土壤熱性質
土壤熱性質
土壤的熱性質是土壤物理性質之一。指影響熱量在土壤剖面中的保持、傳導和分佈狀況的土壤性質。包括3個物理參數:土壤熱容量、導熱率和導溫率。土壤熱性質是決定土壤熱狀況的內在因素,也是農業上控制土壤熱狀況,使其有利於作物生長發育的重要物理因素,可通過合理耕作、表面覆蓋、灌溉、排水以及施用人工聚合物等措施加以調節。
土壤熱容量 又稱土壤比熱,即每單位土壤當溫度升高 1℃時所需的熱量。以土壤重量為單位時稱土壤重量熱容量(Cp);以土壤容積為單位時稱土壤容積熱容量(Cv)。乾燥土壤的容積熱容量等於土壤重量熱容量與土壤容重的乘積。
土壤各組分的熱容量不同。其中以水的熱容量為最大,空氣的容積熱容量最小,因而土壤水是影響熱容量的主導因素。農業生產上常通過水分管理來調節土壤溫度,如低洼易積水地區在早春採取排水措施促使土壤增溫,以利種子發芽等。
式中λ為導熱率;Q為T 時間內、流經厚度為d、橫截面積為A的土柱的熱量;t1和t2為土柱兩端的溫度,(t1-t2)/d為溫度梯度。
土壤各組分的導熱率不同:礦物的導熱率最大,其次為水,空氣的導熱率最小。
土壤導熱性的調節主要依靠土壤水,如在農業生產中通過灌水增加土壤含水量以防霜凍等。
土壤導溫率 是表徵土壤導溫性的物理參數(或導熱係數),有時也稱溫度擴散率或溫度擴散係數。其物理含義是在標準狀況下,在土層垂直方向單位土壤容積中,流入相當於導熱率λ時的熱量后所增高的溫度,單位為平方厘米/秒。其與導熱率的關係式:
式中Kt為導溫率;Cv為容積熱容量。
土壤水分對土壤導溫性有明顯影響,一般呈雙曲線關係,即從干土變為濕土時Kt值不斷增加,但當土壤水分含量超過一定限度時Kt值即不斷下降,其轉折點因土而異。耕層土壤的 Kt常數低於底層。如南京黃棕壤0~50厘米土層的Kt為3.11×10-3厘米2/秒,而50~100厘米土層的Kt值為4.92× 10-3厘米2/秒,上下土層間Kt的差異較大。在工農業生產中為了解土壤剖面不同深度在不同時間內土壤溫度的變化規律,常需測定土壤導溫率。
由於土壤是一個不均質體,其組分的變化常受時間和空間變化的影響,決定土壤熱性質的各個參數只是相對穩定,並不是絕對常數。
見土壤物理。
土壤的熱性質
含濕土壤的熱物理性質研究
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