1、第四節(jié)、土壤空氣p 2.4 土壤空氣p土壤空氣是土壤的重要組成,也是土壤的肥力因素之一。p2.4.1 土壤空氣的組成p土壤組成的特點(diǎn)如下:p（1）土壤空氣中的二氧化碳含量比大氣高十至數(shù)百倍；p（2）土壤空氣中氧的含量低；p（3）土壤空氣中的相對(duì)濕度比大氣高；p（4）土壤空氣中有時(shí)含有還原性氣體；p（5）土壤空氣數(shù)量和組成經(jīng)常處于變化之中。2.4.2 土壤通氣性p土壤通氣性泛指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換、不同土層之間氣體擴(kuò)散或交換的能力。（一）土壤通氣性的重要意義p其重要性在于補(bǔ)充氧氣。p如果沒有大氣氧氣的補(bǔ)充，土壤中的氧氣將迅速被耗盡，缺氧將嚴(yán)重影響根系的正常生長(zhǎng)，影響好氣微生物的活動(dòng)，從而影響土

2、壤養(yǎng)分的有效化。一些有毒的還原性物質(zhì)的累積將毒害根系，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使植物死亡。p因此，土壤必須具有一定的通氣性。（二）土壤通氣性的機(jī)制 1、氣體擴(kuò)散 指某種氣體由于分壓梯度而產(chǎn)生的移動(dòng)。 這是土壤與大氣進(jìn)行氣體交換的主要形式。 土壤呼吸: O2（大氣） 土壤 CO2（土壤） 大氣p其原理服從氣體擴(kuò)散公式： F = -Ddc/dxp 式中：pF是單位時(shí)間氣體擴(kuò)散通過單位面積的數(shù)量； pdc/dx是氣體濃度梯度或氣體分壓梯度；pD是擴(kuò)散系數(shù)，負(fù)號(hào)表示其從氣體分壓高處向低處擴(kuò)散。p由上式可知，氣體分壓梯度是引起土壤空氣擴(kuò)散的主要?jiǎng)恿Α?、氣體整體流動(dòng)p由于土壤空氣與大氣之間存在總壓力梯度而引起的氣體運(yùn)動(dòng)

3、，稱為整體流動(dòng)。p溫度、氣壓、降水、灌溉水的擠壓等都可以引起氣體的整體流動(dòng)。4.3 4.3 土壤空氣與作物生長(zhǎng)的關(guān)系土壤空氣與作物生長(zhǎng)的關(guān)系p（一）土壤空氣影響種子萌發(fā)和根系的發(fā)育p種子萌發(fā)需水分與氧氣、氧氣不足爛種；根系生長(zhǎng)需一定氧氣，氧氣含量低不長(zhǎng)新根，氧氣少爛根；不同作物缺氧的忍耐力不同。p（二）土壤空氣影響土壤養(yǎng)分狀況p氧氣多少影響礦化，影響?zhàn)B分供給；影響根對(duì)養(yǎng)分吸收，如玉米缺氧對(duì)養(yǎng)分吸收能力依下列次序遞減：KCaMg N P；影響?zhàn)B分存在形態(tài)，一般氧化態(tài)養(yǎng)分易被作物吸收利用。p（三）土壤空氣影響植物抗病性p通氣不良產(chǎn)生還原性氣體H2S、CH4、H2等會(huì)嚴(yán)重危害作物生長(zhǎng)，CO2過多致使

4、土壤酸度增高，致使霉菌發(fā)育，植株生病4.44.4土壤通氣性的衡量p比較使用的衡量指標(biāo)有二：（1）土壤氧化還原電位；（2）土壤的氣孔隙度（土壤容氣量） 土壤氧化還原狀態(tài)可直接或間接影響土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分形態(tài)及其對(duì)作物的有效性。 鐵、錳等變價(jià)金屬元素，當(dāng)土壤處于氧化態(tài)時(shí)（即 土壤含水量少，呈氧化態(tài)時(shí)、有機(jī)質(zhì)礦化速率較快，養(yǎng)分釋放快，不利于有機(jī)質(zhì)保存。 土壤含水量多，呈還原態(tài)時(shí)、有機(jī)質(zhì)礦化速率較慢，養(yǎng)分釋放慢，還原性物質(zhì)積累過多，不利于植物生長(zhǎng)。 直接測(cè)定這些物質(zhì)的絕對(duì)數(shù)量十分困難，一般都通過測(cè)定土壤溶液中的氧化還原電位（）來衡量土壤的氧化還原狀況。）（還原態(tài)氧化態(tài)mvlogn59EEh04.5 4

