土壤热容量（土壤热容量主要决定于土壤含水量）

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土壤热容量有哪些影响因素

1.养分因素指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素,主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成.

2.物理因素指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等.它们影响土壤的含氧量、氧化还原性和通气状况,从而影响土壤中养分的转化速率和存在状态、土壤水分的性质和运行规律以及植物根系的生长力和生理活动.

3.化学因素指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量,以及其他有毒物质的含量等.

4.生物因素指土壤中的微生物及其生理活性.

土壤空气与温度

土壤热量状况

土壤的热特性

土壤的热能主要来源于太阳辐射，土壤微生物活动产生的生物热、土壤内各种生化反应产生的化学热和来自地球内部的地热，也能不同程度地增加土壤的热量。土壤的温度状况受环境条件和土壤的热特性的影响，土壤的热特性包括土壤的热容量和土壤的导热性能。

土壤热容量

土壤热容量指单位体积或单位重量的土壤温度增加1℃时所需的热量数，以J／（g·℃）或J／（cm3·℃）为单位表示，又称重量热容量和容积热容量。

土壤热容量的大小可以反映出土壤温度的变化难易程度。土壤热容量越大，土壤升温所需要的热量越多，土温不易升降，温差小，俗称“冷性土”，如黏土。而热容量小，土温易升降，温差大，又称“热性土，如砂土。

决定土壤热容量大小的因素主要是土壤固、液、气三相物质组成的比例，三相物质中，水的热容量最大（表81），空气的热容量最小。土壤中固相物质的重量是不变的，有孔隙中的水和空气含量经常互相消长，因此，土壤热容量经常受含水量变化而改变。含水量增加，热容量增大，含水量降低，热容量减小。越冬作物灌越冬水，炎热夏季用井水灌溉，就是利用增加土壤含水量，增大热容量，保持土温平稳，以保证作物正常生长发育的。

土壤组成成分矿物质土粒有机质水空气

重量热容量／［J／（g·℃）］0．841．84～2．014．181．00

容积热容量／［J／（cm3·℃）］0．84～1．25—4．180．00125

土壤导热性

土壤温度变化不仅决定于热量多少，热容量大小，同时还决定于土壤导热性。所谓导热性，就是指土壤传导热量的性质，其大小用导热率来度量。导热率指的是面积为1cm2，相距为1cm，温度差为1℃的两个截面，在1s内交换的热量数，单位是焦耳／（厘米·秒·度）［J／（cm·s·℃）］。土壤导热率的大小决定于土壤固、液、气三相物质的组成成分及其比例，实践证明，空气的导热率最小（表82），水的导热率约为空气的30倍，土壤中常见矿物的导热率大多为空气的100倍。由于土壤固相组成在数量上变化不大，因此，土壤导热率的变化主要受土壤含水量及土壤松紧程度影响。土壤导热率的大小，可以反映表层土壤受热后土温增加的难易程度以及土温平稳的程度。

物质名称银铜铅土壤砂粒水冰干燥土壤空气导热率／［J／（cm·s·℃）］4．603．850．350．020．0060．0240．00210．0002

土壤温度状况

土壤热量基本来源于太阳辐射，环境和土地状况影响着土壤对太阳辐射的吸收，气温的变化决定着土温的变化。

土壤温度的变化

土壤温度的日变化土壤表层白天受阳光照射加热，夜间又以长波辐射形式散热，引起土壤温度和大气温度的强烈昼夜变化。从表层12cm的土温来看，早晨自日出开始土温逐渐升高，到下午两点左右达到最高，以后又逐渐下降，最低温度在天明之前5～6点（随季节变化）。表层土温日变化幅度较大，深层土温变幅较小，一般在土深30～40cm处几乎无变化。白天表层土温高于底层，晚间底层土温高于表层。

