第2章土壤的基本物质组成(4-6)2013

1、第四节第四节 土壤空气土壤空气N2、CO2H2OO2CH4、H2S、 H2一、土壤空气的组成一、土壤空气的组成 表表2-17 土壤空气与大气体积组成土壤空气与大气体积组成土壤空气和大气有很大差异（见表土壤空气和大气有很大差异（见表2-172-17）。主要差异）。主要差异表现在：表现在：l土壤空气中土壤空气中COCO2 2含量高于大气，而含量高于大气，而O O2 2含量低于大气；含量低于大气； l土壤中水汽含量一般高于大气；土壤中水汽含量一般高于大气；l土壤空气中含有还原性气体，土壤空气中含有还原性气体，CHCH4 4、H H2 2S HS H2 2；l土壤空气的数量和组成不断发生变化，而空气相

2、对土壤空气的数量和组成不断发生变化，而空气相对稳定。稳定。1 1、土壤通气性、土壤通气性 二、土壤空气交换二、土壤空气交换土壤通气性（土壤通气性（soil aerationsoil aeration）：又称土壤透气性，）：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。内部允许气体扩散和流动的性能。作用作用: : 使土壤空气不断更新，维持土壤质量，保证使土壤空气不断更新，维持土壤质量，保证植物根系和好气性微生物的正常呼吸。植物根系和好气性微生物的正常呼吸。2 2、 土壤空气的交换方式土壤空气的交换方式 土壤空

3、气扩散（土壤空气扩散（soil air diffusion):soil air diffusion): 土壤土壤中气体分子因浓度梯度或分压梯度与大气不同而产中气体分子因浓度梯度或分压梯度与大气不同而产生的移动。是土壤空气与大气之间进行交换的主要生的移动。是土壤空气与大气之间进行交换的主要因素。其原理服从气体扩散公式：因素。其原理服从气体扩散公式：F=-Ddc/dx式中：式中：F F是单位时间气体扩散通过单位面积的数量；是单位时间气体扩散通过单位面积的数量； dc/dxdc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯度是气体浓度梯度或气体分压梯度 D D是扩散系数，负号表示其从气体分压高处向低处扩散是扩散系

4、数，负号表示其从气体分压高处向低处扩散土壤呼吸：由于土壤空气中的土壤呼吸：由于土壤空气中的COCO2 2的分压比大气的分压比大气中中COCO2 2的高，而氧气的分压则低于大气，使得土的高，而氧气的分压则低于大气，使得土壤中的壤中的COCO2 2不断逸向大气，而大气中的氧气向土不断逸向大气，而大气中的氧气向土壤扩散。即土壤放出二氧化碳而吸入氧气的过壤扩散。即土壤放出二氧化碳而吸入氧气的过程。程。 土壤空气整体交换（土壤空气整体交换（soil air exchange):soil air exchange): 也也称土壤气体的整体流动，是指由于土壤空气与大气称土壤气体的整体流动，是指由于土壤空气与

5、大气之间存在总的压力梯度而引起的气体交换，是土体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流动。内外部分气体的整体流动。影响因素影响因素p 温度温度: :白天土温升高，土壤空气受热后膨胀，部分气体被挤白天土温升高，土壤空气受热后膨胀，部分气体被挤压出土体；夜间土壤温度下降，土壤空气冷却后体积缩小，大压出土体；夜间土壤温度下降，土壤空气冷却后体积缩小，大气整体进入土体。气整体进入土体。p 气压气压：大气压增加时，土壤空气受压缩使体积缩小，大气整：大气压增加时，土壤空气受压缩使体积缩小，大气整体进入土体，大气压降低则使土壤空气体积膨胀，部分土壤空体进入土体，大气压降低则使土壤空

6、气体积膨胀，部分土壤空气逸出土体。气逸出土体。p 风风：可以将大气吹入土壤或将表土空气整体抽出。：可以将大气吹入土壤或将表土空气整体抽出。p 降雨或灌水降雨或灌水：水分增加，使土壤孔隙中的气体整体挤出，水：水分增加，使土壤孔隙中的气体整体挤出，水分减少，近地层新鲜空气整体补充入土。分减少，近地层新鲜空气整体补充入土。三、土壤通气状况与植物生长三、土壤通气状况与植物生长 土壤通气状况与种子萌发土壤通气状况与种子萌发 土壤通气状况与根系发育土壤通气状况与根系发育 土壤通气状况与养分状况土壤通气状况与养分状况 土壤通气状况与植物病害土壤通气状况与植物病害第五节第五节 土壤热量土壤热量土壤中的热状况指

