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文档介绍：
程属于放热反应,总量增大。这表明萘被土壤吸附的过程是一个吸热过程,其发生的主要动力是熵增的变化。天津工业大学硕上学位论文?.
壤巾的极性物质和非极性物质就非常容易被吸附。当低极性或疏水的污染物被土壤吸附,且土壤中水分增大到一定程度后,这些被吸附的污染物会再次释放到溶液中。另一方而,土壤中水分的多少影响了土壤中微生物的活性,从而污染物在土壤和水环境中所含有的阳离子交换量对污染物在环境中的迁移转归起到子交换量的影响的研究较少。胡瑞兰匮芯糠⑾至吮矫鸭谆愤蚣氨愤虻耐寥牢附特性,其厨值随着阳离子交换量增大而增大,苯醚甲环唑及丙环唑被土壤吸附的最大量随着阳离子交换量增大而增多。除土壤和水环境本身的性质外,有机污染物在土壤和水环境巾的吸附.解吸行为受到自身结构及性质的影响。其中,响其在其在土壤环境和水环境中的吸附.解吸行为的一个原因为溶解度。妊芯苛送寥乐屑撞莅罚莅罚毂甲草***和丁草***等酰***类除草剂被吸附的特性,结果表明,土壤吸附此类物质的能力随着其溶解度的增大而增大。.有机污染物在土壤和水环境中的吸附机理同时也研究了吸附.解吸机制。研究发现,土壤吸附污染物的机制很复杂,目前主要有两种理论:吸附理论、分配理论。吸附理论表示:土壤上以及水环境中的颗粒物表面有大量的吸附点位,其由氢键,色散力,诱导力及范德华力等作用力与吸附点作用从而被土壤和水环境中的颗粒物吸附。分配理论表示:有机质在其溶解范围内,自身在土壤和水环境上的吸附等温线是线性的,其和有机质本身的吸附点位不相关,只与其自身的溶解度有关啪外报道有机污染物在土壤和水环境巾的吸附作用机理主要有离子交换吸附、配位体交换吸附、电荷转移、范德华力、氢键结合、疏水性结合等乜¨。由于土壤和水环境及有机污染物自身性质的不同,其吸附机制亦不同吻T谕寥篮退肪持校污染物的吸附过程往往是几种作用力共同作用的结果,而一利一或几利饔昧ξV的淋溶行为¨M寥揽帕N锉砻娴幕钚缘阄缓苋菀妆凰肿诱季荩蓖寥浪纸少或非极性溶剂把其中的水分替代时,土壤的活性点位就不会被水竞争,因此上土壤上的吸附和降解也会受到影响。一定的影响。目前,污染物在上壤环境和水环境中吸附.解吸环境行为受到阳离土壤环境和水环境巾污染物的吸附.解吸行为受到国内外学者的大量研究,污染物一但进入水和土壤环境后,在土壤环境和水环境上的吸附.解吸分为化学吸附过程及物理吸附过程。土壤和水环境对污染物的吸附过程很复杂,国内导。第一章前言
.谢廴疚镌谕寥篮退肪持械慕到庑形有机污染物的降解作用是其在土壤和水环境中的一种重要的环境行为,它使有机物污染物发生质的变化。土壤巾有机污染物的降解主要分为生物降解和非生.化学降解化学降解是指土壤和水环境。的有机污染物通过化学反应饕J茄趸乖反应、分解反应到狻S谢廴疚锝胪寥篮退肪澈螅谟醒鹾臀扪醯那榭下都会发生氧化.还原反应,这与土壤和水环境中的氧化还原电位有关,当土壤透气性好,其氧化还原电位高,有利于氧化反应的进行;当土壤透气性差,氧气浓度低,氧化还原电位也会较低,从而有利于还原反应的进行。王军乜等研究了降解半衰期为.天;当土壤,水分含量到%时,降解半衰期下降为.水解反应即有机污染物遇水发生化学反应的过程。有机污染物在土壤和水环此峄蛘呒畲呋乃;第二种是在粘土矿物质表面发生的反应捶蔷度、值、可溶性有机物、水中氧化物和粘土等。左娟乜们研究了硝虫硫磷在土壤中的降解行为,硝虫硫磷在土壤中的降解速率随着温度的增加而增加,其原凶可能是微生物活性随着温度升高而升高,还有就是水解作用随着温度的增加而加.在有机物的环境行为中,光对其降解起到一定的作用。近年来,污染物的光化学降解评价已经成为其环境安全性评价的重要部分。光化学反应是因为物质吸收光能获得能量,变为“激发态”,然后通过多种方式释放。土壤和水环境中污染物的光化学反应分为:直接光解反应,间接光解反应艋饨及光氧化反应。环境中对污染物的光化学降解起到影响的主要因素包括光敏剂,水分,,贝〉妊芯勘硎荆前防辔镏时还饨馐保物降解,其中非生物降解主要有化学降解,水化学降解以及光化学降解。苯醚甲环唑在土壤中的降解动力学,当土壤中水分为%时,有机物在上壤中的天;含土壤中水分含量为ナ保浣到獍胨テ谟衷黾拥臁U饪赡茏由于土壤中水分含量较高,透气性差,从而其氧化还原电位较低,污染物难于被氧化分解。.水化学降解境一的水解反应主要有两种类型:一种足在土壤的孔隙水和水环境⑸姆从的表面催化作用S谢廴疚镌谕寥篮退肪持蟹⑸獾闹饕S跋煲蛩赜形强。.光化学降解初始浓度,光照时间,氧化剂等。天津工大学硕上学位论文
