第5章 土壤空气
第五章 土壤空气与土壤热状况
（二）合理灌排,控制水分,调节气热
(一)合理灌溉,节约用水 (二)排除积水、通气增温 (三)通过灌排、通气调温
（三）精耕细作,蓄水保墒,通气调温
耕作不仅可以蓄水保墒,而且可以改善 土壤的通气性和温热状况。经常采用的 耕作措施有: 中耕 深翻 镇压
（四）降低土表蒸发,调节土壤 水气热状况
露水的形成
老师：露水是怎样形成的？并说出理由来。
学生回答到：
地球旋转不停，热得出汗，这就
是露水。
露水的形成
晴朗无云的夜间，地面热量散失很快，地 面气温迅速下降。温度降低，空气含水汽的能 力减小，大气低层的水汽就附在草上、树叶上 等，并凝成细小的水珠，即露水。 增加近地面空气的温度，又使水汽扩散， 露水也很难形成。 露水对农作物很有好处， 露水像雨一样，能滋润土壤起到帮助植物生长 的作用。
三 土壤通气状况与作物生长
(一)影响根系发育
大多数作物在通气良好的土壤中,根系 长、颜色浅、根毛多;缺O2土壤中的根系 则短而粗,颜色暗,根毛大量减少。 根系生长需要氧：氧浓度<9~10%，生 长受阻；<5%时，发育停止。
(二)影响根系吸收功能
通气不良时,根系呼吸作用减弱,吸收养 分和水分的功能降低,特别是抑制对K的 吸收,依次为Ca、Mg、N、P等。
2、土壤空气O2含量
比大气低，主要是因为根系和微生物 的呼吸作用需要消耗O2，OM的分解也会 消耗掉O2。
3、土壤空气相对湿度
比大气高。除表层干燥土壤外，土壤 空气湿度一般都在99%以上，处于水汽 饱和状态，而大气只有在多雨季节才接 近饱和。
4、还原性气体
第5章 土壤空气
5.2.1气体的整体流动和整体交换
气体的整体流动和整体交换由压力梯度引起由下式计算
J g = k /η
dp dx
J g ——气体通气密度（g/m2●s） k ——透气率（m2/s）
η
压力梯度产生的原因：
dp ——土壤空气粘滞度（g/m●s） ——压力梯度（N●m/m） dx
温度：土层之间，土壤与大气之间 风的作用 土壤含水量的影响
5.2.2 扩散作用
Fick定律：
dc J g = − Dg dx
式中， Dg气体扩散系数（m2/s）
dc 气体浓度梯度（g/m3/m） dx
5.2.3 气体扩散系数的确定
Dg = D0ε (φ g )
ε (φ g )
ε (φ g ) = bφ
第5章 土壤空气
5.的通气性
5.3 土壤气体运动的计算及参数测定
5.1 土壤空气的含量及成分
土壤空气含量计算公式如下：
φg =
φg
Vg Vt
×100%
Vt
——土壤总体积
——土壤空气含量
V g ——土壤空气体积
一般旱田土壤空气含量在10 ～ 15%以上，受土壤质地和土壤结 构状况影响较大。砂土空气含量高，粘土空气含量低，有团粒结 构土壤空气含量适中。
5.1 土壤空气的含量及成分
土壤空气成分随季节，土壤条件，作物种类及生物活动因素变化 土壤空气与大气成分的区别 CO2高于大气CO2含量6 ～ 7倍 O2含量小于大气O2含量 水汽含量高于大气水汽含量 还原性气体（CH4，H2S等）高于大气含量
5.2 土壤的通气性
土壤的通气性泛指土壤空气与大气进行交换以及土体 内气体的能力。 土壤空气通气机理有以下两点：
5-1土壤
9、寒带森林土壤 ——灰化土
是典型的灰化过程所形 成的土壤。灰化土层属于强 酸性土壤，养分缺乏，对农 业利用不利。 分布较广泛，在欧亚大陆北 部和北美北部，东西向延伸 形成连续的土壤分布带。
10、苔原土壤——冰沼土
是在严寒湿润气候和苔原植被下发育形成的 土壤。土层浅薄（一般＜50cm），质地较粗，下 面是基岩或永冻层，基本无农业利用价值。 主要分布在南北极冰原的外缘地带。
土壤质地三角分类法
粘粒
100 0 ②
①砂质土：砂粒含量在 70％以上。结构松散， 通气和排水条件良好， 但保水保肥能力弱。
砂粒
0
①
100 粉 0
100
砂
②粘质土：粘粒占优势，粘粒含量不低于40％， 结构较紧密，湿粘干结，通气和排水条件不佳， 但保水保肥能力强。 ③壤质土：砂粒、粉砂粒和粘粒三者含量相对 均匀，特性介于上述两者之间。农业价值较高 的土壤大都属于壤质土。
