2022年土壤水分土壤空气和土壤温度教案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载第三节 土壤水分、土壤空气和土壤温度一、土壤水分1、土壤水分的重要性、来源和消耗是供应植物养分的介质重要性是影响植物生长发育的重要生态因子, 是土壤生态系统中物质和能量流淌的介质 是四大肥力因素之一 , 是植物生长所需水分的主要来源参加土壤中很多重要的物理、化学和生物学过程大气降水 土壤蒸发来源农业浇灌水消耗植物吸取和蒸腾地下水水分渗漏汽态水的凝结径流损 失2、土壤水分类型 据土壤水分所受吸引力的大小将土壤水分分为：1）吸湿水 ：靠分子引力吸持在土壤颗粒表面的气态水；所受吸力很大, 31-1 万个 atm, 既不能被植物吸取,

2、也不能自然蒸发；吸湿系数吸湿水2）膜状水 ：受剩余分子引力吸引包围在吸湿水表面的液态水；所受吸力较小,只有631 个 atm, 呈粘滞液体状态,植物利用特别有限；凋萎系数3）毛管水 ：靠毛管力吸附保持在土壤毛管孔隙中的水分；所受吸力更小, 只有 0.1 6 个 atm；田间持水量（或膜状水毛管持水量）4）重力水：存在于非 毛管孔隙中,受重力作用向下渗漏名师归纳总结 或侧向运动的水分； 所受吸力较小 0.1 ；最大持水量第 1 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3、土壤含水量1运算公式土壤含水量（ %）=土壤水分重量 /

3、 土壤固相重量100% =（湿土重烘干土重） / 烘干土重 100% 2）水分常数概念 ：是指土壤能保持的各种水分形状的最大数值；类型 ：4 个,饱和持水量 （或最大持水量） 田间持水量 （或毛管持水量）调萎系数吸湿系数 饱和持水量（或最大持水量） ：土壤中的大、小孔隙全部被水分充填时的 土壤含水量；田间持水量（或毛管持水量） ：土壤中的小孔隙（即毛管孔隙）全部被水分充填时的土壤含水量；凋萎系数（或凋萎点） ：当土壤中的水分含量连续地下隆,直到植物根系 从土壤中难以再吸取到水分； 这时,土壤中的一些特别细小的毛管孔隙和土壤颗 粒表面仍保持着水分, 但数量已经很少, 且土壤对水分的吸力大于植物对

4、水分的 吸力,以致不能被植物利用, 植物在此情形下会因缺水而显现凋萎现象,此时的 土壤含水量叫凋萎系数；凋萎系数全部 吸湿水剩余的膜状水 1.5 吸湿系数吸湿系数 ：因分子引力吸持而储存在土壤颗粒表面,既不能被植物吸取, 也不能自然蒸发,这部分水分的含量；风干土的含水量就是吸湿系数；据植 物生长对水无效水 ：土壤吸水力 15个 atm, 吸湿水、大部分膜状水分的需要有效水 ：土壤吸水力在15-0.1个 atm,毛管水、小部分膜状水 膜过剩水 ：土壤吸水力 支出 ：白天和夏季,土温上升收入 有效态养分；在有效态养分中,吸附态 自由态；2三态之间的动态转化关系：见 P465图 9.9 ；二、土壤溶

5、液与土壤酸度1土壤溶液1）概念 ：是指土壤水分及其所含气体、溶液和悬浮物质的总称,是一种多相分散系的混合液；无机胶体 ：H2SiO3、R2O3、粘土矿物2）组成 无机盐类有机化合物 ：腐殖质、有机酸、碳水化合物、蛋白质及其衍生物等溶解性气体名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3）变化： 表现在组成和浓度两个方面组成：盐土：以易溶性盐类为主；碱土：以 K +、Na +的 CO 2-、HCO3 1-、SiO3 2-盐为主,其次为可溶性的有机质,无机- 无机胶体、悬浮颗粒物质等；草原土壤：以 CaHCO

6、3 2为主 , 其次为硫酸盐；森林土壤：以有机化合物为主,其次是 浓度：CaHCO 3 2为主 , 其次是离子态养分；森林土壤草原土壤荒漠土壤盐碱土不同类型的土壤中或同一土壤的不同类型中,和浓度都有变化；2土壤酸度以及在不同的季节里, 其成分1）根本缘由 ：土壤溶液中存在 H +,土壤胶体上存在 H +、AL 3+,二者都因土壤溶液中存在有酸碱物质；2）类型：活性酸度 或有效酸度 ：PH=-logH + 强酸性土壤： PH4.5 据 PH值大小,将土 壤划分为以下类型酸性土壤： 4.6 PH6.5 中性土壤： 6.6 PH7.5 碱性土壤： 7.6 PH8.5 强碱性土壤： PH8.5 潜在酸

