当前课程知识点：土壤地理学 > 第三章 土壤流体组成及其诊断特性 > 3.2 土壤热量状况 > 3.2 土壤热量状况
同学们大家好
今天我们要介绍土壤热量与热性质
土壤的热状况对植物的生长
和微生物的活动有极其重要的影响
水、肥、气
热共同组成土壤肥力要素
我们先来了解土壤热量的来源
土壤的热量有三个来源
一
太阳的辐射能
主要是短波辐射能
二
生物热
主要是微生物分解有机质过程中释放的热量
三
地球内热
主要在温泉
火山口附近表现明显
接下来我们首先来
了解土壤表面的辐射平衡及影响因素
一
地面辐射平衡
地面辐射平衡可用以下公式来表示
R等于吸入的短波辐射
减支出的短波辐射
加收入的长波辐射
减支出的长波辐射
式中
R表示地面辐射能的总收入减去总支出
所得的差数为吸收的地面辐射平衡差额
I为太阳直接辐射
H为大气辐射
α代表反射率
E表示长波辐射
G表示长波逆辐射
r表示有效长波辐射
R可以是某一段时间
瞬时
日、月、年的总值
当R为正值时
表明地面辐射收入大于支出
决定地面增温
所以R值的大小
表示增热与冷却程度的强弱
一般是白天为正值
地面增温
夜间为负值
地面冷却
可见
影响地面辐射平衡的因素主要有太阳的辐射强度
地面反射率
地面有效辐射
除了上述的辐射平衡影响土壤热量状况外
土壤的热量平衡
对土壤热量状况的影响更为显著
根据能量守恒定律
土壤热量收支平衡可用下式来表示
S 为土壤在单位时间内实际获得或失掉的热量
Q为辐射平衡
L为水分蒸发
蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加
P为土壤与大气层之间的湍流交换量
R为土面与土壤下层之间的热交换量
一般情况下
白天根据热量平衡方程计算出S 为正值
即土壤温度升高
夜晚S为负值
土表不断向外辐射损失热量
温度降低
知识点二
土壤热学性质
进入土壤的热量流动方式
以及这些热量使土壤温度升高的程度
不仅取决与进入土体的热量数量
而且与土壤本身的热学性质有关
标志土壤热性质的土壤热特性主要有
土壤热容量
土壤热导率
土壤导温率等
下面我们来首先了解土壤热容量
土壤热容量是指单位质量
或容积的土壤每升高
或降低一度所需要或放出的热量
习惯上用c代表质量
Cv代表容积热容量
c和Cv 的关系是
热容量愈大土壤温度变化愈缓慢
反之
热容量愈小
则土壤温度变化频繁
由于土壤是一个复杂的多组分体系
其固相
液相
气相的热容量各不相同
在土壤的三相物质组成中
水的热容量最大
气体的热容量最小
矿物质和有机质热容量介于两者之间
在固相组成物质中
腐殖质热容量大于矿物质
而矿物质热容量彼此差异较小
所以土壤土壤热容量的大小主要取决于
土壤水分多少和腐殖质含量
干燥的砂质土壤温度变化剧烈
因此称之为
暖性土
而水分含量高的泥炭土及粘土温度升降相对缓慢
因此称之为冷性土
接下来我们来了解土壤的导热性
我们知道
当土壤吸收一定热量后
一部分用于它本身升温
一部分传给邻近土层
土壤具有对所吸收热量传导到邻近土层的性质
称为导热性
导热性大小用导热率λ来表示
它表示单位厚度土层
每秒经单位断面通过的热量卡数
土壤不同组分的导热率是不同的
如下表所示
由表中可知
土壤空气的导热率最小
矿物质的导热率最大
水介于两者之间
水的导热率要比空气大二十五倍左右
矿物质比空气大一百倍左右
土壤矿物质虽然导热率最大
但它是相对稳定而不易变化的
空气虽然导热率小
但在土壤中总是含有一定水分
土壤中的水
气
总是处于变动状态
因此
土壤导热率的大小主要取决
于土壤孔隙的多少和含水量的多少
当土壤干燥缺水时
土粒间的土壤孔隙被空气占领
导热率就小
当土壤湿润时
土粒间的孔隙被水分占领导热率增大
正因为增加土壤湿度能提高土壤导热性
所以在自然条件下
白天干燥的表土层
温度比湿润表土的温度高
湿润的表土因导热性强
白天吸收的热量容易传导到下层
使表层温度不易升高
夜晚下层温度又向上层传递
以补充上层能量的散失
使表层温度也不致于过低
因而湿润土壤昼夜温差较小
冬季麦田干旱时灌水防冻
早春灌水防霜冻都是这个道理
接下来我们来了解土壤导温率
土壤导温率又称土壤热扩散率
1℃的温度梯度下
是指在标准状况下
在土层垂直方向上每厘米距离内
一度的温度梯度下
每秒流入一平方厘米土壤断面面积的热量
使单位体积土壤所发生的温度变化
其大小
等于土壤导热率
除容积热容量
可以用下式来表示
式中
入为土壤导热率
Cv为土壤容积热容量
凡影响入和Cv的土壤因素
如土壤水分
质地
松紧度
结构和孔隙等
均将影响土壤导温率的大小
尤其是含水量对导温率有明显的影响
知识点三
土壤温度状况
土壤温度是太阳辐射平衡
土壤热量平衡
和土壤热学性质共同作用的结果
是决定土壤物理过程以及
土壤与大气间的
能量和物质交换速率和方向的重要因素
不同地区
不同时间
和土壤不同组成性质及利用状况