是温带森林土壤与典型 草原土壤的过渡类型。 特点：降水量＞蒸发量。 形成深厚的有机质丰富的 A 层，呈中性或微酸性，团粒 结构发育，是肥力水平最高 的土壤之一。
6、温带典型草原土壤——黑钙土
因其上部富含有机质 黑色土层与下部浅色钙积 层而得名，是典型的钙化 过程所形成的土壤。 特点：降水量≈蒸发量。 也具有深厚的有机质表层， 呈中性或微碱性，肥力也 较高。
1、腐殖化过程
是一种生物成土过程。指进入土壤的有机 残体转化为腐殖质并在土壤表层积累的过程。 其结果是土壤表层形成一个色调偏暗的腐殖质 层。 在冷湿草原及草甸植被下，腐殖质层厚度 最大、腐殖质含量最高、颜色最暗。
2、泥炭化过程
也是一种生物成土过程。指有机质主要以 植物残体形式在土体上部积聚的过程。泥炭化 过程主要发生在积水的沼泽地带，水生植物残 体因缺氧而不能彻底分解。
新人教高一地理必修一 第五章植被与土壤 知识点提纲讲义 总结
4.垂直结构差异(1)原因：争夺阳光的生奁竞争。
(2)规律：一般而言，气温越高、降水量越多的地方，植被高度殺大,植物种的数量越多，垂直结构越圭亶。
二、森林1.热带雨林(1)分布：热带雨林气候区和热带季风气候区。
(2)特征：全年旺盛生长；植物种类丰富,垂直结构复杂，常见茎花、板根等现象。
分布亚热带季风气候区和亚热带湿润气候区特森林常绿，乔木多革质叶片，花期多集中在春末夏初,垂直结征构较热带雨林简单3.落叶阔叶林(夏绿林)(1)分布：温带季风气候区和温带海洋性气候区。
(2)特征：乔木叶片宽阔，春季发叶，秋冬季落叶。
4.亚寒带针叶林(1)分布：亚欧大陆和北美大陆的亚寒带地区。
(2)特征：针叶林以松、杉类植物为主,叶片为针状，以抗寒抗旱。
三、草原与荒漠丄•草原分布:热带雨林带的南北两侧(2)温带草原：夏绿冬枯，植被高度较热带草原低。
2.荒漠：分布于气候干旱地区，以旱生的灌垄为主，具有耐长期干旱的形态和结构。
四、植被与自然地理环境的相互关系厠愚航植誠垂直分异利卡地帯性分布「防凤禹沙•-威少融地鋭的形般马廳B1决定植被类型八光原、降水、現■网斯节温差、增加議腾、澗节大气成分书馥性、碱性涉响植披类熨；肥力影响电肉丁理1植被丰富，保持水土；植铁稀疏’侵边加剧木分充足・_植餓丰富潑諒水瓠坯含沙童「両与自然要素的相互关系一一、植被与环境1.植被：自然界成群生长的各种植物的整体。
2.分类:天然植被和人工植被。
3.演化第五章植被与土壤第一节植被的植物生长植被与环境的关系一一相互作用、相互影响、相互制约。
(1)环境为植被的发育和生长提供阳光、空气、水分、养料、适宜的温度等生长所必需的条件；(2)植物的生长又会对环境产生影响，比如植物根系的生长、腐败的植物会影响土壤的结构和组成;(3)植物可以保持水土，调节气候；(4)植物种类的改变会造成生物种类的改变等；(5)不同的植被又依赖于不同的特定的环境，具有适应当地特定环境的特征；(6)植被离开了所适合的生长环境，可能会造成不结实、生长不良，甚至死亡等不良后果；4.一些特殊地理环境下的植被特征56.森林的作用及遭破坏后带来的生态环境问题 （3）土壤剖面构造①自然土壤k;..;-.-;:序净化空弋,美牝环境 涵养*源、保持水土,吸勾除尘,防风固沙 緊衙物种＞维护生轴破坏丘菟侯交化-生态坏境总*-I 然灾番频发凸牧窖祥性锐减淀枳层■MMH■a =uurri1n1ra.仃机层以井斛和也卜榊的和机质为主⑷质层疑器盘强矿物质淋先.颜色较注第二节土壤 组成 特征 作用 关系 矿物质 成土母质（风化壳或风化堆积物）风化形成的土壤固体颗粒；经风化分解，释放一些养分元素（K 、P 、Ca 等），供植物吸收 土壤中矿物养分的主要来源 彼此间有密切联系，就形成了土壤的肥力特征肥力高低取决于水、肥、气、热四个因素的协调程度有机质 多集中在表层，影响土壤肥力的形成和发展土壤肥力的重要标志 水分 贮存在土壤孔隙中，具有很大的流动性 影响土壤的热量状况 空气一、观察土壤 1. 土壤概念;陆地表层具有一定肥力，能够生长植物的疏松表层。
第5章 土壤空气
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。
刘春生版《土壤肥料学》第五章-土壤空气和温度-思考题解析
刘春生版《土壤肥料学》1、土壤空气更新的方式及其影响因素有哪些？土壤空气更新的方式是对流和扩散。
