土壤空气、土壤热量及水气热调节

项目 对照 自然含水量 9.90
化肥 11.76
猪粪 15.08
秸秆 14.10
化肥+猪 粪
16.92
化肥+秸 秆
15.71
田间持水量 25.00 28.40 30.98 29.12 31.23 31.41
饱和含水量 35.18 35.10 39.23 36.90 40.71 40.68
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2.6.1.2 土壤空气调节
对于粘质土壤的通气不良可采取合理耕作结合增 施有机肥料，以改善土壤结构、增加土壤通气孔隙。
对于地势低洼、地下水位高的易涝地区的土壤通 气不良应加强土壤水分管理，建立完整的排水系统，降 低地下水位，及时排除渍涝。
对于因降（灌）水量大而造成的土壤过湿、表土 板结而影响通气的，应及时中耕、松土，破除地结皮等， 土壤通气性就会大大改善。
K =λ /Cv
式中：K为土壤导温率；
λ 为导热率；
Cv为土壤容积热容量。
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土壤组成与土壤的热特性
重量
导热率
土壤组 成分
容积热容量 （J·cm-3·K-1)
热容量 (J·g-1·K-1)
（J·cm-1·s-1·K-1)
土壤
空气
0.0013
1.00 0.00021-0.00025
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2.5.3 土壤温度与作物生长 2.5.3.1 土壤温度与种子萌发 2.5.3.2 土壤温度与作物根系生长 2.5.3.3 土壤温度与作物营养生长和生殖生长 2.5.3.4 土壤温度影响养分转化与吸收 此外，土壤有机质的转化、养分的释放以及土壤 中水、气的运动等也都受到土壤温度的影响。
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2.6 土壤水、气、热的调节与氧化还原性 2.6.1 土壤水、气、热的调节 2.6.2 土壤氧化还原性质
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2.6.1 土壤水、气、热的调节 2.6.1.1 土壤水分的调节 （1）土壤水分平衡 土壤水分的收入以降雨和灌溉水为主，此外还有 地下水的补给和其它来源的水（如水气凝结、外来径流 等）。 土壤水的支出主要有土表蒸发、植物蒸腾、向下 渗漏及地表径流损失等。
2.4 土 壤 空 气
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2.4.1 土壤空气的组成
表2-16 土壤空气与大气组成（容积 %）
气 体 氮（N2） 氧（O2）
土壤空气 78.8～80.24 18.00～20.03
大 气 78.05
20.99
二氧化碳 （CO2） 0.15～0.65
0.03
其它气体 1 1
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（1）土壤空气中CO2含量高于大气 土内微生物特别是好气微生物分解有机质时，产生
（4）土壤空气中有时含有还原性气体
（5）土壤空气的数量和组成经常处于不断变化之 中。
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土壤空气的变化规律：
随着土层深度的增加，土壤空气中CO2含量增大， O2含量减少，无论在膜地或露地均是如此； 气温和土温升高，根系呼吸加加强，微生物活动加 快，土壤空气中CO2含量增加，夏季CO2含量最高；
氧化态存在
不太适宜
O2、NO3-、Mn4+还原
水稻生长正常， 旱作受影响
Fe3+还原，出现还原 性物质及SO42-的还原
旱作发生湿害
CO2、H+还原
还原性物质多， 水稻受害
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旱 地 土 壤 的 Eh 值 多 在 400 ～ 700mv 之 间 ， 大 于 750mv，表明土壤通气过强；如果旱地土壤的Eh值低于 200 mv，则表明土壤水分过多，通气不良。
覆膜田块的CO-2含量明显高于未覆稻草原露地，而 O2则反之
土壤空气中的CO2和O2的含量是相互消长的，二者 的总和维持在19～22%之间，
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2.4.2 土壤通气性 土壤通气性（soil aeration） 又称土壤透气性， 是指土壤空气与近地层大气进行气体交换以及土体内 部允许气体扩散和流动的性能。
化肥+猪粪 26.9 5.6 9.1 13.0 15.8 30.2 32.2 35.6 30.5 28.4
化肥+秸秆 26.9 5.6 9.4 13.7 15.8 29.4 32.1 36.2 30.8 28.336/42
（2）以水调温，利用水的热容量大的特点来降低 或维持土壤温度。
（3）覆盖与遮阴
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（2）生物热
据估算，含有机质4％的土壤，每英亩耕层有机 质的潜能为6.28×109～6.99×109KJ，相当于20～50 吨无烟煤的热量。
（3）地球内热
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2.5.1.2 土壤热量平衡
土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。
土壤热量平衡可用下式表示：
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2.6.2 土壤氧化还原性质 2.6.2.1 土壤氧化还原体系（soil redox system）