.谢廴疚镌谕寥篮退肪持械那ㄒ菩形光照强度和时间不如光照类型重要,且在自然光下磺***被降解的主要原因是紫外生物降解是土壤和水环境中污染物降解的重要途径。生物降解包括植物降解、动物降解和微生物降解。其中,微生物降级是污染物在土壤和水环境中降解的主要途径。所以,一般土壤和水环境巾的生物降解为微生物降解。土壤和水环境中的污染物可以同时被多种微生物降解。同样的特定的微生物也可以同时降解多种污染物。污染物被微生物降解的途径主要有氧化、还原、水受菲的浓度为疞左右。环境条件是影响污染物在环境中降解的一个重要因素,其主要是南于其影响了环境中的微生物正常的生物活性,目前对其研究主要是在温度,水分,有机质含量,值以及污染物自身的初始浓度和性质等方面。郭敏心研究了***虫***在土壤中的降解特性,研究发现土壤中的水分含量对***虫***在土壤中的降解行为存物加快自身的繁殖,从而提高了***虫***在土壤慕到馑俾省土壤和水环境中污染物的迁移存在两种方式:一种是横向迁移,它是通过有机物分子的不规则运动使其迁移的过程;另一利一是纵向迁移,即淋溶作用,是指污染物在土壤和水环境那ㄒ谱9樽饔煤茉缇陀醒芯俊辏都影响有机污染物在土壤中的淋溶行为,其中包括土壤的理化性质、农药性质、气候、水文条件等方面。一般来说,有机污染物的淋溶性随着其水溶性增强而增加,从而造成地下水的污染,且随着污染物浓度增人,其淋溶迁移量也越大。何土壤的有机质含量、含水量、粘粒含量、值、温度、阳离子交换量等都能对光。.生物降解解、脱卤缩合、脱羧、异构化等。到口前为止,已经发现许多的细菌,真菌,放线菌等都能对污染物起到降解作用。陈继章心等研究发现,其在实验条件下分离出一株菲的高校降解菌,经ǎ庵晗妇遣罡司镁淖罡吣在一定的影响,可能是因为降解***虫***的微生物属于厌氧菌类,厌氧条件下微生土壤中的污染物在流动水或重力作用下渗滤,从而使其进入地下水进而威胁植物或者动物的安全。心钔就研究了种农药在田间的运移情况。大量研究表明,许多因素利文阿”等研究了土壤中呋喃丹和阿特拉津的淋溶行为,土壤中两种农药的淋溶作用均较强,但是相比阿特拉津,呋喃丹更易在土壤中迁移,这可能是冈为阿特拉津的水溶性比呋喃丹的水溶性小。土壤件质也对污染物的淋溶作用有很人影响,第·章前言、2
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土壤温度（soil temperature） 是指地面以下土壤中的温度。土壤温度主要指与花木生长发育直接有关的地面下浅层内的温度，目前测试土壤温度的方法主要是插入法。土壤温度的好坏直接影响了植物的生长，所以种植业和研究中心会经常测量土壤温度。
土壤温度基本介绍
土壤温度（）影响着植物的生长、发育和土壤的形成。[1]
土壤中各种生物化学过程，如微生物活动所引起的生物化学过程和非生命的化学过程，都受土壤温度的影响。
土壤温度土壤温度与农业生产的关系
有以下两个方面。直接影响在一定的温度范围内，土壤温度越高，作物的生长发育越快。一年内某时段出现低温或高温，常常给农业生产带来危害。作物的种子必须在适宜的土壤温度范围内才萌发。
一般耐寒的谷类作物，种子萌发的平均土温为1一5℃；喜温作物为8一10℃。与气温相比，对种子发芽和出苗的影响，土壤温度要直接得多。但是，土壤温度随地形、、耕作条 件、天气及作物覆盖等影响而变化。一般作物的根系在土壤温度2一4℃时开始生长，在10℃以上根系生长比较活跃，超过35℃时根系生长受到阻碍。冬麦在12一16℃时生长良好，玉米、棉花等为25℃左右，豆科作物的根系在22一26℃生长良好；马铃薯块茎成熟期30天内，15一27℃是块茎形成的最适土壤温度。
过高的土壤温度使植物根系组织常加速成熟，根系木质化的部位几乎达到根尖，降低了根表面的吸收效率。土壤温度低，作物根系吸水缓慢，当气候条件适于时，植株地上部分常呈现脱水或缺水。土壤温度过低，常使冬作物的分孽节或根系产生冻害，强低温延续的时间长短和降温及冻融的速度都影响到冻害的程度。土壤温度影响作物的生理过程。
在0一40℃之间，细胞质的流动随升温而加速。在20一30℃的范围内，温度升高能促进的输送。温度过低，影响营养物质的输送率，阻碍作物生长。在0一35℃范围内，温度升高能促进呼吸，但对光合作用的影响较小，所以低温有利于作物体内碳水化合物的积累。适宜的土壤温度还能促进作物的营养生长和生殖生长。苗期，地上部分生长最适宜的土壤温度为20一24℃，后期为12一16℃，8℃以下或32℃以上很少；生长适宜的上壤温度要低一些，24℃以上能抽穗， 但不能成熟。间接影响土壤温度影响环境条件中的其他因子，从而间接影响作物的生长发育。[2]
土壤温度对微生物活性的影响极其明显。大多数土壤微生物的活动要求有15一45℃的温度条件。超出这个范围〔过低或过高），微生物的活动就会受到抑制。土温对土壤的腐殖化过程、以及植物的养分供应等都有很大意义。
土壤有机质的转化也受土温的影响，南方高温地区，分解快；北方温寒地区，则分解慢，土壤中的养料和碳的周转期远比南方要长。所以在高温的 南方应加强有机质的累积，而在较寒冷的北方则应侧重于加速有机质的分解，以释放养分。
土壤水(溶液）的移动，土壤水存在的形态以及土壤气体的交换等都受到土壤温度的影响。土壤温度越高，上壤水的移动越频繁，上壤中的气态水就较多； 土壤温度低时，土壤水的移动近于停止。土壤水常转化为固态水。作物在一定的生育阶段，适应不了过高的土壤温度，需要降低土壤温度以保证作物的正常生长发育。北方地区，气候寒冷，土壤温度低是农业生产上的主 要矛盾，采取垄作，可增加对的吸收量和减少反射。垄作的昼夜平均土壤温度可高于平作；深耕，增加土壤中的孔隙，改善土壤底层的通气透水 状况，也可提高土壤的吸热和增温、保温能力；适时、适量进行冬灌，使土壤含水量大，散热缓慢，土壤温度变化比干燥土壤缓慢，可保护冬作物安全越冬。
土壤温度调节
土壤温度耕作
