土壤地理学(期末复习).doc

《土壤地理学》期末复习整理

绪论
一、 土壤地理学：土壤地理学是以土壤及其与地理环境系统的关系为研究对象；研究土壤的发生发育、土壤分类及时空分异规律；进而为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据的学科；是自然地理学与土壤科学之间的交叉学科.也是一门综合性和生产性很强的学科。
二、 土壤：土壤是地球陆地表面具有肥力能够生长植物的疏松层.是独立的自然历史体。
特征：具有肥力、垂直层次分异、生物活性、孔隙结构
土壤肥力:是指土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力.它是土壤的基本属性和本质特征。
土壤剖面:是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面。
土壤剖面：是指从地面垂直向下至母质的土壤纵断面；土壤剖面的立体化就构成了单个土体(pedon)。
单个土体（pedon）：能代表土壤个体的体积最小的三维土壤实体。面积一般为1~10m2。
聚合土体（polypedon）：在空间上相邻、物质组成和性状相近的若干单个土体的组合。
三、 土壤在地理环境中的位置
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。
土壤圈物质循环是指土壤圈内部的物质迁移转化过程及其与地球其他圈层之间的物质交换过程。
土壤圈：覆盖于地表和浅水域底部的土壤所构成的一种连续体或覆盖层.它是地圈系统的重要组成部分。
1. 土壤对生物圈的影响
支持和调节生物过程；提供植物生长的水、肥、气、热；决定自然植被的分布；土壤各种限制元素对生物的不良影响。
2. 对大气圈的影响
影响大气的化学组成、水分与热量平衡；吸收氧气.二氧化碳、氮氧化物.对全球大气变化有明显影响.碳汇。
3. 对水圈的影响
影响降水在陆地和水体的重新分配；影响元素的地球化学行为、水平分异和水体化学组成。
4. 对岩石圈的影响
来自岩石圈的风化.同时作为“保护层”对岩石圈有一定的保护作用。
四、 土壤的功能：
（一） 生产功能
1营养库
2 养分转化和循环
3 雨水涵养作用
4 生物支撑作用
5 稳定和缓冲环境变化的作用
（二） 生态功能
1 维持生物活性和多样性。土壤性质直接决定着植物、微生物的生长繁殖。
2 更新废弃物的再循环利用。
3 缓解、消除有害物质
4 调控水分循环系统。
5 稳定陆地生态平衡。
（三） 环境功能：环境的缓冲净化体系。
（四） 工程功能
（五） 社会功能：是支撑人类社会生存和发展的最珍惜的自然资源。
五、土壤资源：是具有农、林、牧业生产力的各种类型土壤的总称。
土壤资源的特性：
1 土壤资源数量的有限性。
2 土壤资源质量的可变性。
3 土壤资源空间变异及相对固定性。大尺度分异、中尺度分异与小尺度分异。
六、土壤地理学研究的主要内容
1. 土壤发生、分类的研究；
2. 土壤地理分布规律研究；
3. 土壤调查、制图和土壤资源的数量统计与质量评价研究；
4. 土壤生态系统的研究；
5. 土壤资源保护与污染土壤的修复。
七、土壤地理学研究方法
土壤野外调查与定位观测研究法；
实验室化验分析与实验模拟研究法；
遥感技术在土壤调查中的应用；
数理统计与S-GIS在土壤研究中应用；
土壤历史发生研究法。
八、西欧土壤地理学派
1. 以化学家李比希(1803－1873)为代表的农业化学土壤学派.植物营养学；
2. 以地质学家法鲁(1794－1877)为代表的农业地质土壤学派.岩石风化；
3. 以土壤学家库比纳(1897－1970)为代表的土壤形态发生学派.土壤微观形态。
九、俄国土壤地理学派
1. 19世70~80年代.苏联科学家道库恰耶夫（В.В.Докучаев.1846~1902）在发表的著作《俄罗斯黑钙土》中.全面地阐述了土壤发生、发展过程.创立了土壤发生学派。
其主要观点有：
1) 土壤形成过程是由矿物和岩石经过风化作用和成土过程所形成的。
2) 壤是一个独立的历史自然体.在母质、气候、生物、地形、时间等5大成土因素的联合作用下形成。
2. 道库卡耶夫的继任者威廉姆斯（В.Р.Вильямс）进一步发展了该学说.创立了统一形成理论。他特别指出：
1) 强调了土壤形成过程是以生物为主导。更加强调了生物在土壤发生和肥力发展上的作用。
