土壤学课件：8土壤空气和热量
合集下载
第五章土壤空气与土壤热量状况PPT课件
问题：土壤空气质量如何满足作物生长
需求的？
有资料表明：如果土壤不具备通气性，那 么，土壤空气中O2仅能够作物根系呼吸消 耗12～40个小时，可见，土壤气体更新是 多么重要。土壤是如何通气的呢？
.
19
二、土壤空气的更新
★土壤空气与大气的交换方式
气体扩散 整体对流
1. 气体扩散（90%）
气体分子由浓度高处→
各有其独立的运动发展变化规律各自与环境状况息息相关相互联系相互制自与环境状况息息相关相互联系相互制虽然它们均受土壤原始质地组成的强烈影响虽然它们均受土壤原始质地组成的强烈影响但也可以通过人为耕作施肥灌溉等措施但也可以通过人为耕作施肥灌溉等措施得到改善其中结构性的改善是关键
复习回顾 1、2
第五章 土壤空气与土壤热量
P114
土壤热平衡应用
S=Q±P±LE±R
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。
.
36
★ 2.土壤热量状况
①土温的日变化
土壤表层:
最低温出现于早晨5-6点 最高温出现在下午13-14点
表层变化幅度大，约每深10㎝可滞后 2.5-3.5小时,至40－100cm深处变化幅 度小甚至消失,
0.0209 1.9259
有机质 1.9259 2.5121
沙土是“热性
土”，粘土是
“冷性土”，为
P112
什么？
土壤水分 4.1868 4.1868 土壤空气 1.0048 0.0013
.
30
（二）土壤导热性
1.土壤导热率：
土 厚 1cm ， 两 端 温 差 1℃ 时 ， 每 秒 钟 通 过 1cm2土壤断面的热量。
第七章 土壤空气和热量状况.ppt
一般情况下，热扩散率小的土壤，如干土、沙质土等，
其表层土温易于升降，温度变幅大，而热扩散率大的
土壤，如湿土、黏土质等，土温变幅小
7.2 土壤热量状况
7.2.1 土壤热量的来源 7.2.2 土壤的热性质 7 .2.3 土壤热量平衡状况
基本热源： 把太阳辐射能称为基本热源 一时性热源： 其他热源则称为一时性热源。 一时性热源虽然数量不大，但它在一定的情况下对调节土温的作用是不可 忽视的
7.2.2 土壤的热性质
7．2. 2. 1 土壤热容量
如果用容积热容量表示土壤热容Cv为： Cv = CvsVs + CvwVw + CvaVa
式中，Cvs、Cvw、Cva分别表示 土壤固相、液相和气相的容积热容
Vs、Vw、Va表示单位容积土壤固相、液相和气相所占的 容积
7.2.2 土壤的热性质
7．2. 2. 1 土壤热容量
7．2. 2. 2 土壤导热率（λ）
单位温度梯度下，单位时间通过单位面积土壤传导的热量 土壤导热率受土壤组成的影响
表 7-6 土壤成分（10℃）和冰（0℃）的导热J/(cm2·s·℃)］
成
石 英 其他矿物平均 有机质 水 空气 冰
导热率 21
7
0.6 1.37 0.06 5.2
天 空 辐 射
r
H
太阳
太
阳
直
达
云层吸收
辐逆
射 辐 大气吸收 地
I
射
面
G
辐
射
E
α=从地面反射的辐射能 / 投入地表的总辐射能 R=[（I+H）-（I+H）*α]+（G-E）
7.2 土壤热量状况
7 2.1 土壤热量的来源 7.2.2 土壤的热性质 7.2.3 土壤热量平衡状况 7.2.4 土壤温度的变化
其表层土温易于升降，温度变幅大，而热扩散率大的
土壤，如湿土、黏土质等，土温变幅小
7.2 土壤热量状况
7.2.1 土壤热量的来源 7.2.2 土壤的热性质 7 .2.3 土壤热量平衡状况
基本热源： 把太阳辐射能称为基本热源 一时性热源： 其他热源则称为一时性热源。 一时性热源虽然数量不大，但它在一定的情况下对调节土温的作用是不可 忽视的
7.2.2 土壤的热性质
7．2. 2. 1 土壤热容量
如果用容积热容量表示土壤热容Cv为： Cv = CvsVs + CvwVw + CvaVa
式中，Cvs、Cvw、Cva分别表示 土壤固相、液相和气相的容积热容
Vs、Vw、Va表示单位容积土壤固相、液相和气相所占的 容积
7.2.2 土壤的热性质
7．2. 2. 1 土壤热容量
7．2. 2. 2 土壤导热率（λ）
单位温度梯度下，单位时间通过单位面积土壤传导的热量 土壤导热率受土壤组成的影响