土壤空气的对流是指土壤与大气间由总压力梯度驱动气体的整体流动。
也称为质流。
土壤空气的扩散是指在分压梯度的驱动下，使CO2不断从土壤中向大气扩散，O2不断从大气向土壤扩散的现象。
一般认为扩散作用是土壤空气与大气进行交换的主要机制。
其影响因素有：气压、温度、降水或灌溉、耕作、镇压以及土壤表面的风力等因素。
2、与大气相比，土壤空气的组成有哪些特点？土壤空气的组成与大气的组成基本相似，但某些气体含量有明显差异。
土壤空气主要来自近地面的大气，少量是土壤是生物、生物化学和化学过程产生的气体。
土壤空气的组成特点有：土壤空气中CO2含量通常比大气高数倍至数十倍；土壤空气中的O2浓度低于大气；土壤空气中水汽含量高于大气；土壤空气中还原性气体浓度高于大气；土壤空气成分随时空而变化。
3、土壤空气和温度对植物生长有何影响？如何调控？（1）土壤空气对植物生长的何影响：土壤通气性能的好坏，直接影响土壤肥力的有效利用，进而影响作物生长。
土壤通气不良，则氧气不足，将抑制作物根系的呼吸作用，进而削弱根系吸收水肥的功能。
土壤的通透性与水有直接关系，水又是影响土壤肥力的主要因素之一。
土壤的通气状况对土壤中微生物的影响。
在通气不良的情况下，嫌气性微生物占优势，有机质分解速度变慢，释放有效养分少，同时形成一些对作物有害的物质如硫化氢，低价铁锰和有机酸等。
其调控措施：人工划锄、中耕等；增施有机肥，如腐熟的动物粪便，作物秸秆等；增施微生物菌肥。
（2）土壤温度对植物生长的影响：影响植物种子萌发、植物根系生长、植物营养生长和生殖生长、土壤微生物的活动。
其调控措施：在农业生产中，土壤温度的调节通常是通过合理耕作、覆盖、灌溉和排水、应用增温保墒腐蚀剂等农业技术措施进行的。
4、影响土壤温度的因素有哪些？影响土壤温度最重要的因子是太阳辐射量。
随着地理位置、地形、季节、昼夜等变化，太阳辐射的条件不同，土壤温度也不同。
第五章 土壤空气与热状况
4、对土壤热特性的影响因素：固、液、气三相物质比例 由下表可见，土壤水分热容量最大，土壤空气最小，而 矿质土粒和土壤有机质介于两者之间，而固体是相对稳 定的，则主要取决于土壤水分和土壤空气的含量。 所以，粘土：水分含量较高，早春季节解冻迟，土壤回 升慢，为冷性土； 砂土：水分含量低，早春土温回升快，为热性土。
三、土壤通气性（soil aeration） 土壤通气性（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。
土壤通气性影响多种生物的生命活动，各种有机物质转化的化
学过程，根际呼吸，种子萌发，土壤病虫害的发生。
土壤通气产生的机制：
（一）、土壤空气扩散（Soil air diffusion） 指某种气体成分由于分压梯度与大气不同而产生的移动。它是 土壤空气与大气间进行交换的主要因素，原理服从气体扩散 公式： F＝－D· dc/dx F：单位时间气体扩散通过单位面积的数量； Dc/dx：气体浓度梯度或气体分压梯度； D：扩散系数，负号表示其从气体分压高向低扩散。
2、土壤水分调节：
减少土壤水分的损失；增加作物对降雨，灌溉水及土壤中 原有贮水的有效利用，同时包括对多余水分的排除等， 措施如下： （1）控制地表径流，增加土壤水分入渗；
合理耕翻：创造疏松的耕作层，保持土壤适当的透水性 以吸收更多的降雨和减少地表径流损失。 等高种植，建立水平梯田：改造地形，平整土地，减少 水土流失，梯田层层蓄水，坎地节节拦蓄 改良表土质地结构：增加土壤孔隙度，使蓄墒能力增强。
第二节
一、土壤热来源与平衡
土壤热状况
（一）土壤热来源
1、太阳辐射（solar radiation） 与所处的纬度有关，随纬度的提高，接受辐射减少；
高中地理湘教版(2019)必修第一册 第五章 第二节土壤的形成
第五章 地球上的植被与土壤
考点一 土壤的主要形成因素 1．有关气候与土壤的关系，说法正确的是( ) A．寒冷的气候条件下，土壤中的有机物含量少 B．温暖湿润的气候条件下，化学分解和微生物分解都较快 C．温暖湿润的气候条件下，土壤中的有机质含量较多 D．高温多雨的气候条件下，土壤多呈碱性 答案：B
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第五章 地球上的植被与土壤