耕作措施可以调节土壤，垄作、中耕、深翻、镇压、培土等措施，由于改变了太阳的、土壤空隙度、状况等，均可起到调节土壤的作用。“锄头底下有火”，北方早春气温低，当土壤含水量较高时，土温不易上升，对春播和作物出苗不利，可采用深锄，松表土，散表熵，提高地温。作为苗期，早中耕，地发暖，通过深耕，可以提高土温，同时加强土壤的稳温性。起垄种植能增加土壤表面及近地层气温，并有利于排水，据测定，垄作5 cm深处，日平均土温能增加2 ℃~ 3 ℃，温度日较差比平地高3 ℃~ 4 ℃，最低洼下湿地和某些作物的良好的耕作种植形势。
土壤温度灌溉和排水
水分具有大的热容量、和蒸发，土中水分含量又与土壤的有关。因此，调节含量对土壤热状况有较大影响。对土壤进行灌溉，由于下述原因：
①土色加深，地面反色率降低；
②地表温度下降，地面减少；
③由于近地面水汽增加、增加，因而，一般白天灌溉地表辐衡有所增加，土壤导热率也因土壤湿度增加而增大了。
因此，水运用的适宜，有增温、降温、保温的作用。早春秧田，高温晴天，日灌夜排，或全天灌水，以水层护田，缓和气温与土温的突变，使土温趋于稳定，起到保温的作用。寒冷晴天，则日排夜灌，田面水层消失，增加了土壤空气容量，土温上升快，起到保温的作用。
土壤温度施肥
肥料不仅可以肥田，而且可以调节土温。各种有机肥，在其分解过程中，可以放出不同的热量，按其发热量的大小，有热性肥、温性肥、凉性肥。热性肥如马粪、羊粪、菜子饼；温性肥如猪粪、人粪秸秆肥等；凉性肥如牛粪、塘泥、阴沟泥等。“冷土上热肥，热土上冷肥”，这种方法，充分发挥了肥料的热特性，对作物生长有很大的好处。此外，施用草木灰和有机肥料，能使土色变深，增加土壤的吸热能力，也起提高土温的作用。
土壤温度覆盖
覆盖是调节土温最常用的手段之一。根据其作用原理不同，可分为透明覆盖与非透明覆盖。前者是用、玻璃、油纸等材料。后者用植物秆、草帘、芦苇、回飞沥青制剂等。
此外，一些地区还使用以提高苗床温度。其原料主要是脂肪酸渣制剂或沥青制剂，也有的用天然动物植物油油脚制成。土面温度剂的效果与土壤水分、天气、季节等条件密切相关。喷施后，一般有效期为15 ~ 20 d。
土壤温度设置风障
寒冷多风地区风障能起到降低风速、减少地面乱流和蒸发耗热的作用。障前地面（向阳面）还能增加反射辐射和减少损失，因此，它可以有效地提高温度，有利于育苗和安全越冬，减少霜冻危害。在大风期间可减低风速40% ~ 60%，提高秧苗温度1 ℃~ 3 ℃。北方地区设置风障，使后变薄，春季解冻早，可早播种。一般风障改善土温的是障身高的5 ~ 8倍，增高障身，能提高投资效果。
土壤温度热量来源
对一般土壤来说，太阳辐射能是其热量的主要来源，生物热量与地热只是在某些特定的条件下才能发挥作用。
土壤温度太阳的辐射能
土壤吸收的热量首先决定于到达地球的有效太阳辐射能的数量。在相对少云干旱区，有75%的太阳辐射能可以到达地面。与此相反，在多云湿润区，只有35% ~ 40%的太阳辐射能到达地面。大概只有5% ~ 15%的净辐射在土壤及植被中以热能储存起来。[3]
任何特殊地点的太阳辐射能主要决定于气候。
但是进入土壤的能量还受到其他因素的影响，如颜色、坡度、植被。众所周知，暗色土壤要比浅色土壤吸收更多的热能，并且红色和黄色的土壤要比白色土壤的温度上升的快，但是这种情况并不含有暗色土壤总是温暖一些的意思。因为暗色土壤通常有机质含量高而且保持着大量水分，水分本身也要升温和蒸发，所以实际情况正好相反。
土壤温度生物热
的过程是放热过程，释放出的热量，一部分被生物用来作为进行的能源，而大部分用来提高土温。[4]
一般来说细菌对于热量的利用系数（指微生物同化的能量占有机物质转化总能量的百分数）很少超过50%，无机营养型的细菌则更低，可见，微生物分解有机物在提高土温上有一定的作用，但是，土壤的有机质含量一般不多，故其作用有限。
土壤温度地球内热
地球内部也向地表。因为地壳能力很差，每平方厘米地面全年从地球内部获得的热量总共也不过54卡，比小十余万倍。从地层的20 m深处往下，深入20 ~ 40 m(平均为33 m），温度才能增加1 ℃，所以与相比，地球热对土壤温度的影响很小。但是，在地热带，如温泉附近，这一因素则不可忽视。
土壤温度土壤温度的周期性变化
随着昼夜或季节，地表温度亦随之发生周期变化。在每一个温度变化周期里，各出现一次最高值和一次最低值。随着土壤深度的增加，其温度最高或最低出现的时间逐渐延迟。从许多地区图文观测资料得知，土层深度每增加1 m，最高（或最低）图文出现的时间延迟20 ~ 30 d。同时，随着土层深度的增加，土温的年变幅将迅速变小。土温日变化与年变化相类似，表层土温变幅远大于深层土壤，而且&20 cm土层日变化曲线几乎呈平行线，也就是说，土壤温度日变化幅度低于年变幅。[5]
土壤温度性质影响
土壤温度土壤温度影响土壤中有机质和N素的积累
的转化与温度的关系很大，热带地区温度高，分解快；寒温带温度低，有机质分解慢，其所含养料周转期远比南方长。所以，在南方，调节土壤的有机质偏重于加强有机质的积累，而在寒冷地区则更多的侧重于加速有机质的分解以释放养分。
在南方水田中，早春使用大量的绿肥后，由于春后气温和土温的升高，土壤有机质的分解相当迅速，加之地表水膜已隔绝了大气与土壤之间的气体交换，如果土壤中又高，土体内所蔽蓄的空气本来就不多，这就已造成缺氧条件，特别是在大量使用新鲜绿肥或未的情况下，由于肥量的迅速分解耗尽了氧气，就更造成的急剧下降，产生H2S和过多的Fe2+、Mn2+离子，引起有机酸的积累造成对水稻根系的毒害，抑制其吸收养分的机能。[6]