表 7-6 土壤成分（10℃）和冰（0℃）的导热J/(cm2·s·℃)］
成
石 英 其他矿物平均 有机质 水 空气 冰
导热率 21
7
0.6 1.37 0.06 5.2
天 空 辐 射
r
H
太阳
太
阳
直
达
云层吸收
辐逆
射 辐 大气吸收 地
I
射
面
G
辐
射
E
α=从地面反射的辐射能 / 投入地表的总辐射能 R=[（I+H）-（I+H）*α]+（G-E）
7.2 土壤热量状况
7 2.1 土壤热量的来源 7.2.2 土壤的热性质 7.2.3 土壤热量平衡状况 7.2.4 土壤温度的变化
第六章 土壤水分空气和热量状况1 ppt课件
2020/12/27
2
一、土壤水分的保持和类型 1. 土壤水的保持
水分进入土壤后，受三种力的作用被保持在土壤中： 一是土粒和水界面上的吸附力 二是水和空气界面上的弯月面力 三是地心引力（重力）
➢土粒和水界面上的吸附力由两种力所组成：
一是水分子与土粒间的分子吸力：包括固相表面剩余表面能对邻近 水分子的作用、范德华力、氢键。
二是胶体表面对极性水分子的静电引力。
两种力作用的结果，使水分子牢固地被吸附在土壤颗粒的表面上。
2020/12/27
3
➢水和空气界面上的弯月面力
水进入土壤，土粒对水分子的吸附力超过水分子之间的吸力，因
而在土粒构成的毛管孔隙中形成凹形弯月面，弯月面使液面产生压力 差，形成弯月面力。弯月面力（T）的大小与曲率半径（R）和水的表 面张力（δ）及湿润角（α）的关系是：
土壤吸湿水所受吸力？
HH
H
土H H
H
பைடு நூலகம்
HH
H H
HH
粒 HH
H
H
H
H
H
H
最大吸湿量
109 Pa (1万大气压)
3106 Pa (31大气压)
影响吸湿水的数量的因素：
质地比表面
有机质数量
沙土
0.5~10g·kg-1 (0.5-1%)
壤土 20~50g·kg-1 (2-5%)
粘土
50~65g·kg-1 (5-6.6%)
蔫湿度、临界水分）。
8
表61 各种作物的土壤萎蔫含水量(g·kg-1)
粗砂土 细砂土 砂质壤土 壤土 粘壤土
水稻
9.6
27
小麦
8.8
33
玉米 10.7
土壤水、空气和热量ppt课件
水势是除温度以外的所有影响水的化学 势的各种因素之和。因此，土水势由各 种分势组成：
ψ = ψm+ ψp+ ψs+ ψg….
1、基质势（基模势，ψm）
由于土壤的基质吸力（即弯月面力和吸附力） 对水份的吸持而引起的水份势值的降低，成为 基质势。
一般以纯自由水的水势为零作为参比标准，所 以基质势是负值。
在土壤物理、农田水利学、水文学等学 科中经常使用。
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所 含水量相当于同面积水层的厚度。
Dw= θv.h
单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体 积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
第二节、土壤水的能态
毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质， 移动速度快，可以满足作物的需要，是 作物可以利用的土壤水分的主要形态。
根据毛管水与地下水的联系情况和所处 的地形部位，可以将其分为毛管上升水 和毛管悬着水。
（1）毛管悬着水
降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而 保留在土壤上层的水分，称为毛管悬着 水。
进入土壤的自由水，由于受到各种力的 作用，它的活动能力减弱了。换句话说， 与相同条件下的纯自由水相比，土壤水 所含的能量降低了。
如果把同样温度、高度和大气压等条件 条件的纯自由水的水势等为零，则土水 势为负值。
所谓土水势，就是指土壤水的势能与纯 自由水的能量之差。
从热力学角度出发，可以将土壤水的势 能看成是土壤水和标准水之间化学势的 差异。
含水量越高，基质势的绝对值越低。 当土壤水分处于饱和状态时，基质势趋于零。
因此，基质势对非饱和土壤的水势运动和保持 有极其重要的作用。
ψ = ψm+ ψp+ ψs+ ψg….
1、基质势（基模势，ψm）
由于土壤的基质吸力（即弯月面力和吸附力） 对水份的吸持而引起的水份势值的降低，成为 基质势。
一般以纯自由水的水势为零作为参比标准，所 以基质势是负值。
在土壤物理、农田水利学、水文学等学 科中经常使用。
（1）水深（Dw） 指在一定厚度（h）和一定面积土壤中所 含水量相当于同面积水层的厚度。
Dw= θv.h
单位可以用cm或mm，
（2）绝对水体积（容量）
指一定面积一定厚度土壤所含水量的体 积，量纲为L3。 V方/公顷，
V方/亩
第二节、土壤水的能态
毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质， 移动速度快，可以满足作物的需要，是 作物可以利用的土壤水分的主要形态。
根据毛管水与地下水的联系情况和所处 的地形部位，可以将其分为毛管上升水 和毛管悬着水。
（1）毛管悬着水
降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而 保留在土壤上层的水分，称为毛管悬着 水。
进入土壤的自由水，由于受到各种力的 作用，它的活动能力减弱了。换句话说， 与相同条件下的纯自由水相比，土壤水 所含的能量降低了。
如果把同样温度、高度和大气压等条件 条件的纯自由水的水势等为零，则土水 势为负值。
所谓土水势，就是指土壤水的势能与纯 自由水的能量之差。
从热力学角度出发，可以将土壤水的势 能看成是土壤水和标准水之间化学势的 差异。
含水量越高，基质势的绝对值越低。 当土壤水分处于饱和状态时，基质势趋于零。
因此，基质势对非饱和土壤的水势运动和保持 有极其重要的作用。
第七章--水分、空气与热量PPT课件
CV=р·C
.
25
（二）土壤导热率
导热性:
土壤具有对所吸热量传导到邻近土层性质，称为 导热性。导热性大小用导热率表示。
导热率:heat conductivity,thermal conductivity
在单位厚度（1厘米）土层，温差为1℃时，每秒 钟经单位断面（1厘米2）通过的热量焦耳数（）。 其单位是J.cm-2.s-1.℃-1。
● 饱和含水量(saturated water content) 饱和含水 量是指土壤中孔隙都充满水时的含水量。以干 土质量或容积的百分量表示。
.
11
（二）土壤水的有效性(availability)
土壤水的有效性是指土壤水能
否被植物吸收利用及其难易程度。
不能被植物吸收利用的水称为无
效水,能被植物吸收利用的水称为有
又称多余水，是指土壤中充 滞于充气孔隙中的水分。存在于 土壤中的时间短，很快会因为重 力作用而渗入或流出。
.
9
三、土壤水分常数及土壤水分有效性
（一）土壤水分常数(soil moisture constant)
在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水分 常数。
●吸湿系数(hygroscopic coefficient) 最大吸湿水量
1、土壤空气与根系发育
2、土壤空气与种子萌芽
3、土壤空气与养分状况
4、Hale Waihona Puke 壤空气与植物病害.20
三、土壤空气的调节
1、调节土壤质地、结构，改善土 壤孔隙状况
2、排水降低土壤含水量
.
21
第三节 土壤热量
土壤中的热状况指土体中的热量分 布及其动态变化。
.