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2.6.2.2 土壤氧化还原电位（Soil redox potential） 指土壤中氧化剂和还原剂在氧化还原电极上所建立 的平衡电位，它是反映土壤氧化或还原程度的重要指标， 可用下式表示：
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在农业生产实践中，土壤水分平衡的作用主要表 现为：
① 计算作物日耗水量 ② 确定灌溉时间
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（2）土壤水分调节 ① 控制地表径流，增加土壤水分入渗 ② 减少土壤水分蒸发 ③ 合理灌溉 ④ 提高土壤水分对作物的有效性 ⑤ 多余水的排除
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பைடு நூலகம்
有机无机配施对土壤水分状况的影响（%）
大量的CO2； 根系呼吸产生大量CO2； 土壤中碳酸盐与有机或无机酸作用，放出CO2。
（2）土壤空气中O2的含量低于大气
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（3）土壤空气中的水汽质量分数总是高于大气
当土壤含水量超过最大吸湿量时，土壤空气总是或 近于水汽饱和的，而土壤中含水量通常都是在最大吸湿 量以上。因此，土壤空气通常都是处在水气饱和状态。
水 田 土 壤 的 Eh 值 变 化 较 大 ， 正 常 值 往 往 低 于 200～300 mv，长期积水的水稻土可降至100 mv甚至下 降到负值。
土壤养分的转化也与Eh值关系密切。
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2.4.3 土壤通气状况与作物生长
2.4.3.1 土壤通气状况对种子萌发的影响
2.4.3.2 土壤通气性对作物根系生长及其吸收 水肥功能的影响
在通气良好的土壤中，作物根系生长健壮，根系 长、根毛多。
根系对水肥的吸收受根系呼吸作用的影响，缺氧 时根系呼吸作用受阻，其吸收水分和养分的功能也因 而降低，严重时甚至停止。
土壤导热率随水分的增加而逐渐加大。但不同质地， 导热率增大的情况有所不同。
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质地粗的土壤，不需要很多水就能在土粒接触处 形成水膜和水环，使热量易于通过。所以砂质土在最 初供水时，导热率就显著增加；以后再供水，则导热 率很快达最高值，此后再增加水对导热率就没有多大 影响了。
粘质土在最初供水时，导热率增加不多，（因其 比表面大，需要更多的水才能在土粒表面形成水膜和 水环），继续供水，土壤导热率才显著增加。
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土 壤 组 成 土壤空气 土壤水分 砂粒和粘粒 有机质
质量热容量 1.0048
4.1868 0.75～0.96
2.01
容积热容量 0.0013
4.1868 2.05～2.43
2.51
土壤热容量主要受土壤三相组成的影响，其大小主 要取决于土壤水分和土壤空气的含量。（热性土和冷性土）
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2.5 土壤热量
2.5.1 土壤热量来源与平衡 2.5.2 土壤的热特性 2.5.3 土壤温度与作物生长
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2.5.1 土壤热量来源与平衡
2.5.1.1 土壤热量来源 （1）太阳辐射能
99％的太阳能包含在0.3-4.0 微米的波长内，这一范围的波长 通常称为短波辐射。
当太阳辐射通过大气层时， 其热量一部分被大气吸收散射， 一部分被云层和地面反射，土壤 吸收其中的一少部分。
（冬季麦田镇压）
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土壤不同组成分的导热率（焦耳/厘米·秒·度）
土壤组成分 石英
湿砂粒 干砂粒
泥炭 腐殖质 土壤水 土壤空气
导热率 4.427×10-2 1.674×10-2 1.674×10-3 6.276×10-4 1.255×10-2 5.021×10-3 2.092×10-4
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2.4.2.1 土壤空气扩散（soil air diffusion） 某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生 的移动。其原理服从气体扩散公式：
F= - D • dc/ dx 式中：F是单位时间气体扩散通过单位面积的数量；
dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度； D是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向 低处扩散。 气体分压梯度是引起土壤空气扩散的主要动力。8/42
土壤
水分
4.187
4.187 0.0054-0.0059
矿质
土粒
1.930
0.712 0.0167-0.0209
土壤 有机质
2.512
1.930 0.0084-0.0126
导温率 (cm2 ·s-1) 0.1615-0.1923 0.0013-0.0014 0.0087-0.0108 0.0033-0.0050
2.5.2.2 土壤导热率（soil thermal conductivity）
土壤导热率是评价土壤传导热量快慢的指标，它 是指在面积为1m2、相距1m的两截面上温度相差1K度 时，每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。其单位 为：J·（m•K•s）-1。
土壤导热率的大小主要与土壤矿物质和土壤空气 有关。与土壤容重呈正相关，与土壤孔隙度呈负相关。