2) 土壤形成是以地质大循环和生物小循环共同形成的。进一步完善了土壤形成与发生的基本理论。他建立了“统一形成学说”和“土壤肥力学说”、“土壤结果学说”。
十、美国土壤诊断学派（詹妮、史密斯）：提出了诊断层与诊断特性的概念.并建立了标准化、定量化的美国土壤系统分类体系.成为世界土壤学界应用最为广泛的土壤分类体系。
十一、我国土壤科学发展史
1. 古代：根据土壤颜色划分土壤。
2. 中国近代土壤地理学的发展缓慢.1930年之后受欧美土壤学理论的影响.开展了中国境内的土壤调查研究。
3. 20 世纪50年代受道库恰耶夫土壤发生学派影响.开展土壤地理发生学研究。
4. 近年来中国土壤地理学研究正向标准化、定量化和国际化的方向发展。
十二、土壤地理学的发展前景
（一）围绕国民经济建设的需要发展
（二）搞好本学科的基础研究
（三）加强综合研究
（四）积极应用新技术和新方法
当今土壤地理学的发展趋势为：
1.重视土壤圈物质循环及全球土壤变化；
2.土壤资源持续利用研究得到重视；
3.世界土壤资源参比基础和土壤信息系统的研究不断加强；
4.土壤退化的时空变化、形成机制和监测对策；
5.土壤地理学研究内容日益扩展；
6.加强与发展土壤地理学基础性理论研究。
第一章土壤形态、组成与性质
第一节 土壤形态
一、土壤形态是土壤的外部特征.包括土壤剖面构造、颜色、结构、质地、孔隙特征、紧实度、湿度、根系、洞穴等。土壤形态是土壤形成过程的结果和外部表现.也是土壤发育至现阶段的标志。
二、土壤剖面：
土壤剖面：土壤剖面是自土地表面垂直向下的土壤纵剖面。
土壤发生层（土层）：土壤剖面中由成土作用而形成.与地表大致平行的层次。
单个土体：体积最小.土层性质和形态一致.横切面呈六边形的土壤剖面内立体化三维实体。
聚合土体：两个以上的单个土体组成的群体.又称土壤个体或土壤实体。聚合土体是一个景观单位.是土壤分类和制图的基本单位.相当于美国土壤分类的土系或土型.我国土壤分类中的土种或变种。
三、土层：是成土母质在成土作用影响下沿垂直方向产生分异的结果.是根据颜色、结构、质地、新生体等特征进行划分的。
1. 国际土壤学会OAEBCR划分法:有机层（O）；腐殖质层（A）；淋溶层（E）；淀积层（B)；母质层（C）；母岩层（R）。
2. 道库恰耶夫的ABC层划分法：腐殖质聚积层（A)、过渡层(B)和母质层(C)。
3. 土层界线类型：
土层之间的界线大多数是平整状。
波状界线.见于森林土壤的腐殖质层下限；
袋状界线见于草原土壤的腐殖质层下限；
舌状.见于生草灰化土灰化层下限和草原土壤的腐殖质层下限；
指状.亦称水流状.见于冻土腐殖质层下限.指的长宽比大于5.也可由腐殖质沿根孔或掘土动物穴向下流动而成：
参差状.也有称冲蚀状.见于强度灰化土的灰化层下限.是强淋溶作用土壤的特征：
锯齿状.有时见于粘质灰化土；栅栏状.见于碱土脱碱化层与柱状层之间。
四、土壤剖面构型：因土壤发育程度不同而形成的构造类型。根据所含层次可分C剖面、AC剖面等。而根据复杂程度可分简单剖面和复杂剖面两大类。
1 、简单剖面
1 ）原始剖面：AC剖面.很薄腐殖质层下为母质层.如石灰土.石质土；
2 ）弱分异剖面：层次分异不明显.ABC各层间无明显；
3 ）正常剖面：具有完成土壤发生层.土壤厚度正常；
4 ）侏儒剖面：土壤发生层完整.但土层厚度甚薄；
5 ）巨型剖面：湿润热带气候下岩石高度风化形成的厚度达数米甚至上十米的剖面；
6 ）侵蚀剖面：剖面上部被侵蚀.又称截头剖面.因侵蚀程度不同分为强度、中度和弱度侵蚀剖面；
2. 复杂剖面
1 ）异源母质剖面：上层成土物质与母质、母岩不一致。
2 ）埋藏剖面：由于后来物质覆盖.剖面深处出现一个或一个以上埋藏剖面。
3 ）多元发生剖面：具有两个以上的特征发生层。
4 ）堆叠剖面：原有剖面多次被沉积物覆盖。
5 ）翻动剖面：剖面表土以下剖面被人为翻动到地表。
6 ）人造剖面：人类活动将混杂的土壤物质堆积或填回形成的剖面.如高速公路的边坡。
土壤剖面特征反映了土壤的发育程度、成土因素及形成演化过程。
五、 土壤形态学特征
（一）土壤的颜色：
土壤颜色决定于土壤的化学组成与矿物组成.主要包括有机质、矿物质、水分、质地和生物活动等.其中不同的色彩与不同的矿物组成和成土环境有关。
1.黑色：一般与腐殖质含量呈正相关.是肥力高的标志。但有些情况除外.如黑粘土、碱土。此外.硫化物、二氧化锰等矿物及土壤湿度和质地都对土壤黑色深浅有影响。
2.白色：与石英、高岭石、石灰和水溶性盐类组分有关。此外.长石、潮湿状态的蓝铁矿、石膏等也可使土壤呈白色。
