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第五章 土壤空气与土壤热状况

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第五章土壤空气和热量状况

第五章土壤空气和热量状况
第五章 土壤空气和热量状况
Subtitle
soil
第一节 土壤空气
一、 土壤空气的组成和特点 二、 土壤通气性 三、土壤空气与作物生长及土壤肥力的关系
一、土壤空气的组成和特点 土壤空气与大气组成很相似，但也存在差异（表5一1）
表5一1 土壤空气与大气组成的比较（容积％）
气体成分 近地面大气 土壤空气
99％的太阳能包含在0.3-
4.0微米的波长内，这一范围 的波长通常称为短波辐射。
当太阳辐射通过大气层时， a
HI
其热量一部分被大气吸收散
E
射，一部分被云层和地面反
射，土壤吸收其中的一少部
分。
2、生物热
土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的 热量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用来提 高土温。据估算，含有机质４％的土壤，每英亩耕层 有机质的潜能为6.28×109～6.99×109KJ，相当于 20～50t无烟煤的热量。
它的重要性在于通过和大气的交流，不断更新 其组成，并使土体内部各部分的气体组成趋向均一。
（二）土壤通气性的机制
交换的机制有两种：即气体的对流和扩散。其中 气体的扩散是主要的。
1．对流
对流又称质流，是指土壤空气与大气之间由总压力 梯度推动的气体的整体流动。
它使气流总质量由高压区向低压区运动。对流过 程主要是受温度、气压、风、降雨或灌水的挤压作用 等的影响而产生的。
（ 二）影响根系的生长发育和吸收功能 并且当通气不良时，根系呼吸作用减弱，吸收养分和 水分的功能降低，特别对K的吸收功能影响最大，依次为 Ca、Mg、N、P等。 （三）影响土壤微生物活性和养分状况 影响作物生长的土壤环境状况。在此所指的土壤环境 状况主要包括土壤的氧化还原状况 和土壤中有毒物质的

第五章 土壤空气与热量

第五章 土壤空气与热量

三.土壤空气与作物生长
（二）影响种子萌发和根系的吸收功能 种子萌发是一个耗氧过程，缺氧会影响种子内物质的转化和代谢活动。在潮 湿嫌气条件下，微生物对有机物质的分解产生的醛类和有机酸类物质也会影响种 子萌发。 通气不良，根系呼吸作用减弱，吸收水分和养分的能力降低，对钾的吸收影 响最大，依次为钙、镁、氮、磷等。 农作物对土壤空气的最低需要量 （Мосоодов 和Потапов，1949) 作物 土壤通气量 (%) 空气中氧含 量 cm3/100g 作物 土壤通气量 空气中氧含量 (%) cm3/100g
一、土壤空气的组成与变化
问题：土壤空气如何满足作物生长需求的？
有资料表明：如果土壤不具备通气性，那么，土壤空气中O2仅能 够作物根系呼吸消耗12~40个小时，可见，土壤气体更新是多么重 要。土壤是如何通气的呢？
Two important gases in soil air are carbon dioxide and oxygen. Carbon dioxide is produced as a by-product of plant root respiration and biological activity. Oxygen is consumed in the soil by the same processes, and plant roots require oxygen to function normally. For most plant species, transaction of oxygen from the leaves to the roots is not adequate to supply oxygen at the required rate. Hence, plant roots must supplement oxygen supply from soil air. As a result oxygen is depleted from soil air. Oxygen content in soil air is replenished by oxygen from the atmosphere above the soil surface. This transport occurs primarily by gaseous diffusion. In a surface layer of a well-aerated soil, the oxygen content is between 18 and 21 percent, while at a greater soil depth and specially in soils that are wet for a long period it may be very much lower. The carbon dioxide content of soil air is usually between 0.1 and 5 per cent and can reach nearly 20 per cent. Under reducing conditions soil air may contain methane, hydrogen sulphide, and ammonia.