1．土壤剖面：指从地面垂直向下的土壤纵断面，由一些形态特 征各异的、大致与地面_平__行__展__布__的土层所构成。 2．土层
有机层：土壤表层的植物残体堆积层，以分解和 土层腐半 殖分 质解 层的 ：土_有 _壤_机 _腐_质 _殖__质_为积主累而形成的暗色土层，
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第五章 地球上的植被与土壤
2．人类活动 (1)积极影响：人类活动可以培育出一些肥沃、高产的耕作土壤， 如_水__稻__土____。 (2)消极影响：不合理的人类活动，可导致土壤__退__化_____，如 肥力下降、水土流失、盐渍化、荒漠化、土壤污染等。
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三、土壤剖面
第五章 地球上的植被与土壤
以分解和半分解的有机质为主
腐殖质层
腐殖质积累，颜色较深，呈灰黑色或黑色
淋溶层
由于溶解于水的矿物质随水的下渗向下运移， 本层矿物质淋失，颜色较浅
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第五章 地球上的植被与土壤
土壤层 淀积层 母质层 母岩层
特点 淋溶层淋失的物质在此沉淀、积累，质地黏重、
紧实，呈棕色或红棕色 疏松的风化碎屑物质
坚硬的岩石
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第五章 地球上的植被与土壤
本部分内容讲解结束
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第五章 地球上的植被与土壤
二、选择题
第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系
1.3.1.1吸湿水: 干燥的土粒由于分子引力和静电引力的 存在而从空气中吸收水份的性质称为吸 湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水. 特点: <1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大 气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大; 也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸 湿量也愈大.
<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气 压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大 气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.
年变化 － （太阳辐射能的季节变化） 呈现两个阶段, 升温阶段, 2~7月; 降温阶段, 8~1月; 最高温7月, 最低温1月. 随土层加深年变幅也减小, 在5~20米处消 失.
影响土温的因素： 一切影响土壤热量收入或支出的因素最终都将 影响土壤温度的高低, 可分为环境因素和土壤 内部因素两大类. 环境因素: a. 土壤所处的纬度 随着纬度的增加, 太阳入射角减小, 单位面积土 壤得到的太阳辐射能减少, 故纬度越高, 土温越 低.
第 五 章 土壤水、热、气、 肥及其相互关系
土壤水、热、气、肥4大因素 ：
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 共存于土壤体系中，相互联系、相 互制约的。
第 一 节
土壤热性质
1- 土壤的热量来源 土壤热量主要来自4个方面，太阳辐射能、地热、 生物热和化学热。 1-1 太阳辐射： 任何物体，温度高于绝对零度 (－273 ℃) 时, 都要以电磁波的方式向外辐射能量。 太阳表面温度高达6000 ℃, 它要以电磁波 的方式向外辐射大量能量, 这种能量是土壤热 量的主要来源, 一般每cm2每分钟可得到1.9 卡 的热量.
