水是地球上所有生命所必需的。大約 70% 的降雨從植物和土壤中蒸發(fā)。剩余的 30% 儲存在土壤中或流失。
土壤由沙子、淤泥、粘土和有機(jī)物質(zhì)構(gòu)成。在這些構(gòu)建塊之間是空氣空間。土壤是非常不同和多樣化的，這取決于它所處的位置，因此具有不同比例的積木。這些形成了土壤的基本質(zhì)地。這些沙子、淤泥和粘土的小顆粒聚集在一起形成 peds 或聚集體。這些腳的形狀和大小決定了土壤結(jié)構(gòu)。質(zhì)地和結(jié)構(gòu)會影響水和其他液體、空氣和根與土壤的相互作用。固體也可以移動，因?yàn)檫€有很多山丘和洼地，水需要穿過這些丘陵和洼地，才能到達(dá)溪流或地下水。土壤物理學(xué)家研究了這種物理特性的多樣性。
不下雨時(shí)土壤能儲存多少水？雨后水通過土壤進(jìn)入地下水或河流的速度有多快？有多少溫室氣體從不同類型的土壤中逸出？沙子、淤泥和粘土顆粒是如何形成聚集體的，這如何影響水和空氣的運(yùn)動？這些是土壤物理學(xué)家可能會問的一些示例問題。
土壤物理學(xué)家研究了許多不同的主題和相互作用，一些涉及能量從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，其他人研究水如何移動并與植物相互作用，其他人研究氣體排放，其他人研究土壤耕作時(shí)會發(fā)生什么，如果土壤變得咸而無法使用會發(fā)生什么。
水勢
測量飽和水力傳導(dǎo)率
這是一種測量水在地下流動的速度的設(shè)備（Amoozemeter）
由于水對植物的生長和飲用至關(guān)重要，因此了解它如何穿過土壤基質(zhì)（聚集體和土壤顆粒的巨大迷宮）非常重要。了解水的流動方式有助于做出有關(guān)土地使用和種植哪些作物的決策。如果土壤中有很多沙子，水會很快通過它。這可能意味著肥料、廢物或化學(xué)物質(zhì)會很快通過土壤進(jìn)入地下水。如果土壤中的粘土過多，水滲入土壤的速度可能不夠快，廢物或肥料最終會流入溪流和湖泊。有些土壤可以很好地保持水分并將其儲存在地下，因此可用于植物根部。
熱運(yùn)動和蒸發(fā)
土壤溫度對于生物活動和土壤形成非常重要。真的很冷或太熱的溫度都會限制植物的生長和微生物活動，并且化學(xué)作用也會減少。與較淺的土壤相比，深色土壤吸收更多的太陽輻射。這改變了植物和微生物的生存方式。土壤如何傳導(dǎo)熱量決定了水如何從土壤中蒸發(fā)，有多少輻射反射回土壤大氣中，土壤上方的空氣如何被加熱，以及土壤本身有多熱。這個(gè)速率與土壤的含水量密切相關(guān)。炎熱的土壤會產(chǎn)生大量微生物分解，導(dǎo)致有機(jī)物減少，而且它們還要求植物更快地蒸騰（呼吸），如果氣候干燥或干旱，這不是一件好事。
氣體排放和空氣流動
如前所述，土壤是一個(gè)由孔隙和質(zhì)地構(gòu)成的動態(tài)系統(tǒng)，空氣和水流之間存在空間。土壤有能力儲存溫室氣體，如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮，但它們也可以釋放它們。土壤是匯（儲存溫室氣體）還是源（釋放溫室氣體）取決于土壤的管理方式。研究土壤氣體排放和空氣流動的土壤科學(xué)家試圖通過使用保護(hù)性耕作做法、減少侵蝕和比較不同的耕作制度來增加土壤中的有機(jī)質(zhì)含量。
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