第五节 土壤的水气热条件

第五节 土壤的水气热条件

2.土壤导热率
评价土壤传导热量快慢的指标。指面积
为1m2、相距1m的两截面上温度相差1K时， 每秒中所通过该单元土体的热量焦耳数。 单位：J/(m.K.s)土壤三相组成中，空气 的导热率最小，矿物质的导热率最大， 为土壤空气的100倍。水的导热率介于二 者之间。土壤越紧实，导热率越好。
（三）土壤空气和温度调节
3. 毛管水

靠土壤毛管引力而保持在土壤毛管孔隙 中的水叫毛管水，运动较快，不再受土粒引 力作用，是可以移动的自由水。是植物用水 的主要来源。毛管水所受的毛管引力在 0.625—0.01MPa，小于1.5MPa。
（1）毛管悬着水
指地形部位较高，不受地下水影响的地
区其土壤上层所保持的水分。当毛管悬 着水达到最大值时的土壤含量叫做“田 间持水量”，田间持水量是因土灌溉的 一个重要依据。
（二）、土壤热量
土壤的热量来源太阳辐射、生物热、地热。
1.土壤的热特性 （1）土壤热容量 重量热容量—单位重量土壤升高10K所需 的热量（J/g.K）容积热容量—单位容积土壤 升高10K所需的热量（ J/g.K）
土壤热容量的大小
决定于土壤固、气、液，由于固相变化不大，
而空气的热容量很小（水的1/3000），而水 的热容量很大，因此，土壤热容量的大小主 要决定于土壤含水量，土壤含水多，升高10 C所需要的热量大，降低10 C放出的热量也越 多。
二、土壤空气和土壤热量
（一）土壤空气
土壤空气是土壤三相组成之一，也是土 壤肥力因素之一。
1.土壤空气的特点
（1）CO2含量高于大气，O2含量低于大气
（2）常被水汽饱和，相对湿度高 （3）含有一定的还原性气体，H2S、CH4、H2 （4）土壤空气的组成处于变化之中，特别是 O2和CO2

第五章 土壤空气与热状况

第五章 土壤空气与热状况

4、对土壤热特性的影响因素：固、液、气三相物质比例 由下表可见，土壤水分热容量最大，土壤空气最小，而 矿质土粒和土壤有机质介于两者之间，而固体是相对稳 定的，则主要取决于土壤水分和土壤空气的含量。 所以，粘土：水分含量较高，早春季节解冻迟，土壤回 升慢，为冷性土； 砂土：水分含量低，早春土温回升快，为热性土。
三、土壤通气性（soil aeration） 土壤通气性（土壤透气性）：指土壤空气与近地层大气进行气
体交换以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。
土壤通气性影响多种生物的生命活动，各种有机物质转化的化
学过程，根际呼吸，种子萌发，土壤病虫害的发生。
土壤通气产生的机制：
（一）、土壤空气扩散（Soil air diffusion） 指某种气体成分由于分压梯度与大气不同而产生的移动。它是 土壤空气与大气间进行交换的主要因素，原理服从气体扩散 公式： F＝－D· dc/dx F：单位时间气体扩散通过单位面积的数量； Dc/dx：气体浓度梯度或气体分压梯度； D：扩散系数，负号表示其从气体分压高向低扩散。
2、土壤水分调节：
减少土壤水分的损失；增加作物对降雨，灌溉水及土壤中 原有贮水的有效利用，同时包括对多余水分的排除等， 措施如下： （1）控制地表径流，增加土壤水分入渗；

合理耕翻：创造疏松的耕作层，保持土壤适当的透水性 以吸收更多的降雨和减少地表径流损失。 等高种植，建立水平梯田：改造地形，平整土地，减少 水土流失，梯田层层蓄水，坎地节节拦蓄 改良表土质地结构：增加土壤孔隙度，使蓄墒能力增强。
第二节
一、土壤热来源与平衡
土壤热状况
（一）土壤热来源
1、太阳辐射（solar radiation） 与所处的纬度有关，随纬度的提高，接受辐射减少；

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

第五章土壤水、热、气、肥及其相互关系

1.3.1.1吸湿水: 干燥的土粒由于分子引力和静电引力的 存在而从空气中吸收水份的性质称为吸 湿性，所紧密吸附的水分就称为吸湿水. 特点: <1>.吸湿水的数量与大气温、湿度有关, 大 气温度愈低、湿度愈大, 吸湿量愈大; 也与质地有关,质地愈重,吸湿性愈强,吸 湿量也愈大.


<2>.吸湿水受土粒引力极大{31～10000个大气 压},无溶解力,不导电,在土壤中不能自由运动, 与土粒作整体运动. 同时,植物根系的根吸力一般只有10～20个大 气压,所以吸湿水不能被一般植物吸收利用.

