土壤气相组成与调控
土壤中气相物质
土壤中气相物质
土壤由固体、液体、气体三相物质共同组成。
固相部分主要是原生和次生矿物、有机物和有机质等；液相部分主要是土壤水及其溶解物，实为土填溶液；气相部分主要是大气层进入的O2、N2及土产生的CO2和水气等。
以体积而论，固相部分约占50％，空气和水约各占25％。
一般来说，土壤肥力越高，水、肥、气、热的关系越协调，增产潜力就越大。
与施肥有关的土壤肥力因素主要是土壤养分、土壤质地、土壤酸碱度、土壤有机质和土壤微生物等。
特别是土壤有机质、土壤有效养分含量等养分肥力水平，是土壤测试的主要项目。
对一定的产量目标，土壤肥力越高，施肥量越少；反之亦然。
土壤由不同大小的颗粒组成。
土壤质地就是根据各级土粒的质量组成而划分的土壤类型，也就是土壤的粗细度。
砂粒占比例大的就是砂土，黏粒占比例大的就是黏土，砂粒和黏粒比例适中的称为壤土或二合土。
砂土透水通气，土壤养分的有效性较高，但养分含量相对较低，施肥见效快，但保水保肥性差，肥劲儿较短，所以“发小苗不发老苗”。
对这种土壤，基肥比例应该适当降低，追肥要少量多次。
特别是对尿素、硝酸盐等容易从土壤中流失的肥料，施后不要大水漫灌。
而黏土则相反，土壤养分含量相对较高，保水保肥能力较强，施肥后肥效持久，但土壤通透性较差，早春土温较低，播种后发苗慢，所以“发老苗不发小苗”。
对这种土壤要注
意施用适量的种肥和苗肥，后期氨肥用量不宜过大，施肥期不要太晚，否则易出现贪青晚熟，甚至发生冻害。
土的三相组成比例指标换算公式
土的三相组成比例指标换算公式
土壤的三相组成是指土壤中固体相、液相和气相的比例。
土壤三相组成比例可以通过下面的公式进行换算。
1.含水量（W）：表示土壤中液相（水分）的比例。
可以通过测量土壤中的水重（Ww）和土壤干重（Ws）来计算。
W=(Ww/Ws)*100%
2.含气量（G）：表示土壤中气相（空气）的比例。
可以通过测量土壤中的气孔体积（Va）和总体积（Vt）来计算。
G=(Va/Vt)*100%
3.含固量（S）：表示土壤中固体相（颗粒）的比例。
可以通过测量土壤中固体的重量（Ws）和总体积（Vt）来计算。
S=(Ws/Vt)*100%
注意：计算含水量、含气量和含固量的前提是需要进行相应的测量。
测量方法有很多种，如干燥法、重量法、孔隙度法等。
土壤三相组成比例的换算公式可以用于研究土壤的理化性质和水分保持能力等。
不同的土壤三相组成比例会对土壤的性质和功能产生不同的影响。
例如，土壤中含水量较高时，土壤的肥力可能较高，但土壤的侵蚀和渗透性能也会受到影响；土壤中含气量较高时，土壤的通气性和氧气供应能力可能较好，但对水分的保持能力较差；土壤中含固量较高时，土壤的结构和稳定性可能较好，但导水性较差。
因此，了解土壤的三相组成比例对于科学合理地管理土壤、提高土壤质量和发挥土壤功能具有重要的意义。
土壤组成
第二节土壤组成土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的，它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有机整体。
从土壤组成物质总体来看，它是一个复杂而分散的多相物质系统。
固相主要是矿物质、有机质，也包括一些活的微生物。
按容积计，典型的土壤中矿物质约占38％，有机质约占12％。
按重量计，矿物质可占固相部分的95％以上，有机质约占5％左右。
典型土壤液相、气相容积共占三相组成的50％。
由于液相、气相经常处于彼此消长状态，即当液相占容积增大时，气相占容积就减少，气相容积增大时，液相所占体积就减少，两者之间的消长幅度在15—35％之间（图1－6）。
一、土壤矿物质土壤矿物质是土壤的主要组成物质，构成了土壤的“骨骼”。
土壤矿物质主要来自成土母质，按其成因可分为原生矿物和次生矿物两大类。