5、.5 土壤通氣性的調(diào)節(jié)土壤通氣性的調(diào)節(jié)p土壤通氣性能取決于土壤中通氣孔隙的大小和多少。土壤通氣性能取決于土壤中通氣孔隙的大小和多少。 從植物生長(zhǎng)對(duì)土壤環(huán)境條件的要求來看，要求從植物生長(zhǎng)對(duì)土壤環(huán)境條件的要求來看，要求土壤土壤中孔隙大小分配適當(dāng)，即能保證土壤有適量的水分，又中孔隙大小分配適當(dāng)，即能保證土壤有適量的水分，又要有足夠的空氣以保證植物對(duì)水分和空氣的需求。要有足夠的空氣以保證植物對(duì)水分和空氣的需求。4.5 4.5 土壤通氣性的調(diào)節(jié)土壤通氣性的調(diào)節(jié)增施有機(jī)肥料增施有機(jī)肥料質(zhì)地粘重，通氣孔隙數(shù)量不足質(zhì)地粘重，通氣孔隙數(shù)量不足土壤過濕，表土板結(jié)土壤過濕，表土板結(jié)地勢(shì)低洼、地下水位過高，土壤地勢(shì)低

6、洼、地下水位過高，土壤水分過多水分過多 措施：措施：排水排水中耕、松土中耕、松土 p熱量對(duì)土壤微生物活動(dòng)，植物的生長(zhǎng)、土壤物理、熱量對(duì)土壤微生物活動(dòng)，植物的生長(zhǎng)、土壤物理、化學(xué)過程均有較大影響。化學(xué)過程均有較大影響。p因此，土壤熱量是土壤肥力四大要素之一。因此，土壤熱量是土壤肥力四大要素之一。一一 土壤溫度與作物生長(zhǎng)的關(guān)系土壤溫度與作物生長(zhǎng)的關(guān)系一、土壤熱量的來源 太陽(yáng)輻射能（主要來源）；這是土壤熱量的最主要來源，太陽(yáng)輻射能（主要來源）；這是土壤熱量的最主要來源，也是地球上一切能量的最初來源，太陽(yáng)輻射能是極其巨大的，也是地球上一切能量的最初來源，太陽(yáng)輻射能是極其巨大的，達(dá)到地球的只是太陽(yáng)總輻射

7、能的很小一部分，大約是達(dá)到地球的只是太陽(yáng)總輻射能的很小一部分，大約是20億分億分之一。之一。 生物熱：微生物分解有機(jī)質(zhì)是一個(gè)放熱過程，釋放出的熱生物熱：微生物分解有機(jī)質(zhì)是一個(gè)放熱過程，釋放出的熱量，一部分被微生物自身利用，大部分用來提高土溫。量，一部分被微生物自身利用，大部分用來提高土溫。 地?zé)幔旱厍騼?nèi)部的巖漿通過傳導(dǎo)作用達(dá)到地表熱量，地?zé)岬責(zé)幔旱厍騼?nèi)部的巖漿通過傳導(dǎo)作用達(dá)到地表熱量，地?zé)釋?duì)土壤溫度的影響極小，但地?zé)岙惓５貐^(qū)，比如溫泉、火山對(duì)土壤溫度的影響極小，但地?zé)岙惓５貐^(qū)，比如溫泉、火山口附近，地?zé)釋?duì)土溫的影響就比較大。口附近，地?zé)釋?duì)土溫的影響就比較大。二、土壤的熱量平衡二、土壤的熱量平衡

8、 土壤熱量平衡也就指土壤熱量的收支情況。 土壤表面吸收的太陽(yáng)輻射能，部分以太陽(yáng)輻射形式返回大氣，部分消耗于土壤水分的蒸發(fā)，部分向下層土壤傳導(dǎo)，剩余的熱量用于提高土壤溫度。土壤吸收的太陽(yáng)輻射能 地表輻射 水分蒸發(fā) 向下傳導(dǎo) 提高土溫 Q=EQ1Q2Q3 Q用于土壤增溫的熱量 Q1地表輻射損失的熱量 Q2土壤水分蒸發(fā)所消耗的熱量 Q3其它方面的熱量損失 E土壤表面獲得的太陽(yáng)輻射能 在一定的地區(qū)E值一般是固定的， 所以在Q1、Q2、Q3 等方面的 支出減少，土壤溫度增加， 否則土溫下降。p土壤接受熱量后，土溫升降的速率及變化土壤接受熱量后，土溫升降的速率及變化幅度主要決定于土壤的熱性質(zhì)，土壤的熱幅度

