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1、华中农业大学p土壤孔隙中的气体称为土壤孔隙中的气体称为土壤空气土壤空气。p土壤空气来源于大气、生物化学反应和化学反土壤空气来源于大气、生物化学反应和化学反应产生的气体（应产生的气体（如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物、二氧化碳等化物、二氧化碳等）。）。华中农业大学p 与大气组成基本一致，以与大气组成基本一致，以O2、N2为主，少量为主，少量CO2。气体气体O2CO2 N2还原性气体还原性气体近地面大气近地面大气20.940.0378.05无无土壤空气土壤空气18-20.030.15-0.6578.880.24CH4、H2S、H2土壤空气与大气组成的比较（容积土壤空气与大气
2、组成的比较（容积/%/%） O2略低于大气略低于大气 CO2是大气的几十倍是大气的几十倍 有部分还原性气体有部分还原性气体(CH4、H2S、SO2、H2) 水汽处于饱和状态水汽处于饱和状态华中农业大学p 土壤空气的时空变化土壤空气的时空变化随着土层深度的增加，土壤空气中随着土层深度的增加，土壤空气中CO2含量增大，含量增大，O2含量减少；含量减少；气温和土温升高，根系呼吸加强，微生物活动加快，气温和土温升高，根系呼吸加强，微生物活动加快，土壤空气中土壤空气中CO2含量增加，夏季含量增加，夏季CO2含量最高；含量最高； 土壤空气中的土壤空气中的CO2和和O2的含量相互消长，二者的总和的含量相互消
3、长，二者的总和维持在维持在1922%。 华中农业大学土壤空气与大气进行交换以及土体内气体扩散和通土壤空气与大气进行交换以及土体内气体扩散和通气的性能。气的性能。p 交换方式交换方式1) 1) 对流（整体交换）：对流（整体交换）： 由高压区流向低压区由高压区流向低压区 由气压、风、温度、降水或灌溉等农耕措施引起；由气压、风、温度、降水或灌溉等农耕措施引起； 仅对表层仅对表层10cm左右的土壤空气更新起到某些作用。左右的土壤空气更新起到某些作用。土壤与大气间总压力梯度驱动气体的整体流动土壤与大气间总压力梯度驱动气体的整体流动华中农业大学2) 2) 扩散扩散气体分子由浓度大（分压大）处向浓度小（分压
4、小）处气体分子由浓度大（分压大）处向浓度小（分压小）处的运动，由气体分子的热运动的运动，由气体分子的热运动/ /布朗运动引起的。布朗运动引起的。华中农业大学可用可用FickFick第一定律第一定律表示表示: :dxdcDdq0如：如：O2大气大气土壤，土壤， CO2土壤土壤大气大气(土壤呼吸土壤呼吸)； 土壤呼吸土壤呼吸dq：扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量）；：扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量）；D0：在该介质（土壤）中扩散系数；：在该介质（土壤）中扩散系数；c：某种气体的浓度（单位容积扩散物质的质量）；：某种气体的浓度（单位容积扩散物质的质量）；x：扩散的距离；：扩散的距离
5、；dc/dx：浓度梯度。：浓度梯度。 华中农业大学p 土壤通气性指标土壤通气性指标1) 通气孔隙度通气孔隙度：通气孔隙容积占总孔隙的：通气孔隙容积占总孔隙的1/5-2/5。2) 氧扩散率氧扩散率：氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢复速率，：氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢复速率，以单位时间内扩散通过单位面积土壤的氧气量表示，以单位时间内扩散通过单位面积土壤的氧气量表示，一般在一般在30-40 mg/(cm2min) 植物生长良好。植物生长良好。3) 氧化还原电位氧化还原电位：通气良好的土壤，：通气良好的土壤，Eh高达高达600-700mV。4) 土壤呼吸系数土壤呼吸系数(RQ)：土壤中产生的：土壤中
6、产生的CO2与消耗氧的容与消耗氧的容积的比率。积的比率。RQ1 表示土壤中表示土壤中CO2含量高，土壤通含量高，土壤通气性差。气性差。华中农业大学p 影响因素影响因素 土壤质地土壤质地 土壤结构土壤结构 土壤孔性土壤孔性 土壤水分土壤水分华中农业大学土壤热量的来源土壤热量的来源太阳辐射太阳辐射有机物分解有机物分解生物热生物热: :微生物分解有机质微生物分解有机质的过程是放热的过程。的过程是放热的过程。释放的热量，一部分被微释放的热量，一部分被微生物自身利用，而大部分生物自身利用，而大部分可用来调节土温。可用来调节土温。地球内热地球内热 太阳辐射能太阳辐射能: :土壤热土壤热量的最基本来源量的最
7、基本来源华中农业大学土壤热量平衡土壤热量平衡土壤热量收支平衡可用下式表示：土壤热量收支平衡可用下式表示：S = Q P LE RS-土壤在单位时间内实际获得或损失的热量；土壤在单位时间内实际获得或损失的热量；Q-辐射平衡；辐射平衡；P-土壤与大气层之间的热交换量；土壤与大气层之间的热交换量；LE-水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加;R-土面与土壤下层之间的热交换量。土面与土壤下层之间的热交换量。 一般情况下，白天一般情况下，白天S为正值，土壤温度升高；夜晚为正值，土壤温度升高；夜晚S为为负值，土表不断向外辐射损失热量，温度降低。负值，土