旱地土壤中最有利于硝化过程的土壤温度是27 ℃~ 32 ℃。在冰冻土壤中，几乎出停顿对状态；在-1 ℃~ 4 ℃时，土壤中开始有硝化作用，但反应非常缓慢，其硝化速率仅相当于25 ℃时的1% ~ 10%，随着温度的升高，渐趋活跃，10 ℃、15 ℃、20 ℃时的硝代速度相应为25 ℃的20%、50%、80%。由土温引起的土壤N素供应商的季节性差异，是制定施肥制度的一个重要依据。
土壤温度土壤温度对土壤P素供应的影响
土壤P素的季节性变化较为复杂。水稻土中暖季里土壤P素有效性增加，主要由于土壤渍水后，在还原条件逐渐变为可利用态的缘故。彭干涛等（1980）在江苏宜兴的定位观察表明，6种不同肥力水平的土壤上，不同季节土壤速效P量的差异，并未达到统计上的显著，并发现土壤速效P量并不受季节温度变化的影响。他们认为，温度对植物P素营养的影响，可能是根系吸收P素受温度影响较大缘故。根据侯光炯等研究，铁铝胶体结合的P要在30 ℃左右才能活化，一般夏季气温高时，土壤中的P活性大；冬季气温低时，土壤中的P活性小。万兆良（1981）的实验表明，土温对P 的固定似有一定影响，和山地等6种不同土壤中，土温由10 ℃~ 15 ℃上升到30 ℃，P32固定量减少20% ~ 70%。
土壤温度土壤温度对土壤K素容量和强度关系的影响
温度是影响土壤中K素动态变化的一个重要因素。土壤温度的变化影响到土壤中K 的固定和释放，影响到K+在土壤中的扩散过程和粘土矿物对K+的选择吸收。温度对土壤中K+的影响是多方面的。Ching和Barber曾经研究过温度对土壤中K扩散过程的影响，发现K+的随温度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg发现提高温度可以增加土壤中缓效K+的释放速率。Sparks和Liebhardt研究了温度对土壤中K+平衡过程的影响，发现升高温度增加土壤对K+的选择吸附。
金继运等（1992）的实验结果表明，随着温度的升高，土壤供K+能力增加，缓冲性能下降。本项研究结果表明，温度可以改变土壤K+的Q/I关系，升高温度增加了中K+的，提高了土壤的 K+能力。可见土壤温度是影响土壤中K+素动态和土壤供K+能力的一个不可忽视的重要因素。尤其是在中国北方经常发生早春低温冷害的地区，温度的影响可能更为明显。
土壤温度土壤温度对土壤电导性的影响
土壤温度对于土壤介质的性质影响较大，对于土壤电导尤为明显。李成保和毛就庚（1989）以、、红壤、、、和苏打为试材，用性温度传感器，测出不同土壤处理及其与温度的回归统计数据。结果表明：实验条件下，土壤电导率与温度的相关系数α为0.960 ~ 0.999，有很好的。
土壤电导率随温度升高而增大。温度每升高1℃所引起的电导率的量（“电导温度变率”）是因土壤介质而异，顺序为：盐土&；黄棕壤&；土壤。不同土壤之间电导温度变率的顺序为：滨海盐土&；内陆盐土&；苏打&；&；&；红壤&。
土壤温度土壤温度对土壤水分状况的影响
土温对状况的影响是多方面的。土温升高时，土壤水的和下降，的随之增加，土温25℃时水的渗透系数为0℃的2倍。土壤水分的与土壤温度密切相关。
张一平等（1990）以陕西省红油土、垆土、为供试土样，试验结果表明，温度对具有明显的影响，3种土壤皆呈现随温度升高降低的特点。在测定的含水量范围内，温度与吸水力之间呈现极显著的，相关系数（r）在- 0.990 6 ~ 0.999 0(n=5）。这是由于温度升高时，水的粘滞度和表面张力降低所致。在等吸力时，温度高者，含水量则较低。
土壤温度土壤温度对土壤中生物学过程的影响
土壤温度对微生物活性的影响极其明显。大多数土壤微生物的活动，要求温度为15 ℃~ 45 ℃。在此温度范围内，温度愈高，微生物活动能力越强。土温过低或过高，超出这一温度范围，则微生物活动受到抑制，从而影响到土壤的腐殖或矿质化过程，影响到各种养分的形态转化，也就影响到植物的养分供应。例如，和在土温28 ℃~ 30 ℃时最为活跃，如土温过低，往往由于极其微弱，而使的N素养分供应不足。土壤温度达到52 ℃时，硝化作用停止。
孙向阳．土壤学：中国林业出版社 ，
王淼，姬兰柱，李秋荣，刘延秋 ．土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响：应用生态学报出版社，2003-08
毛光伶．塑料覆盖下的热量平衡测定——第一部分:辐射平衡与土壤热通量：气象科技出版社，1987-06
（美）E.A.波尔 F.E.克拉克．土壤微生物学与生物化学：科学技术文献出版社，1993-10
段文标．气象学实验教程：东北林业大学出版社，2006-04
徐明岗．土壤养分运移：中国农业科技出版社，
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教授、博导审核第4期高红贝,等:温度对土壤水分运动基本参数的影；489(5)；ηtPTTΔT；=ηtPToToΔTo；进而可得；ηηTTo＊；==ηG；ttρTρTToTo；式中η其它参数意义同前；(6)；流体的粘度系数与压强和温度有关,但普通压强对流体；度变化；RΔhρg；K=8lη；ηRgΔh；K亦称为饱和导水率；ρ8l；Kν=M(8)；式中ν为运动粘度;M为特征参数
第4期高红贝,等:温度对土壤水分运动基本参数的影响489(5)ηtPTTΔT=ηtPToToΔTo进而可得ηηTTo＊==ηGttρTρTToTo式中 η其它参数意义同前。G为一个与温度变化无关的规格化函数,仅与土壤水分自身性质相关;＊(6)流体的粘度系数与压强和温度有关,但普通压强对流体粘度影响很小,因此,一般认为流体粘度只随温度变化。从上式可以看出,在饱和导水过程中,温度变化虽然引起毛细管中液态水粘滞系数以及水密度的改变,但这种变化并不是杂乱无章的。水通量相同时,不同温度下水的动力学粘滞系数与时间和密度的比值为一常数η液态水)和土壤自身性质的影响。当土柱充分饱和G,并且该常数与温度变化无关,只受到流体(后,结合泊肃叶定律可得水流通量K为RΔhρgK=8lηηRgΔhK亦称为饱和导水率。令=ν,=M,则ρ8lKν=M(8)式中 ν为运动粘度;M为特征参数,受到土壤性质的影响,与流体性质无关。结合式(7)可以得出对于不同温度下KTνT=KToνTo=M(9)式(9)表明温度对土壤饱和导水率的影响主要是通过改变土壤水分的运动粘度而产生影响,即通过改变土壤水的动力学粘滞系数和土壤水密度。对于既定土壤,不同温度下土壤饱和导水率与土壤水分运动粘度的乘积为一定值,不随土壤温度的改变而改变。黄锦土土壤饱和导水率与温度和运动粘度的关系如图4所示。2.3 土壤非饱和导水率的温度效应分析土壤非饱和导水率是土壤含水率和土壤水吸力的函数,因此了解不同温度下土壤非饱和导水率的特征性质具有重要理论意义和现实意义。图5为供试土壤在不同温度条件下的非饱和导水率曲线示意图,结果显示:22＊(7) 图4 黄锦土饱和导水率与温度和运动粘滞系数的变化关系 Fig.4Relationshipbetweensaturatedhydraulicconductivityandtemperaturesandkinematicsviscosityofloessalsoil图5 不同温度下供试土壤的非饱和导水率Fig.5Unsaturatedhydraulicconductivityofthetestedsoilsatdifferenttemperatures490水科学进展第22卷随着温度的升高,在土壤含水率相同时,供试土壤的非饱和导水率随着温度的升高而增大,而在相同的非饱和导水率下,土壤含水率随着温度的升高而减小;两种土壤的非饱和导水率在含水率较低区域(v土<0.24、黄绵土<0.20)非饱和导水率温度效应不明显;随着含水率的增加,其温度效应渐为明显;另外,从图4中可以看出,温度的升高还引起土壤饱和含水率的变化:温度升高,饱和含水率减小。由于土壤非饱和导水率是土壤含水率和土壤水吸力的函数,因此温度对土壤非饱和导水率的影响也间接反映了温度变化对土壤含水率和土壤水势的影响。温度升高,相同含水率下土壤非饱和导水率增大,土壤水势加大,土壤持水能力减弱,也就导致了在非饱和导水率相同时土壤含水率降低。因此,温度变化对土壤中水分态势的影响具有紧密相连的特征。对于不同质地的土壤,温度对非饱和导水率影响也不尽相同,对于粘粒含量较高的粘重土壤,温度除了影响土壤水分自身性质外,对土壤粘粒等也产生一定影响:温度升高,土壤粘粒膨胀增大,土壤粘粒间空隙变大,当土壤含水率不变时,土壤水势升高,非饱和导水率增大;温度对于土壤大空隙影响较小,因此对于质地较轻的砂性土壤,温度主要是通过影响土壤水的性质而改变土壤导水率。王印杰等[20]从土壤微观结构的统计学角度提出土壤非饱和导水率。θK(θ)=Ksf2c+1(10)式中 K(θ)为非饱和导水率,θ为体积含水率;K为土壤有效孔隙度;c为土壤孔径级配s为饱和导水率;f参数,代表土壤孔隙孔径随机分布的统计规律,其值确定方法详见文献[20]。由于温度的变化将会引起土壤水分以及土壤自身性质的变化,设存在参考温度T,使得o和任意温度T非饱和导水率有K(θ)=KTosToKθ)=KT(sT将式(11)与式(12)相比,并结合式(9)可知2(c-c)TToνToθKθ)=Kθ)T(To(νTfθfθf2c+1To(11)(12)2c+1T(13)对于既定土壤,温度对土壤非饱和导水率可描述为不同温度下土壤水分的运动粘滞系数的比与土壤结构温度效应的乘积。从上述分析过程可以看出,随着温度的变化,土壤水分运动粘度对土壤水分运动的影响主要是作用于土壤水分动能,温度升高,土壤运动粘度减小,使得水分运动的阻力减小,进而引起非饱和导水率的升高;土壤结构性质的变化对土壤水分运动的影响主要是作用于土壤水分势能,从式(13)可以看出,由于温度的变化所引起得土壤粒径级配参数的变化使得土壤饱和度发生了改变,造成了土壤水分基质势能的改变,土壤非饱和导水率由此发生改变。从温度对土壤水分特征曲线的影响分析可知,在温度变化过程当中,土壤饱和度Δθ/f随之发生变化,对式(4)进行分析可得n-1ΔθθTΔToσToρT=ffsTsToσTρTo(14)式中 Δθθ分别表示任意温度与参考温度下土壤有效含水量,且Δθθθ,Δθθθ。T、ΔToT=T-rTo=To-r将式(14)代入式(13)可得Kθ)=λT(-2cTn-1νToσ2(c-c)ToρTToThKθ)ToTo(νTσTρTo(15)式中 λ为土壤水吸力受温度影响的敏感度参数,可表示为任意温度下与参考温度下土壤水表面张力的比值,即λ=σ。T/σTo 第4期高红贝,等:温度对土壤水分运动基本参数的影响491对于粘粒含量较少的轻质砂性土壤,由于温度变化对土壤孔隙影响较小,孔径统计分布变化可忽略,即cc0,由此对于式(13)、式(15)可得T-To=νToKθ)=K(θ)T(ToνTn-1νσToρTKθ)=λKθ)T(To(νTσTρTo-2cTo(16)(17)温度变化对土壤非饱和导水率的影响是一个复杂的过程,主要通过3个方面发生作用:一是通过影响土壤水分性质的改变而产生作用,包括对土壤水的表面张力、粘滞度及密度的影响;二是通过影响土壤结构而发生作用,温度变化会引起土壤中部分颗粒的粒径发生变化,从而引起土壤粒径级配参数改变,造成了土壤结构及孔隙度改变,引起土壤非饱和导水率发生变化;三是在土壤温度变化过程中土壤水分性质的变化与土壤结构性质的变化间也会产生相互影响,进而影响到土壤非饱和导水率。从式(15)中可知,在较粘重土壤中温度对土壤非饱和导水率的影响还与初始温度下土壤水吸力有密切关系。通常情况下,如果仅考虑温度变化对土壤水分性质和土壤结构性质的影响,利用式(13)和式(16)便可对其进行定量描述;上述分析可知土壤水分性质和土壤结构性质的变化会产生相互影响,此时可利用式(15)或式(17)对其进行描述。2.4 土壤水分扩散率的温度效应分析利用水平土柱入渗法测定不同温度条件下两种供试土壤的土壤水分扩散率,如图6所示,图中曲线表明温度的变化对土壤水分扩散率有显著影响:随着温度的升高,两种供试土壤的水分扩散率都在不断加大;当土壤含水率相同时,供试土壤的水分扩散率随着温度的升高而增大;当扩散率相同时,随着温度的升高两种土壤含水率相应减小;相同土体中,在含水率(液相)较低时,温度对土壤液相水分扩散率的影响并不明显,随着土壤含水率的不断增加,扩散率的温度效应逐渐变得显著。图6 不同温度下供试土壤的土壤水分扩散率Fig.6Soilwaterdiffusivitiesofthetestedsoilsunderdifferenttemperatures之前研究表明,温度变化主要通过影响土壤水分表面张力、动力学粘滞系数及土壤结构性质来影响土壤导水率。土壤水分扩散率为dψD(θ)=K(θ)dθ(13)和式(15)有2(c-c)TToσTνToθD(θ)=D(θ)TToνTσTof(18)在任意温度T和参考温度Tθ)为与Dθ),将两者相比并结合式0下,认为其对应的土壤水分扩散率DT(To((19)492Dθ)=λT(水科学进展n-1第22卷1-2cTνTσ0TT0ρνTσTρT0T0hT02(c-c)TD(θ)T0(20)对于土壤粘粒含量较少的砂性土壤,温度对土壤扩散率的影响可表示为σTνToD(θ)=D(θ)TToνTσToDθ)=λT(1-2cn-1νToσToρTDθ)To(νTσTρTo(21)(22)上述分析表明,对于粘质土壤,土壤粘粒含量较高,温度变化通过影响土壤水分的表面张力和动力学粘滞系数以及土壤结构性质而影响土壤水分扩散率;对于粘粒含量较小的轻质土壤,温度主要通过影响土壤水分的表面张力和粘滞系数来影响土壤水分扩散率;并且温度对土壤水分扩散率的影响与水分的表面张力正相关,与粘滞度负相关。2.5 温度变化对土壤比水容量的影响比水容量C(θ)作为土壤水分运动的3个主要参数之一,同土壤非饱和导水率及土壤水分扩散率等共同构成模拟土壤水分运动的基本要素参数。土壤比水容量是土壤水分特征曲线斜率(dθ/dψ)的值,表示了单位土水势变化是单位体积土壤可释放或吸入的水量,是说明土壤水持水性能的一个重要参数。因此了解不同土壤环境因素的变化对比水容量的影响具有重要意义量之间并不相互孤立,而是存在一定的函数关系[18][21]。比水容量C(θ)与土壤非饱和导水率K(θ)和土壤水分扩散率D(θ)作为模拟土壤水分运动的3个基本参。(23)K(θ)C(θ)=D(θ)因此,在任意温度条件T和参考温度T13)和式(18),可得0下的比水容量的相互关系,结合式(σToC(θ)=Cθ)(24)TTo(σT土壤温度变化对比水容量的影响是通过影响水的表面张力而发生作用。随着温度的升高,水表面张力的不断减小,比水容量在不断加大,说明在土壤水分运动过程中,单位水势的变化对吸收和解吸土壤水分的量的大小随着温度升高而增大,即当土壤温度较高时,单位土壤水势的升高或降低较土壤温度较低时解吸或吸收的水量要大。3 结 论(1)温度变化主要通过影响土壤水分性质及土壤结构性质对土壤水分运动过程产生作用,并且其影响机理及程度可以通过土壤水分运动参数的分析进行定量描述。(2)对不同的土壤水分运动参数的温度效应分析认为,温度变化对各参数的影响途径均存有一定差异,温度对土壤水分特征曲线的影响主要是通过改变土壤孔隙结构以及土壤水分的表面张力和密度而发生作用,并以此为基础,通过改变土壤水分运动粘度影响饱和导水率;通过改变土壤自身结构和土壤水分运动粘度作用于土壤非饱和导水率;通过改变土壤结构、土壤水分运动粘度和表面张力而影响土壤水分扩散率;通过改变土壤表面张力而影响比水容重。(3)通过对土壤非饱和导水率、扩散率等参数温度效应分析发现,土壤水分运动过程中由于温度条件的改变所引起的土壤水分运动粘度的改变作用于土壤水分的动能,而土壤水分表面张力和土壤结构性质的改变主要作用于土壤水分的势能,并且两方面存在相互作用。