第3章土壤流体组成及其诊断特性

1《土壤地理学》电子教案第3章土壤流体组成及其诊断特性3.1土壤空气及其运动3.2土壤热量状况3.3土壤水分及其特性3.4土壤分散系及其特征3.5土壤肥力与生态环境功能思考题与个案分析PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion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PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion关键词土壤空气(soilair)土壤通透性(soilpermeability)土壤水(soilwater)土水势(soilwaterpotential)土壤酸度(soilacidity)土壤胶体(soilcolloid)土壤温度状况(soiltemperatureregime)土壤水分状况(soilwaterregime)土壤肥力因子(soilfertilityfactor)土壤生态系统功能(functionofsoilecosystem)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤生态环境功能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PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion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，如表3-1所示。3.1土壤空气及其运动PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion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，这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生，如图3-1所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion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：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，如表3-2、3-3所示。3.2土壤热量状况PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion太阳辐射能是土壤热量最主要的来源，地球表层土壤表面能量平衡模式，如图3-2所示。一般来说表土年均温高于当地年均气温值。与同时期的气温相比，心土层和底土层温度在秋冬季高于气温，而在春夏季低于气温，如图3-3所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion亚热带地区裸露粉壤质土壤温度日变化图式(据ScottHD，2000)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion由于土壤温度状况差异巨大，故美国土壤系统分类将土壤温度状况划分为6大类，如表3-4。该方案已被许多国家的土壤科学研究者所采用。中国土壤科学家参照上述划分方案，并考虑中国土壤形成的环境条件，制定了中国土壤土壤温度状况划分体系，如表3-5所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion水分是土壤的重要组成部分之一，土壤水分含量对土壤形成发育过程及肥力水平高低都有重要的影响作用。土壤水分状况及其运动规律是土壤地理学、资源环境科学的重要研究内容之一。全球水循环模式与土壤水分类型，如图3-4、3-5、3-6和表3-6所示。3.3土壤水分及其特性PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion全球水分循环示意图(据BotkinDB,1998)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土水势(soilwaterpotential)是指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。土水势包括：基质势(matrixpotential)、压力势(pressurepotential)、渗透势(osmaticpotential)、重力势(gravitationalpotential)、总水势(soilwaterpotential)。土壤-植物-大气的水分运移动态系统(soil-plant-aircontiunm,SPAC)，如图3-7所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤水分状况(soilmoistureregimes)不仅影响土壤中物质能量的迁移转化过程，还影响土壤形成发育的方向和性质。根据成土环境及土壤特征，可以将土壤水分状况划分为以下类型：①淋溶型与周期淋溶型；②非淋溶型；③渗出型；④停滞型；⑤冻结型。另外，全球土壤水分状况还具有明显的季节性变化，如图3-8所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤分散系及其特征土壤是由多相态物质如固相物质、液相物质、气相物质及生命体构成的复杂综合体。当某种土壤物质微粒子分布在土壤液态水之中，就构成了土壤分散系。它包括土壤溶液、土壤胶体和土壤浊液。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤胶体对土壤养分元素、污染物的迁移转化有重要作用，这种作用与土壤胶体类型及其性质密切相关，土壤胶体均具有双电层结构，如图3-9所示。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。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤溶液(soilsolution)是土壤水分及其所含气体、溶质的总称。分析土壤溶液组成、特性及其中化学过程，是土壤地理学、环境科学研究的重要内容。土壤溶液的溶质主要包括：①无机盐类；②简单有机物；③溶解性气体。土壤溶液中溶质成分具有巨大的时空差异性，它与许多因素存在相互作用，如图3-10~14所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤酸碱状况、形成及其对植物的影响示意图PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion值土壤中酸根离子及阳离子组成图式(据MillerRW,2001)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤对酸碱的缓冲性能是指土壤系统具有的抵抗因外界因子作用引起的酸碱剧烈变化的性能。氧化还原过程对土壤形成发育有重要作用，土壤之中存在有多种氧化-还原体系，如表3-7所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤的生态环境功能根据同学们的实际观察，并结合图3-15试简述土壤的生态环境功能。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤在陆地生态系统中的功能示意图（据Brady，2000）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion土壤肥力是指土壤为植物正常生长发育提供并协调营养物质和环境条件的能力。它是土壤的综合属性和基本功能。土壤中植物养分、水热的输入、输出与储存之间的相互作用，是土壤肥力的核心所在，如图3-16~3-18所示。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion