第五讲 土壤水、空气和热量

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1、第四节、土壤空气p 2.4 土壤空气p土壤空气是土壤的重要组成,也是土壤的肥力因素之一。p2.4.1 土壤空气的组成p土壤组成的特点如下:p（1）土壤空气中的二氧化碳含量比大气高十至数百倍；p（2）土壤空气中氧的含量低；p（3）土壤空气中的相对湿度比大气高；p（4）土壤空气中有时含有还原性气体；p（5）土壤空气数量和组成经常处于变化之中。2.4.2 土壤通气性p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p其重要性在于补充氧气。p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

2、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。p因此，土壤必须具有一定的通气性。（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p其原理服从气体扩散公式： F = -Ddc/dxp 式中：pF是单位时间气体扩散通过单位面积的数量； pdc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度；pD是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向低处扩散。p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。2、气体整体流动p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

3、，称为整体流动。p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 4.3 土壤空气与作物生长的关系土壤空气与作物生长的关系p（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育p种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；根系生长需一定氧气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；不同作物缺氧的忍耐力不同。p（二）土壤空气影响土壤养分状况p氧气多少影响矿化，影响养分供给；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：KCaMg N P；影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。p（三）土壤空气影响植物抗病性p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

4、土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病4.44.4土壤通气性的衡量p比较使用的衡量指标有二：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的气孔隙度（土壤容气量） 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。 铁、锰等变价金属元素，当土壤处于氧化态时（即 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。 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（）来衡量土壤的氧化还原状况。）（还原态氧化态mvlogn59EEh04.5 4

5、.5 土壤通气性的调节土壤通气性的调节p土壤通气性能取决于土壤中通气孔隙的大小和多少。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，要求从植物生长对土壤环境条件的要求来看，要求土壤土壤中孔隙大小分配适当，即能保证土壤有适量的水分，又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。要有足够的空气以保证植物对水分和空气的需求。4.5 4.5 土壤通气性的调节土壤通气性的调节增施有机肥料增施有机肥料质地粘重，通气孔隙数量不足质地粘重，通气孔隙数量不足土壤过湿，表土板结土壤过湿，表土板结地势低洼、地下水位过高，土壤地势低

6、洼、地下水位过高，土壤水分过多水分过多 措施：措施：排水排水中耕、松土中耕、松土 p热量对土壤微生物活动，植物的生长、土壤物理、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。化学过程均有较大影响。p因此，土壤热量是土壤肥力四大要素之一。因此，土壤热量是土壤肥力四大要素之一。一一 土壤温度与作物生长的关系土壤温度与作物生长的关系一、土壤热量的来源 太阳辐射能（主要来源）；这是土壤热量的最主要来源，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，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

7、能的很小一部分，大约是达到地球的只是太阳总辐射能的很小一部分，大约是20亿分亿分之一。之一。 生物热：微生物分解有机质是一个放热过程，释放出的热生物热：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。量，一部分被微生物自身利用，大部分用来提高土温。 地热：地球内部的岩浆通过传导作用达到地表热量，地热地热：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。口附近，地热对土温的影响就比较大。二、土壤的热量平衡二、土壤的热量平衡

8、 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。土壤吸收的太阳辐射能 地表辐射 水分蒸发 向下传导 提高土温 Q=EQ1Q2Q3 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。p土壤接受热量后，土温升降的速率及变化土壤接受热量后，土温升降的速率及变化幅度主要决定于土壤的热性质，土壤的热幅度

9、主要决定于土壤的热性质，土壤的热性质主要包括性质主要包括热容量、导热性与导温性。热容量、导热性与导温性。 p1 1、土壤热容量土壤热容量p单位重量或单位体积的土壤，温度每升高单位重量或单位体积的土壤，温度每升高或降低或降低1 C时所吸收或放出热量的焦耳数时所吸收或放出热量的焦耳数叫做土壤热容量叫做土壤热容量 。四、土壤热性质p以重量为土壤计量单位时，叫重量热容量，用C表示，单位为J/KgK。p用容积为土壤计量单位时，叫容积热容量，用Cv表示，换算：Cv=C :土壤容重土壤容重土壤热容量的数值，与土壤三相物质组成比例以及各相的热容量有密切关系。土壤组成土壤空气土壤水分砂粒和粘粒有机质重（质）量热