都不同程度地影响土壤热量的收支平衡
因此
土壤温度具有明显的时空特点
我们今天在这里讨论的是
土壤温度变化的一般规律
随着太阳辐射的季节变化
地表温度有着周期性变化
在一个温度变化的周期里
各出现一次最高温和最低温
以北京地区为例
地表最高温度出现于七月
最低温度出现于一月
随着土壤深度的增加
最高温度出现的时间逐渐落后
到十二米深处
出现最高温度的时间已经是第二年的七月份
从一些地区土温观测资料来看
深度每增加一米
最高温 最低土温出现时间推迟二十到三十天
随着土壤深度的变化
土温年变化将迅速变小
在土壤某一深度
土温的年变化将消失
即达到常温层
如图所示
土壤温度的日变化
也具有与土温年变化相类似的特点
随着深度增加
下层土壤温度变化滞后于表层土壤温度愈明显
而且其温度振幅亦减弱
一般来说
地表最高温度约出现在十三时
而二十厘米出则在十九时左右
通常每加深十厘米
最高
最低温度出现时间滞后二点五到三点五小时
一般土壤中土温影响深度很少超过一米
影响土壤温度变化的因素是十分复杂的
它们大体上包括气象因素
土壤组成和性质
土地位置
土面覆盖状况等四个方面
现就海拔高度
坡向与坡度
和土壤组成与性质对土温的影响做一一简述
一
海拔高度对土壤温度的影响
在山区随着高度的增加
土温还是比平地的土温低
二
坡向与坡度对土壤温度的影响
一
坡地接受的太阳辐射因坡向和坡度而不同
二
不同的坡向和坡度上
土壤蒸发强度不一样
土壤水和植物覆盖度有差异
土温高低及变幅也就迥然不同
南坡的土壤温度和水分状况可以促进早发早熟
三
土壤的组成和性质对土壤温度的影响
土壤颜色深的
吸收的辐射热量多
红色
黄色次之
浅色的土壤吸收的辐射热量小
而反射率较高
在极端情况下
土壤颜色的差异可以使不同土壤在同一
时间的土表温度相差2－4℃
今天的内容就讲到这里
请同学们思考以下问题
一
在西部大开发中
人们倾向于沙漠中绿洲的分布与水有关
一般认为沙漠中只要有水就会有绿洲
但是
是否只要有调水工程提供充足的水分
就能够把西北的沙漠转变为绿洲
二
农业生产中可通过哪些措施调节土壤温度状况
我们下节课再见
-1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
--1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
-1.2 土壤圈的地位与作用
--1.2 土壤圈的地位与作用
-1.3 土壤地理学发展简史
--1.3 土壤地理学发展简史
-2.1 土壤矿物（一）
--2.1 土壤矿物（一）
-2.2 土壤矿物（二）
--2.2 土壤矿物（二）
-2.3 土壤矿物（三）
--2.3 土壤矿物（三）
-2.4 土壤有机质（一）
--2.4 土壤有机质（一）
-2.5 土壤有机质（二）
--2.5土壤有机质（二）
-2.6 土壤圈的物质循环（一）
--2.6 土壤圈的物质循环（一）
-2.7 土壤圈的物质循环（二）
--2.7 土壤圈的物质循环（二）
-2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
--2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
-2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
--2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
-3.1 土壤空气及其运动
--3.1 土壤空气及其运动
-3.2 土壤热量状况
--3.2 土壤热量状况
-3.3 土壤水分形态
--3.3 土壤水分形态
-3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
-3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
-3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
-4.1 道库恰耶夫成土因素学说
--4.1 道库恰耶夫成土因素学说
-4.2 土壤形成的气候因素
--4.2 土壤形成的气候因素
-4.3 土壤形成的生物因素
--4.3 土壤形成的生物因素
-4.4 土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-- 4.4土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
--4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
-4.6 土壤形成时间因素的作用
--4.6 土壤形成时间因素的作用
