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
第六章 土壤空气和热量状况
主要内容
教学目标 与要求
1.土壤空气 2.土壤热量 3.土壤热性质 4.土壤温度
1.掌握土壤空气的组成与大气组成 的差异及土壤空气运动的方式； 2.了解土壤热量的来源，掌握土壤 的三个热参数; 3.理解土壤温度变化的影响因素。
第一节 土壤空气(Soil Air)
一、土壤空气组成(soil air composition)
通气良好利于有机质矿质化。 (2) 根系吸收养分，也需要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) 伤口呼吸显著增强，利于伤口愈合，减少病菌 侵染。
两种扩散都可以用费克（Fick）定律表示：
qd =Ddc/dx
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；
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，主要取决 于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)。
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：
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； η—土壤空气的粘度； p—土壤空气压力的三维（向）梯度； 负号表示方向。 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。
平均 0.62 20.12 1.27 19.95 0.27 20.24 0.85 20.02
三、土壤空气与作物生长
1.土壤空气与根系
(1) 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。
(2) 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。
二、土壤空气含量(soil air content)
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。
表6－2 覆膜和裸露棉田在不同生长期内土壤空气含量 （%）
表6－1 土壤空气与大气组成差异
气体 近地表大气
O2(%) 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 0.98
土壤空气与近地表大气组成，主要差别： （1）土壤空气中的CO2含量高于大气； （2）土壤空气中的O2含量低于大气； （3）土壤空气中水汽含量一般高于大气； （4）土壤空气中含有较多的还原性气体。
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
(3) 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。
2.土壤空气与种子萌发(bourgeon)
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。
3.土壤空气与微生物活动 (1) 土壤空气影响微生物活动，从而影响有机质转化。
四、土壤空气与大气痕量温室气体(greenhouse gasses)的关系
大气中痕量(trace quantity)温室气体（CO2、 CH4、N2O、氟氯烃化合物）导致的气候变暖，是人 们非常关注的重大环境问题。土壤是大气痕量温室 气体的源(source)和汇(sink) 。
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。