7、度： 是指由土壤胶体上吸附的交换性 H +、AL 3+所引起的酸度,其大小用 cmol/100g 土表示；在一般情形下不显示其酸度,只有当这些 H +、AL 3+被其它阳离子代换下来进入溶液后才显示酸度；种：据测定方法的不同, 将其分为以下两名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载, 也a 代换性酸度： 是指用中性盐 KCl 溶液与土壤相互作用所测定的酸度叫交换性酸度；+ K胶体+ H+ KCl+ K胶体+ HCl胶体+ AL+ 3KCl+ K+ K胶体 + K ALOH3 3HCl+ ALCl3ALCl

8、3 3H2Ob 水解性酸度：是指用弱酸强碱盐NaAc溶液与土壤相互作用所测定的H +、AL 3+的最大可能数量；NaAc水解：NaAc H 2OHAc NaOH由此产生的 HAc解离度很小,而 NaOH可完全电离；c 两种酸度的关系： 活性酸度和潜在酸度在肯定条件下可以相互转化,同属于一个平稳体系中的两种酸度；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - + H+ AL+ 4NaOH学习必备欢迎下载+ Na+ ALOH3H2O+ Na胶体胶体+ Na+ Na+ H+ 2Ca 2+ Ca H+ Al3+ AL胶体胶体潜在酸度+

9、Ca活性酸度3）影响因素母岩母质 ：潮湿地区,花岗岩酸性土,石灰岩中性土气候： 主要是降水,降水量多的潮湿地区,多为酸性土壤；干旱、少雨地区,多为中性碱性土壤；4）过酸、过碱土壤的改良土壤的酸碱度影响着植物养分的有效性；通常,当土壤处于中性时, 大多数养分的有效性最高,和谐得比较好,土壤过酸、过碱,养分的有效性都较低,大 多数植物难于正常生长； 因此对过酸、 过碱土壤要进行改良； 全省约 21%的耕地 过酸, 3%的耕地过碱；过酸土壤的改良 ：全省约 21%的耕地过酸目标 ：降低土壤溶液中和土壤胶体上 潜在酸度；H +、AL 3+的含量, 即改良活性酸度和一是施熟石灰（ CaOH2）,既改良活

10、性酸度,又改良潜在酸度 方法二是施生理碱性肥料,如过碱土壤的改良 ：NaNO 3 等,改良潜在酸度名师归纳总结 - - - - - - -目标：中和土壤溶液中的 OH- 和 Na2CO 3,降低胶体上的交换性 Na+ 方法一是施强酸弱碱盐,如石膏（CaSO 4）、硫酸铁 Fe 2SO4 3 等二是施生理酸性肥料,如NH4 2SO4第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3土壤对酸碱的缓冲性能1）概念 ：是指土壤所具有的抗击在外界化学因子作用下酸碱反应猛烈变化的性能 , 即当增加或削减土壤溶液中H +的浓度时,其 PH值并不随之增加或降低；2）

11、缘由 ：土壤胶体上吸附有代换性阳离子致酸离子（ H +、AL 3+）：对碱起缓冲作用包括盐基离子（ K +、Na +、Mg 2+、Ca 2+ ）：对酸起缓冲作用土壤的缓冲性能, 随阳离子交换量的增加而增大,其中对酸的缓冲作用, 随盐基饱和度的增加而增大, 对碱的缓冲作用就相反, 随盐基饱和度的增加而降低；3）意义 有助于缓和土壤的酸碱变化, 为植物生长和微生物活动制造比较稳固的酸碱 环境,提高土壤养分的有效性；三、土壤胶体和土壤的离子吸取交换作用 补充 （一）土壤胶体的种类和性质1概念 ：是指土壤中高度分散、粒径在1-100mum之间的土壤固相颗粒；土壤中的很多物理化学现象, 如土粒的分散和凝

12、结、 离子的吸附与交换、 酸 碱性、缓冲性、粘结性和可塑性等,都与胶体有直接的关系；有机胶体 ：土壤中呈分子状态的各种有机化合物 质及其衍生物等；, 如腐殖质、有机酸、蛋白无机（矿质）胶体 : 粘土矿物, H2SiO3、含水 R2O32类型 据植 胶体性有机胶体 ：土壤中呈分子状态的各种有机化合物 有机 - 无机复合胶体 : 是土壤中胶体的主要存在形式名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载有机 - 无机复合胶体 ：是土壤中有机胶体与无机胶体通过各种键力,如氢键、离子键和金属键等复合在一起的胶体,是土壤