（一）土壤矿物质的类型及性质1．原生矿物土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造均未改变。
土壤原生矿物的种类和含量，随母质的类型、风化强度和成土过程的不同而异。
土壤中的粉砂粒、砂粒几乎全是原生矿物（图1-7）。
土壤的原生矿物，除构成土壤的大小颗粒外，还是土壤中各种化学元素的最初来源，它的类型和它的相对稳定度及其化学成分如表1－2。
土壤原生矿物种类主要有：硅酸盐、铝硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物和磷酸盐类矿物。
1）硅酸盐、铝硅酸盐类矿物：土壤原生矿物中以硅酸盐、铝硅酸盐类占绝对优势，一般为晶质矿物。
常见的有长石、云母、辉石、角闪石和橄榄石等类。
（1）长石类长石类矿物占地壳重量的50—60％，占土壤重量的10—15％，是岩石中分布最广的一类矿物。
从化学成分上看，长石是钾长石（KAlSi3O8）、钠长石（NaAlSi3O8）和钙长石（CaAl2Si2O8）的固溶体。
K、Na含量多而Ca少的称碱性长石，Ca和Na多而K少的为斜长石。
自然界纯钾长石很少，大多含有部分钠长石。
土壤的组成成分
土壤由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相物质四种成分有机地组成。
按容积计，在较理想的土壤中矿物质约占38—45%，有机质约占5—12%，孔隙约占50%.按重量计，矿物质占固相部分的90—95%以上，有机质约占1—10%。
一般来说，土壤是地球的最上层，我们在其上挖、犁，植物在其上能生长.土壤覆盖了陆地的大部分.一个地区土壤的类型依赖于许多因素，包括当地的气候和降雨、地形、水在本地区的运动、矿产成分和形成土壤的岩石碎片、栖息在土壤里的动物、生长在这里的植物、附近的人类活动等等.这些变化的因素使得每一种土壤具有特殊的混合成分.大部分土壤是如下物质的混合物：
（1）无机物——已经风化成沙、淤泥、黏土的小颗粒的岩石
（2）有机物——分解的植物和动物遗体和肥料，统称为腐殖质。
（3）水
（4）空气。
土壤三相比名词解释
土壤三相比名词解释
土壤三相指的是土壤中的固相、液相和气相。
土壤是由不同比例的固体颗粒、液体水和气体组成的复杂介质。
了解土壤三相的含义对于理解土壤的性质和功能至关重要。
固相是指土壤中的固体部分，包括矿物质、有机质和土壤颗粒等。
矿物质是土壤中最主要的固相成分，由各种矿物组成，如石英、黏土矿物等。
有机质则指土壤中的有机物，如植物残渣、动物尸体和微生物等。
这些固相组分对土壤的结构、营养和保持水分等方面起到重要作用。
液相是指土壤中的水分部分。
土壤中的水分含量会影响土壤的湿度和水分供应能力。
土壤中的水分分布对植物的生长和根系的发育具有重要影响。
土壤中的水分也是微生物生存和土壤化学反应的必需因素。
土壤中的水分可以被植物吸收，也可以通过土壤的渗透性和透水性逸出。
气相是指土壤中存在的气体，主要成分是空气中的氮气、氧气和二氧化碳。
气相与土壤中的水分和固相之间存在交换。
土壤中的气体含量会影响土壤的通气性和气候因素对土壤的影响。
土壤中的气相还与土壤中的微生物活动和根系呼吸等过程相关。
总结来说，土壤三相包括固相、液相和气相，它们相互作用、相互影响，共同决定了土壤的特性和功能。
深入理解土壤三相的意义，有助于我们更好地管理土壤资源、保护环境和提高农田的产量和质量。
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
34/42
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
27/42
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
28/42
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。