年变化 － （太阳辐射能的季节变化） 呈现两个阶段, 升温阶段, 2~7月; 降温阶段, 8~1月; 最高温7月, 最低温1月. 随土层加深年变幅也减小, 在5~20米处消 失.
影响土温的因素： 一切影响土壤热量收入或支出的因素最终都将 影响土壤温度的高低, 可分为环境因素和土壤 内部因素两大类. 环境因素: a. 土壤所处的纬度 随着纬度的增加, 太阳入射角减小, 单位面积土 壤得到的太阳辐射能减少, 故纬度越高, 土温越 低.
第 五 章 土壤水、热、气、 肥及其相互关系

土壤水、热、气、肥4大因素 ：
各有其独立的运动发展变化规律 各自与环境状况息息相关 共存于土壤体系中，相互联系、相 互制约的。
第 一 节

土壤热性质
1- 土壤的热量来源 土壤热量主要来自4个方面，太阳辐射能、地热、 生物热和化学热。 1-1 太阳辐射： 任何物体，温度高于绝对零度 (－273 ℃) 时, 都要以电磁波的方式向外辐射能量。 太阳表面温度高达6000 ℃, 它要以电磁波 的方式向外辐射大量能量, 这种能量是土壤热 量的主要来源, 一般每cm2每分钟可得到1.9 卡 的热量.

土壤学第5章

土壤学第5章
(1)、土水势：指土壤水在各种力作用下势能的变化；
请注意：在不 同的情况下， 土壤总水势的 各分势组成是 不同的。
总水势： t=m+p+s+g
(2)、土壤水吸力：指土壤承受一定吸力情况下所处的能态。只包括 基质吸力和渗透吸力。
一般谈及的吸力是指基质吸力，其值与m相等，但符号 相反。
土 壤 水
第一节 土壤含水量
土壤含水量是土壤重要性状之一，在测定许多理化性质如O.M，养分 含量，以及农田排灌方面都要用到。土壤许多测定数据，都是以干土为基 础的(即在105-1100C下烘干重)，必须先测定含水量，将湿土换算成干土。
一、以水分重量占干土重量百分数表示---含水量(重量%) 土壤含水量(重量%) = (水重/干土重) x 100 = (W湿-W干)/W干 x 100 W湿=W干(1+含水量) W干=W湿/(1+含水量)
四、入渗、土壤水的再分布和土面蒸发
（一） 土壤入渗（soil water infiltration)** 一般是指水自土表垂直向下进入土壤的过程， 但也不排斥如沟灌中水分沿侧向甚至向上进入土 壤的过程。
影响因素：
一是供水速率， 二是土壤的入渗 能力 (入渗速率 —infiltration rate)
二、土壤持水曲线(土壤水分特征曲线)
定义：土壤水吸力与土壤含水量之间的相关曲线
影响因素 •质地 •结构 •温度 •滞后现象
土壤水分特征曲线的用途：
A、可利用它进行土壤水吸力和含水率之间的换算； B、土壤水分特征曲线可以间接地反映出土壤孔隙大小的分布； C、土壤水分特征曲线可用来分析不同质地土壤的持水性和土壤 水分的有效性； D、应用数学物理方法对土壤中的水运动进行定量分析时, 水分 特征曲线是必不可少的重要参数

5土壤空气及热量状况

5土壤空气及热量状况
土壤空气与大气组成的差异 气体 近地表大气 土壤空气 O2（%） 20.94 18.0-20.03 CO2（%） 0.03 0.15-0.65 N2（%） 78.05 78.8-80.24 其他 0.98 0.98
土壤空气的组成不是固定不变的，影响
土壤空气变化的因素主要有：土壤水分、土
壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH、季
第二节
土壤热量
一、 土壤热量来源与土壤热性质
土温对土壤肥力的影响 1. 土壤中的一切化学过程的速度与土温成正相关
2. 物质的溶解随土温而变化
3. 影响土壤的水气运动及形态* 4. 影响土壤微生物的活动*
3. 影响土壤的水气运动及形态： 土温升高，土壤中的水分运动加快，气体扩散作用 加强，水分还能由液态变为气态，造成水分损失。土温 降低时，水分的移动减缓，甚至停止，气态水可能加速 转变为液态，进而变成固态，减少土壤水分的损失。 4.影响土壤微生物的活动： 绝大多数的微生物在15—40º C范围内，其繁殖能力 随温度的增高而加强，从而促进土壤中有机质的矿质化， 加速了养分的释放，改善了植物养分供应。土温降低微 生物活动受抑制，影响植物营养的转化和供应。
节变化和栽培措施。
二、土壤空气的数量
以容积百分数表示，旱田一般10—20%。多少
取决于孔隙度和含水量。砂土的总空隙度小，但
是通气空隙度大，粘土相反。
三、土壤空气与作物生长
a) b) c) d) 影响根系发育与吸收能力 影响种子发芽 影响养分状况 影响作物抗病性
四、土壤通气性
土壤通气性---指土壤空气与大气进行交换以及土体 内部气体扩散和通气的能力 土壤呼吸---土壤吸收氧气，呼出二氧化碳的过程。
一、 土壤热量来源与土壤热性质 （二） 土壤热性质 2、土壤导热率