土壤学第五章
（一ห้องสมุดไป่ตู้、定量测定方法 1、烘干法（标准法） 2、中子仪法 3、时域反射仪（Time Domain Reflectometry TDR）
中子仪测定土壤水分
（二） 土壤水分的定性测定方法
干：不凉手。砂土成自由单粒。壤土和粘 土起灰尘，或成自由的硬块。 潮：手摸有凉感。砂土略有粘结性，壤土 和粘土散成软的团粒。 润：手摸感觉很凉，加水不变色。砂土有 粘结性，壤土和粘土有可塑性。 湿（湿土）：在手上留水痕。 透湿：水从土中流出来。
2、土壤水分特征曲线意义：
第一，不同质地土壤达到萎蔫系数和田间 持水量时，但土壤水吸力相似。达到萎 蔫系数时，土壤水吸力为15atm或15bar， pF为4.2；达到田间持水量时，土壤水 吸力为0.3atm或0.3bar；pF为2.8。 第二，不同质地土壤含水量相同时，其吸 水力相差很大。对植物的有效性不同。
第二节 土壤水分含量的表示方法
一、土壤绝对含水量 1、重量百分数： 土壤水分重量占烘干土的百分率。 意义：每百克干土中，所含的水的质量数。
一、土壤绝对含水量
2、土壤容积含水量 （1）单位容积土壤中水所占的容积。 注意：计算的基础是土壤的总容积。 （2）与质量百分数的关系 土壤容积含水量%=土壤重量含水量*容重 （3）意义： 可反映土壤孔隙的充水程度，可计算土壤 的固、液、气相的三相比。
第五章 土壤水、空气和热量
主要教学目标： 1、了解土壤水对园林植物生长的意义； 2、土壤水如何存在于土壤中。 3、如何表示土壤水分含量的高低； 4、如何了解能够被植物吸收利用的水量； 5、怎么测定土壤的水分。 6 、园林土壤的通气性如何？如何影响植物的 生长，如何调节城市土壤的通气性性能。
主要内容
第四节 土壤水分的调节 4、土壤的物理性质：土壤质地、土壤结 构、土壤松紧度、有机质含量都对土壤 水分的入渗、流动、保持、排除以及蒸 发等，产生重要的影响。在一定程度程 度上，决定着土壤的水分状况。与气候 因素相比，土壤物理性质是比较容易改 变的而且是行之有效的。 5、人为影响：主要是通过灌溉、排水等 措施，调节土壤的水分含量。
第5章-我国主要的环境污染问题(1-2节).
二 土壤污染的概念、特点、种类、来源及后果
• 土壤污染是指有害物质的含量超过了土壤自然本底 的含量和土壤的自净能力，因而破坏了土壤系统原 来的平衡，使土壤的作用和理化性质发生了变化。
• 土壤污染除影响食物的卫生品质外，也明显地影响到农作 物的其他品质。有些地区污灌已经使得蔬菜的味道变差， 易烂，甚至出现难闻的异味；农产品的储藏品质和加工品 质也不能满足深加工的要求。
3．土壤污染危害人体健康
• 土壤污染会使污染物在植（作）物体中积累， 并通过食物链富集到人体和动物体中，危害 人畜健康，引发癌症和其他疾病等。
气体污染物在气溶胶的溶解；
空气中粒状污染物对气体污染物的吸附作用， 或粒状污染物表面上的化学物质与气体污染物之间的化学 反应；
气体污染物在太阳光作用下的光化学反应。
二次污染物是指由一次 污染物在大气中互相作 用经化学反应或光化学 反应形成的与一次污染 物的物理、化学性质完 全不同的新的大气污染 物,其毒性一般比一次 污染物还强。
• 目前，我国对这方面的情况仍缺乏全面的调 查和研究，对土壤污染导致污染疾病的总体 情况并不清楚。但是，从个别城市的重点调 查结果来看，情况并不乐观。我国的研究表 明，土壤和粮食污染与一些地区居民肝肿大 之间有明显的关系。
4．土壤污染导致其他环境问题
• 土地受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水 力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、地表水污 染、地下水污染和生态系统退化等其他次生生态环境问题。
二氧化碳 氖 氦
甲烷
浓度 (ppm) 780,900 209,400 9,300 315 18 5.2
土壤气相组成与调控
土壤气相组成与调控一、土壤空气2、土壤空气组成。
土壤空气与大气组成基本相似，但有些气体有明显差异。
与大气相比，土壤空气的组成特点如下：第一，土壤空气中的二氧化碳含量高于大气。
第二，土壤空气中的氧气含量低于大气。
第三，土壤空气的相对湿度高于大气。
第四，土壤空气中的还原性气体含量远高于大气。
还原性气体通常在水分饱和的土壤中产生，如浓度过高，可能会对植物生长不利。
第五，在不同季节和不同土壤深度土壤空气各成分的浓度变化很大。
这主要是由植物根系的活动和土壤空气与大气交换速率的大小决定。
如根系活动弱，且交换速率快，则土壤空气与大气成分深度相近；反之，两者的成分相差较大。
3、泥土空气与植物生长。
