土壤熱容量

單位重量或單位體積的土壤每生高一攝適度所需熱量的卡數。又分為重量熱容量(單位用卡/克.度表示)和容積熱容量(單位為卡/立方厘米.度)。土壤熱容量與土壤三相物質的熱容量有密切關係。比熱容(specific heat capacity)又稱比熱容量,簡稱比熱(specific heat),是物質的比熱容與所進行的過程有關。

定義

單位質量土壤(或容積土壤)每升高1℃溫度時所需的熱量。

套用學科

土壤學(一級學科);土壤物理(二級學科)

簡介

單位重量或單位體積的土壤每生高一攝適度所需熱量的卡數。又分為重量熱容量(單位用卡/克.度表示)和容積熱容量(單位為卡/立方厘米.度)。土壤熱容量與土壤三相物質的熱容量有密切關係。在三相物質組成中,水的熱容量最高,為1。空氣的熱容量最小,為0.0003。二者相差3000倍。礦物質土粒的熱容量為0.5-0.6,有機質的熱容量為0.48-0.6,它們組成土壤的固相部分,一般變化不大。而土壤水,氣含量經常變化,而且相互消長。土壤空氣的熱容量很小,可忽略不計,所以土壤熱容量主要決定於土壤含水量。土壤含水量很低時,熱容量小,土溫升降容易。如沙土一般含水量低,熱容量小,容易生溫,稱為熱性土。粘質土則相反,稱為冷性土。農業生產常用灌排水調控土溫變化的道理就在於此。土壤熱容量(heacapacityofsoil)又稱土壤容積熱容量,即單位容積的土壤、溫度升高l℃所需要的熱能,單位為J•L-1•K-1。由於自然土壤由多種成分組成,通常不用比熱,而採用容積熱容量來表示土壤增熱或冷卻時溫度變化的強度。不同土壤的容積熱容量是不同的,其數值大小取決於土壤的機械成分、孔隙度和含水量。水的容積熱容量約比土壤中礦物質的容積熱容量大一倍左右,所以當土壤濕度增加時,容積熱容量將急劇增大。土壤孔隙度越大,則土壤吸收水分的可能性也越大,故土壤容積熱容量隨土壤濕度和孔隙度的增大而增大。因此,土壤的容積熱容量應該是土壤中固體成分(如礦物質和有機質)、水和空氣的容積熱容量的加權平均值。通常,水(20C°時)的容積熱容量為4.187X103J•L-1•K-1粘土為6.030X103J•L-1•K-1,濕粘土為2.680X103J•L-1•K-1含根的輕質土為3.768X102J•L-1•K-1土壤熱容量土壤熱容量是指單位容積或單位質量的土壤在溫度升高或降低1℃時所吸收或放出的熱量。可分為:容積熱容量;質量熱容量。Chap.8土壤熱量§2土壤熱性質容積熱容量是指每1cm3土壤增、降1℃時需要吸收或釋放的熱量,用Cv表示,單位為J/cm3℃;質量熱容量也稱比熱,是指每1克土壤增、降溫1℃時所需吸收或釋放的熱量,用C表示,單位為J/g℃。兩者之間的關係式為:Cvc×ρ(式中ρ為土壤容重)。Chap.8土壤熱量§2土壤熱性質熱容量愈大,土壤溫度變化愈緩慢,反之,熱容量愈小,則土壤溫度變化頻繁土壤熱容量的大小主要受土壤的三相組成影響。C水C土C氣粘土升溫慢,冷性土;砂土升溫快,熱性土。Chap.8土壤熱量§2土壤熱性質2土壤導熱率土壤導熱率是評價土壤傳導熱量快慢的指標,它是指單位厚度(1cm)土層,溫度相差1℃時,每秒鐘經單位斷面(1cm2)通過的熱量焦耳數。單位:J/(cm℃s)土水氣土粒緊實、含水量大,愈易向下導熱。Chap.8土壤熱量§2土壤熱性質3土壤導溫率土壤導溫率又稱土壤導熱係數或熱擴散率。它是指在標準狀況下,當土層在垂直方向上每厘米距離內,1℃的溫度梯度下,每秒鐘流入1cm2土壤斷面面積的熱量,使單位體積(1cm3)土壤所發生的溫度變化。K/cvChap.8土壤熱量§3土壤溫度1土壤溫度的年變化地表:17月為升溫,712月為降溫,7月土溫最高。2土壤溫度的日變化地表:日出後開始升溫,1314時最高,隨後降低。3不同深度土層的土溫變化隨土層加深,溫度變化滯後Chap.8土壤熱量§4土壤溫度與作物生長土壤溫度與種子萌發土壤溫度與作物根系生長土壤溫度與作物營養生長和生殖生長土壤溫度影響養分轉化與吸收Chap.9土壤水、氣、熱的調節§1土壤水的調節①控制地表徑流,增加土壤水分入滲②減少土壤水分蒸發③合理灌溉④提高土壤水分對作物的有效性⑤多餘水的排除Chap.9土壤水、氣、熱的調節§2土壤空氣調節改善土壤結構,增大土壤孔隙度;通過調節水分,控制通氣狀況。Chap.9土壤水、氣、熱的調節§3土壤溫度調節1)合理耕作與施用有機肥2)以水調溫3)覆蓋與遮蔭Chap.10土壤氧化還原性質§1土壤氧化還原體系氧化態還原態氧體系O2H2O氮體系NO3-NO2-NO2-N2O、N2NO2-NH4錳體系Mn4Mn2Chap.10土壤氧化還原性質§1土壤氧化還原體系氧化態還原態鐵體系Fe3Fe2硫體系SO42-S2-氫體系2HH2有機碳體系CO2CH4Chap.10土壤氧化還原性質§2土壤氧化還原電位土壤氧化還原電位可用下式表示:59氧化態EhE0logn還原態E0為標準氧化還原電位(化學手冊中可查到)n為反應中電子轉移數用0.059時,單位為v,用59時為mvChap.10土壤氧化還原性質§2土壤氧化還原電位旱地土壤的Eh值多在400700mV之間,大於700mV,表明土壤通氣過強;Eh值低於200mV,則土壤通氣不良。Chap.10土壤氧化還原性質§2土壤氧化還原電位水田土壤的Eh值變化較大,正常值低於200300mV,長期積水的水稻土可降至100mV甚至下降到負值。一般水稻適宜在輕度還原條件(180-300mV)下生長。Chap.10土壤氧化還原性質§2土壤氧化還原電位水田土壤的Eh值低於180mV或100mV,將使土壤中Fe2、Mn2的濃度升高,導致水稻Fe、Mn中毒。Eh降至負值時,會產生有機酸和H2S。

釋文:

單位質量或原狀體積土壤溫度升高1℃所需的熱量。它有兩種表達方式:一是土壤質量熱容量,即為1克土壤溫度升高1℃所需的熱量,用cw表示,單位是焦/克·℃;二是體積熱容量,即為1立方厘米原狀土壤溫度升高1℃所需的熱量,用cv表示,單位是焦/厘米3·℃。兩者的換算關係式是cv=cw·d,其中d是土壤密度,單位是克/厘米3.據估算在土壤孔隙度為50%、含水量為30%時,土壤的體積熱容量一般為168焦/厘米3·℃。

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