土壤水分平衡、土壤空气的运动、土壤热量与土壤热性质

土壤水分平衡、土壤空气的运动、土壤热量与土壤热性质

其土壤含水量的变化应等于其来水水增加，负值表示减少。

田间土壤水分收支示意图P 下渗水 D 降水灌溉 I上行水 U根据田间土壤水分示意图，可列出土壤水分平衡的数学表达式：P+l+U=E+T+R+In+D+△W式中:△W 表示计算时段末与时段初土体储水量之差(mm);公式中左侧为水分进入量；而右侧则为水分支出量。

当△W 为零时，说明，土层中水分无增无减，即收支平衡。

植物冠层截流 ln蒸腾、蒸发ET 径流损失 R动，并不断地与大气进行交换。

如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会在12~40h消耗殆尽。

土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。

（一）对流定义：是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动，也称为质流。

土壤与大气间的对流总是由高压区流向低压区。

低压对流方向：高压总压力梯度的产生：气压变化、温度梯度、表面风力、降雨或灌溉、翻耕。

土壤空气对流方程式:q v = -(k /η) ▽pq v—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 —通气孔隙透气率;η —土壤空气的粘度;▽p —土壤空气压力的三维梯度。

空气对流量随着土壤透气率和气压梯度的增大而增大。

（二）扩散定义：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。

扩散过程气相扩散液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通过不同厚度水膜的扩散（二）扩散这两种扩散过程都可以用费克（Fick）定律表示：qd = - Ddc/dxqd — 扩散通量（单位时间通过单位面积扩散的质量);“-”— 表示方向D — 在该介质中扩散系数（其量纲为面积/时间);dc/dx — 浓度梯度对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示：qd = - (D/B) (dp/dx )B — 偏压与浓度的比扩散系数D值的大小取决于土壤性质,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)（一）土壤热量来源太阳辐射能：土壤热量的最根本来源。

土壤空气及热状况

土壤空气及热状况
水是热的良导体 空气是热的不良导体 因此水分多导热性好，空气多导热性差
第三节
二、土壤导热率
土壤缺水，土粒间孔隙被空气占据，导热率降低
土壤湿润，土粒间孔隙被水分占领，导热率升高
土壤热性质
第三节
二、土壤导热率
土壤热性质
不同组成分的导热率 （J/cm· S· C） 土壤组成分 石英 湿砂粒 干砂粒 泥炭 腐殖质 土壤水 土壤空气 导热率 4.427×10-2 1.674×10-2 1.674×10-3 6.276×10-4 1.255×10-2 5.021×10-3 2.092×10-4
第三节
土壤热容量 (Cv)
土壤热性质
一、土壤热容量(soil heat capacity,soil thermal capacity)
单位质量/容积土壤每升高/降低1℃吸收/放出的热量
Cp—重量热容-单位J/(g.K)
Cv—容积热容—单位J/(cm3.K) Cv=Cp×ρb
请注意矿物颗粒,有机质,空气和水的热容量值
o
第三节
三、土壤的热扩散率
土壤热性质
土壤热扩散率 标准状况下, 土层 垂直方向上每cm距离内，1℃温 度梯度下，每秒流入1cm2土壤断 面面积的热量,单位体积(1cm3)土 壤所发生的温度变化. 大小等于土 壤导热率/容积热容量的比值 (厘米 2 / 秒) D
当太阳辐射通过大气层时，热量部 分被大气吸收散射，部分被云层和 地面反射，土壤吸收其中一少部分
一、土壤热量的来源
第二节 土壤热性质及热平衡 （soil heat）
（二）生物热
据估算，含有机质4％的土壤，每m2耕层有机质的潜能为 6.28×109～6.99×109KJ，相当于燃烧4.94 ～12.36kg无烟煤 可用于升高低温，促进早春出苗或返青