29/42
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
土壤系统的组成、结构与功能
处于大气圈、生物圈和岩石圈交界面的土壤圈，它通过蒸发与 渗透作用，将大气降水、地表径流和地下径流三者紧紧地联系在 一起。
图3-4 全球水分循环示意图
3）土壤透水性 空隙吸收水分和重力作用下水分渗漏。其影响因 素主要有土壤空隙大小、土壤质地、结构、松紧 度。
（3）植物必需营养元素含量低，分布不平衡。
0.08 0.085
2.0 0.1 0.002 0.005 0.001 0.0003
土壤矿物按其成因类型分类：
原生矿物 —— 经过物理风化而未经化学风化的 碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改 变；
次生矿物 ——它们大多数是由原生矿物经化学风 化后形成的新矿物，其化学组成和晶体结构都有 所改变。
碳水化合物在土壤中极易被微生物所分解，也是 土壤微生物活动的主要能源物质。
2）纤维素、半纤维素 3）木质素 4）蛋白质 氨基酸（是土壤腐殖质的重要组成物） 5）脂肪、树脂、蜡质和单宁 6）灰分物质：Ca、Mg、K、Na、Si、P、S、Fe、
Al、Mn（低等植物的灰分物质含量高，盐生植物灰分质量
分数高）
(2) 脱硅阶段：
H2 Al2Si6O16 5HOH H2 Al2Si2O8 H2O(高岭石) 4H2SiO3
(3) 富铝化阶段：
H2 Al2Si2O8 H2O 4HOH 2Al(OH )3 2H2SiO3
2、土壤矿物风化过程的特征：
原生矿物的风化过程不仅在时间上有阶 段性，在空间上也有地带性，如图2-3所示。
膏(CaSO4·2H2O)等，它们都是原生矿物经化学风化后的最终 产物，结晶构造也较简单，常见于干旱和半干旱地区的土壤 中，许多滨海地区的土壤中也会大量出现。 （菌丝体、姜石、 石灰华）
土壤与气候变化：相互作用与适应策略
• 全球气温上升：过去一个世纪以来，全球平均气温上升约1摄氏度 • 极端气候事件频发：如干旱、洪涝、热浪等极端气候事件的频率和强度增加 • 冰川融化：极地冰川加速融化，导致海平面上升和生态系统破坏
土壤与气候变化的相互作用机制
• 土壤对气候变化的反馈作用 • 土壤对大气中温室气体的吸收和释放：影响温室效应的强度 • 土壤对降水的调节作用：影响降水分布和强度 • 土壤对地表反照率的影响：影响地表能量平衡和气候系统稳定性
02
种植适应性强的作物
• 选择耐旱、耐涝、耐高温等适应 性强的作物品种 • 调整作物种植结构和种植方式： 多样化种植、轮作等
03
节水灌溉技术
• 滴灌、喷灌等节水灌溉技术 • 利用雨水、地下水等水源进行灌 溉
土壤适应气候变化的管理措施
01
02
03
土壤监测与管理
• 定期开展土壤监测：监测土壤养分、 水分、pH等指标 • 制定合理的土壤管理方案：根据监测 结果调整土壤管理措施
土壤与气候变化：相互作用与适应策略
01
土壤与气候变化的基本概念及关系
土壤的基本概念及其重要性
土壤是地球表面的自然体，由固相、 液相和气相组成
土壤对生态系统的重要 性
土壤对人类的重要性
• 固相：矿物质、有机质等 • 液相：水分、养分等 • 气相：空气、气体等
• 提供生长介质：植物、动物等生 物体的生长和繁殖 • 调节气候：土壤对大气中水汽、 二氧化碳等气体的吸收和释放 • 维持生物多样性：土壤中丰富的 生物群落提供了生物多样性的基础
• 农业生产：土壤是农作物生长的 基石，影响农作物的产量和质量 • 环境保护：土壤对污染物的吸附 和净化作用，维持环境质量 • 经济发展：土壤资源的合理利用 和开发，为经济发展提供支持
环境土壤学第一章 (第1节)
4、蛭石（Vermiculinite）