22
一、土壤热来源
《土壤空气和热状况》PPT课件
容积热容量(Cv)：指单位容积的土壤温度升高1℃所需 的热量(卡/立方厘米·℃)。
Cv=Cp×土壤容重 由于土壤组成分复杂，每种成分的热容量都不一样，不 同成分的容重也不一样。
Cv=mCv·Vm+OCv·V精选op+ptwCv·Vw+aCv·Va
16
第三节 土壤热性质
式中：mCv、OCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、 有 机质、水和空气的容积热容量；
随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2 含量减少，其含量相互消长。
三、土壤空气与作物生长
1、土壤空气与根系
精选ppt
2
第一节 土壤空气
若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育 就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物 根系停止发育。
O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1 ％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。
（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。 4、土壤空气状况与作物抗病性 （1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的 氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。 （2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离 区阻止病斑扩大。 （3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。
分作为微生物能源，大部分用来提高土温。在保护地的栽 培和早春育秧中，施用有机肥并添加热性物质，如半腐熟 的马粪等，可促进植物生长或幼苗早发快长。
3 地热 地壳传热能力差，对土壤温度影响极小，可忽略不计
精选ppt
11
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素
第二节 土壤热量
1、地面辐射平衡
收入
支出
太阳直接短波辐射(I)
据右图，设太阳辐射 能有47%到地面，蒸腾消 耗占23%，长波净辐射占 14%，对流传导占10%。
Cv=Cp×土壤容重 由于土壤组成分复杂，每种成分的热容量都不一样，不 同成分的容重也不一样。
Cv=mCv·Vm+OCv·V精选op+ptwCv·Vw+aCv·Va
16
第三节 土壤热性质
式中：mCv、OCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、 有 机质、水和空气的容积热容量；
随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2 含量减少，其含量相互消长。
三、土壤空气与作物生长
1、土壤空气与根系
精选ppt
2
第一节 土壤空气
若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育 就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物 根系停止发育。
O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1 ％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。
（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。 4、土壤空气状况与作物抗病性 （1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的 氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。 （2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离 区阻止病斑扩大。 （3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。
分作为微生物能源，大部分用来提高土温。在保护地的栽 培和早春育秧中，施用有机肥并添加热性物质，如半腐熟 的马粪等，可促进植物生长或幼苗早发快长。
3 地热 地壳传热能力差，对土壤温度影响极小，可忽略不计
精选ppt
11
二、土壤表面的辐射平衡及影响因素
第二节 土壤热量
1、地面辐射平衡
收入
支出
太阳直接短波辐射(I)
据右图，设太阳辐射 能有47%到地面，蒸腾消 耗占23%，长波净辐射占 14%，对流传导占10%。
土壤学土壤空气和热量状况
15 0.25 20.49 0.87 19.95 0.13 20.86 0.39 20.51
20 0.48 20.48 1.35 20.06 0.15 20.12 0.41 20.63
30 0.57 19.87 1.16 20.01 0.31 20.18 1.16 20.36
50 0.92 19.93 1.52 19.70 0.40 20.20 1.28 19.87
D=D0·S·l/le
D0—自由空气中的扩散系数； S—未被水分占据的孔隙度； l—土层厚度； le—气体分子扩散通过的实际长度。 l/le和S的值都小于1。
结构良好的土壤中，气体在团聚体间的大孔隙间 扩散，而团聚体内的小孔隙则较长时间保持或接近水饱 和状态，限制团聚体内部的通气性状。所以紧实的大团 块，即使周围大孔隙通气良好，在团块内部仍可能是缺 氧的。所以通气良好的旱地也会有厌气性的微环境。
六、土壤通气指标
1.土壤孔隙度 总孔隙度50～55%或60%，其中通气孔度要求
8～10%，最好15～20%。这样可以使土壤有一定 保水能力又可透水通气。 2.土壤呼吸强度(intensity of soil respiration)
覆膜
露地
05-01
07-29
05-01
07-29
CO2
O2
CO2
O2
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
O2
CO2
O2
0
—
— 0.92 —
— 0.06 0.06
—
5 0.16 20.50 1.01 20.44 0.07 20.65 0.21 20.65
10 0.42 20.40 1.06 20.28 0.10 20.51 0.28 20.67
土壤水、空气和热量
土壤水、空气和热量第五章土壤水、空气和热量主要教学目标：学会分析土壤肥力要素水、气、热之间的关系。
由于土壤水分的重要作用，因此首先要求学生掌握土壤水的形态学观点和能量学观点。