第05章+土壤物理性质(质地和结构)

第05章+土壤物理性质(质地和结构)
作 措施 耕
生物作用
胶结作用
团粒结构形成机制
冻融交 替
水膜的粘 结作用
胶体的凝聚作用
（1）生物作用
根系的穿插作用: 根系的挤压作用: 使大土团破碎成小土团 使小土团组合为大土团
频繁反复的穿插和挤压，易形成团粒结构。
（2）土壤干湿交替作用
湿润土块在干燥过程中由于胶体失水而收缩 干燥土块因吸水而膨胀 使土体出现裂缝而碎，促进各种结构体的形成。
卡庆斯制：二级
国际制：
根据砂粒(2-0.02毫米)、粉粒(0.02-0.002毫米)和粘粒 (<0.002毫米)三粒级含量的比例，划定12个质地名称，可 从三角图上查质地名称。
查三角图的要点 以粘粒含量为主要标准， <15%者为砂土质地组和壤土质地组; 15％－25％者为粘壤组; >25%者为粘土组。 土壤含粉粒>45 --“粉 质” ； 砂粒含量在55%-85%-“砂质”
常见的土壤粒级制 卡钦斯基制 (1957) 石 砾 粗砂粒 物 理 性 砂 粒 物 理 性 粘 粒 粘 粒 粗粘粒 细粘粒 胶质粘粒 粘 粒 粘 粒 粗粉粒 粉 中粉粒 细粉粒 粒 粉 粒 细砂粒 极细砂粒 细砂粒 中砂粒 美国农部制 (1951) 石 砾 极粗砂粒 粗砂粒 中砂粒 细砂粒 粗砂粒 国际制 (1930) 石 砾
3、壤质土主要特性：
•
水、气：大小孔隙数量适中，通气透水性良好
• 热：含水量适宜，土温比较稳定 • 肥：养分含量多，保肥性能好 • 耕性：耕性良好，宜耕期长
砂粘适中，消除了砂土类和粘土类的缺点， 是农业生产上质地比较理想的土壤
将砂质土、壤质土、粘质土基本肥力性状比较如下：
（一）砂质土 农民称白土、白塘土，广泛分布于我国北方，它通

第四、五章 土壤水、空气、热量

第四、五章 土壤水、空气、热量

生物 昆虫、各种原生动物、藻类、各种微生物等
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容积含水量＝质量含水量×土壤容重
3、土壤水贮量
4、土壤相对含水量
在生产实际中常以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持 水量的百分数作为相对含水量来表示土壤水分的多少。
土壤相对含水量= （土壤含水量/土壤田间持水量） ×100%
土壤含水量以田间持水量的60－80% 时为最适宜旱地作物的生长发育
二、土壤墒情（含水量）
所以，在相同 条件下，粘土 保持水分多但 对植物的有效
性最差
土壤含水量随吸 力的增加而下降
相同水吸力下，粘土含 水量最高，砂土最低
第五节 土壤水分状况与水分平衡
一、土壤水分状况 1、 作物对土壤水分的需求 2、 土壤水分影响作物对养分的吸收
土壤水分状况直接影响作物对养分的吸收 土壤中有机养分的分解矿化离不开水分 施入土壤中的化学肥料只有在水中才能溶解 养分离子向根系表面迁移、作物根系对养分的吸收都必 须通过水分介质来实现
墒情的种类：
旱地不宜耕种
1、汪水：过湿，有积水
不宜进行耕作
2、黑墒：手捏土易成团，扔在地上不散开
3、黄墒：手捏土易成团，扔在地上一半适散宜开旱地耕种
4、潮干土：手捏土不成团，容易散开
5、干土
应设法灌水补墒
不宜耕种
第二节 土壤水分研究的形态学 与能态学
一、土壤水分研究的形态学类型与性质
（一）土壤水分的保持
第四章 土壤水
土壤水分实质是稀的土壤溶液，是作物吸 水的重要给源
第一节 土壤水的基础知识
一、土壤水分含量的表示方法
1、土壤质量含水量
湿土质量－干土质量
土壤质量含水量（g/kg）＝
105 ℃条件下烘干至恒重的土壤