-5.1 土壤形成过程的概念
--5.1 土壤形成过程的概念
-5.2 基本土壤形成过程
--5.2 基本土壤形成过程
-5.3 土壤剖面形态特征
--5.3 土壤剖面形态特征
-6.1土壤分类概述
--6.1土壤分类概述
-6.2 中国土壤地理发生分类
--6.2 中国土壤地理发生分类
-6.3 中国土壤系统分类
--6.3 中国土壤系统分类
-6.4美国土壤系统分类（ST）
--6.4美国土壤系统分类（ST）
-6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
--6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
-6.6 不同土壤分类系统的参比
--6.6 不同土壤分类系统的参比
-7.1 地带性土壤类型1剖析
--7.1 地带性土壤类型1剖析
-7.2 地带性土壤类型2剖析
--7.2 地带性土壤类型2剖析
-7.3 非地带性土壤类型剖析
--7.3 非地带性土壤类型剖析
-7.4 土壤空间分布规律剖析
--7.4 土壤空间分布规律剖析
-7.5 新疆土壤类型及其空间分布
--7.5 新疆土壤类型及其空间分布
-8.1 土壤广域性分布规律
--8.1 土壤广域性分布规律
-8.2 全球各州土壤分布规律
--8.2 全球各州土壤分布规律
-8.3 中国土壤广域分布规律
--8.3 中国土壤广域分布规律
-8.4 土壤的垂直地带性
--8.4 土壤的垂直地带性
-8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
--8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
-8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
--8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
-8.7 土被结构的基本类型与空间格局
--8.7 土被结构的基本类型与空间格局
-8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
--8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
-9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
--9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
-9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
--9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
-9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
--9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
-9.4 土壤质量的指标体系
--9.4 土壤质量的指标体系
-9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
--9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
-9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
--9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
-9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
--9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
-9.8 土壤风蚀沙化
--9.8 土壤风蚀沙化
-9.9 土壤盐渍化和荒漠化
--9.9 土壤盐渍化和荒漠化
-9.10 土壤污染
--9.10 土壤污染
-10.1 土壤地理调查
--10.1 土壤地理调查
-10.2 现代技术在土壤调查中的应用
--10.2 现代技术在土壤调查中的应用
-10.3 土壤信息库
--10.3 土壤信息库
-土壤地理学 试卷一
--土壤地理学 试卷一
-土壤地理学 试卷二
--土壤地理学 试卷二
-土壤地理学 试卷三
--土壤地理学 试卷三
-土壤地理学 试卷四
--土壤地理学 试卷四
-土壤地理学 试卷五
--土壤地理学 试卷五
-土壤地理学 试卷六
--土壤地理学 试卷六