土壤空气状况是土壤肥力的重要因素之一，不仅影响植物生长发育，还影响土壤肥力状况。
①影响种子萌发。
对于一般植物种子，土壤空气中的氧气含量大于10%则可满足种子萌发需要；如果小于5%种子萌发将受到抑制。
②影响根系生长和吸收功能。
氧气供应不充足时，根系呼吸作用受到影响，细胞分裂和生长受到抑制，最终导致根系生长缓慢，根短而细，根毛数量少，根系畸形。
根系发育不良，其对水分和养分的吸收能力也会减弱。
1③影响养分有效性。
土壤空气状况，一是通过影响微生物的活性而影响有机态养分的释放；二是通过影响土壤养分的氧化还原形态而影响其有效性。
④影响土壤环境状况。
植物生长的土壤环境状况包括土壤的氧化还原状态和有毒物质含量状况。
通气良好时，土壤呈氧化状态，有利于有机质矿化和土壤养分释放；通气不良时，土壤还原性加强，有机质分解不彻底，可能产生还原性有毒气体。
二、泥土通气性土壤空气与大气不断进行气体交换的能力称为土壤通气性，如交换速度快，则土壤的通气性好；反之，土壤的通气性差。
土壤空气与大气之间的交换方式为：1、整体交换。
整体交换是指泥土空气在一定的条件下整体或全部移出泥土，或大气以同样的方式进入泥土。
这种情况在灌溉、降雨、温度变化、耕作、近地面空气流动等影响下发生，其感化的动力是气体的压力差。
第05章+土壤物理性质(质地和结构)
生物作用
胶结作用
团粒结构形成机制
冻融交 替
水膜的粘 结作用
胶体的凝聚作用
（1）生物作用
根系的穿插作用: 根系的挤压作用: 使大土团破碎成小土团 使小土团组合为大土团
频繁反复的穿插和挤压，易形成团粒结构。
（2）土壤干湿交替作用
湿润土块在干燥过程中由于胶体失水而收缩 干燥土块因吸水而膨胀 使土体出现裂缝而碎，促进各种结构体的形成。
卡庆斯制：二级
国际制：
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒 (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可 从三角图上查质地名称。
查三角图的要点 以粘粒含量为主要标准， <15%者为砂土质地组和壤土质地组; 15％－25％者为粘壤组; >25%者为粘土组。 土壤含粉粒>45 --“粉 质” ； 砂粒含量在55%-85%-“砂质”
常见的土壤粒级制 卡钦斯基制 (1957) 石 砾 粗砂粒 物 理 性 砂 粒 物 理 性 粘 粒 粘 粒 粗粘粒 细粘粒 胶质粘粒 粘 粒 粘 粒 粗粉粒 粉 中粉粒 细粉粒 粒 粉 粒 细砂粒 极细砂粒 细砂粒 中砂粒 美国农部制 (1951) 石 砾 极粗砂粒 粗砂粒 中砂粒 细砂粒 粗砂粒 国际制 (1930) 石 砾
3、壤质土主要特性：
•
水、气：大小孔隙数量适中，通气透水性良好
• 热：含水量适宜，土温比较稳定 • 肥：养分含量多，保肥性能好 • 耕性：耕性良好，宜耕期长
砂粘适中，消除了砂土类和粘土类的缺点， 是农业生产上质地比较理想的土壤
将砂质土、壤质土、粘质土基本肥力性状比较如下：
（一）砂质土 农民称白土、白塘土，广泛分布于我国北方，它通
环境监测第五章练习题答案
环境监测第五章练习题答案一、填空题1、土壤固相包括矿物质、有机质和生物。
2、土壤矿物质是岩石经过物理风化和化学分化形成，根据成因，分为原生矿物和次生矿物两大类。
3、土壤空气和大气相比，其组成中，比含氧量大气少，而含量二氧化碳高于大气。
4、土壤的酸碱性是土壤的重要性质之一，根据氢离子的存在方式，土壤酸度分为活性酸度和潜性酸度两类。
5、潜性酸度是指土壤胶体吸附的可交换性H+和Al3+经离子交换作用后所产生的酸度。
6、土壤是一个复杂的氧化还原体系，其中存在各种各样的氧化剂和还原剂。
主要的氧化剂有游离氧、高价金属离子、硝酸根。
7、采集土壤样品时，常用的布点方法有对角线布点法、梅花形布点法、棋盘式布点法、蛇形布点法、放射状布点法及网格布点法等。
7、土壤环境质量评价，一般以单项污染指数为主，但当区域内土壤质量作为一个整体与外区域土壤质量进行比较时，或一个区域内土壤质量在不同历史阶段比较时，应用综合污染指数进行评价。
8、为了解污染物质在土壤中的垂直分布，应沿土壤剖面层次分层取样，该样品称为剖面样品。
10、对土壤样品进行加工的主要处理程序是：风干、磨细、过筛、混合、分装，制成满足分析要求的土壤样品。
11、土壤样品的预处理方法主要有分解法和提取法。
12、土壤样品的预处理方法中，分解法用于金属的测定；提取法用于有机污染物和不稳定组分的测定。
13、测定土壤中的有机污染物，一般取适量样品放在锥形瓶中，置于振荡器上，用振荡提取法提取；对于农药、苯并芘等含量低的污染物，为了提高提取效率，常用索式提取器提取法。
二、选择题1、土壤有机质的来源有。