《土壤空气和热状况》课件

《土壤空气和热状况》课件

土壤空气和热状况的测量方法
测量土壤空气和热状况是了解土壤环境的重要手段。我们可以使用传感器、 探针和仪器来测量土壤中的气体成分和温度。
土壤空气和热状况的应用
了解土壤空气和热状况的应用范围广泛。它们在农业、生态学和环境科学中 发挥着重要作用，帮助我们更好地管理土壤和保护环境。
总结和展望
通过本课件，我们深入了解了土壤空气和热状况的重要性、影响因素、测量 方法和应用。希望这些知识能够帮助您更好地理解和应用土壤科学，为可持 续发展贡献自己的力量。
土壤的组成和结构
土壤由无机物、有机物、水分和空气组成。了解土壤的组成和结构有助于我 们理解其性质和功能，并为土壤管理提供指导。
土壤空气的作用
土壤中的空气对植物生长和土壤养分的循环起着重要作用。它影响着土壤水分的保持能力，有机物的分解速率以及 根系的呼吸。
土壤热状况的影响因素
土壤热状况受到多种因素的影响，包括太阳辐射、土壤类型、植被覆盖和气 候条件。了解这些因素有助于我们更好地管理土壤的热环境。
《土壤空气和热状况பைடு நூலகம் PPT课件
土壤是我们生态系统中不可或缺的重要组成部分。它影响着植物的生长和发 育，以及土地和水资源的管理。本课件将全面介绍土壤空气和热状况，以帮 助您更好地理解和应用这一知识。
土壤的重要性
了解土壤的重要性是理解其环境功能的关键。土壤提供植物所需的营养物质，并在水、空气和有机物质循环中起到 重要作用。

第五章土壤空气与土壤热量状况

第五章土壤空气与土壤热量状况
P114
土壤热平衡应用
S=Q±P±LE±R 农业生产中，常采用中
耕松土，地表覆盖，设 置风障，塑料大棚等措 施以调节土壤温度。
36
★ 2.土壤热量状况
①土温的日变化
土壤表层:
最低温出现于早晨5-6点
最高温出现在下午13-14点
表层变化幅度大，约每深10㎝可滞后 2.5-3.5小时,至40－100cm深处变化幅 度小甚至消失,
√
6
4、 风干土中含有( ) 。 A.重力水 B.毛管水 C.膜状水 D.√吸湿水
5.在土壤含水量15%时，其他条件一致，哪种质地的土 壤水势最低（ ）。
√A、√粘质土 B、砂质土 C、壤质土 D、不确定
6.取鲜土15克，烘干后为12克，问土壤含水量是（ ）。 √A、25% B、20% C、80% D、75%
12
教学内容
作业与思考题
5.1 土壤空气及其更新
5.2 土壤热性质及土壤热量平衡
5.3 土壤空气与土壤温度对植物生长的影 响
小结
参考文献
13
5.1 土壤空气及其更新
土壤空气组成特点 土壤空气的更新 土壤通气性
14
一.土壤空气组成特点
1.土壤空气中CO2>>近地层大气中CO2 2.土壤空气中O2<<近地层大气中O2 3.土壤空气中水汽压高于近地层大气中水汽压 4.土壤空气中有少量的还原性气体（痕量气体）
11.作物对水需求存在 和 两个关键时期.
三、选择
1、任何土壤由湿变干时的含水量比由干变湿的含水 量（ ） A√.要高；B.要低 ；C.差不多 D.据土壤而定
2、 当土壤含水量相同时，土壤水吸力最大的是( )。 A.砂土 B.壤土 C.粘土 D.重壤

第五章土壤空气与土壤热量状况

第五章土壤空气与土壤热量状况

20.362
19.873 20.022
问题：土壤空气质量如何满足作物生长
需求的？

有资料表明：如果土壤不具备通气性，那 么，土壤空气中O2仅能够作物根系呼吸消耗 12~40个小时，可见，土壤气体更新是多么 重要。土壤是如何通气的呢？
25
二、土壤空气的更新
★土壤空气与大气的交换方式
气体扩散 整体对流
土壤热平衡应用


S=Q〒P〒LE〒R
农业生产中，常采
用中耕松土，地表
覆盖，设臵风障，
塑料大棚等措施以
调节土壤温度。
40
★ 2.土壤热量状况
①土温的日变化

土壤表层:

