土壤空气
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第六章 土壤空气和热量状况
土壤通气性测定 土壤通气性造成的土壤剖面分异
第二节 土壤热状 况
一、土壤热量soil heat （一）土壤热量来源 太阳辐射、生物热、地球内热 （二）土壤热量消耗 土壤水分蒸发、给近地面空气升温、向地下传 递 热通量：单位面积单位时间内垂直通过的热量。 J/cm2.min
二、土壤热性质
土壤热性质包括土壤热容量、导热率和导温率，决定 着土壤热量和温度变化的程度、热量传导的速度和深度。 （一）土壤热容量soil heat capacity，分为质量热容量和容积 热容量 1、质量热容量mass heat capacity是指单位质量土壤的温度升高 1℃所需的热量（焦/克.度），也叫土壤比热 2、容积热容量volume heat capacity是指单位容积土壤的温度升 高1℃所需的热量（焦/厘米3.度） 土壤容积热容量=土壤重量热容量×容重 土壤矿物质的质量热容量为0.71-1.09焦/克.度,平均为0.84 水的热容量最大，容积热容量为空气的千倍 各种土壤组分的密度和热容量单位时间内，单位面积土壤上由土 壤扩散出来的CO2量。 2、氧气扩散率ODR(oxygen diffusion rate） 单位时间通过单位土壤截面扩散的氧的质量。 微克/厘米2.分钟
五、土壤通气性指标 3、土壤通气孔隙度soil air porosity 4、土壤氧化还原电位Eh 由土壤溶液中氧化态物质和还原态物质相 对比例变化而产生的电位。 Eh是土壤通气性指标。大于400mv为氧化 态，通气好。
O2(%) 20.94 18.0-20.03
CO2(%) 0.03 0.15-0.65
N2(%) 78.05 78.8-80.24
其他气体(%) 0.98 0.98
三、土壤空气的意义
1、土壤形成发育，二氧化碳溶于土壤溶液变为碳酸，使土壤中碳酸盐类 溶解，增加了土壤溶液中钙、镁、钾、钠、铁、锰，为植物增长提供了 养分，促进了他们的移动。 2、土壤空气影响着土壤微生物的活动，从而对土壤有机质的分解和植物 营养物质的转化及其生物有效性产生影响。 3、由于氧的作用，可氧化土壤中某些矿物，如硫铁矿变为溶解态的硫酸 铁，亚铁和亚锰变为高价铁锰化合物。 4、植物生长发育 植物从种子发芽到成熟都需要有足够的土壤空气，块茎类植物对土壤空 气要求高于一般植物，种子发芽需要土壤空气中氧的含量10%以上，低 于0.5%种子不发芽，对于ODR临界值要求15×18-8—25×18-8克/厘米2. 分的范围。
第四章土壤空气和热量
二、土壤通气性
• 土壤通气性泛指土壤空气与大气进行交换、 不同土层之间气体扩散或交换的能力。
（一）土壤通气性的重要意义
• 其重要性在于补充氧气。 • 如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气 将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正 常生长，影响好气微生物的活动，从而影 响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性 物质的累积将毒害根系，严重时会使植物 死亡。 • 因此，土壤必须具有一定的通气性。
（二）土壤通气性的机制
1、气体扩散 指某种气体由于分压梯度而产生的移动。 这是土壤与大气进行气体交换的主要形式。 土壤呼吸: O2（大气） 土壤 CO2（土壤） 大气
2、气体整体流动
• 由于土壤空气与大气之间存在总压力梯度 而引起的气体运动，称为整体流动。 • 温度、气压、降水、灌溉水的挤压等都可 以引起气体的整体流动。
• R随时间而变（年、月、日、瞬间） • 当R为正值，地面辐射收入大于支出，地 面增温； • 当R为负值，地面辐射收入小于支出，地 面降温； • 一般白天R为正值，地面增温； • 夜间R为负值，地面降温。
（二）影响地面辐射平衡的因素
1、太阳辐射强度 ---太阳的总辐射强度取决于气候（天气）情 况。 ---晴天的辐射强度比阴天大； ---日照角越大，单位面积上接受的热量越多， 辐射强度越高（中午，垂直，最高） ---北半球的南坡，太阳入射角比平地大，土 温比平地高；南坡土温比北坡高。
四、土壤热性质
一、土壤热容量（C） 土壤热容量指单位质量或容积的土壤每升 高（或降低）1º C所需要（或放出）的热容 量。 C = Cv*ρ ρ:土壤容重
• 水的热容量最大（4.184）; • 气体的热容量最小(1.255*10-3); • 矿物质(2.163-2.435)和有机质(2.515)热 容量介于其中。 • 在固相组成物质中，腐殖质热容量大于 矿物质。 • 土壤热容量主要取决于水分含量的多少 和腐殖质含量。