（ABC）A植物的残枝落叶B动植物、微生物残体。
C施入土壤的有机肥D化学肥料。
2、对于面积较小，地势平坦的污水灌溉或污染河水灌溉的田块，在采样布点时，一般采用哪种方法布设采样点？（A）A对角线布点法B棋盘式布点法C蛇形布点法D放射状布点法3、对于大气污染型土壤，以大气污染源为中心，向周围画射线，在射线上不设采样分点，这种布点方法称为（D）。
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田 间 土 壤 通 气 性 测 定
四.土壤氧化还原电位（Eh）
（一）土壤氧还原体系（soil redox system)
Oxidation Oxidation: A reaction in which atoms or molecules gain oxygen, oe lose hydrogen or electrons Fe2+=Fe3++e-
dc q Ds dx
（4.10）
若用扩散气体的分压(P)代替浓度，方程为：
dP （4.11） dx 式中表示浓度与分压的换算常数（比值 ） q ( Ds / )
注意：气体扩散是土壤气体交换的主要机制！
三.土壤通气性的指标
（一）呼吸系数:（RQ，respiratory quotient),也叫“呼吸商“ 一定时间内一定面积土壤上所产生的CO2的容积与所消耗的O2的容积比。
（二）土壤通气的主要机制：主要有两种方式
1.整齐交换：土壤空气交换（soil air exchange）也有人叫质流、对流。 主要由于近地层环境因子剧烈变迁所引起的土壤中所有空气成分沿同一个方向 的流动。如：风、气压变化、温度梯度变化、降水和灌溉的作用。 这是特定条件下的土壤气体更新过程。 2.气体扩散（soil air diffusion)
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，土壤气体交换更新非常重要。土壤是如何通气的呢？
二.土壤的通气机制(soil aeration)
（一）土壤通气性（soil aeration) ; 又称为土壤空气更新。指的是土壤空气于近地层大气的交换过程。
一.土壤空气的组成特点
Two important gases in soil air are carbon dioxide and oxygen. Carbon dioxide is produced as a by-product of plant root respiration and biological activity. Oxygen is consumed in the soil by the same processes, and plant roots require oxygen to function normally. For most plant species, transaction of oxygen from the leaves to the roots is not adequate to supply oxygen at the required rate. Hence, plant roots must supplement oxygen supply from soil air. As a result oxygen is depleted（减少） from soil air. Oxygen content in soil air is replenished（补充） by oxygen from the atmosphere above the soil surface. This transport occurs primarily by gaseous diffusion. In a surface layer of a well-aerated soil, the oxygen content is between 18 and 21 percent, while at a greater soil depth and specially in soils that are wet for a long period it may be very much lower. The carbon dioxide content of soil air is usually between 0.1 and 5 per cent and can reach nearly 20 per cent. Under reducing conditions soil air may contain methane（？）, hydrogen sulphide（？）, and ammonia（？）.
