土壤空气和热量内容提要课件

第七章土壤空气和热量土壤空气和热量内容提要课件1内容提要：土壤空气与大气的组成差异

土壤空气的运动方式土壤热量来源土壤热容量及计算土壤导热率土壤水、气、热三者相互关系内容提要：2第一节土壤空气

第一节土壤空气

3土壤空气一、土壤空气的数量与组成土壤空气与土壤水分存在于土体孔隙内，在一定容积的土壤中，在孔隙度不变的情况下，两者所占的容积比数量，土壤空气随土壤水分而变化，而且呈相应的消长关系。土壤空气一、土壤空气的数量与组成土壤空气与土壤水分存在于土体4土壤空气通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则土壤空气组成与大气有明显的不同。气体O2（%）CO2（%）N2（%）其他气体（%）近地表大气20.940.0378.050.98土壤空气18.0~20.030.15~0.6578.8~80.240.98一般越接近地表的土壤空气与大气组成越相近，土壤深度越大，土壤空气组成与大气差异也越大。

土壤空气与大气组成的数量差异（容积%）土壤空气通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则5土壤空气土壤空气与近地表大气组成的差别土壤空气中的CO2含量高于大气土壤空气中的O2含量低于大气土壤空气中水汽含量高于大气土壤空气中含有较多的还原性气体土壤空气土壤土壤空气中的CO2含量高于大气土壤空气中的O2含6土壤空气二、土壤空气的运动

影响土壤空气运动的因素有气象因素、土壤性质及营林耕作措施等。气象因素主要有气温、气压、风力和降水等。土壤与外界不断地进行气体的交换，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由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗无余。土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。土壤空气二、土壤空气的运动土壤与外界不断地进行气体的交换，7土壤空气土壤空气的对流对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，也称为质流。对流的流向一般是由高压区流向低压区。土壤空气的扩散

气体扩散是指气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动。土壤空气土壤空气的对流对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动8在分压梯度的作用下，驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使O2分子不断从大气向土壤空气散。土壤的这种从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，被称为土壤呼吸。土壤呼吸强度是土壤代谢能力的标志，也是衡量土壤肥力的指标之一。一般情况下，这种扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。

土壤空气CO2O2在分压梯度的作用下，土壤空气CO2O29第二节土壤热量

第二节土壤热量10土壤热量一、土壤热量的来源太阳辐射能:土壤热量的最基本来源。生物热:微生物分解有机质的过程是放热的过程。释放的热量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用来调节土温。地球内热

土壤热量一、土壤热量的来源太阳辐射能:土壤热量的最基本来源。11二、土壤热性质

单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的热量，被称为土壤热容量。

土壤热量土壤热容量以C代表质量（重量）热容量[单位是J/（g·℃）]，CV代表容积热容量[单位是J/（cm3·℃）]。C与CV的关系为:CV＝C·ρ

ρ是土壤密度。二、土壤热性质单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）12土壤不同组分的热容量土壤组成物质质量热容量容积热容量[J/（g·℃）][J/（cm3·℃）]粗石英砂0.7452.163高岭石0.9752.410石灰0.8952.435腐殖质1.9962.525土壤空气1.0041.255×10-3土壤水分4.1844.184土壤热量土壤不同组分的热容量粗石英砂13土壤热量

Cv＝mCv·Vm+oCv·Vo+wCv·Vw＋aCv·Va

mCv、oCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、有机质、水和空气的容积热容量，Vm、Vo、Vw、Va分别为土壤矿物质、有机质、水和空气在单位体积土壤中所占的体积比。不同土壤的固、液、气三相物质组成比例是不同的，所以Cv可表示为:因空气的热容量很小，可忽略不计，故土壤热容量可简化为：Cv＝1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw〔J/(cm3·℃)

〕

土壤热量不同土壤的固、液、气三相物质组成比例是不同的，所以C14导热性:土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给其邻近土层。土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的性能，称为导热性。导热率:导热性大小用导热率（λ）表示，即在单位厚度（1cm）土层，温差为1℃时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数。其单位是J/（cm2·s·℃）。