土壤空气、土壤热量及水气热调节
式中：E0：标准氧化还原电位，即体系中氧化剂与 还原剂浓度相等时的电位。
n：反应中电子转移数
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氧化还原 状况
氧化
弱度还原
中度还原 强度还原
表2-20 土壤氧化还原状况分级
Eh范围
>400mV
400～ 200mV 200～100mV
<-100mV
化学反应
对作物生长的 影响
O2占优势，各物质以 旱作有利，水稻
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。
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
2.6 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。
第七章-土壤空气PPT课件
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2、土壤空气是不均匀的
土壤中的空气，由于受到生物活动的影响， 在各处是不均匀的，有时，各点之间的差别是
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3、土壤空气中CO2的含量远远超过大气 大气中CO2的含量约为0.03%，而在土壤中
可高达0.16～0.65%。
这一特点有利于土壤中矿物质的化学风化, 对提供矿质养分有积极作用。
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土壤中生物的生命活动，使土壤空气中CO2 的浓度不断增加，O2的浓度不断减少，因而造成
CO2分压不断升高，而O2的分压则不断下降，这 样，就产生了土壤空气与大气之间的CO2梯度和 O2分压梯度。
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这两个梯度的方向是相反的，它们分别引起 CO2不断从土壤空气中向大气扩散，同时O2不断 从大气中向土壤空气中扩散。
在pH = 7的中性土壤中，当Eh降到410 mv以 下时，NO3-就有还原为NO2-的可能，Mn4+也会还 原成Mn2+ ，两者的标准氧化还原电位很接近，因 此土壤中NO2-和大量的Mn2+
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当Eh降到-110 mv时，Fe3+会大量转变为 Fe2+
Eh再降低，到-200 mv时，SO4=开始还原 为S=, 这种情况在水田常常发生，使稻根发黑， 严重影响水稻的生长和产量。
O2
20.94
18.0020.03
CO2
N2
0.03
78.05
0.150.65
78.8080.24
其他 气体 0.95
－
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5、土壤空气中的水汽含量比大气高 当土壤含水量超过土壤能吸附的水量时，
土壤空气总是水分饱和的。
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土壤空气介绍
0.95
18.0-20.03 0.15-0.65 78.8-80.24
－
二、土壤通气性
1、土壤通气性：又称土壤透气性，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。
意义：它使得土壤空气能够得到不断的更新，从而使得土体 内部各部位的气体组成趋于一致。土壤维持适当的通气性， 也是保证土壤空气质量、提高土壤肥力、使植物根系正常生 长所必须的。
N的转化（硝化、反硝化） Fe的有效性 P的有效性等
三、土壤通气状况与作物生长
1、土壤通气状况对种子萌发的影响 要求氧浓度>10%，否则，嫌气呼吸产生有机酸类物质。
2、土壤通气性对作物根系生长及其吸收水肥功能的影响 根系生长需要氧：氧浓度<9~10%，生长受阻； <5%时，发育停止。
3、影响养分的形态和有效性（特别是多价元素，如：Fe） 4、影响微生物的活性
2、土壤氧化还原电位（Eh）
土壤的Eh取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质 的浓度比，而后者又主要取决于土壤中的氧化压或 溶解态氧的浓度，这就直接与土壤通气性相联系。
因此Eh可以做为土壤通气性的指标，它指示土壤 溶液中氧压的高低，反映土壤通气排水状况。
Eh
Eo
0.059 n
Log
[氧化态 ] [还原态 ]
四、土壤通气性的调节
1、调节土壤水分含量