最低温出现于早晨5-6点 最高温出现在下午13-14点

表层变化幅度大，约每深10㎝可滞后 2.5-3.5小时,至40－100cm深处变化幅 度小甚至消失,
5.土壤有效水范围是从(
)到(
) 之间的含水量。
二.填空
6.
7. 8.
9. 10.
11.
我国水资源短缺可分为 、 、 和 4种类型。 一般土壤含水量越高,空气含量就越 。 吸湿水达到最大量时的土壤含水量称为 或 。 重力水的含最取决于土壤 孔隙的数量。 土壤毛管水分为 和 ,前者的最大值称 为 ，后者达到最大值时称为 。 作物对水需求存在 和 两个关键时期
表示土壤稳温性的强弱, 热容量大的土壤, 稳温 性强, 反之, 稳温性弱.
P111
2.影响因素
粘土﹥ 壤土﹥ 沙土


土壤三相组成影响
★热容量主要取决于：土壤组成物质 土壤含水量
矿质土粒
沙土是“热性 土”，粘土是 “冷性土”，为 什么？
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（二）合理灌排,控制水分,调节气热

(一)合理灌溉,节约用水 (二)排除积水、通气增温 (三)通过灌排、通气调温
（三）精耕细作,蓄水保墒,通气调温
耕作不仅可以蓄水保墒,而且可以改善 土壤的通气性和温热状况。经常采用的 耕作措施有: 中耕 深翻 镇压

（四）降低土表蒸发,调节土壤 水气热状况
露水的形成

老师：露水是怎样形成的？并说出理由来。
学生回答到：
地球旋转不停，热得出汗，这就
是露水。
露水的形成
晴朗无云的夜间，地面热量散失很快，地 面气温迅速下降。温度降低，空气含水汽的能 力减小，大气低层的水汽就附在草上、树叶上 等，并凝成细小的水珠，即露水。 增加近地面空气的温度，又使水汽扩散， 露水也很难形成。 露水对农作物很有好处， 露水像雨一样，能滋润土壤起到帮助植物生长 的作用。
三 土壤通气状况与作物生长
(一)影响根系发育

大多数作物在通气良好的土壤中,根系 长、颜色浅、根毛多;缺O2土壤中的根系 则短而粗,颜色暗,根毛大量减少。 根系生长需要氧：氧浓度<9~10%，生 长受阻；<5%时，发育停止。

(二)影响根系吸收功能

通气不良时,根系呼吸作用减弱,吸收养 分和水分的功能降低,特别是抑制对K的 吸收,依次为Ca、Mg、N、P等。
2、土壤空气O2含量

比大气低，主要是因为根系和微生物 的呼吸作用需要消耗O2，OM的分解也会 消耗掉O2。
3、土壤空气相对湿度

比大气高。除表层干燥土壤外，土壤 空气湿度一般都在99%以上，处于水汽 饱和状态，而大气只有在多雨季节才接 近饱和。
4、还原性气体

土壤空气中含有较多的还原性气体。 当土壤通气不良时，土壤含O2 量下降， OM在微生物作用下进行厌氧分解，产生 大量的还原性气体比如CH4、H2等，而大 气中一般还原性气体很少。



从P44表2—8可以看出：矿物质的导 热率最大，其次是土壤水分，土壤空气 的导热率最小。所以土壤中矿物质含量 越高，土壤空气含量越少，土壤导热率 越大。矿物质含量越少，土壤空气含量 越多，土壤导热率越小。所以土壤导热 率与土壤容重呈正相关，与土壤孔隙度 呈负相关。
（三）土壤导温率（土壤热扩 散系数或热扩散率）

(一)节水灌溉；如喷滴灌、渗灌等方式 (二)土面覆盖 地面覆盖的方式,有铺砂盖 草等。 (二)保护地栽培
复习题
一、名词解释 土壤热容量 土壤导热率 二、问答 1.土壤空气与大气在组成上有什么差异， 为什么会产生这种差异？

2.为什么说土壤热容量主要是受土壤水 分和空气的制约？
一、土壤热量的来源
太阳辐射能：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。 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。 地热：地球内部的岩浆通过传导作用达 到地表热量。

二、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
土壤吸收的太阳辐射能
提高土温
向下传导
三、土壤热性质