13、中胶体的主要存在形式；3性质1）庞大的比表面和表面能 2）带有电荷（带电性）3）分散和凝结性（作用）溶胶凝结作用凝胶分散作用实践说明 ：在胶体溶液中用二、三价阳离子（如Fe 3+、AL 3+、Ca 2+、Mg 2+等）取代一价离子,可降低胶体的电动电位（ ）,导致胶体的凝结,促进土壤结构的形成和部分养分的保蓄；此外,降低溶液的PH值也可促进凝结的发生；相反,用一价阳离子（特殊是 Na +）取代高价离子,可以增大胶体的电动电 位（ ）,导致胶体的分散,破坏土壤结构,分散土粒；（二）土壤离子吸取交换作用 离子交换作用 ：是指土壤胶体表面与溶液介质中电荷符号相同的离子相互交 换,称离子吸取交换作用；

14、阳离子吸取交换作用 包括 阴离子吸取交换作用1阳离子交换作用： 最普遍、最重要名师归纳总结 如：胶体Ca+ 2KCLK胶体K CaCL2第 10 页,共 12 页NH4-胶体Na胶体Ca+ 3NH4CLNH4-CaCL 2 NaCL- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1）特点：阳离子交换作用与一般的置换（取代）反应相像,是可逆反应,原有平稳打破后能快速建立新的平稳,离子交换按当量定律进行等价交换；2）影响阳离子交换反应强弱的因素 阳离子交换才能其大小随着阳离子价数的增加而增大；等价阳离子随着原子序数的增加而增大；离子运动速度越快（如 H

15、 +）,浓度越大, 交换 才能越强（如 H +）；土壤中常见阳离子交换才能次序：Fe 3+AL 3+H +Ca 2+Mg 2+NH4 2+K +Na + 胶体的种类和数量胶体所带 负电荷数量越多,阳离子交换才能越强；一般有机胶体的电荷数量大于无机胶体；无机胶体中,电荷数量依次是蒙脱石伊利石高岭石含水R2O3；有机胶体 无机胶体蒙脱石 伊利石 高岭石 含水 R2O3土壤溶液 PH值随 PH值上升,阳离子交换才能增强；缘由 ：PH值越高,土壤胶体吸附H +的数量越少,解离OH-的数量越多,胶体微粒表面所带的负电荷越多；3）衡量阳离子交换才能强弱的指标 阳离子交换量 ：概念：是指土壤胶体所能吸附的各

16、种阳离子的总量,其数值以每千克土壤中所含各种阳离子的摩尔数来表示,单位是 cmol/kg ,简写 CEC（cation exchange capacity ）；意义：CEC的大小可以指示土壤吸附阳离子数量的多少,是衡量土壤保肥性能强弱的指标；一般认为：CEC：20cmol/kg, 保肥才能强意义 CEC：1020cmol/kg, 保肥才能中等CEC：10cmol/kg, 保肥才能弱名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载H +和 AL 3+缺陷 ：不能说明胶体上吸附的阳离子种类；事实上,胶体吸附的与盐基

17、离子的性质明显不同,它们属于致酸离子,可以使土壤溶液呈酸性反应；为了区分胶体上吸附的致酸离子和盐基离子的数量,概念；专家们提出了盐基饱和度的 盐基饱和度 ：是指土壤胶体上吸附的盐基离子占 CEC的百分数；公式 ：盐基饱和度（ %）=交换性盐基离子总量 /CEC 100意义 ：一般认为,盐基饱和度50%,（老教材为 70%）,土壤为盐基饱和土壤,这类土壤保肥性能好,养分丰富,呈中性或碱性反应；50%,土壤为盐基不饱和土壤,这类土壤保肥才能弱,养分贫乏,呈酸性反应；2、阴离子交换作用1）概念 ：带正电荷的胶体对土壤溶液介质中阴离子的吸附与交换作用叫土壤阴离子交换作用；吸附阴离子的胶体主要是FeOH3、ALOH3等无机胶体；2 意义 ：阴离子交换作用远不如阳离子交换那样普遍,但对于土壤中 N、P、S 等以阴离子形式（如 重要；H2PO4-、NO-、SO4 2-等）存在的养分供应和保蓄来说却特别3 土壤中阴离子交换才能次序为：F-草酸根柠檬酸根 H2PO4-HCO-H2BO3-CH3COO-SCN-SO4 2-CL-NO3练习题1. 为什么潮湿、半潮湿、干旱地区的土壤 PH不同？2土壤 CEC和盐基饱和度受哪些因素影响？是如何影响的？名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页