8、表不断向外辐射损失热量，温度降低。华中农业大学土壤热学性质土壤热学性质p 土壤热容量土壤热容量C（重量热容量）：（重量热容量）：J/（g oC ）Cv（容积热容量）：（容积热容量）：J/（cm3 oC ） 单位质量或容积的土壤每升高（或降低）单位质量或容积的土壤每升高（或降低）1 1o oC C所吸收（或所吸收（或放出）的热量，称为放出）的热量，称为土壤热容量土壤热容量。 华中农业大学华中农业大学Cvs、Cvw和和Cva分别为土壤固相、液相和气相的容积分别为土壤固相、液相和气相的容积热容量热容量;Vs、Vw、Va分别为土壤固相、液相和气相在单位体分别为土壤固相、液相和气相在单位体积土壤中所占的
9、体积比。积土壤中所占的体积比。土壤热容量由土壤三相物质的热容量共同决定土壤热容量由土壤三相物质的热容量共同决定CvCvsVs+CvwVwCvaVa 华中农业大学p 土壤导热率土壤导热率导热率导热率( )：单位厚度土层温差为单位厚度土层温差为1oC时，单位时时，单位时间经过单位面积土壤传导的热量。间经过单位面积土壤传导的热量。导热性：导热性：土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的性能。性能。单位：单位：J/(cmsoC) 土壤热学性质土壤热学性质华中农业大学土壤导热率的土壤导热率的大小，取决于大小，取决于土壤固、液、土壤固、液、气三相组成及气三相组成及其比例。其比例
10、。 土壤不同组成分的导热率土壤不同组成分的导热率 土壤组成分土壤组成分 导热率导热率J/(cmsoC) 石英石英 4.427102 湿砂粒湿砂粒 1.674102 干砂粒干砂粒 1.674103 泥炭泥炭 6.276104 腐殖质腐殖质 1.255102 土壤水土壤水 5.021103 土壤空气土壤空气 2.092104热导率低的土壤：昼夜温差大热导率低的土壤：昼夜温差大热导率高的土壤：昼夜温差不大热导率高的土壤：昼夜温差不大华中农业大学p 土壤热扩散率土壤热扩散率 DD= /Cv 单位单位cm2/s单位时间、单位温度梯度下，单位体积土壤温度单位时间、单位温度梯度下，单位体积土壤温度的变化。的
11、变化。华中农业大学土壤温度土壤温度p 土壤温度的季节或月变化土壤温度的季节或月变化华中农业大学p 土壤温度的日变化土壤温度的日变化华中农业大学p 影响土壤温度的因素影响土壤温度的因素2) 纬度和海拔高度纬度和海拔高度低纬度低纬度高纬度；海拔低高纬度；海拔低高海拔高海拔3) 地形地形阳坡阳坡阴坡阴坡4) 覆盖覆盖植被、积雪、或其它覆盖；植被、积雪、或其它覆盖；地膜、塑料大棚（起保温作用）地膜、塑料大棚（起保温作用） 1) 土壤组成与性质土壤组成与性质华中农业大学 植物种子发芽、植物生长需要一定的土温植物种子发芽、植物生长需要一定的土温 各种作物的适时播种常以土温决定各种作物的适时播种常以土温决定
12、 土壤热量影响土壤中的生命活动和化学过程土壤热量影响土壤中的生命活动和化学过程 微生物活动、微生物活动、O.M.的分解与积累、矿物风化的分解与积累、矿物风化华中农业大学灌溉排水灌溉排水：根据土壤热特性，水分增多，根据土壤热特性，水分增多，Cv增大增大p早春土温低、寒潮多，一季水稻，日排夜灌早春土温低、寒潮多，一季水稻，日排夜灌p晚稻遇高温季节，采取日灌夜排晚稻遇高温季节，采取日灌夜排p对于冷浸田，要想办法开沟排水，通气增温对于冷浸田，要想办法开沟排水，通气增温适时播种适时播种p冷性土春播宜晚，秋播宜早冷性土春播宜晚，秋播宜早 p暖性土传播宜早，秋播宜晚暖性土传播宜早，秋播宜晚华中农业大学增施有
13、机肥增施有机肥覆盖覆盖p增加土壤增加土壤O.M.含量，增强土壤吸热能力，提高含量，增强土壤吸热能力，提高土温土温p有机质分解可释放一定热量，用于土壤升温有机质分解可释放一定热量，用于土壤升温p早稻育秧早稻育秧p蔬菜保护地的栽培蔬菜保护地的栽培p喷洒土面保墒增温剂，在土面上形成薄膜，抑制喷洒土面保墒增温剂，在土面上形成薄膜，抑制土壤水分蒸发，减少土壤热量消耗。土壤水分蒸发，减少土壤热量消耗。华中农业大学小小 结结一、概念一、概念土壤呼吸、土壤通气性、土壤热容量、土壤导热率、土土壤呼吸、土壤通气性、土壤热容量、土壤导热率、土壤缓冲性、土壤保肥性、土壤供肥性壤缓冲性、土壤保肥性、土壤供肥性二、思考题二、思考题1、土壤空气的组成有何特点？、土壤空气的组成有何特点？2、影响土壤通气性的因素有哪些？土壤通气性对土壤肥、影响土壤通气性的因素有哪些？土壤通气性对土壤肥力有何影响？如何调节？力有何影响？如何调节？3、为什么将砂土称为、为什么将砂土称为“暖性土暖性土”，将粘土称为，将粘土称为“冷性冷性土土”。4、试述土壤水、肥、气、热的关系？如何调节？、试述土壤水、肥、气、热的关系？如何调节？
土壤肥料学：第四章第三节 土壤空气与热量