土壤温度的变化除了土壤热量平衡有关 外，还与土壤热性质有关。
（一）土壤热容量：

指单位容积或单位质量的土壤在温度 升高或降低1K时，所吸收或释放出的热 量。
容积热容量：CV 包括 质量热容量：C J/g·K J/㎝2·K CV =C·d
5、土壤空气的组成的变化性

土壤空气组成不是固定不变的，比 如土壤水分、土壤微生物活性、土壤深 度、土壤温度、pH、栽培措施等都会影 响到土壤空气的组成，

而大气的组成相对比较稳定。
二、 土壤通气性

土壤通气性又称土壤透气性：是指土 壤空气与近地层大气进行气体交换以及 土体内部允许气体扩散和流动的性能。
五 土壤水、气、热的调节

土壤水、气、热三者是相互矛盾,相互 制约的,其中水是主导因素。 为了防御旱涝,调节气热,提出以下几项 主要措施。

（一）加强农田基本建设,改善 土壤水、气、热条件

农田基本建设为改造自然条件,发展农 业生产,在农用地上所采取的,以改土、治 水为中心,实行山、水、田、林、路综合 治理的措施。
第五章 土壤空气与土壤热状况
第一节 土壤空气
一、土壤空气的组成和含量

土壤空气存在于无水的土壤孔隙中，它 的含量取决于土壤孔隙度和土壤含水量， 土壤空气与大气的组成相似，但是在含 量上存在一些差异。
1、土壤空气中CO2含量

比大气高十几倍甚至几百倍。主要是 因为土壤中有机质分解释放出大量的CO2； 根系和微生物的呼吸作用释放出CO2；土 壤中碳酸盐溶解会释放出CO2。

土壤呼吸：土壤空气与大气间通过气体 扩散作用不断地进行着气体交换，使土 壤空气得到更新的过程。（类似生物呼 吸）
2）土壤空气整体交换

也称土壤气体的整体流动，是指由于 土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而 引起的气体交换,是土体内外部分气体的整 体相互流动. 壤空气的整体交换常受温度、气压、 刮风、降雨或灌溉水的影响。

(五)影响作物抗病性

土壤通气不良,土壤中产生的还原性气 体,如H2S能抑制细菌含铁酶(细胞色素氧 化酶、过氧化酶等)的活性。,缺O2还会使 土壤酸度增大,适于致病霉菌发育,使作物 生长不良,抗病力下降。
第二节 土壤热量状况

土壤温度是土壤热量状况的具体指标。 土壤热量的多少具体反映在土壤温度上。 当土壤接受热量时,土壤温度越高;当失去 热量时,土壤温度降低。
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在三相组成中，土壤水分的热容量最 大，土壤空气的热容量最小，矿物质和 有机质的热容量介于两者之间。而且土 壤固相（矿物质、有机质）一般比较稳 定而土壤空气和土壤水分的变化却很大， 所以土壤热容量的大小主要取决于土壤 空气和土壤水分，。
（二）土壤导热率（λ ）
指面积为1㎡，相距1m的两截面上温 度相差1K时，每秒通过该单元土体的热 量焦耳数。 单位J/m· s。它是衡量土壤传导热量 k· 快慢的指标。

指在标准状态下，在土层垂直方向上 1cm的距离内1J的温度梯度下，每秒流 入1m2土壤截面的热量。用K表示。 土壤导温率与土壤导热率呈正相关， 与热容量呈负相关。

四、土壤温度与作物生长
(一) 土温影响作物种子萌发出苗 (二) 土温影响作物的根系生长, (三) 土温影响作物营养生长和生殖生长 (四)土温影响土壤微生物的活动 简接影响有机 质分解和养分的转化。
土壤通气性产生的机制：

1）土壤空气扩散
土壤空气扩散是指某种气体成分由于其分压 梯度与大气不同而产生的移动。 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。

影响养分的形态和有效性（特别是多 价元素，如：Fe）
(三)影响种籽萌发

土壤通气状况对种子萌发的影响 要求氧浓度>10%，否则，嫌气呼吸产 生有机酸类物质
(四)影响养分的转化
土壤空气的数量和O2的含量对微生物活 动也显著的影响。间接影响到了有机质 的分解速度和养分的转化。 土壤空气中CO2 的增多,使土壤溶液中 CO3- 和HCO3- 的浓度增加,这虽有利于土 壤矿物质中的Ca、Mg、P、K等养分的 释放,但过多的CO2 往往会使O2 的供应不 足,抑制根系对这些养分的吸收。