在基本知识掌握的基础上，并能系统地处理土壤水、气、热三者的相互关系和调节措施。
主要内容：第一节土壤水的类型第二节土壤水分含量的表示方法第三节土壤水分能量的分析第四节土壤水分的管理与调节第五节土壤空气和热量第六节土壤水、气、热的相互关系第一节土壤水的类型土壤学中的土壤水是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤中分离出来的水分。
土壤中液态水数量最多，对植物的生长关系最为密切。
液态水类型的划分是根据水分受力的不同来划分的，这是水分研究的形态学观点。
这一观点在农业、水利、气象等学科和生产中广泛应用。
一、吸湿水土壤颗粒从空气中吸收的汽态水分子。
从室外取土，放在室内风干若干时间后，表面上看似乎干燥了，但把土壤放在烘箱中烘烤，土壤重量会减轻；再放置到常温常压下，土壤重量又会增加，这表明土壤吸收了空气中的水汽分子。
土壤的吸湿性是由土粒表面的分子引力作用所引起的，一般来说，土壤中吸湿水的多少，取决于土壤颗粒表面积大小和空气相对湿度。
由于这种作用的力非常大，最大可达一万个大气压，所以植物不能利用此水，称之为紧束缚水。
二、膜状水土粒吸足了吸湿水后，还有剩余的吸引力，可吸引一部分液态水成水膜状附着在土粒表面，这种水分称为膜状水。
重力不能使膜状水移动，但其自身可从水膜较厚处向水膜较薄处移动，植物可以利用此水。
但由于这种水的移动非常缓慢（0.2—0.4mm/d），不能及时供给植物生长需要，植物可利用的数量很少。
当植物发生永久萎蔫时，往往还有相当多的膜状水。
三、毛管水当把一个很细的管子（毛细管）插入水中后，水分可以上升的较高于水平面，并保持在毛细管中。
毛管水：由于毛管力的作用而保持在土壤中的液态水。
毛管水可以有毛管力小的方向移向毛管力大的方向，毛管力的大小可用Laplace 公式计算：P = 2T/r式中的P为毛管力，T为水的表面张力，r为毛管半径。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、土壤空气与根系
第一节 土壤空气
若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育 就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物 根系停止发育。
O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1 ％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。
土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使 水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。
第一节 土壤空气
二、土壤空气含量
土壤空气含量=总孔度-水分容积百分率 土壤空气的组成不是固定不变的，土壤水分、土 壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH值，季节变化 及栽培措施等都会影响土壤空气变化。 随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2 含量减少，其含量相互消长。
三、土壤空气与作物生长
0.98
一般越接近地表的土壤空气与大气组成越相近， 土壤深度越大，土壤空气组成与大气差异也越大。
土壤空气
土壤 空气 与近 地表 大气 组成 的差
别
土壤空气中的CO2含量高于大气 土壤空气中的O2含量低于大气 土壤空气中水汽含量高于大气 土壤空气中含有较多的还原性气体
土壤剖面CO2和O2体积含量分布示意图
2、土壤空气与种子萌发
种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时， 葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。
第一节 土壤空气
3、土壤空气与微生物活动
（1）土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。 通气良好 利于有机质矿质化。
（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。 4、土壤空气状况与作物抗病性 （1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的 氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。 （2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离 区阻止病斑扩大。 （3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。
D--在该介质中扩散系数(其量纲为面积/时间) 从公式可见，气体扩散通量(qd)与其扩散系数(D) 和浓度梯度(dc/dx)或分压梯度(dp/dx)成正比。 浓度梯度是不易控制因素，所以只有调整扩散系数 D来控制气体扩散通量。 扩散系数D值的大小取决于土壤性质，通气孔隙状 况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等
第一节 土壤空气
一、土壤空气组成
通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良， 则土壤空气组成与大气有明显的不同。
表6－1 土壤空气与大气组成差异
气体 近地表大气
(%) 20.94
CO2(%) 0.03
N2 (%) 78.05
其它气体(%) 0.98
土壤空气 18.0～20.03 0.15～0.65 78.8～80.24
第一节 土壤空气
四、土壤空气与大气痕量温室气体的关系 大气中痕量温室气体（CO2、CH4、N2O、氯氟烃化合
物）导致的气候变暖，是人们关注的重大环境问题。 土壤向大气释放温室气体，因此说土壤是大气痕量
温室气体的源。 土壤对大气中温室气体的吸收和消耗，称为汇。
土壤空气
二、土壤空气的运动
土壤与外界不断地进行气体的交换，如果土壤空气和大气不 进行交换，土壤空气中的氧气可能会由于土壤生物的存在， 而在12-40h被消耗无余。
注意：
①土壤空气对植物生长的影响，有许多过程和因素需进 一步研究。如土壤微生物需O2有一个很宽的范围。 ②仅仅一个空气容量指标并不能肯定土壤是否能满足植 物和微生物对氧的需求。
③土壤中CO2浓度对植物生长的影响也有待进一步研究。 现有的研究表明，某一特定植物对CO2浓度有一最佳值, 过高或过低都会引起根系生长衰退。过高浓度CO2往往 伴随缺O2而造成不良后果，但一定浓度CO2对植物生长 也有促进作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有 利于有些土壤养分的释放.
