第五讲 土壤水、空气和热量

4.4土壤通气性的衡量
比较使用的衡量指标有二： （1）土壤氧化还原电位； （2）土壤的通气孔隙度（土壤容气量）

• 1、土壤通气孔隙度（%） • 一般非毛管孔隙度15-20%为良好，＜10通气不 良，10-15中等。 • 2、土壤氧化还原电位 • 在土壤中，通气条件越好， Eh值越大，土壤的 氧化性越强。 • 如水分含量较高，Eh就小，土壤处于还原状态。
4.5 土壤通气性的调节
• 措施： 地势低洼、地下水位过高，土壤 水分过多 土壤过湿，表土板结 质地粘重，通气孔隙数量不足 排水 中耕、松土 增施有机肥料
第五节 土壤的热性质
☻ 一、土壤的热量来源 ☻ 二、土壤的热特性 ☻ 三、影响土壤热状况的因素及其调节
一 土壤温度与作物生长的关系
热量对土壤微生物活动，植物的生长、土壤物理、 化学过程均有较大影响。 因此，土壤热量是土壤肥力四大要素之一。
• 铁、锰等变价金属元素，当土壤处于氧化 态时（即Eh较高），主要以三价铁存在， 运动性差，不能被植物吸收利用； Eh低时， 以溶解度较大的二价铁存在，对植物有效 性高。
• 金属元素如果以氧化态存在，则有效性降 低。
• 土壤含水量少，呈氧化态时、有机质矿化 速率较快，养分释放快，不利于有机质保 存。 • 土壤含水量多，呈还原态时、有机质矿化 速率较慢，养分释放慢，还原性物质积累 过多，不利于植物生长。


二、土壤的热量平衡
一、土壤热量的来源
• ①太阳辐射能（主要来源）；这是土壤热量的最主要来源， 也是地球上一切能量的最初来源，太阳辐射能是极其巨大的， 达到地球的只是太阳总辐射能的很小一部分，大约是20亿分 之一。
• ②生物热：微生物分解有机质是一个放热过程，释放出的热 量，一部分被微生物自身利用，大部分用来提高土温。 • ③地热：地球内部的岩浆通过传导作用达到地表热量，地热 对土壤温度的影响极小，但地热异常地区，比如温泉、火山 口附近，地热对土温的影响就比较大。
第四节、土壤空气
2.4 土壤空气 土壤空气是土壤的重要组成,也是土壤的肥力因素之一。

2.4.1 土壤空气的组成 土壤组成的特点如下: （1）土壤空气中的二氧化碳含量比大气高十至数百 倍； （2）土壤空气中氧的含量低； （3）土壤空气中的相对湿度比大气高； （4）土壤空气中有时含有还原性气体； （5）土壤空气数量和组成经常处于变化之中。

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。

4.3 土壤空气与作物生长的关系

（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育 ①种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；②根系生长需一定氧气， 氧气含量低不长新根，氧气少烂根；③不同作物缺氧的忍耐力不同。

（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
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。 由上式可知，气体分压梯度是引起土壤空气扩散 的主要动力。
三、土壤热量平衡
土壤热量平衡也就指土壤热量的收支情况。 土壤表面吸收的太阳辐射能，部分以太阳辐射形式返 回大气，部分消耗于土壤水分的蒸发，部分向下层土壤传 导，剩余的热量用于提高土壤温度。
地表辐射 水分蒸发
• • • • • •
提高土温
Q=E－Q1－Q2－Q3 Q→用于土壤增温的热量 Q1→地表辐射损失的热量 Q2→土壤水分蒸发所消耗的热量 Q3→其它方面的热量损失 E→土壤表面获得的太阳辐射能 在一定的地区E值一般是固定的， 所以在Q1、Q2、Q3 等方面的 支出减少，土壤温度增加， 否则土温下降。
• 直接测定这些物质的绝对数量十分困难，一般 都通过测定土壤溶液中的氧化还原电位（ＥＨ） 来衡量土壤的氧化还原状况。
Eh E 0
[ 氧化态] 59 log （mv） n [ 还原态]
4.5 土壤通气性的调节

土壤通气性能取决于土壤中通气孔隙的大小和多少。 从植物生长对土壤环境条件的要求来看，要求土壤 中孔隙大小分配适当，即能保证土壤有适量的水分，又 要有足够的空气以保证植物对水分和空气的需求。


（二）土壤空气影响土壤养分状况
①氧气多少影响矿化，影响养分供给；②影响根对养分吸收，如玉 米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：K＞Ca＞Mg ＞N ＞P； ③影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。 （三）土壤空气影响植物抗病性 通气不良产生还原性气体H2S、CH4、H2等会严重危害作物生长， CO2过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病
土壤吸收的太阳辐射能
• • • •
向下传导
四、土壤热性质
土壤接受热量后，土温升降的速率及变化
幅度主要决定于土壤的热性质，土壤的热 性质主要包括热容量、导热性与导温性。
• 一般旱地土壤Eh值在200-700mv之间， 养分供应正常； • Eh＞700mv土壤处于完全氧化状态，有机 质迅速分解，铁、锰等微量元素氧化析出， 植物易患缺绿症； • Eh＜200mv土壤进行强烈还原作用，硝酸 盐开始消失，出现大量NO2-和Mn2+，严 重影响作物生长。
• 土壤氧化还原状态可直接或间接影响土壤 养分转化和养分形态及其对作物的有效性。

2.4.2 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。