土壤热量土壤导热率土壤热量土壤导热率15土壤热量土壤不同组成分的导热率

土壤组成分导热率〔J/(cm2·s·℃)〕石英4.427×10－2湿砂粒1.674×10－2干砂粒1.674×10－3泥炭6.276×10－4腐殖质1.255×10－2土壤水5.021×10－3土壤空气2.092×10－4土壤热量土壤不同组成分的导热率土壤组成分导热率〔J16土壤热量矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而土壤中的水、气总是处于变动状态。因此，土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率就小；当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。因而湿土比干土导热快。干土湿土土壤热量矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而17土壤热扩散率指在标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1℃的温度梯度下，每秒流入1cm2土壤断面面积的热量，使单位体积（1cm3）土壤所发生的温度变化。其大小等于土壤导热率/容积热容量。土壤热量在一定热量的供给下，能使土壤温度升高的快慢和难易决定于其热扩散率D=λ/Cv（厘米/秒）土壤热扩散率土壤热量在一定热量的供给下，能使土壤温度升高的18第三节土壤水、气、热的调节

第三节土壤水、气、热的调节19水气热调节

一、土壤水、气、热的关系土壤水、气、热是组成土壤肥力的重要因素，三者是互为矛盾，又互相制约的统一体。

土壤水和空气共存于土壤孔隙，它们之间有着相互消长的数量关系。1、土壤水和空气土壤含水量达到全容水量时，其大小孔隙往往充满水，造成土壤的通气状况不良。当土壤含水量达到田间持水量时，其大多数大孔隙充满了空气。当土壤含水量进一步降低，有许多毛管孔隙也为空气充满。这时容易造成土壤水的供应不良，形成植物的旱害。

水气热调节一、土壤水、气、热的关系土壤水、气、热是组成土20水气热调节

湿土温度上升慢，下降也慢，不同土层深度的温度梯度也比较小；干土温度上升快，下降也快，而且不同土层深度的温度梯度也比较大。当土温较高时，土壤的蒸发量也较大，土壤易于失水干燥，易于通气。土壤不同层次中的温度梯度还可引起土壤水分的运动，即从热处向冷处的运动；特别是土壤冻结时可导致上层滞水，促使土壤过湿和通气不良。3、土壤热量对土壤水、气的影响

2、土壤水和土壤温度

水气热调节湿土温度上升慢，下降也慢，不同土层深度的温度梯度21水气热调节

二、土壤水、气、热的调节措施通过耕作和施肥，改善土壤的物理性质

灌溉和排水措施混交、间种措施采用人工覆盖物

水气热调节二、土壤水、气、热的调节措施通过耕作和施肥，改善22

第七章土壤空气和热量土壤空气和热量内容提要课件23内容提要：土壤空气与大气的组成差异

土壤空气的运动方式土壤热量来源土壤热容量及计算土壤导热率土壤水、气、热三者相互关系内容提要：24第一节土壤空气

第一节土壤空气

25土壤空气一、土壤空气的数量与组成土壤空气与土壤水分存在于土体孔隙内，在一定容积的土壤中，在孔隙度不变的情况下，两者所占的容积比数量，土壤空气随土壤水分而变化，而且呈相应的消长关系。土壤空气一、土壤空气的数量与组成土壤空气与土壤水分存在于土体26土壤空气通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则土壤空气组成与大气有明显的不同。气体O2（%）CO2（%）N2（%）其他气体（%）近地表大气20.940.0378.050.98土壤空气18.0~20.030.15~0.6578.8~80.240.98一般越接近地表的土壤空气与大气组成越相近，土壤深度越大，土壤空气组成与大气差异也越大。