(4)土壤质地结构对土壤水分运动温度效应具有重要影响,其中粘粒含量的差异尤为重要,对于粘粒 第4期高红贝,等:温度对土壤水分运动基本参数的影响493含量较高的粘重土壤,温度变化对其结构性质的影响不宜忽略;对于粘粒含量较少的砂性土,由于温度变化对其结构影响较小,可以忽略。参考文献:[1]许振柱,周广胜.农业水分利用率及其对环境和管理活动的响应[J].自然资源学报,):294-303.(XUZhen-zhu,ZHOUGuang-sheng.Agriculturewateruseefficiencyanditsresponsetoenvironmentsandmanagingactivities[J].JournalofNaturalResources,):294-303.(inChinese))[2]冯宝平,张展羽,张建丰,等.温度对土壤水分运动影响的研究进展[J].水科学进展,):643-648.(FENGBao-ping,ZHANGZhan-yu,ZHANGJian-feng,etal.Reviewofeffectoftemperatureonsoilwatermovement[J].AdvancesinWaterScience,):643-648.(inChinese))[3]HARIDASANM,JENSENRD.Effectoftemperatureonpressurehead-watercontentrelationshipandconductivityoftwosoils[J].SoilSciSocAmJ,-708.[4]NOVAKN.Non-isothermalflowofwaterinunsaturatedsoils[J].HydroSci,-51.[5]NIMMOJR,MILLEREE.Thetemperaturedependenceofisothermalmoisturevs.potentialcharacterizesofsoils[J].SoilSciSocAmJ,5-1113.[6]ZHANGFu-cang,ZHANGRen-duo,KANGShao-zhong.Estimatingtemperatureeffectsonwaterflowinvariablysaturatedsoilsu-singactivationenergy[J].SoilSciSocAmJ,7-1333.[7]CHENGHui-yan,WANGGen-xu,HUHong-chang,etal.ThevariationofsoiltemperatureandwatercontentofseasonalfrozensoilwithdifferentvegetationcoverageintheheadwaterregionoftheYellowRiver,China[J].EnvironmentalGeology,5-1762.[8]CHRISTOPHERMG,DVAIDJS.Soiltemperatureandmoistureerrorsinoperationaletamodelanalyses[J].JournalofHydromete-orology,):367-387.[9]梁冰,刘晓丽,薛强.非等温入渗条件下土壤中水分运移的解析分析[J].辽宁工程技术大学学报,):741-744.(LIANGBing,LIUXiao-li,XUEQiang.Resolutionanalysisofmoisturemigrationinsoilincondi-tionoftransienttemperature[J].JournalofLiaoningTechnicalUniversity,):741-744.(inChinese))[10]辛继红,高红贝,邵明安.温度对土壤水分入渗的影响[J].水土保持学报,):217-220.(XINJi-hong,GAOHong-bei,SHAOMing-an.Studyoftheeffectofsoiltemperatureonsoilwaterinfiltration[J].JournalofSoilandWaterConserva-tion,):217-220.(inChinese))[11]夏自强.温度变化对土壤水运动影响研究[J].地球信息科学,-24.(XIAZi-qiang.Effectoftemperaturevariationonsoilwatermovementandwaterexchangebetweensoilwaterandphreaticwater[J].Geo-informationScience,-24.(inChinese))[12]李慧星,夏自强,马广慧.含水量变化对土壤温度和水分交换的影响研究[J].河海大学学报:自然科学版,):172-175.(LIHui-xing,XIAZi-qiang,MAGuang-hui.Effectsofwatercontentvariationonsoiltemperaturepro-cessandwaterex-change[J].JournalofHohaiUniversity:NaturalScience,):172-175.(inChinese))[13]王风,乔云发,韩晓增,等.冻融过程黑土2m土体固液态水分含量动态特征[J].水科学进展,):361-366.