土壤温度的年变化土温和四季气温变化相似，通常全年表土最低温度出现在1月～2月，最高温出现在7月～8月。2月开始，土温开始升高，9月中旬后土温开始下降。表层土温变化较大，随着土层深度的增加，土温的年变幅逐渐减少。

影响土温变化的因素

纬度高纬度地区，由于太阳照射倾斜度大，地面单位面积上接受太阳辐射能就少、土温低。而低纬度地区，太阳直射到地面上，单位面积上接受太阳辐射能就多，故土温较高。

地形高山大气流动频繁，气温较平地低，土壤接受辐射能量强，但由于与大气热交换平衡结果，土温仍较低于平地。

坡向受阳光照射时间的影响，一般南坡、东南及西南坡光照时间长，受热多，土温高。

大气透明度白天空气干燥，杂质少（透明度高），地面吸收太阳辐射能较多，土温上升快。但晴空的夜晚，土壤散热也多，因此昼夜温差大。若是阴雨潮湿天气，情况则正相反。

地面覆盖地面覆盖物可以阻止太阳直接照射，同时也减少地面因蒸发而损失的热能，霜冻前，地面增加覆盖物可保土温不骤降，冬季积雪也有保温作用。地膜覆盖，即不阻碍太阳直接照射，又能减少热量损失，是增高土温的最有效措施。土壤颜色深色物质吸热快，向下散热也多，初春菜畦撒上草木灰可以提高土温。

土壤质地砂土持水量低，疏松多孔，空气孔隙多，土壤导热率低，表土受热后向下传导慢，热容量小，地表增温快，且温差较大，所以早春砂性土可较一般地提早播种。黏性土与砂土正相反，春天播种要向后推迟。

土壤松紧与孔隙状况疏松多孔的土壤导热率低，表层土温受热上升快。表土紧实、孔隙少，土壤导热率大，土温上升慢。

土壤温度的调节

土壤温度与作物生长及土壤肥力有着极为密切的关系。土温影响着种子萌发及根系生长，土温变化对矿物风化、微生物活动和有机养分转化等也产生重大影响。为适应作物生长需要及提高肥力，土壤温度要进行人为地调节，主要是通过改变土壤热特性来改善土温状况。

排水散墒

动脑筋：“早耪地、涝浇园”是生产上常用的方法，理论依据是什么？

地势低洼，土壤过于潮湿，地温较低，只有排除积水与降低地下水位才能提高地温。黏重土壤，雨季滞涝也应采取排水措施，还要搞好中耕散墒，它能使土壤热容量和导热率降低，有利于提高地温。

灌溉

灌水可增加土壤湿度，从而提高土壤热容量，使土温平稳。冬前灌水可防止寒潮危害。

向阳垄作

起垄种植，白天可提高对太阳辐射能的吸收，提高表层土壤温度。

温室效果

利用玻璃、透明塑料薄膜等建立温室或塑料大棚，既能透过太阳辐射，又能阻止因地温升高所产生的长波辐射透出，同时避免冷空气的直接袭击，可以提高地温，此法多用于苗床和蔬菜栽培。

覆盖

利用秸秆、草席、草帘等覆盖地面，可减少土壤蒸发与散热，防止地温下降，抵抗冷空气侵袭。利用马粪、半腐熟肥覆盖地面，也能起到提高地温的作用。

风障栽培与防风林

风障和防风林能使风速降低，气流流动减少，减少土壤与冷空气的热量交换，从而防止土温下降，风障在蔬菜栽培中采用较多。

影响土壤热容量的因素中起决定性作用的因素是什么

土壤热容量份两种：容积热容量和重量热容量。

容积热容量：单位体积的土壤，温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量，称为容积热容量(S)；重量热容量：单位质量的土壤，温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量，称为重量热容量（C）

在干燥情况下，土壤热容量等于0.4—0.6卡/立方厘米·度。土壤热容量越小，土温受热量影响而发生的变化就越敏感。

由于土壤的固体物质热容量变化不大，所以整个土壤热容量的大小决定于土壤中空气和水分的含量，随土壤湿度增大而增大，随土壤孔隙度增大而减小。如砂土含空气多，水分少，热容量就小，粘土则相反。