红色：主要与赤铁矿或水化赤铁矿在土壤中的聚积有关.富含氧化铁的土壤.排水越好越红。
3.黄色：与水化氧化铁。首先是褐铁矿在土壤中聚积的结果.土壤中铁的硫酸盐在土壤改良过程中硫化物氧化形成的黄钾铁钒.呈鲜明的草黄色。
4.棕色：云母、伊利石及氧化铁混合的粘质土壤。
5.紫色：游离态的锰氧化物含量高的证据
6.纯蓝色：北方沼泽土类潜育层的普通颜色.蓝铁矿。
7.绿色、橄榄色：过度潮湿条件下形成的土壤中.含有独特带有绿色的含铁高的粘土矿物。
（二）土壤质地：
土壤质地指土壤颗粒粗细的情况。通过手指研磨定性判断.室内通过机械组成的分析法进行.分为砂土、壤土和粘土。
砂土,不论加水多少都不能搓成条或片；
沙壤土,湿时可搓成大拇指粗的土条.再细即断；
轻壤土,湿时可搓成直径3毫米土条.弯曲或提起一端即断裂；
中壤土,湿时可搓成直径8毫米土条.拿起一端不断.但弯曲成直径3厘米圆圈即断裂；
重壤土,湿时可搓成直径2毫米土条.弯曲成直径2—3厘米圆圈不断.压扁有裂纹；
粘土,土质滑腻.湿时可搓成直径2毫米以下的土条.易弯曲成小环.压扁无裂纹。
（三）土壤结构：
土壤结构是土壤颗粒胶结的状况。土壤团聚体是在土壤形成和发育过程中.由更小的无机和有机颗粒以一定空间排列.垒结成的土体。
土壤结构形状有片状、棱柱状、柱状、角块状、粒状结构等。
根据发育程度可分无结构、弱发育结构、中度发育结构和强发育结构等级别。
（四）土壤结持性：
土壤结持性是土壤对机械应力所表现出来的状态.包括粘着性和可塑性。在野外.记载干、润、湿时的结持性。
干时结持性：风干状态在手中挤压的破碎难易程度.分为松散、松软、坚硬等级别。
润时结持性：松散、极疏松、疏松、坚实等级别。
湿时结持性：粘着性.在野外以土壤物质在拇指与食指间最大粘着程度表示.分为无粘着、稍粘着、粘着等级别。
可塑性：加水湿润土壤物质.在手中搓成直径3mm的圆条.继续搓细.视其改变形状而至断裂的能力.分为无塑、稍塑、中塑和强塑等。
（五）土壤孔隙状况：
孔隙的大小、孔隙的多少；通过较大结构体表面进行观察.分为微孔隙、细孔隙、中、粗孔隙及少孔隙、中孔隙和多孔隙等。
（六）土壤干湿度、紧实度等
六、土壤干湿的程度.反映土壤含水量的多少。在野外.靠人手对土壤感觉凉湿的程度及用手指压挤土壤是否出水的情况来判断。分为干、润、潮、湿等。
土壤湿度.根据手感.可分为五级（干、潮、湿、重湿、极湿）：
干：土壤放在手中没有水分感觉.随后不能用手捏在一起；
潮：土壤用手能捏在一起.用手摸时有凉的感觉；
湿：用手捏时.可以在手指上留有印痕；
重湿：用手捏时.可以使手湿润；
极湿：用手捏时.有泥水挤出。
七、新生体：
土壤发育过程中土壤物质重新淋溶淀积和集聚的生成物。根据新生体可判断土壤类型、起源及发育程度。新生体分为化学起源和生物起源两大类。
1. 化学起源的新生体：
易溶性盐类：氯化物.白色脉纹、斑点、粉膜.多见盐渍土.在干旱、半干旱草原区及荒漠区。
石膏：白色略带黄色的结晶体.石膏壳、粉膜、脉纹等.是半干旱和干旱地区的荒漠土壤。
碳酸钙：广布于各自然带.与石灰岩类广泛分布及碳酸盐高度的地球化学迁移能力有关。常见于弱淋溶土、钙积土、荒漠土等。
二氧化硅：白色的硅土粉膜状物质.多见于冰沼土、灰化土、灰色森林土、热带和亚热带荒漠土和潮湿热带土壤中。
氧化物、锰等化合物：三氧化二铁、三氧化二铝、氧化锰等黑色、锈棕色斑纹、结核。多见于灰化土、湿成土、水稻土。
八、侵入体
侵入体不是由于成土过程形成.是有外界进入的特殊物质。侵入体主要与人为活动有关.因此常见于耕作土壤.城市绿地土壤中更为多见.如混入的砖头、瓦片、玻璃、塑料、灰渣等。
第二节 土壤组成
一、土壤有机质
土壤有机质(soil organic matter)指土壤中的各种含碳有机化合物。包括：动植物残体、微生物体和这些生物残体的不同分解阶段的产物.以及由分解产物合成的腐殖质。
二、有机质的来源：
1.微生物（最原始）；
2.植物残体（地上部分和地下的根系）；
3.土壤中的动物（如：蚯蚓、蚂蚁、螨虫、线虫）；
4.各种有机肥料和有机废物。
三、土壤有机物质的组成
1.碳水化合物；
2.含氮化合物；
3.木质素；
4.含磷、含硫化合物；
5.脂肪、蜡质、单宁、树脂。
四、物质分类
1.新鲜有机质；
2.半分解的有机质；
3.腐殖质（占土壤有机质的90%）。
五、土壤腐殖质：是除未分解和半分解动植物残体及微生物体以外的有机物质的总称。土壤腐殖质含量高低作为衡量土壤肥力水平的主要标志之一。