(WANGFeng,QIAOYun-fa,HANXiao-zeng,etal.Studyonthedynamiccharacteristicsofsolidandliquidwaterintheprocessoffreezing-thawinginblacksoil[J].AdvancesinWaterScience,):361-366.(inChinese))[14]VANGENUCHTENMT,LEIJFJ,YATESSR.TheRETCcodeforquantifyingthehydraulicfunctionsofunsaturat-edsoils[M].USEPAReport600/2-91/065USEnvironmentalProtectionAgency,Ada,Oklahoma,1991.[15]郭向红,孙西欢,马娟娟.基于混合遗传算法估计VanGenuchten方程参数[J].水科学进展,):677-682.(GUOXiang-hong,SUNXi-huan.MAJuan-juan.ParametricestimationoftheVanGenuchten'sequationbasedonhybridgeneticalgorithm[J].AdvancesinWaterScience,):677-682.(inChinese))[16]王云强,张兴昌,韩凤鹏.黄土高原淤地坝土壤性质剖面变化规律及其功能探讨[J].环境科学,):.(WANGYun-qiang,ZHANGXing-chang,HANFeng-peng.ProfilevariabilityofsoilpropertiesincheckdamontheLoessPlateauanditsfunctions[J].EnvironmentalScience,):.(inChinese))[17]来剑斌,王全九.土壤水分特征曲线模型比较分析[J].水土保持学报,):137-140.(LAIJian-bin,WANG494水科学进展第22卷Quan-jiu.Comparisonofsoilwaterretentioncurvemodel[J].JournalofSoilandWaterConservation,):137-140.(inChinese))[18]姚贤良,程云生,等.土壤物理学[M].北京:农业出版社,.(YAOXian-liang,CHENGYun-sheng,etal.Soilphysical[M].Beijing:AgriculturePress,.(inChinese))[19]徐英勋.泊肃叶公式的推导及实验验证[J].安庆师范学院学报,):56-57.(XUYing-xun.Deriva-tionandex-perimentalverificationofPoiseuille'sformula[J].JournalofAnqingNormalCollege,):56-57.(inChinese))[20]王印杰,王玉珉.土壤非饱和导水率机理的探讨[J].水利学报,-82.(WANGYin-jie,WANGYu-min.CharacteristicfunctionofsoilmoistureandanalyticalsolutionofRichardsequation[J].JournalofHydraulicEngineering,-82.(inChinese))[21]吕殿青,邵明安.变容重土壤水分运动参数与方程研究[J].自然科学进展,):795-800.(L 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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 环境温湿度对运动能力的影响 作者:赵婧姝 安玉香 来源:《科技创新导报》2012 年第 10 期 摘要:温度和湿度是气象、气候... 年由德国物理学家赛贝发明的,这就是后来的热电偶...温度传感器属于热工参数 温度传感器按传感器于被测...此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及... 四、温度对土壤水的影响对不同温度条件下实验土壤的水分特征曲线、导水率、扩散率和比水容量等土壤水分 运动基本参数的温度效应进行了研究分析。结果表明:土壤温度... 量的测定等等均需在 研究土壤水运动规律的基础上...温度变化对土壤水分运动影响越来越引起人们重 视、在...水分特征曲线等)和土壤水分运动中一些参数(如土壤含... 微生物活动有着直接的影响,同时影响土壤的水分运动。...测控系统设计 温湿度为一种基本的环境参数,与我们的...由于温度对湿度有着较明显的影响,实际受测控土壤的 ... 环境温湿度对运动能力的影响_农学_农林牧渔_专业资料。环境温湿度对运动能力的影响 摘要:温度和湿度是气象、气候条件的两个主要构成因素,全球气 候变暖背景下与环境... 环境温湿度对运动能力的影响 摘要:温度和湿度是气象、气候条件的两个主要构成因素,全球 气候变暖背景下与环境温湿度相关的极端气候事件发生率增多趋 势明显。探讨... 大气温度随高度分布情况以及大气铅直运动状况 1)对流...影响因素:地表温度,越高,地面辐射越强 空气温度,越...白贝罗风压定律:风向平行等压线,背风而立,低压在左...