2、改良土壤结构 3、通过各种耕作手段来调节土壤通性
对旱作土壤，有中耕松土，深耙勤锄，打破 土表结壳，疏松耕层等措施。
对于水田土壤，可通过落水晒田、晒垡，搁 田及合理的下渗速率等措施。
思考题
1、土壤空气组成与大气的组成有何不同？ 2、土壤空气有哪两种运动形式？ 3、举例说明土壤空气的调节方法。
第5章 土壤空气
J mz
ρk ∂P =− η ∂z
PV = nRT
• ρ＝M/V，M=nm，其中M 和m分别为气体的质量和分 子量 m ∂P ∂ ⎛ k ∂P ⎞ m = ⎜ρ ρ= P ⎜ η ∂z ⎟ ⎟ RT ∂t ∂z ⎝ ⎠
RT
∂P ∂2P =α 2 ∂t ∂z
RTkρ α= mη
在三维坐标系中当考虑源汇项时的土壤气体对流运动方程为
沿z轴方向进入和流出单元体的土壤气体质量之差为
∂J mz − ΔxΔyΔzΔt ∂z
对于可压缩性气体，其密度是一个变量，则Δt时段内微元体内 土壤气体质量的变化量为
∂ρ ΔxΔyΔzΔt ∂t 在微元体内，。
∂J mz ∂ρ − ΔxΔyΔzΔt ΔxΔyΔzΔt = ∂z ∂t
∂ρ ∂ ⎛ D S ∂p ⎞ = ⎜ ⎜ β ∂z ⎟ ± S ( z , t ) ⎟ ∂t ∂z ⎝ ⎠
假定Ds和β为常数时
∂ρ D S ⎛ ∂ 2 p ⎞ ⎜ ⎟ ± S ( z, t ) = β ⎜ ∂z 2 ⎟ ∂t ⎝ ⎠
在三维坐标系中土壤气体的扩散模型可以表示为
∂ρ D S ⎛ ∂ 2 p ∂ 2 p ∂ 2 p ⎞ ⎜ = + 2 + 2 ⎟ ± S ( z, t ) ∂t β ⎜ ∂x 2 ∂y ∂z ⎟ ⎝ ⎠
5. 2 土壤通气性及其衡量指标
• 土壤通气性是指土壤气体的交换能力。土壤气体交换 包括土壤与近地面大气之间的交换以及土体内部的气 体交换两部分，其中前者占土壤气体交换过程的主导 地位。 • 土壤与大气气体之间的交换过程称为土壤的呼吸作 用。土壤的通气性是衡量土壤呼吸作用状况的指标。 • 土壤通气性可利用静态指标如土壤孔隙度等表征，也 可利用动态指标如土壤中的O2扩散率等描述。一般静 态指标的获取比较容易。但采用土壤气体交换速率作 为动态指标比采用气体含量的静态指标更具实际价 值。
ρk ∂P =− η ∂z
PV = nRT
• ρ＝M/V，M=nm，其中M 和m分别为气体的质量和分 子量 m ∂P ∂ ⎛ k ∂P ⎞ m = ⎜ρ ρ= P ⎜ η ∂z ⎟ ⎟ RT ∂t ∂z ⎝ ⎠
RT
∂P ∂2P =α 2 ∂t ∂z
RTkρ α= mη
在三维坐标系中当考虑源汇项时的土壤气体对流运动方程为
沿z轴方向进入和流出单元体的土壤气体质量之差为
∂J mz − ΔxΔyΔzΔt ∂z
对于可压缩性气体，其密度是一个变量，则Δt时段内微元体内 土壤气体质量的变化量为
∂ρ ΔxΔyΔzΔt ∂t 在微元体内，。
∂J mz ∂ρ − ΔxΔyΔzΔt ΔxΔyΔzΔt = ∂z ∂t
∂ρ ∂ ⎛ D S ∂p ⎞ = ⎜ ⎜ β ∂z ⎟ ± S ( z , t ) ⎟ ∂t ∂z ⎝ ⎠
假定Ds和β为常数时
∂ρ D S ⎛ ∂ 2 p ⎞ ⎜ ⎟ ± S ( z, t ) = β ⎜ ∂z 2 ⎟ ∂t ⎝ ⎠
在三维坐标系中土壤气体的扩散模型可以表示为
∂ρ D S ⎛ ∂ 2 p ∂ 2 p ∂ 2 p ⎞ ⎜ = + 2 + 2 ⎟ ± S ( z, t ) ∂t β ⎜ ∂x 2 ∂y ∂z ⎟ ⎝ ⎠
5. 2 土壤通气性及其衡量指标
• 土壤通气性是指土壤气体的交换能力。土壤气体交换 包括土壤与近地面大气之间的交换以及土体内部的气 体交换两部分，其中前者占土壤气体交换过程的主导 地位。 • 土壤与大气气体之间的交换过程称为土壤的呼吸作 用。土壤的通气性是衡量土壤呼吸作用状况的指标。 • 土壤通气性可利用静态指标如土壤孔隙度等表征，也 可利用动态指标如土壤中的O2扩散率等描述。一般静 态指标的获取比较容易。但采用土壤气体交换速率作 为动态指标比采用气体含量的静态指标更具实际价 值。
土壤的空气特点
土壤的空气特点
土壤是由多种因素构成的自然环境，其中空气是土壤中的重要部分。
土壤空气的特点主要表现在以下几个方面：
首先，土壤空气的含氧量较低，通常只有空气中含氧量的五分之一左右，这是由于土壤中有机质的分解和微生物的呼吸消耗了大量的氧气。
此外，土壤中常存在着各种气体，如氮气、二氧化碳等，它们对土壤生态系统的运行和作用有重要影响。
其次，土壤空气的动态性较差，由于土壤的密度较高，土壤空气的气体分子运动速度较慢，因此导致土壤空气流动缓慢。
而且，土壤中的微生物和有机物质会吸附和固定空气中的气体，从而形成一种复杂的迁移和转化过程。
此外，土壤空气的湿度和温度较高，与地面空气相比，土壤空气的湿度和温度变化较慢，这是由于土壤中的水分和热量有较强的保持和储存能力。