1.非腐殖物质—有机残体未分解（原始形态）或部分分解的有机物质。在增加土壤团聚体稳定性方面有着重要作用。
2.腐殖物质—是经土壤微生物作用后.由多酚和多醌类物质聚合而成的含芳香环结构的、新形成的黄色至棕黑色的非晶形高分子有机化合物。--土壤有机质的主体。
六、土壤矿质化过程
1.矿质化(mineralization)：指复杂的有机质在微生物的作用下.转化为简单的无机物的过程。
2. 有机质的矿化率：土壤有机质因矿质化作用每年损失的量占土壤有机质总量的百分数称有机质的矿化率(percent mineralization)。
3. 影响土壤有机质矿质化的因素：
（1）温度(temperature)
25－35℃条件下.微生物活动最为旺盛.利于OM矿质化分解.提供作物所需养分。
（2）通气状况(aeration status)
A.好气条件下：生成CO2、H2O和其它矿质养分.分解速度快.彻底.释放大量热能.不产生有毒物质；
B.嫌气条件下：分解速度慢.分解不彻底.释放热量较少.除产生植物养分外.还原性有毒物质多.如CH4.H2S和H2等。
(3)土壤水分(wetting and drying cycle)
土壤水分适中利于有机质分解.一般在田间持水量的50-100％为宜。水分过少不利于微生物的活性.过多形成嫌气环境.降低了含氧量.分解缓慢且不彻底。
(4)土壤酸碱度（soil acidity)
强酸性不利于微生物活动.不利于矿质化进行
(5)有机残体特性(specificity of organic relict)
A.物理状态(physical state)
糖类、蛋白质易于分解；木质素、脂肪、树脂、蜡质难分解；纤维素和半纤维素介于中间。
生物残体中有机组分含量决定了矿质化快慢。如针叶林、稻草、玉米秸秆矿化较难；而糖类、蛋白质含量高的豆科绿肥.矿化作用较快。
B.微生物分解碳和氮的比例为25:1或30:1时.最有利于分解。C/N过大.不易分解
C.硫酸、磷酸能加速矿物质养分的转化.硫、磷等元素缺乏也会抑制土壤有机质分解。
（6）土壤特性(soil specificity)
A. pH 中性条件下利于OM分解。
B. 质地愈粘重.腐殖化系数愈高.愈难分解。
七、土壤腐殖化过程
1.腐殖化作用(humification)
腐殖质(humus)：土壤腐殖质是土壤中一类性质稳定.成分、结构极其复杂的高分子化合物。
腐殖化作用(humification)：进入土壤中的有机质转化形成腐殖质的过程。
2.腐殖质化过程
腐殖质化过程与矿质化作用是同时发生.方向相反的矛盾过程.利于矿质化作用的环境条件几乎都会抑制腐殖质化进度。
同时.生物残体的矿质化过程是土壤进行腐殖质化过程的前提.而腐殖质化过程是生物残体矿质化的部分结果。
3.腐殖化系数：通常将每克有机物（干重）施入土壤后.所能分解转化成腐殖质的克数（干重）.称之为腐殖化系数。
八、土壤生物及其在有机质的转化和土壤形成中的作用
土壤生物---土壤中活的有机体。主要是指土壤中的植物(根系）、动物和微生物。土壤生物以最紧密的方式和各种生物的生命活动联系在一起.并组成自然界特定地域的土壤与生活在其中的生物群落之间相互作用、相互制约的动态平衡的综合体—土壤生态系统。
土壤生态系统结构组成包括：
①生产者(自养)。高等植物根系、藻类和化能营养细菌。
②消费者(异养)。土壤中的草食动物和肉食动物。
③分解者。细菌、真菌、放线菌和食腐动物等。
④参与物质循环的无机物质和有机物质。
⑤土壤内部水、气、固体物质等环境因子。
1.土壤动物：长期或一生中大部分时间生活在土壤或地表凋落物层中的动物。它们直接或间接地参与土壤中物质和能量的转化.是土壤生态系统中不可分割的组成部分。
作用：
（1）破碎土壤中的生物残体.为微生物活动和有机物质进一步分解创造条件。
（2）改变土壤的物理、化学以及生物学性质.对土壤形成及土壤肥力发展起着重要作用。
2. 土壤中的植物根系
改变土壤结构和通气、导水性能；植物根系通过根表细胞或组织脱落物、根系分泌物向土壤输送有机物质.这些有机物质：
（1）一方面对土壤养分循环、土壤腐殖质的积累和土壤结构的改良起着重要作用；
（2）另一方面作为微生物的营养物质.大大刺激了根系周围土壤微生物的生长.使根周围土壤微生物数量明显增加。
3. 土壤微生物：土壤有机质转化的动力。
（1）细菌
细菌是土壤微生物中数量和活动范围最大的一类。包括自养型和异养型两种.其中异养型有可分好气性、嫌气性和兼气性三类。
（2）真菌