• 2:1型矿物，属于半胀缩型矿物； • 三 八 面 体 （ Mg 八 面 体 ） X1.1(Al2.3Si5.7) (Al0.5Fe3+0.7Mg4.8)O20(OH)4； • 同晶替代：蛭石中四面体片和八面体片都 有同晶置换作用，但主要发生在四面体片 中，Si被Al置换的数量比蒙脱石高，所以电 荷密度比蒙皂石类高 • 补偿离子不确定。 • 晶层间距为140nm
橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4]：
橄榄绿色，立方形晶粒，断口常为贝壳状，硬度6.5～7。 富含铁，易分解，为土壤提供铁、镁等养分。
孔雀石[Cu2(OH)2(CO3)]
一、原生矿物
2、辉石、角闪石类 属链状结构硅酸盐，其Si-O四面体沿一 维方向延伸，又可分为单链结构的辉石类 和双链结构的角闪石类。 其中的Si/O=1:3。 3、云母类 属层状结构硅酸盐，常见的有白云母和 黑云母，土壤中的次生粘土矿物也多为此 类型。
2:1型层状硅酸盐晶体结构
3、伊利石（Illite）
2:1型矿物，属于非胀缩型矿物； 分子式： (OH)4Al4Si8O20 ； 同晶替代：K1.33Al4(Si6.67Al1.33)O20(OH)4同晶 替代现象主要以Al3+代Si4+(发生在硅氧片中)； 存在补偿离子K+； 在我国分布最为广泛的次生矿物； c轴间距为100nm。
1、氧化铁
Fe3+
OH--
Fe (OH) 3 老 化
高温老化
α-Fe2O3
低pH、缓慢沉淀
α-FeOOH
〔
失
水
O〕
〔O〕 γ-Fe2O3
Fe2+
OH--
土壤的物质组成特点
土壤的物质组成特点
土壤是一种很复杂的物体，它是由固相、液相和气相三相物质组成，一般情况下，土壤的固相部分占50%，液相约占25%，气相占25%。
(1) 土壤固相物包括矿物质和有机质，是养分的贮存场所，决定着养分的潜在供应能力。
土壤矿物质包括石砾、粗沙、细沙、粉沙和黏粒。
石砾和沙粒是岩石的风化碎屑，所含矿物成分与岩石基本一致，不能提供很多有效养分。
黏粒细小，表面吸湿性强，黏粒间空隙很小，有显著的毛细管作用，能够吸附养分，具有较强的保肥能力。
土壤有机质包括处于不同分解阶段的死亡的各种动植物残体，是土壤形成团粒结构的良好胶结剂，能够改善土壤通气性能和蓄水状况。
(2) 土壤液相土壤液相的主要组分，包括水分和溶解在水中的盐类、有机化合物、无机化合物以及最细小的胶体物质。
作物生长发育过程中所需要的营养物质，几乎都是从土壤溶液中获得的。
(3) 土壤气相主要是指土壤的空气含量，而土壤空隙及水分含量是决定土壤空气含量的主要因素，若土壤通气不良，土壤中气体所占比例下降，土壤空气中的氧气就会降低，二氧化碳的含量相应会迅速增高，危害作物根系的呼吸作用，
严重时可导致作物生长不良，根系腐烂坏死。
2.3 土壤气体
露
O2 0.056 20.649 20.513 20.857 20.121 20.181 20.198 20.329
地
07-29 CO2 0.056 0.211 0.279 0.385 0.406 1.157 1.281 0.847 O2 － 20.653 20.668 20.506 20.634 20.362 19.873 20.022
中国农业大学资源与环境学院 吕贻忠
土壤气体的运动
扩散过程都可以用费克（Fick）定律表示。根据Fick定律，气体的扩散速率 （dQ/dt）和该气体的浓度梯度（dc/dx）以下式中qd表示扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量） D表示在该介质中扩散系数（其量纲为面积/时间） C表示某种气体（O2或CO2）的浓度（单位容积扩散物质的质量） X表示扩散的距离 dc/dx表示浓度梯度，对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示，则
中国农业大学资源与环境学院 吕贻忠
问： 1.在沙漠地带，为什么有“朝穿皮袄午穿纱，晚上围 着火炉吃西瓜”的气候?