土壤空气与大气组成的数量差异（容积%）土壤空气通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，若通气不良，则27土壤空气土壤空气与近地表大气组成的差别土壤空气中的CO2含量高于大气土壤空气中的O2含量低于大气土壤空气中水汽含量高于大气土壤空气中含有较多的还原性气体土壤空气土壤土壤空气中的CO2含量高于大气土壤空气中的O2含28土壤空气二、土壤空气的运动

影响土壤空气运动的因素有气象因素、土壤性质及营林耕作措施等。气象因素主要有气温、气压、风力和降水等。土壤与外界不断地进行气体的交换，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由于土壤生物的存在，而在12-40h被消耗无余。土壤空气运动的方式有两种：对流和扩散。土壤空气二、土壤空气的运动土壤与外界不断地进行气体的交换，29土壤空气土壤空气的对流对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，也称为质流。对流的流向一般是由高压区流向低压区。土壤空气的扩散

气体扩散是指气体分子由浓度大（或分压大）处向浓度小（或分压小）处的运动。土壤空气土壤空气的对流对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动30在分压梯度的作用下，驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使O2分子不断从大气向土壤空气散。土壤的这种从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，被称为土壤呼吸。土壤呼吸强度是土壤代谢能力的标志，也是衡量土壤肥力的指标之一。一般情况下，这种扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。

土壤空气CO2O2在分压梯度的作用下，土壤空气CO2O231第二节土壤热量

第二节土壤热量32土壤热量一、土壤热量的来源太阳辐射能:土壤热量的最基本来源。生物热:微生物分解有机质的过程是放热的过程。释放的热量，一部分被微生物自身利用，而大部分可用来调节土温。地球内热

土壤热量一、土壤热量的来源太阳辐射能:土壤热量的最基本来源。33二、土壤热性质

单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）的热量，被称为土壤热容量。

土壤热量土壤热容量以C代表质量（重量）热容量[单位是J/（g·℃）]，CV代表容积热容量[单位是J/（cm3·℃）]。C与CV的关系为:CV＝C·ρ

ρ是土壤密度。二、土壤热性质单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）34土壤不同组分的热容量土壤组成物质质量热容量容积热容量[J/（g·℃）][J/（cm3·℃）]粗石英砂0.7452.163高岭石0.9752.410石灰0.8952.435腐殖质1.9962.525土壤空气1.0041.255×10-3土壤水分4.1844.184土壤热量土壤不同组分的热容量粗石英砂35土壤热量

Cv＝mCv·Vm+oCv·Vo+wCv·Vw＋aCv·Va

mCv、oCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、有机质、水和空气的容积热容量，Vm、Vo、Vw、Va分别为土壤矿物质、有机质、水和空气在单位体积土壤中所占的体积比。不同土壤的固、液、气三相物质组成比例是不同的，所以Cv可表示为:因空气的热容量很小，可忽略不计，故土壤热容量可简化为：Cv＝1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw〔J/(cm3·℃)

〕

土壤热量不同土壤的固、液、气三相物质组成比例是不同的，所以C36导热性:土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给其邻近土层。土壤具有将所吸热量传导到邻近土层的性能，称为导热性。导热率:导热性大小用导热率（λ）表示，即在单位厚度（1cm）土层，温差为1℃时，每秒钟经单位断面（1cm2）通过的热量焦耳数。其单位是J/（cm2·s·℃）。

土壤热量土壤导热率土壤热量土壤导热率37土壤热量土壤不同组成分的导热率

土壤组成分导热率〔J/(cm2·s·℃)〕石英4.427×10－2湿砂粒1.674×10－2干砂粒1.674×10－3泥炭6.276×10－4腐殖质1.255×10－2土壤水5.021×10－3土壤空气2.092×10－4土壤热量土壤不同组成分的导热率土壤组成分导热率〔J38土壤热量矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而土壤中的水、气总是处于变动状态。因此，土壤导热率的大小主要决定于土壤孔隙的多少和含水量的多少。当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙被空气占领，导热率就小；当土壤湿润时，土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。因而湿土比干土导热快。干土湿土土壤热量矿物质虽然导热率最大，但它是相对稳定而不易变化的。而