土壤容积热容量和比热

土壤的容积热容量指单位体积的土体温度改变1℃（升高或降低）所需要的热量，单位为kJ/）℃），是表示土体蓄热能力的参数。

土壤的容积热容量可按下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，Cu、Cf分别为融土和冻土的容积热容量；Cdu、Cdf分别为融土和冻土的比热；ρu、ρf分别为融土和冻土的天然容重（湿容重），kg/cm3。

单位质量的土体温度改变1℃（升高或降低）所需的（吸收或放出）热量称做比热，单位为kJ/（kg·℃）。

土壤是由矿物骨架、有机质溶液和气体组成的多相细碎介质，冻土与融土的主要区别在于其中含有冰。实验表明，土壤的比热具有各物质成分和质量加权平均的性质（土中气相充填物的含量及比热均很小，可忽略不计），即：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，Csu、C *** 、Cw、Ci分别为融土骨架、冻土骨架、水、冰的比热。

按常规，Cw=4.182 kJ/（kg·℃），θ可进行现场测定，θu为冻土中的未冻水含量。

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，θp为塑限含水率；K为温度修正系数，以小数计；i为结冰率（冰重与总水重之比），以小数计；t为温度，℃。

不同温度下的修正系数K和结冰率i从表1-3中选取。

土壤骨架比热可用量热法测定，表1-4给出了试样温度分别为+40～+60℃和-15～25℃时测定的结果，从表1-4可见，土壤骨架比热主要取决于矿物成分和有机质含量，并与温度有关，同类土壤的测定值略有不同，主要是由于矿物质成分的差异所造成的。有机质的比热大于矿物质的比热，显然是温度差异的影响，由测定的试样温度可见，融土和冻土的平均温度差达 70℃左右，而测定值的差只有0.04～0.21 kJ/（kg·℃）所以温度影响是比较小的。为了简便起见，在一般的热工计算中，可按表1-5和表1-6取值。

表1-3 不同温度下的修正系数和结冰率值

表1-4 典型融冻土壤骨架比热

表1-5 某些矿物和岩石的平均比热

表1-6 典型土壤骨架比热取值表

液态水变成固态水，其体积要增大9%，因此总含水率相同时，冻土的天然容重要比融土小一些，为了计算简便，取同一数值（ρu=ρf=ρ）

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

所以容积热容量可直接用下式计算：

水分在季节性非饱和冻融土壤中的运动

式中，ρd为土壤的干容重（kg/m3）。

式（1.20）揭示了土壤的容积热容量与其物理指标干容重、总含水率和未冻水含量的内在联系，融土的容积热容量随干容重和总含水率的增加呈直线增大。冻土的容积热容量随干容重的增大也呈直线增大。因土中含有未冻水，所以其与总含水率呈折线增大关系。当θ＜θu时，土中水处于未冻状态，冻土容积热容量随含水率增大呈与融土具有相同斜率的直线关系。θ＞θu时，冻土容积热容量随含水率增大的斜率变缓，干容重和总含水率相同时，融土的容积热容量比冻土要大。显然，这是由于融土骨架比热大于冻土的骨架比热及水的比热比冰的比热大一倍之故。

综上所述，土壤的比热容与土壤干容重、有机质含量、矿物成分、含水率等因素有关，通常认为土壤固相物质的组成相对稳定，空气的影响可以忽略。因此，土壤比热容主要随含水率大小而变化。土壤含水率越大，比热容量就越大，土壤增温和冷却也就愈缓慢，昼夜温差较小；反之，土壤愈干燥，比热容愈小，土壤温度变化愈大。

土壤热容量表示土壤什么大小的物理量？

单位质量的土壤，温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量，称为重量热容量（C）

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