土壤对流公式：qv=-(k/η)▽p
qv--空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的
空气容积）
“-”--表示方向
k--通气孔隙通气率 η--土壤空气的粘度
p--土壤空气压力的三维（向）梯度
从公式可见
空气对流量随土壤透气率和气压梯度增加而增大
第一节 土壤空气
2、土壤空气的扩散
在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度， 驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用， 称为土壤呼吸。是土壤与大气交换的主要机制。
土壤空气
在分压梯度的作用下，
CO2 O2
驱使CO2气体分子不 断从土壤中向大气扩
散，同时使O2分子不断从大气向土壤空气散。土壤的 这种被从称大为气土中壤吸呼收吸O。2，同时排出CO2的气体扩散作用
D=D0·S·l/le
第一节 土壤空气
式中： D0--自由空气中的扩散系数 S--未被水分占据的孔隙度 l--土层厚度 le--气体分子扩散通过的实际长度 l/le和S的值都小于 1
结构良好土壤中，气体在团聚体间大孔隙间扩散，而 团聚体内小孔隙则较长时间保持或接近水饱和状态，限制 团聚体内部通气性状。所以紧实大团块，即使周围大孔隙 通气良好，在团块内部仍可能是缺氧。所以通气良好的旱 地也会有厌气性微环境。
土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。
影响土壤空气运动的因素有气象因素、土 壤性质及营林耕作措施等。气象因素主要 有气温、气压、风力和降水等。
1、土壤空气的对流 土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体
流动，也称质流。对流由高压区 低压区。
第一节 土壤空气
总压力梯度的产生： 气压变化、温度梯度、土壤表层风力、降水或灌溉等。
土壤中CO2和O2的扩散过程分气相、液相两部分。 气相扩散 通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的 气体交流作用
液相扩散 通过不同厚度水膜的扩散 两种扩散都可以用费克(Fick)定律表示：
qd =Ddc/dx
土壤
第一节 土壤空气
式中：qd--扩散通量(单位时间通过单位面积扩散的质 量)； dc/dx--浓度梯度；
第八章 土壤空气和热量状况
内容提要
土壤空气与大气的组成差异 土壤空气的运动方式 土壤热量来源及土壤的热量平衡 土壤热容量及计算 土壤导热率 土壤水、气、热三者相互关系
土壤空气
第一节 土壤空气 一、土壤空气的数量与组成
土壤空气与土壤水分 存在于土体孔隙内， 在一定容积的土壤中， 在孔隙度不变的情况 下，两者所占的容积 比数量，土壤空气随 土壤水分而变化，而 且呈相应的消长关系。
第一节 土壤空气
若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育 就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物 根系停止发育。
O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1 ％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。
土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使 水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。
第一节 土壤空气
二、土壤空气含量
土壤空气含量=总孔度-水分容积百分率 土壤空气的组成不是固定不变的，土壤水分、土 壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH值，季节变化 及栽培措施等都会影响土壤空气变化。 随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2 含量减少，其含量相互消长。
三、土壤空气与作物生长
0.98
一般越接近地表的土壤空气与大气组成越相近， 土壤深度越大，土壤空气组成与大气差异也越大。
土壤空气
土壤 空气 与近 地表 大气 组成 的差
别
土壤空气中的CO2含量高于大气 土壤空气中的O2含量低于大气 土壤空气中水汽含量高于大气 土壤空气中含有较多的还原性气体
土壤剖面CO2和O2体积含量分布示意图
2、土壤空气与种子萌发
种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时， 葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。
第一节 土壤空气
3、土壤空气与微生物活动
（1）土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。 通气良好 利于有机质矿质化。