土壤中真菌包括酵母、霉菌等。在土壤中呈菌丝状分布.个体不多.但生物总量远大于细菌和放线菌。真菌在酸性森林土、泥炭土和土壤表层较多.能参与腐殖质的形成.并将有机质彻底分解.使土粒结合成团聚体.改善土壤物理性.
(3)放线菌
放线菌具有菌丝.在土壤中数量仅次于细菌.耐旱.广泛分布于
各种土壤.尤其在碱性、较干旱和有机质丰富的土壤中特别多.
对有机质分解.特别使木质素等难分解物质的降解有很大作用。
(4) 藻类
藻类是土壤微植物区系内最高等的类群.以蓝绿藻、绿藻和硅藻
为主.能通过固氮作用形成蛋白质.尤其在渍水土壤中较明显。
九、土壤酶：土壤酶是指在土壤中能催化土壤生物学反应的一类蛋白质。
1.土壤酶活性：是指土壤中胞外酶催化生物化学反应的能力。常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表示.是衡量土壤肥力的重要指标。（受土壤性质和耕作管理措施）
2. 土壤酶的种类: 氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类
十、土壤有机质在土壤肥力中的作用
1、养分较完全.提供植物生长所需养分。
2、促进养分有效化；
3、提高土壤保肥性；
4、提高土壤缓冲性；
5、促进团粒结构(aggregate structure)的形成.改善土壤物理性质(physical property)；
6 、改善生态环境(ecological environment)：
1）络合重金属离子(heavy-metal ion).减轻重金属污染；
2）减轻农药残毒(toxicity of pesticide residue)；
腐殖酸可溶解、吸收农药.如DDT易溶于HA；
3 ）全球C平衡的重要C库（含C平均为58%）；
7 、其它方面作用：
1 ）OM含有多种生理活性物质.有利于植物生长；
2 ）腐殖酸在一定浓度下能促进酶和植物的生理活性。
十一、提高土壤有机质含量的原则
坚持两个原则：
1 、生态平衡原则；
2 、经济原则（有机无机并重）。
十二、提高土壤有机质含量
1、施用有机肥；
2、秸秆还田（沃土计划）；
3 、合理轮作（种植绿肥）；
4 、保护性耕作。
第三节 土壤水分
一、 土壤水的类型
1.吸湿水（紧束缚水）：土粒通过吸附力吸附空气中水汽分子所保持的水分。（土壤吸湿水含量受土壤质地和空气湿度的影响）
特点：吸附力很强.达31～10000个大气压.使ρ水增大.可达1.5g/cm3；无溶解能力.不移动.通常在105～110℃条件下烘干除去。对植物无效。
风干土有吸湿水.烘干土无吸湿水。
烘干土重=风干土重1+吸湿水%
2.膜状水：吸湿水达到最大后.土粒还有剩余的引力吸附液态水.在吸湿水的外围形成一层水膜.这种水分称为膜状水。
特点：保持力较吸湿水低. 6.25 ～ 31 大气压.密度较吸湿水小.无溶解性；移动缓慢.由水膜厚往水膜薄的地方移动.速度仅 0.2 ～ 0.4mm/hr 。对植物有效性低.仅部分有效。
3.毛管水：借助于毛管力（势）.吸持和保存土壤孔隙系统中的液态水。分为毛管悬着水和毛管上升水。
意义和作用
（1）毛管水上升高度特别是强烈上升高度.对农业生产有重要意义.如果它能达到根系活动层.对作物利用地下水提供了有利条件。
（2）若地下水矿化度较高.盐分随水上升至根层或地表.也极易引起土壤的次生盐渍化.危害作物.这是必须加以防止的。其主要的防止办法就是利用开沟排水.把地下水位控制在临界深度以下。
临界深度：是指含盐地下水能够上升到达根系活动层并开始危害作物时的埋藏深度.即这时由地下水面至地表的垂直距离。
4.重力水：受重力作用可以从土壤中排出的水分.主要存在于土壤通气孔隙中。
二、土壤水分常数：土壤中某种水分类型的最大含量.随土壤性质而定.是一个比较固定的数值.故称水分常数。
1. 吸湿系数
吸湿水达到最大值时的土壤吸湿水量叫最大吸湿量。测定吸湿系数是在空气相对湿度98%(或99%)条件下.让土壤充分吸湿(通常为一周时间).达到稳定后在105℃～110℃条件下烘干测定得到吸湿系数。土壤质地愈粘重.吸湿系数愈大。
2.凋萎系数：植物产生永久凋萎时的土壤含水量称为凋萎系数。
土壤凋萎系数的大小.通常用吸湿系数的1.5～2.0倍来衡量。质地愈粘重.凋萎系数愈大。
（非活性孔度＝凋萎系数×容重）
3.田间持水量Field Capacity：土壤中毛管悬着水的最大含量称为田间持水量。是指降雨或灌溉后.多余的重力水已经排除.渗透水流已降至很低或基本停止时土壤所吸持的水量。它是反映土壤保水能力大小的一个指标。
