性阳离子（如H+ 和Al3+）。 一类是盐基离子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等），盐基离子为 植物所需的速效养分。
第3章
我国南北方、水云母较多，土壤反应又多为中性或微 碱性，因此，阳离子交换量一般较高。例如东北的 黑土、内蒙的栗钙土的交换量在30~50 cmol(+)·kg-1。
第3章
土壤水分的来源和损耗
全球水分循环示意图 (据Botkin D B, 1998)
土壤水分的 来源 大气降水 灌溉水 地下水
土壤水分的 损耗 土壤地面蒸 发 水分渗漏 植物吸收和 蒸腾 径流损失
第3章
二、土壤水分类型及特性
1、水分类型的划分
水分进入土壤后，受到重力、分子力、毛管力等作用，存在不同的形 态和运动形式，通常进行如下划分：
第3章
2、土壤胶体的离子交换吸附
离子交换/代换：在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和介 质溶液中相同电荷的离子以离子价为依据进行等价交换。 离子交换作用的类型：阳离子交换吸附作用和阴离子交换吸附作用
1)土壤胶体的阳离子交换吸附
（1）概念：土壤中带负电荷胶体吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离 子以离子价为依据进行等价交换。
交换过程反应方程式：
Na– 胶粒 –Na + Ca2+ = 胶粒 –Ca + 2Na+
阳离子交换作用对土壤中养分的保持和供应起着重要作用。
当土壤溶液中阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄， 即保肥过程；当胶体上的阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的 释放，即供肥过程。
第3章
（2)影响阳离子交换作用的因素
土水势是衡量土壤水分能量的指标，表明土壤自由水能与标准的参 考状态的水相比的差值。 可以理解为：单位水量从一平衡的土－水系统移动到与它同温度而 处于参比状态的水池时所作的功。 国际土壤学会(1963)：把单位质量纯水可逆地等温地以无限小量从 标准大气压规定下的水池移至土壤中某一点而成为土壤水所作的有 用功。 一般规定在一个标准大气压下，与土壤温度相同，以及固定高度的 储水池中纯自由水的势能，作为土水势的标准参考状态，并规定其 水势为零。
①阳离子的交换能力 a. 离子电荷价 ：阳离子所带的电荷数愈多，其交换能力愈强。
M3+> M 2+ > M +（M表示阳离子） b.离子的半径及水化程度( 原子序数)：
同价离子，离子半径大，水化就半径小，交换能力越强。 离子半径大小与交换力的关系，可由水化作用来解释。 离子半径越大，单位面积上所带的电荷越小，因此，对水分子的 吸引力小，即水化程度弱，离子水化半径越小，其与胶粒间距离也 愈小，按库仑定律，它和胶粒间的吸引力就愈大，它代换其它离子 的能力就愈强。 c. 离子运动速度： 凡离子运动速度愈大的，其交换力也愈大。 例如氢离子就是这样，而且氢离子水化很弱，通常H+只带一个水分 子，即以H3O+的形态参加交换，水化半径很小，因此它在交换力上具 有特殊位置。
青藏高原
南极大陆－长城站
第3章
化合水
是指参与矿物晶格组成，并被 矿物牢固所保存的水分；
如：伊利石，Fe(OH)3等 >105C释放
结晶水是指和矿物晶格相结 合不牢固的水分。 如，石膏，>105C释放
二者为无效水
伊利石
第3章
气态水
存在于土壤空气之中的水汽。 含量少； 气态水是无效水；
空气
土粒
第3章
3）土壤胶体的特性 （1）巨大的比表面能和表面能 （2）带有电性
(3)凝聚和分散作用（凝胶和溶胶两种状态）
不可逆凝胶： Fe3+、AI3+、Ca2+、Mg2+ 土壤结构的水稳定性强 可逆凝胶： NH4+、K+、Na+
土壤胶体电荷的起因 （1）同晶置换作用 （2）晶格表面OH基解离 析出H+，吸收H+ （3）晶格破碎边缘带电
一般地： 小于10 cmol/kg，保肥力弱； 10~20 cmol/kg，中等； 大于20 cmol/kg，强。
第3章
在生产上的意义
阳离子交换量和施肥有密切关系： 在施肥时不仅要了解作物的需要，同时还要考虑土壤交换量的大小。
举例？？？
例如在砂土上施用化肥，由于土壤交换量小，土壤保肥力差，应 该分多次施肥，每次施量不宜多，以免养分淋失。 对于交换量小、保肥力差的土壤，可通过施用河塘泥、厩肥、泥 炭或掺粘土，以增加土壤中的无机、有机胶体，以及通过施用石 灰调节土壤反应等来提高土壤的阳离子交换量。
图3-1 土壤空气与近地大气 之间气体扩散过程示意图
2、整体交换
近地大气层空气的湍流运动引起土壤与大气之间的空气交换过 程。
第3章
一、土壤水分的意义
土壤水是土壤的最重要组成部分之一，约占土壤组成的 25％。重要性主要体现在： 1)水分是植物生长发育不可缺少的因子。 2)土壤水分是土壤形成、发育的催化剂。 3)土壤水分运动是全球水循环的重要环节。
冰
固态水
化学结合水 化合水
结晶水
土 气态水
壤 水
束缚水
物理束缚水
吸湿水） 膜状水
自由水
毛管水 重力水
毛管上升水 毛管悬着水
自由重力水 支持重力水
第3章
固态水
土壤温度在0C以下，以固体状态 存在的水分。 分布：高纬度地带和高山地区含永冻层的冰沼土。
中纬度地带含季节性冻层的土壤。 有效性：固态水为无效水。
第3章
第三章 土壤流体组成及其诊断特性
——泰山学院旅游与资源环境学院
第3章
第四章 土壤形成因素学说
【知识结构】
第一节 土壤空气及其运动 第二节 土壤热量状况
第三节 土壤水分及其特性 第四节 土壤分散系及其特征
第3章
【目的要求】 1、掌握土壤流体物质组成及其主要诊断特性
2、了解土壤空气及其运动、掌握土壤热量状况 3、认识土壤水类型、土水势及土壤水分状况 4、理解土壤分散系及其中物质转化过程 5、掌握土壤肥力与生态环境功能
0.5
0.08
水吸力
水分 常数
105 度下 烘干
吸 湿 系 数
萎 焉 系 数
最大 分子 持水
田 间 持 水 量
毛 管 持
饱 和 持 水
水
量
量
水分 形态
结 晶 水
化 吸附水
毛管悬着水 重力水
膜 状水 毛 管 上升水
合 水
水分
有效性
一定情况 无效水 下有效