7、土体中的热量分布及其动态土壤中的热状况指土体中的热量分布及其动态变化。变化。一、土壤热量来源与平衡一、土壤热量来源与平衡1 1、土壤热量来源与土壤吸热性、土壤热量来源与土壤吸热性 土壤热来源土壤热来源太阳辐射太阳辐射有机物分解有机物分解地热传导地热传导化学反应放热化学反应放热3 3、土壤热量平衡、土壤热量平衡 土壤热量平衡是指土壤热量的收土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。支情况。 土壤热量平衡公式：土壤热量平衡公式：Q=E-Q1-Q2-Q3 Q=E-Q1-Q2-Q3 式中：式中：Q Q为用于土壤增温的热量为用于土壤增温的热量 E E为土壤表面获得的太阳辐射能为土壤表面获得的太阳辐射能 Q1Q

8、1为地表辐射所损失的热量为地表辐射所损失的热量 Q2Q2为土壤水分蒸发所消耗的能量为土壤水分蒸发所消耗的能量 Q3Q3为其他方面消耗的热量为其他方面消耗的热量 土壤向大气散失热的性能称为土壤的散热性。土壤向大气散失热的性能称为土壤的散热性。2 2、土壤散热性、土壤散热性 二、土壤的热特性二、土壤的热特性1 1、土壤热容量（、土壤热容量（soil heat capacitysoil heat capacity） 单位容积或单位质量土壤在温度升高或降低单位容积或单位质量土壤在温度升高或降低11时所时所吸收或放出的热量。吸收或放出的热量。容积热容量容积热容量CvCv：指每：指每1cm1cm3 3土壤

9、增、降温土壤增、降温11时所吸时所吸收或放出的热量。收或放出的热量。质量热容量质量热容量c c：即比热，指每克土壤增、降温：即比热，指每克土壤增、降温11时时所吸收或放出的热量。所吸收或放出的热量。两者关系：两者关系：Cv=cCv=cd d，d d为土壤容重为土壤容重2 2、土壤导热率（、土壤导热率（soil thermal soil thermal conductivityconductivity）指在面积为指在面积为1m1m2 2、相距、相距1m1m的两截面上温度相的两截面上温度相差差1K1K时，每秒钟所通过该单元土体的热量时，每秒钟所通过该单元土体的热量焦耳数。焦耳数。高温低温3 3、土

10、壤导温率（、土壤导温率（soil temperature soil temperature conductivityconductivity）又称土壤导热系数或热扩散率，指在标准状况下，当土又称土壤导热系数或热扩散率，指在标准状况下，当土层在垂直方向上每厘米距离内有层在垂直方向上每厘米距离内有1J1J的温度梯度，每秒钟的温度梯度，每秒钟流入断面面积为流入断面面积为1m21m2的热量，是单位体积（的热量，是单位体积（1m31m3）所发生）所发生的温度变化。的温度变化。土壤导温率计算公式：土壤导温率计算公式：K=/CvK=/Cv 式中：式中：K K为土壤导温率为土壤导温率 为导热率为导热率 Cv

11、Cv 为土壤容积热容量为土壤容积热容量 表表2-18 土壤组成与土壤的热特性土壤组成与土壤的热特性土壤热容量的大小主要取决于土壤水分和土土壤热容量的大小主要取决于土壤水分和土壤空气的含量。壤空气的含量。土壤导热率的大小主要取决于土壤矿物质和土壤导热率的大小主要取决于土壤矿物质和土壤空气的含量。土壤空气的含量。土壤导温率的大小主要取决土壤空气的含量。土壤导温率的大小主要取决土壤空气的含量。分析砂土和粘土的热特性？分析砂土和粘土的热特性？三、土壤温度与作物生长三、土壤温度与作物生长p 影响种子萌发；影响种子萌发；p 影响作物根系生长；影响作物根系生长；p 影响作物营养生长和生殖生长；影响作物营养生