修正土壤空气条件的方法之一是通过加强通风和增加土壤通气性能，这有助于提高土壤的氧气和水分的含量，从而促进植物的生长和发育。
综上所述，土壤空气的特点具有复杂性和动态性，它与土壤和植物生长密切相关。
因此，在进行土壤改良和农业生产中，我们需要认真关注土壤空气的特点和影响，并采取有针对性的措施来改善土壤空气环境，从而实现增产和提质的目标。
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。
26/42
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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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☻ 一、土壤空气对作物生长的影响 ☻ 二、土壤热量对作物生长的影响 ☻ 三、土壤空气、热量状况的调节
一、土壤空气对植物生长的影响 1. 影响种子的萌发 种子萌发需要吸收一定的水分和氧气、缺O2会影响种子 内物质的转化和代谢活动。有机质嫌气分解也会产生醛 类或有机酸而妨碍种子的发芽。 2．影响根系的发育 通气良好有利于大多数作物根系的生长，表现为根系长， 颜色浅根毛多；缺O2土壤中的根系则短而粗，根毛数量 大量减少。研究表明：土壤空气中 O2 浓度低于 9%-10% 时，根系发育则会受到抑制；小于 5% 时，绝大部分作 物的根系就停止发育。
2.土壤导热率 土壤吸收一定的热量后，除用于本身的升温外，还 将热量传给临近土层。土壤传导热量的特性称土壤导热 性。土壤导热性的大小用导热率衡量。 土壤导热率：指厚度为1cm，两端温度相差1℃时， 每秒钟通过1cm2土壤断面的焦耳数。（J/cm2.S.K） 土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。 土壤导热率随含水量的增加而增加，因为含水量增加后 不仅在数量上水分增加易于导热，而且水分增加后使土 粒间彼此相连，增加了传热途经。所以湿土比干土导热 快。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼 夜温差小。
3．影响根系吸收功能 土壤良好的通气状况有利于根系的有氧呼吸，释放较多 的能量，有利于根系对养分的吸收。 4．影响土壤微生物的活动和养分状况 土壤空气的数量和O2的含量显著影响到微生物的活性。 O2供应充足时，有机质分解速度快，分解彻底，氨化过 程加快，也有利于硝化过程的进行，故土壤中有效氮丰 富。 土壤缺 O2 时，则有利于反硝化作用的进行，造成氮素 的损失或导致亚硝酸态氮的累积而毒害根系。 5．影响植物生长的土壤环境状况。
2．土壤热量状况的调节 ①垄作 ②以水调温 ③覆盖 是调节土壤温度最常用的手段之一。包括透明覆盖和非 透明覆盖。 如秸秆、化学覆盖剂等，此外还有铺砂盖草等，可以起 到保墒增温的效果，塑料薄膜进行地表覆盖不仅有明显 的增温作用，也有一定的保墒效果。 ④设置风障 寒冷多风地区设置风障能降低风速，减少地面乱流和蒸 发耗热的作用，可以有效地提高地温。
3. 土壤热扩散率 指标准状态下，在土层垂直方向上，每cm距离内 有1℃的温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入 1cm3土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所 发生的温度变化。 土壤热扩散率（导温率）的大小同样取决于三相 物质的比例：一般而言，土壤固相部分较稳定。土壤导 温率主要取决于水和空气的比例，干土温度易上升，湿 土温度不易上升。 土壤热扩散率=/cv与导热率成正比，与容积热容量 成反比。 —导热率 cv —热容量 热容量不变时，导温率与导热率的增高是一致的， 但如果热容量发生变化时，则二者的表现就不一致了。 如当干土壤水分开始增加时，土壤导温率因导热率的增 大而增大。但当水分增加到一定程度后，导温率反而降 低。
二、土壤温度对植物生长的影响 1. 影响植物根系的生长发育 2．影响种子的发芽出苗 3．影响的植物的营养生长与生殖生长 4．对其他肥力因素影响，间接影响植物的生长 此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影 响有效养分的释放。 三、土壤空气、热量状况的调节 1. 土壤空气状况的调节 （1）耕作 （2）轮作 （3）排水
重点：重点掌握土壤空气组成特点及土壤的通气性。
第二节
土壤热性质及土壤热量平衡