2.为什么秋天晴朗的夜晚容易下霜？
中国农业大学资源与环境学院 吕贻忠
三、土壤的热量平衡
土壤热量收支平衡可用下式表示： S = Q ± P ± LE + R S为土壤在单位时间内实际获得或失掉的热量； Q为辐射平衡； L为水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失 或增加; P为土壤与大气层之间的湍流交换量； R为土面与土壤下层之间的热交换量。
首先，土壤中气体表观扩散系数Ds必然比自由大气中的扩 散系数Do小。
其次，气体的传导与孔隙大小无关，主要与连续度有关。 而水在土中的传导性主要取决于孔隙的大小分布。
三、 土壤通气性(soil aeration)
土的三相间的关系
土的三相间的关系土的三相间的关系，指的是土壤中的固体相、液相和气相之间的相互关系。
土壤是由固体颗粒、水分和气体组成的复杂体系，其中各相之间的相互作用对土壤的物理、化学和生物性质具有重要影响。
固体相是土壤中最基本的组成部分，由矿物质颗粒、有机质和微生物等组成。
矿物质颗粒是土壤固体相的主要组成部分，主要包括砂、粉砂、粘土等不同粒径的颗粒。
固体相的颗粒排列方式、颗粒间的孔隙结构以及颗粒表面的化学性质等都对土壤的保水能力、通气性和养分保存能力等产生影响。
液相是土壤中水分的存在形态，也是土壤中最活跃的相。
土壤中的液相主要包括吸附水、结合水和自由水。
吸附水是指水分与固体颗粒表面之间的相互作用形成的水分，结合水是指水分与固体颗粒内部的化学结合形成的水分，自由水则是指土壤中的孔隙中可以自由流动的水分。
液相的存在对土壤中的物质运输、养分释放和微生物活动等起着重要作用。
气相是土壤中的气体存在形态，主要包括大气中的氧气、二氧化碳和土壤中的气体。
气相的存在对土壤中的通气性、气体交换和微生物代谢等起着重要作用。
土壤中的气体含量和组成会受到土壤的孔隙结构、水分饱和度和温度等因素的影响。
土壤中的固、液、气三相之间存在着密切的相互作用关系。
固相的存在为液相和气相的存在提供了基础和支撑，固相颗粒的排列和颗粒间的孔隙结构对土壤的液相和气相的存在形态和运移过程产生重要影响。
液相和气相的存在又对固相的性质和分布产生影响，液相的存在可以改变固相颗粒表面的化学性质，气相的存在可以影响固相颗粒的孔隙结构和通气性。
土壤中的固、液、气三相之间的关系对土壤的物理、化学和生物性质具有重要影响。
固相的存在决定了土壤的质地和结构，液相的存在决定了土壤的保水能力和养分供应能力，气相的存在决定了土壤的通气性和微生物活动。
固、液、气三相之间的相互作用关系是土壤发挥其生态功能的基础，对土壤的理解和管理具有重要意义。
土的三相间的关系是土壤中固相、液相和气相之间的相互作用关系。
土壤层的包气带
土壤层的包气带土壤层的包气带是指土壤内部与大气相接触的空隙部分，其中包含空气，称为土壤的气相区块。
土壤层的包气带对于土壤的物理、化学和生物过程具有重要影响。
本文将从土壤层的包气带的组成、特征、功能和形成过程等方面进行详细阐述。
1. 组成和特征土壤层的包气带由空气和包气带中的气体组成。
一般来说，土壤的包气带主要包含以下成分：1.1 空气土壤层的包气带中的主要成分是空气，占据包气带的大部分容积。
土壤中的空气通常是通过土壤孔隙系统与大气相连，从而形成土壤层的包气带。
包气带中的空气含有氧气、二氧化碳、氮气和微量气体（如甲烷、一氧化氮等）。
1.2 气体除了空气以外，土壤层的包气带还包含一些土壤产生的气体。
这些气体包括微量气体和有机气体。
微量气体是土壤微生物代谢和化学反应的产物，如甲烷、一氧化氮等。
有机气体是由土壤有机物分解所产生的气体，如二氧化碳、甲醛等。
土壤层的包气带具有以下特征：•孔隙度和孔隙结构：包气带的孔隙度和孔隙结构影响着土壤的通气性和气体交换能力。
孔隙度指的是土壤中孔隙的体积占据土壤总体积的比例。
孔隙结构指的是土壤孔隙的形状和连通性。
土壤层的包气带中的孔隙度和孔隙结构对气体的扩散和移动具有重要影响。
•气体压力和气体浓度：土壤层的包气带中的气体压力和气体浓度是由土壤孔隙中的气体分子的碰撞和扩散决定的。
气体压力和浓度的差异对气体交换和传输过程产生重要影响，例如氧气通过土壤层的包气带供应给植物根系。
•水分和温度：土壤层的包气带中的水分和温度对气体的交换和反应过程具有重要影响。