计算土壤灌溉水量时以田间持水量为指标.既节约用水.又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高地下水位。
4.毛管持水量：毛管上升水达最大量时的土壤含水量。
毛管上升水与地下水有联系.受地下水压的影响.因此毛管持水量通常大于田间持水量。毛管持水量是计算土壤毛管孔隙度的依据。
（毛管孔度＝毛管持水量×容重）
（通气孔度＝总孔度－非活性孔度－毛管孔度）
5.饱和持水量：全部土壤孔隙充满水时的含水量称为饱和持水量。
土壤水的有效性：土壤水的有效性是指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。不能被植物吸收利用的水称为无效水.能被植物吸收利用的水称为有效水。
最大有效水含量是凋萎系数至田间持水量的水分。
1) 吸湿水达到最大值时的土壤吸湿水量叫最大吸湿量。
2) 膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子持水量。
3) 作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎.此时的土壤含水量就称为凋萎系数。
4) 毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为田间持水量。
5) 土壤所有孔隙都充满水分时的含水量称为土壤全蓄水量或饱和持水量。
三、土壤水含量的表示方法
1.质量含水量(水w %)
水W%=土壤样品水分重量土壤样品干土重×100
例题:进行幼苗实验时.在一个塑料盆钵中需要按照容重1.20g·cm-3装填土样300cm3.问需要称取多少克质量含水量为1.25%的风干土？
解：
Mws=Ms(1+θm)
=300×1.20×(1+0.0125)
=36 4.5 g
例题:进行土壤中某成分含量分析时.称取的风干土质量为0.5000g.已知风干土的质量含水量为1.25%.问该风干土的质量相当于烘干土的质量多少？
解：Ms=Mws/ (1+ θm)
=0.5000/(1+0.0125)
=0.4 938 g

2.体积含水量(水v%)：单位土壤总容积中水分所占的容积分数。
土壤水容积含水量V% =土壤水容积土壤总容积×100
土壤容积含水量(%)=水的体积/土体体积= 水的体积/(土重/容重)= 土壤重量含水量×容重
例题：已知一土壤的重量含水量为20 % .容重为1.25 g·cm-3, 求该土壤的容积含水量？（试算）
θv = 20 ×1.25 = 25 %

3. 土壤水贮量
（1）水层厚度（水深）（水mm）
水mm=水v% ×土层厚度
优点: 与气象资料和作物耗水量所用的水分表示方法一致.便于互相比较和互相换算。
例题:容重为1.2g/cm3的土壤.初始含水量为10%.田间持水量为30%.降雨10mm.若全部入渗.可使多深土层达田间持水量？
解: 先将土壤含水量水w%换算为水v%
初始含水量水v%=10%×1.2=12%
田间持水量水v%=30%×1.2=36%
因水mm= 水v% ×土层厚度
土层厚度=水mm/水v%=10/(0.36-0.12) =41.7（mm）
（2）水贮量（方/亩）：1亩地土壤水贮量(方/亩)的计算公式为：
方/亩=水mm×1/1000×10000/15=2/3水mm
作用:与灌溉水量的表示方法一致.便于计算库容和灌水量。
例：一容重为1g/cm3的土壤.初始含水量为12%.田间持水量为30%.要使30cm土层含水量达田间持水量的80%.需灌水多少（方/亩）？
解：田间持水量的80%为：30%×80%=24%
30cm土层含水达田间持水量80%时
水mm=(0.24-0.12)×1×300=36(mm)2/3×36=24(方/亩)
4.相对含水量（%）
指土壤自然含水量占某种水分常数（一般是以田间持水量为基数）的百分数。
土壤相对含水量=壤含水量田间持水量100%
通常相对含水量为60%至80%.是适宜一般农作物以及微生物活动的水分条件。
四、土壤水含量的测定方法
烘干法、中子法、TDR法。
五、土水势：把单位质量/体积纯水可逆地等温地以无限小量从标准大气压下规定水平的水池中移至土壤中某一点而成为土壤水所需做功的数量。
单位 ：J/kg(m3),pa,cm
水流动方向：土水势高（负值小）→低（负值大）
2、土水势分势