水田有时可以低到-200mv，此时，由于Fe、Mn的还原被淋溶到 下层淀积，使水稻土壤发生明显的土层分化。水稻土适宜的Eh为 200~400mv
用此式可以说明土壤氧化还原电位和通气性之间定性关系，不可 计算而得，因为土壤是一个多体系平衡。一般是用电极法直接测定。
四.土壤氧化还原电位（Eh）
（三）影响土壤氧还原的因素
四.土壤氧化还原电位（Eh）
（二）土壤氧化还原电位（Eh）
0.059 [OX ] Eh E0 log n [Re d ]
在不同类型土壤中，Eh值一般变动在100~800mV之间，有时会 下降到负值。通气良好的土壤表层Eh较高，沿着土壤剖面向下， Eh值逐渐降低，在地下水饱和处，土壤Eh有时为负值。 旱地土壤在田间持水量条件下Eh=200~750mV，多数位于 300mV~400mV至600~700mV之间。
研究土壤中co2释放与固定问题成为当今土壤科学发展的前沿领域！。
us təs] 蚀形成的)岩屑, 碎石
一.土壤空气的组成特点（soil air composition)
2.土壤空气中O2<<近地层大气中O2（ oxygen）
原因：微生物和根系等土壤中生物呼吸消耗。 3.土壤空气中水汽压高于近地层大气中水汽压。土壤空气几乎为水气饱和的。
土壤中气体分子因浓度梯度或气体分压不同而产生的气体移动。
土壤CO2↑、O2↓ 土壤失出CO2 ，吸收O2,有人叫“土壤呼吸”（soil respiration)
气体扩散规律服从FicK定律
二.土壤的通气机制(soil aeration)
土壤中气体扩散过程也可用Fick第一定律表示。
式中：q表示体积扩散通量[LT-1] Ds表示土壤中气体表观扩散系数[L2T-1] C表示气体容积分数(浓度)[L3L3] x表示扩散距离 [L]
因为土壤湿度均在“最大吸湿量“之上。
4.土壤空气中有少量的还原性气体（痕量气体）。特别是土壤通气不良时，含有 CH4、H2S、H2、N2O、C2H6、PH3、CS2等还原性气体和温室效应气体。大气中 这些还原性气体少。 Soil Air the part of ground air that is in the soil and is similar to the air of the atmosphere but depleted in oxygen content and enriched in carbon dioxide. Alternatively, the gaseous phase of soil is called soil air. In a completely dry soil most of the pores are filled with air. As the soil water content increases the amount of air in the soil decreases. The composition of air in an well-aerated soil is close to the composition of atmospheric air, as the oxygen consumed in the soil by plants and micro-organisms is readily replaced from the atmosphere. However, in a poorly aerated soil, the composition of air differs from the atmospheric air.
四.土壤氧化还原电位（Eh）
（四）氧还原电位意义
直接作用表示土壤的氧浓度，即土壤的通气性，除此，还具有以下意义：
1.土壤氧化还原状况对养分有效性的影响
把土壤Eh值300mV作为土壤氧化还原状况的分界线。Eh>330mV时，土壤呈 氧还状态，<300mV土壤呈还原状态。土壤养分的化学形态取决于土壤的氧化还 原电位。 Eh过高或过低对作物生长不利，当Eh>750mV时，土壤好气性太强，有机物 质分解过快，造成养分大量损失，Fe和Mn完全以高价化合物存在，溶解度低， 植物已出现缺铁黄化，或缺锰“灰斑”、“白斑”病. 如氮素，氧化态为NO3-，磷在好气条件下为，H2PO4-和HPO42-，硫为SO42-， 都是植物可以吸收利用的形态特征。 土壤中氮的化学形态与氧化还原电位关系 Eh（mV） 750~480 480~340 340~200 200~0 氧化体系 硝酸盐 亚硝酸盐与硝酸盐 亚硝酸盐 氧化亚氮 在土壤强还原条件下，高价铁（Fe3+)还原为低价铁(Fe2+)，植物可以吸收利 用。在极端恶劣的长期积水土壤中，硫酸根（SO42-）也还原为硫化物(S2-)，与此 同时可能发生硫化亚铁的沉淀反应(FeS)，使铁的有效度下降。
RQ
Vco2 VO2
一般情况下，RQ≈1 ;RQ>1 ，通气不良。 （二）土壤通气量（air flux）：单位时间在压力梯度作用下通过单位面积的土壤 空气量（CO2+O2），通气量大，通气性强。 （三）土壤扩散率（ODR，oxygen diffusion rate)：单位时间通过单位面积土壤 氧气的克数（或微克数）。它标志着土壤空气中O2的补给速率。 当ODR<20×10-8克时，大部分植物根系停止生长。正常的土壤ODR要维持在 30×10-8~40×10-8以上。豆科植物要求比禾本科要高，甜菜要求更高。 用氧电极（Pt电极）可以测定土壤ODR。 （四）氧化还原电位（Eh）（soil redox potential)