水分的存在会占据土壤孔隙中的一部分体积，从而减少气体的移动能力。
温度的变化会影响气体分子的能量，从而改变气体的扩散速率和反应速率。
2. 功能和作用土壤层的包气带在土壤的物理、化学和生物过程中发挥着关键的作用和功能。
以下是土壤层的包气带的一些重要功能和作用：2.1 供氧和气体交换土壤层的包气带通过与大气连接，为土壤提供了氧气。
氧气是土壤中许多生物和化学反应的必要物质。
第一章-土壤的基本组成-有机质ppt课件
植物残体的特性：新鲜的易分解；C/N 土壤特征：粘粒含量（正相关）；pH
植物组织与土壤有机质的组分比较
一些有机质的C、N含量及C/N
适宜土壤微生物活动的pH值
7 有机质在生态环境上的作用
有机质与重金属离子的作用：各种功能基对 金属离子的亲和力：-NH2 （胺基）>-N=N（偶 氮化合物）>N(环氮）>COO-（羧基）>-O（醚基）>-C=O（羰基）
氨态氮被微生物氧化成亚硝酸，并进一步氧化成硝酸 的过程，称硝化作用。
这一作用可分为两个阶段：第一阶段，氨被亚硝酸细 菌氧化成亚硝酸；第二阶段，亚硝酸被硝化细菌氧化 成硝酸。其反应如下：
2NH3＋3O2 2HNO2＋O2
2HNO2＋2H2O＋热量 2HNO3＋热量
反硝化作用
细菌在无氧或微氧条件下以NO3－或NO2－作为呼吸 作用的最终电子受体生成N2O和N2的硝酸盐还原过 程，称反硝化作用。其反应如下：
土壤对酸碱度变化的缓冲性能。
促进微生物的生命活动 土壤有机质能为微生物生活提供能量和养分，同时又能调节
土壤水、气热及酸碱状况。 促进植物的生长发育
胡敏酸具有芳香族的多元酚官能团，可以加强植物的呼吸过 程，提高细胞膜的透性，促进养分进入植物体，还能促进新陈代 谢，细胞分裂，加速根系和地上部分的生长。 其他方面的作用
蛋白质 硫氨基酸
H2S
还原型的无机硫化物被硫化细菌氧化成硫酸的过程，称硫
化作用。其反应如下：
2H2S＋O2
2H2O＋2S
2S＋3O2＋2H2O
2H2SO4
硫化作用产生的硫酸与土壤中的盐基物质作用，形成硫酸
土壤学(第六章) 土壤空气和热量状况
三、土壤热量平衡(soil heat balance)
地面辐射平衡是土壤热量平衡的基础，但后者 对土壤热量状况的影响更显著。 当土面获得的太阳辐射能转换为热能时，其大 部分热量消耗于土壤水分蒸发和土壤与大气之间的 湍流热交换，一小部分被生物活动所消耗，只有很
少部分通过热交换传导至土壤下层。
土壤学 资源环境学院土地资源与农业化学系
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。
土壤学 资源环境学院土地资源与农业化学系
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) 单位时间通过单位断面(或单位土重)的CO2数量 土壤呼吸强度不仅可作为土壤通气指标，而且是 反映土壤肥力状况的一个综合指标。
土壤学 资源环境学院土地资源与农业化学系
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。
五、土壤空气的运动
1.土壤空气的对流(convection) 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。对流由高压区流向低压区。
总压力梯度的产生：
土壤学 资源环境学院土地资源与农业化学系
气压变化、温度梯度、土壤表层风力、降水或灌溉 等。 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）；
k—通气孔隙通气率；
1土壤的物质组成2
40～50 45～60
30～40
50～65 60～75
40～50
65～80 75～85
50～65
＞80
＞85
＞65
物理性砂粒含量/%
灰化土类 草原土类及红碱化及强碱
黄壤类
化土类
100～95 100～95 100～95
95～90 95～90 95～90
90～80 90～80 90～85
80～70 80～70 85～80