（2）根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。 4、土壤空气状况与作物抗病性 （1）植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的 氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用。 （2）呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离 区阻止病斑扩大。 （3）伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。
D--在该介质中扩散系数(其量纲为面积/时间) 从公式可见，气体扩散通量(qd)与其扩散系数(D) 和浓度梯度(dc/dx)或分压梯度(dp/dx)成正比。 浓度梯度是不易控制因素，所以只有调整扩散系数 D来控制气体扩散通量。 扩散系数D值的大小取决于土壤性质，通气孔隙状 况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等
第一节 土壤空气
一、土壤空气组成
通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良， 则土壤空气组成与大气有明显的不同。
表6－1 土壤空气与大气组成差异
气体 近地表大气
(%) 20.94
CO2(%) 0.03
N2 (%) 78.05
其它气体(%) 0.98
土壤空气 18.0～20.03 0.15～0.65 78.8～80.24
第一节 土壤空气
四、土壤空气与大气痕量温室气体的关系 大气中痕量温室气体（CO2、CH4、N2O、氯氟烃化合
物）导致的气候变暖，是人们关注的重大环境问题。 土壤向大气释放温室气体，因此说土壤是大气痕量
温室气体的源。 土壤对大气中温室气体的吸收和消耗，称为汇。
土壤空气
二、土壤空气的运动
土壤与外界不断地进行气体的交换，如果土壤空气和大气不 进行交换，土壤空气中的氧气可能会由于土壤生物的存在， 而在12-40h被消耗无余。
注意：
①土壤空气对植物生长的影响，有许多过程和因素需进 一步研究。如土壤微生物需O2有一个很宽的范围。 ②仅仅一个空气容量指标并不能肯定土壤是否能满足植 物和微生物对氧的需求。
③土壤中CO2浓度对植物生长的影响也有待进一步研究。 现有的研究表明，某一特定植物对CO2浓度有一最佳值, 过高或过低都会引起根系生长衰退。过高浓度CO2往往 伴随缺O2而造成不良后果，但一定浓度CO2对植物生长 也有促进作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有 利于有些土壤养分的释放.
土壤对流公式：qv=-(k/η)▽p
qv--空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的
空气容积）
“-”--表示方向
k--通气孔隙通气率 η--土壤空气的粘度
p--土壤空气压力的三维（向）梯度
从公式可见
空气对流量随土壤透气率和气压梯度增加而增大
第一节 土壤空气
2、土壤空气的扩散
在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度， 驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用， 称为土壤呼吸。是土壤与大气交换的主要机制。
土壤空气
在分压梯度的作用下，
CO2 O2
驱使CO2气体分子不 断从土壤中向大气扩
散，同时使O2分子不断从大气向土壤空气散。土壤的 这种被从称大为气土中壤吸呼收吸O。2，同时排出CO2的气体扩散作用
D=D0·S·l/le
第一节 土壤空气
式中： D0--自由空气中的扩散系数 S--未被水分占据的孔隙度 l--土层厚度 le--气体分子扩散通过的实际长度 l/le和S的值都小于 1
结构良好土壤中，气体在团聚体间大孔隙间扩散，而 团聚体内小孔隙则较长时间保持或接近水饱和状态，限制 团聚体内部通气性状。所以紧实大团块，即使周围大孔隙 通气良好，在团块内部仍可能是缺氧。所以通气良好的旱 地也会有厌气性微环境。
土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。
影响土壤空气运动的因素有气象因素、土 壤性质及营林耕作措施等。气象因素主要 有气温、气压、风力和降水等。
1、土壤空气的对流 土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体
流动，也称质流。对流由高压区 低压区。
第一节 土壤空气
总压力梯度的产生： 气压变化、温度梯度、土壤表层风力、降水或灌溉等。
土壤中CO2和O2的扩散过程分气相、液相两部分。 气相扩散 通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的 气体交流作用
液相扩散 通过不同厚度水膜的扩散 两种扩散都可以用费克(Fick)定律表示：
qd =Ddc/dx
土壤
第一节 土壤空气
式中：qd--扩散通量(单位时间通过单位面积扩散的质 量)； dc/dx--浓度梯度；
第八章 土壤空气和热量状况
内容提要
土壤空气与大气的组成差异 土壤空气的运动方式 土壤热量来源及土壤的热量平衡 土壤热容量及计算 土壤导热率 土壤水、气、热三者相互关系
土壤空气
第一节 土壤空气 一、土壤空气的数量与组成
土壤空气与土壤水分 存在于土体孔隙内， 在一定容积的土壤中， 在孔隙度不变的情况 下，两者所占的容积 比数量，土壤空气随 土壤水分而变化，而 且呈相应的消长关系。