(1) 重力势Ψg： 由重力作用产生的水势。如果土壤水在参照面之上.则重力势为正.反之.重力势为负。
(2) 基质势Ψm：是由土粒吸附力和毛管力所产生的水势。指单位水量从一个平衡的土-水系统移到没有基质的.而其他条件都相同的另一个系统中所做的功。土壤含水量愈低.基质势也就愈低。反之.土壤含水量愈高.则基质势愈高。至土壤水完全饱和.基质势达最大值.与参比标准相等.即等于零。
(3) 溶质势(渗透势)Ψs：由溶质对水的吸附所产生。土壤水不是纯水.其中有溶质.而水分子是极性分子.与溶质之间可产生静电吸附.产生Ψs。大小等于土壤溶液的渗透压。
(4) 压力势Ψp：标准状态水的压力为1个大气压.但在土壤中的水所受到的压力.在局部地方就不一定为1个大气压。如果土壤中有水柱或水层.就有一定的静水压；悬浮于水中的物质也会产生一定的荷载压。若存在上述状况则Ψp为正值。
土水势Ψt=Ψm+Ψs+Ψg+Ψp

六、土壤水吸力：土壤基质对水分的吸附和保持的能力。表示土壤水在承受一定吸力条件下所处的能量状态。水吸力只相当于土水势的基质势和溶质势.数值相等.符号相反。
基质势和溶质势一般为负值.使用不方便.故将其取为正数.定义为吸力（S）.分别称为基质吸力和溶质吸力。溶质吸力只在根系吸水(有半透膜存在)时才表现出来。
在土壤水分的保持和运动中.不考虑ψs.故一般水吸力指基质吸力.其值与ψm相等.符号相反。
七、 土水势的测定：张力计法.压力膜法.冰点下降法.水气压法。
八、土壤水分特征曲线
土壤水的基质势或土壤水吸力与土壤含水量的关系曲线。
随着土壤含水量的减少其水吸力增大.基质势降低.植物根系吸水难度增大.水分有效性降低。
土壤水分特征曲线的影响因素：
1.土壤质地
2.土壤结构和紧实度（容重）：在同一吸力值下.容重愈大的土壤.含水量愈高。
3.温度：影响水的粘滞性和表面张力。土温升高.水的基质势增大.有效性提高。
4.水分滞后现象：土壤吸湿（水）过程中.S（土壤水吸力）随θ（土壤含水量）增加而降低的速度较快。土壤脱湿(水)过程中.S随θ减少而增大的速度较慢。同一土壤的两种水分特征曲线不重合。砂质土的滞后现象比粘质土更明显。
土壤水分特征曲线的应用
1.进行土壤水吸力S和含水率θ之间的换算。
2.土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布。
3.水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤水分的有效性。
4.应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时.水分特征曲线是必不可少的重要参数。
土壤水分特征曲线的测定：张力计法、离心机法、压力薄膜法、压力板(膜)仪法
九、饱和土壤水流动的达西定律：通过饱和砂层的水流通量q（单位时间通过单位面积砂层的水量）即渗透速率v和水力梯度成正比。
q = -Ks (DH / L)
H 为总水头.DH 为渗流路径；
始末的总水头差.(DH / L) 为；
水力梯度.Ks 为饱和导水率。
达西定律的适用范围
① 砂土、一般粘土；
② 颗粒极细的粘土。
十、饱和导水率 Ks ：是综合反映土壤导水性能的一个指标。影响饱和导水率大小的因素很多.主要取决于土壤颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等.要建立计算饱和导水率的精确理论公式比较困难.通常可通过试验方法或经验估算法来确定 Ks 值。
实验室测定饱和导水率 Ks 值的方法称为室内渗透
试验.根据所用试验装置的差异又分为常水头试验和变水头试验。
十一、土壤水的运动：
1. 垂直向下的饱和流
发生在雨后或稻田灌水以后。
2.水平饱和流
发生在灌溉渠道两侧的侧渗；水库的侧渗；不透水层上的水分沿倾斜面的流动等水平饱和流。

3.垂直向上的饱和流
发生在地下水位较高的地区；因不合理灌溉抬高地下水位.引起垂直向上的饱和流.这是造成土壤返盐的重要原因。
十二、土壤水的调节
1. 加强农田水利基本建设；
2. 开发土壤蓄水功能.有效拦蓄雨水.开源节流；
截留雨水径流.蓄水于土.以蓄调用；
减少土壤水分蒸发.提高水分生产效率。
3. 发展节水灌溉；
4. 增加土壤有效水数量
提高田间持水量.降低凋萎系数。改良土壤质地、结构.增加孔隙度.减少无效孔隙.提高土温。
第四节 土壤气体
一、土壤空气与近地表大气的主要差别：
（1）土壤空气中的CO2含量高于大气。