☻ 一、土壤的热量来源 ☻ 二、土壤的热性质 ☻ 三、土壤热平衡及其热量状况
一、土壤热量的来源 1．太阳的辐射能 太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的 平均辐射强度为1.9cal/cm2/mm，此值又称太阳常数。 2. 生物热 土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的热量， 但数量较少。 2 3. 地球内热 由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力 差，因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热 源不可忽视。
2.土壤热量状况 土壤热量状况是指在周年或一日内上下土层 间的温度变化情况。 ①土壤温度的年变化 ②土壤温度的日变化 表层土温随季节的变化 幅度大于下层土壤，土层越深土温变幅越大。 3．影响土壤热状况的因素 ①天文及气象因素 ②土地位置 ③土壤的组成和性质 ④土面状况
第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
思考题
1. 与大气组成相比，土壤空气有哪些特点？ 2. 简述土壤空气更新的方式及其影响因素。 3. 土壤热特性包括哪些？这些因素对土壤热状况 有何影响？ 4. 如何调节土壤的热量状况？ 5. 土壤空气及温度对植物生长有何影响？ 6. 如何综合调节土壤水、气、热状况？
三、土壤热平衡及其热量状况 1．土壤热量平衡 当土壤表面吸收辐射热后，部分以辐射形式再返回大气，另一部分 传给下层土壤，以用以土壤水分蒸发的消耗，余下的热量才用于 土壤本身的升温。 土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况，可用下式表示： S=W1+W2+W3+R 式中：S—土壤表面接受的太阳辐射能 W1—地面辐射所损失的热量 W2—土壤增稳的热量 W3—土壤水分蒸发所消耗的热量 R—其它方面所消耗的 热量 一般情况下，在太阳辐射能量为一固定量的情况下，如果能 减少W1地面辐射能损失的能量、W3土壤水分蒸发所消耗的热量和R 土壤温度可随之增加；反之，土壤温度会降低。 农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料 大棚等措施以调节土壤温度。
第五章
土壤空气及热量状况
♣第一节
土壤空气及其更新 ♣第二节 土壤热性质及土壤热量平衡 ♣第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
第一节 土壤空气及其更新
一、土壤空气组成特点 二、土壤空气的更新 三、土壤通气性
一、土壤空气的组成特点 1．土壤空气中的CO2的质量分数高于大气 2．土壤空气中的O2质量分数低于大气 3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气 4．土壤空气中有时有少量还原性气体 5．土壤空气成分随时间和空间而变化 二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换） 1. 整体交换 土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排 出土壤，同时大气也整体进入，称整体交换。交换速度较快。 如土温高于气温，土内空气受热膨胀而被排出土壤，气压低，大 气的重量减少，土壤空气被排出。 2. 气体扩散 气体扩散：它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小（气压 低）处移动。交换速度较慢，气体扩散是气体交换的主要方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、土壤的热性质 1．土壤热容量 是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减 1℃时所需要吸收或放出的热量，一般用焦耳数 表示。 土壤热容量愈大，则土温升高或降低愈慢， 反之则愈快。 容积热容量与重量热容量的关系： 容积热容量 =重量热容量 ×土壤容重 土壤固、液、气三相组成的热容量差异很大。 土壤水的热容量最大。通过调控土壤水分状 况可以调节土壤热状况。