12、长和生殖生长；p 影响养分的转化与吸收。影响养分的转化与吸收。p 土壤有机质的转化、养分释放土壤有机质的转化、养分释放p 土壤水、气运动土壤水、气运动第六节第六节 土壤水、气、热的调节土壤水、气、热的调节与氧化还原性与氧化还原性一、土壤水、气、热的调节一、土壤水、气、热的调节（一）土壤水分的调节（一）土壤水分的调节1、土壤水分平衡：在一定时间和一定容积内，、土壤水分平衡：在一定时间和一定容积内，土壤水的收入和支出平衡。土壤水的收入和支出平衡。 收入：降水、灌溉、地下水补给、水汽凝结、收入：降水、灌溉、地下水补给、水汽凝结、径流等径流等 支出：土表蒸发、植物蒸腾、地表径流、渗漏。支出：土表蒸发、

13、植物蒸腾、地表径流、渗漏。土壤水分平衡的作用：土壤水分平衡的作用：2、土壤水分调节、土壤水分调节原则：原则：尽可能的减少土壤水分损失，尽量增加作物对降水、尽可能的减少土壤水分损失，尽量增加作物对降水、灌溉水及土壤中原有储水的有效利用；在水分过多时要注灌溉水及土壤中原有储水的有效利用；在水分过多时要注意多余水的排除。意多余水的排除。措施：措施：（二）土壤空气的调节（二）土壤空气的调节（三）土壤温度的调节（三）土壤温度的调节二、土壤氧化还原性二、土壤氧化还原性（一）土壤氧化还原体系（一）土壤氧化还原体系（soil redox system）有机体系：有机体系：氧化态氧化态还原态还原态氧体系氧体系O

14、22O2-铁体系铁体系Fe3+Fe2+锰体系锰体系Mn4+Mn2+硫体系硫体系SO42-S2-氮体系氮体系NO3-NO2-NO2-N2O、N2NO2-N H4+氢体系氢体系2H +H2有机碳体系有机碳体系CO2CH4无机体系：无机体系：有机酸类有机酸类醛类醛类糖类化合物糖类化合物（二）土壤氧化还原电位（二）土壤氧化还原电位（soil redox potential）1、概念：指土壤中氧化剂和还原剂在氧化还、概念：指土壤中氧化剂和还原剂在氧化还原电极上所建立的平衡电位。是反映土壤氧化原电极上所建立的平衡电位。是反映土壤氧化或还原程度的重要指标。或还原程度的重要指标。2、公式：、公式：Eh=E0+

15、59nlog氧化态氧化态还原态还原态E0-E0-标准氧化还原电位标准氧化还原电位n-n-反应中电子转移数反应中电子转移数表表2-21 土壤氧化还原状况分级土壤氧化还原状况分级氧化还原状况Eh范围化学反应对作物生长的影响氧化400mV氧气占优势旱作有利，水稻不宜弱度还原400 200mVO2、NO3-、Mn4+还原水稻正常，旱作受影响中度还原200-100mVFe3+还原，出现还原性物质及SO42-的还原旱作发生湿害强度还原 -100mVCO2、H+还原还原性物质多，水稻受害 Eh=200 Eh=200750mV750mV，正常；，正常； EhEh750mV750mV，则土壤完全处于氧化状态，有

16、机，则土壤完全处于氧化状态，有机质消耗过快，有些养料由此丧失有效性，应灌水质消耗过快，有些养料由此丧失有效性，应灌水适当降低适当降低EhEh； EhEh200mV200mV，则表明土壤水分过多，通气不良，则表明土壤水分过多，通气不良，应排水或松土以提高其，应排水或松土以提高其EhEh值。值。旱地土壤旱地土壤水田土壤水田土壤EhEh变动较大，在淹水期间变动较大，在淹水期间EhEh值可低至值可低至- -150mV150mV，甚至更低；在排水晒田期间，土壤通气性，甚至更低；在排水晒田期间，土壤通气性改善，改善，EhEh可增至可增至500mV500mV以上。以上。 Eh=200Eh=200400mV400mV，适宜，适宜 EhEh180mV18