（2）土壤空气中的O2含量低于大气。
（3）土壤空气中水汽含量一般高于大气。
（4）土壤空气中含有较多的还原性气体。
（5）土壤空气随时间变化大.大气成分相对稳定。
二、土壤空气含量=总孔隙度—体积含水量
土壤空气的组成不是固定不变的.土壤水分、土壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH值.季节变化及栽培措施等都会影响土壤空气变化。
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、土壤空气与植物生长：
1.若土壤空气中O2的含量小于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。
2.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。
3.土壤空气中还原性气体.也可使根系受害.如H2S使水稻产生黑根.导致吸收水肥能力减弱.甚至死亡。
四、汇：土壤对大气中温室气体的吸收和消耗.称为汇。
五、土壤空气的运动
1. 土壤空气的对流
土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动。对流由高压区流向低压区。
（温度、气压、风、降雨或灌溉、蒸发）。
2. 土壤空气的扩散
由于生物作用.在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度.驱使土壤从大气中吸收O2.同时排出CO2的气体扩散作用.称为“土壤呼吸”。是土壤与大气交换的主要机制。
土壤中CO2和O2的扩散过程分气相、液相两部分。
土壤空气调节
①改善土壤结构.增大土壤孔隙度；
（翻耕、有机肥、黏土改良）
②通过调节水分.控制通气状况。
（水旱轮作、合理灌溉）
六、土壤空气调节
①改善土壤结构.增大土壤孔隙度；（翻耕、有机肥、黏土改良）
②通过调节水分.控制通气状况。（水旱轮作、合理灌溉）
七、土壤热量来源
1. 太阳辐射能；
2. 生物热；
3. 地热。
八、影响地面辐射平衡的因素
⑴太阳的辐射强度
主要取决于气候；晴天比阴天的辐射强度大。天气条件相同条件下取决于太阳光在地面上的投射角(日照角).投射角又受纬度和坡向坡度等影响。
⑵地面的反射率
太阳入射角、日照高度、地面状况.地面状况又包括颜色、粗糙程度、含水状况、植被及其他覆盖物状况
⑶地面有效辐射
地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射之间的差值。通常.地面温度高于大气温度.所以地面辐射要比大气逆辐射强。云雾、水汽和风强烈吸收和反射地面发出的长波辐射.减少有效辐射。
九、土壤热性质
1.容积热容量：是指每1 cm3土壤增、降1℃时需要吸收或释放的热量.用Cv表示.单位为J/(cm3·℃)；
2.质量热容量：也称比热.是指每1 克土壤增、降温1℃时所需吸收或释放的热量.用C 表示.单位为J/(g·℃)。
两者之间的关系式为：Cv= C×ρ（式中ρ为土壤容重）。
3.土壤热容量：单位质量或容积的土壤每升高或降低1℃所需要或放出的热量。
4.导热性:
土壤吸收一定热量后.一部分用于它本身升温.一部分传送给其邻近土层。土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的性能.称为导热性。
5.导热率:
导热性大小用导热率（λ）表示.即在单位厚度（1cm）土层.温差为1℃时.每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数。其单位是J/（cm2·s·℃）。土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。
6.土壤的热扩散率：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,单位是cm/s。
7. 海拔高度对土壤温度的影响
这主要是通过辐射平衡来体现。海拔增高.大气层的密度逐渐稀薄.透明度不断增加.散热快.土壤从太阳辐射吸收的热量增多.所以高山上的土温比气温高。
由于高山气温低.当地面裸露时.地面辐射增强.所以在山区随着高度的增加.土温还是比平地的土温低。
8.坡向与坡度对土壤温度的影响
•这种影响极为显著.主要是由于：
① 地接受的太阳辐射因坡向和坡度而不同；
② 不同的坡向和