土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总是高于 大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而CO2则是从土壤 向大气扩散，正如人不断呼出CO2和吸进O2一样，因此， 土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。 三、土壤的通气性 土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许 通气的能力。 土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其 组成，使土体各部分组成趋向一致，如果土壤通气性差， 土壤中的O2在短时间内可能被全部耗竭，而CO2的含量随 之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。
一、土壤空气对植物生长的影响 1. 影响种子的萌发 种子萌发需要吸收一定的水分和氧气、缺O2会影响种子 内物质的转化和代谢活动。有机质嫌气分解也会产生醛 类或有机酸而妨碍种子的发芽。 2．影响根系的发育 通气良好有利于大多数作物根系的生长，表现为根系长， 颜色浅根毛多；缺O2土壤中的根系则短而粗，根毛数量 大量减少。研究表明：土壤空气中 O2 浓度低于 9%-10% 时，根系发育则会受到抑制；小于 5% 时，绝大部分作 物的根系就停止发育。
2.土壤导热率 土壤吸收一定的热量后，除用于本身的升温外，还 将热量传给临近土层。土壤传导热量的特性称土壤导热 性。土壤导热性的大小用导热率衡量。 土壤导热率：指厚度为1cm，两端温度相差1℃时， 每秒钟通过1cm2土壤断面的焦耳数。（J/cm2.S.K） 土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。 土壤导热率随含水量的增加而增加，因为含水量增加后 不仅在数量上水分增加易于导热，而且水分增加后使土 粒间彼此相连，增加了传热途经。所以湿土比干土导热 快。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼 夜温差小。
3．影响根系吸收功能 土壤良好的通气状况有利于根系的有氧呼吸，释放较多 的能量，有利于根系对养分的吸收。 4．影响土壤微生物的活动和养分状况 土壤空气的数量和O2的含量显著影响到微生物的活性。 O2供应充足时，有机质分解速度快，分解彻底，氨化过 程加快，也有利于硝化过程的进行，故土壤中有效氮丰 富。 土壤缺 O2 时，则有利于反硝化作用的进行，造成氮素 的损失或导致亚硝酸态氮的累积而毒害根系。 5．影响植物生长的土壤环境状况。
2．土壤热量状况的调节 ①垄作 ②以水调温 ③覆盖 是调节土壤温度最常用的手段之一。包括透明覆盖和非 透明覆盖。 如秸秆、化学覆盖剂等，此外还有铺砂盖草等，可以起 到保墒增温的效果，塑料薄膜进行地表覆盖不仅有明显 的增温作用，也有一定的保墒效果。 ④设置风障 寒冷多风地区设置风障能降低风速，减少地面乱流和蒸 发耗热的作用，可以有效地提高地温。
3. 土壤热扩散率 指标准状态下，在土层垂直方向上，每cm距离内 有1℃的温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入 1cm3土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所 发生的温度变化。 土壤热扩散率（导温率）的大小同样取决于三相 物质的比例：一般而言，土壤固相部分较稳定。土壤导 温率主要取决于水和空气的比例，干土温度易上升，湿 土温度不易上升。 土壤热扩散率=/cv与导热率成正比，与容积热容量 成反比。 —导热率 cv —热容量 热容量不变时，导温率与导热率的增高是一致的， 但如果热容量发生变化时，则二者的表现就不一致了。 如当干土壤水分开始增加时，土壤导温率因导热率的增 大而增大。但当水分增加到一定程度后，导温率反而降 低。
二、土壤温度对植物生长的影响 1. 影响植物根系的生长发育 2．影响种子的发芽出苗 3．影响的植物的营养生长与生殖生长 4．对其他肥力因素影响，间接影响植物的生长 此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影 响有效养分的释放。 三、土壤空气、热量状况的调节 1. 土壤空气状况的调节 （1）耕作 （2）轮作 （3）排水
重点：重点掌握土壤空气组成特点及土壤的通气性。
第二节
土壤热性质及土壤热量平衡
☻ 一、土壤的热量来源 ☻ 二、土壤的热性质 ☻ 三、土壤热平衡及其热量状况