土壤质地对植物生长起到至关重要作用，各种作物因其 自身特性及栽培措施的要求，对所需要的最适宜土壤条件就 可能不同。如单季晚稻生长期长，需肥较多，宜种在黏质壤 土至黏质土壤中，而双季稻则因要求其早发速长，故宜在灌 排方便的壤质和黏壤质土壤中生长。果树一般要求土层深厚、 排水良好的沙壤到中壤质的土壤，而茶树以排水良好的壤土 至黏壤土最为适宜。
模块二 植物生长与土壤环境调控
项目一 土壤与植物生长发育 项目二 土壤的物质组成 项目三 土壤的基本性质 项目四 植物生长的土壤环境调控
项目二 土壤的物质组成 一、土壤的基本组成
土壤是由固相、液相和气相三 相物质所组成。固相物质包括 土壤矿物质、有机质及土壤生 物，而分布于大小孔隙中的成 分为土壤液相和气相。液相的 主要成分是水分与溶解在其中 的各种物质，土壤气相的主要 成分是氧气、二氧化碳等气体。
1.土壤有机质的来源
农业土壤中有机质
的重要来源是每
年施用的有机肥
土
料、植物残茬和
壤
根系及分泌物、
有
人畜粪便、工农 业副产品的下脚 料、城市垃圾、
机 质 来 源
污水等。
作物根系、残茬及 根系分泌物
有机 肥
土壤微生物、动物 的分泌物及遗体
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土壤气相组成与调控
土壤空气不仅是土壤的基本组成，也是土壤肥力因素之一，其含量和组成对土壤生物呼吸和植物生长有直接影响，而且与生态环境密切相关。
一、土壤空气
1、土壤空气来源与含量。
土壤空气主要来自于大气，其次是土壤中存在的动物、植物与微生物活动产生的气体，还有部分气体来源于土壤中的化学过程。
土壤空气含量受土壤孔隙度和含水量影响，在孔隙度一定情况下，土壤空气含量随含水量增加而减少。
一般旱地土壤空气含量在10%以上。
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、土壤空气与植物生长。
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。
③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、土壤通气性
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。
整体交换是指土壤空气在一定的条件下整体或全部移出土壤，或大气以同样的方式进入土壤。
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，其作用的动力是气体的压力差。
降雨或灌溉时，由于雨水通过通气孔隙进入土层，而将通气孔隙内的土壤空气排出土壤。
当水分进入土层的速度较快时，可使少部分空气封闭在土壤孔隙中，暂时不利于水分向下运动。
耕翻或疏松土壤是整体交换的另一种方式，例如，旋耕机破碎土壤时，可以使土壤空气比较彻底地与大气交换，所以耕翻土壤的重要目的之一是更新土壤空气。
如土壤中耕能通过整体交换达到更新表层土壤空气的目的。
2、气体扩散。
某种物质从其高浓度处向低浓度处的移动称为扩散。
气体扩散是指土壤空气与大气成分沿其浓度降低方向运动的一种过程。
根据大气与土壤空气的组成特点，一般情况下土壤空气扩散的方向是：氧气从大气向土壤、二氧化碳从土壤向大气、还原性气体从土壤向大气、水气从土壤向大气。
扩散是农业土壤空气更新的主要方式。
影响扩散的主要因素有各种气体的浓度差、通气孔隙度、扩散的距离及土壤水分含量等。
浓度差越大，通气孔隙
度越高，扩散的距离越短，水分含量越低，则有利于土壤空气的扩散；反之，则不利于土壤空气的扩散。
三、土壤通气性调节
1、改善土壤结构。
这是改良土壤通气性的根本措施。
一是通过深耕结合施用有机肥料，培育和创造良好的土壤结构和耕层构造，改善通气性；二是通过客土掺沙掺黏，改良过黏过沙的土壤质地。
2、加强耕作管理。
深耕、雨后及时中耕，可消除土壤板结，增加土壤通气性。
深耕可以提高土壤总孔隙度和通气孔隙度，改善植物根系的通气条件和生长环境。
3、灌溉结合排水。
排水可以增加土壤空气的含量，灌水可以降低土壤空气的含量、促进土壤空气的更新。
在水稻产区，水旱轮作可促进通气孔隙形成，提高土壤氧化还原电位，减少还原性物质的积累。
4、科学施肥。
对通气不良或易淹水土壤，应避免在高温季节大量施用新鲜绿肥和未腐熟有机肥料，以免因这些物质分解耗氧，加重通气不良造成的危害。