一、土壤热量的来源 1．太阳的辐射能 太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的 平均辐射强度为1.9cal/cm2/mm，此值又称太阳常数。 2. 生物热 土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的热量， 但数量较少。 2 3. 地球内热 由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力 差，因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热 源不可忽视。
2.土壤热量状况 土壤热量状况是指在周年或一日内上下土层 间的温度变化情况。 ①土壤温度的年变化 ②土壤温度的日变化 表层土温随季节的变化 幅度大于下层土壤，土层越深土温变幅越大。 3．影响土壤热状况的因素 ①天文及气象因素 ②土地位置 ③土壤的组成和性质 ④土面状况
第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
思考题
1. 与大气组成相比，土壤空气有哪些特点？ 2. 简述土壤空气更新的方式及其影响因素。 3. 土壤热特性包括哪些？这些因素对土壤热状况 有何影响？ 4. 如何调节土壤的热量状况？ 5. 土壤空气及温度对植物生长有何影响？ 6. 如何综合调节土壤水、气、热状况？
三、土壤热平衡及其热量状况 1．土壤热量平衡 当土壤表面吸收辐射热后，部分以辐射形式再返回大气，另一部分 传给下层土壤，以用以土壤水分蒸发的消耗，余下的热量才用于 土壤本身的升温。 土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况，可用下式表示： S=W1+W2+W3+R 式中：S—土壤表面接受的太阳辐射能 W1—地面辐射所损失的热量 W2—土壤增稳的热量 W3—土壤水分蒸发所消耗的热量 R—其它方面所消耗的 热量 一般情况下，在太阳辐射能量为一固定量的情况下，如果能 减少W1地面辐射能损失的能量、W3土壤水分蒸发所消耗的热量和R 土壤温度可随之增加；反之，土壤温度会降低。 农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料 大棚等措施以调节土壤温度。
第五章
土壤空气及热量状况
♣第一节
土壤空气及其更新 ♣第二节 土壤热性质及土壤热量平衡 ♣第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
第一节 土壤空气及其更新
一、土壤空气组成特点 二、土壤空气的更新 三、土壤通气性
一、土壤空气的组成特点 1．土壤空气中的CO2的质量分数高于大气 2．土壤空气中的O2质量分数低于大气 3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气 4．土壤空气中有时有少量还原性气体 5．土壤空气成分随时间和空间而变化 二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换） 1. 整体交换 土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排 出土壤，同时大气也整体进入，称整体交换。交换速度较快。 如土温高于气温，土内空气受热膨胀而被排出土壤，气压低，大 气的重量减少，土壤空气被排出。 2. 气体扩散 气体扩散：它是指气体分子由浓度高（气压大）向浓度小（气压 低）处移动。交换速度较慢，气体扩散是气体交换的主要方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、土壤的热性质 1．土壤热容量 是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减 1℃时所需要吸收或放出的热量，一般用焦耳数 表示。 土壤热容量愈大，则土温升高或降低愈慢， 反之则愈快。 容积热容量与重量热容量的关系： 容积热容量 =重量热容量 ×土壤容重 土壤固、液、气三相组成的热容量差异很大。 土壤水的热容量最大。通过调控土壤水分状 况可以调节土壤热状况。
土壤中O2的分压总是低于大气，而CO2的分压总是高于 大气。所以O2是从大气向土壤扩散，而CO2则是从土壤 向大气扩散，正如人不断呼出CO2和吸进O2一样，因此， 土壤气体交换被称为“土壤呼吸”。 三、土壤的通气性 土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许 通气的能力。 土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其 组成，使土体各部分组成趋向一致，如果土壤通气性差， 土壤中的O2在短时间内可能被全部耗竭，而CO2的含量随 之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。