9、主要決定于土壤的熱性質(zhì)，土壤的熱性質(zhì)主要包括性質(zhì)主要包括熱容量、導(dǎo)熱性與導(dǎo)溫性。熱容量、導(dǎo)熱性與導(dǎo)溫性。 p1 1、土壤熱容量土壤熱容量p單位重量或單位體積的土壤，溫度每升高單位重量或單位體積的土壤，溫度每升高或降低或降低1 C時(shí)所吸收或放出熱量的焦耳數(shù)時(shí)所吸收或放出熱量的焦耳數(shù)叫做土壤熱容量叫做土壤熱容量 。四、土壤熱性質(zhì)p以重量為土壤計(jì)量單位時(shí)，叫重量熱容量，用C表示，單位為J/KgK。p用容積為土壤計(jì)量單位時(shí)，叫容積熱容量，用Cv表示，換算：Cv=C :土壤容重土壤容重土壤熱容量的數(shù)值，與土壤三相物質(zhì)組成比例以及各相的熱容量有密切關(guān)系。土壤組成土壤空氣土壤水分砂粒和粘粒有機(jī)質(zhì)重（質(zhì)）量熱

10、容量J(gK)-1容積熱容量J(cm3K)-11.00480.00134.18684.18680.750.962.052.432.012.51在三相組成中，土壤水分的熱容量最大，土壤空氣的熱容量最小，礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的熱容量介于兩者之間（較穩(wěn)定）。土壤熱容量的大小主要取決于土壤水分，土壤愈潮濕（水多氣少），土壤熱容量大，溫度變化愈慢；土壤愈干燥（水少氣多），土壤熱容量小，土壤溫度變化愈大。2、土壤導(dǎo)熱率p土壤熱量由熱量高處向熱量低處傳導(dǎo)。土壤傳導(dǎo)土壤熱量由熱量高處向熱量低處傳導(dǎo)。土壤傳導(dǎo)熱量的性能即熱量的性能即土壤導(dǎo)熱性土壤導(dǎo)熱性。p導(dǎo)熱率是指單位溫度梯度下，單位時(shí)間通過單位導(dǎo)熱率是指單位溫度梯

11、度下，單位時(shí)間通過單位面積土壤傳導(dǎo)的熱量，單位面積土壤傳導(dǎo)的熱量，單位J/cm.s.土壤熱的傳導(dǎo)總是由土溫高處向土溫低處。土壤的導(dǎo)熱率也和土壤的三相物質(zhì)比率有關(guān)。礦物質(zhì)的導(dǎo)熱率最大，約為空氣導(dǎo)熱率100倍，其次是土壤水分，比空氣大25倍，土壤空氣的導(dǎo)熱率最小。影響土壤導(dǎo)熱率大小因素是：土壤含水量；土壤松緊度和孔隙狀況。 當(dāng)土壤干燥時(shí)，孔隙被空氣所占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就低。 當(dāng)土壤濕潤(rùn)時(shí)，孔隙被水所占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大。 土壤溫度的變化決定于土壤的土壤溫度的變化決定于土壤的導(dǎo)熱性和熱容量導(dǎo)熱性和熱容量。那么在一定的熱量供給下，能使土溫升高的快慢那么在一定的熱量供給下，能使土溫升高的快慢和難易則決定于其熱擴(kuò)散

12、率。和難易則決定于其熱擴(kuò)散率。 指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在土層垂直方向上1cm的距離內(nèi)1的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤截面的熱量。用K表示。土壤熱擴(kuò)散土壤熱擴(kuò)散率與導(dǎo)熱率和熱容量的關(guān)系如下：率與導(dǎo)熱率和熱容量的關(guān)系如下：土壤熱擴(kuò)散率的大小反應(yīng)土壤導(dǎo)熱引起土壤溫度土壤熱擴(kuò)散率的大小反應(yīng)土壤導(dǎo)熱引起土壤溫度變化性能的強(qiáng)弱，變化性能的強(qiáng)弱， K K = = C Cv v 三、土壤溫度變化三、土壤溫度變化土壤熱量基本來源是太陽(yáng)輻射，由于太陽(yáng)輻射有周期性的日、年變化，所以土溫也有周期性的日、年變化。（一）土壤溫度的日變化1.概念土表日間增熱和夜間冷卻所引起的土溫晝夜變化,稱土溫日變化。2.特點(diǎn)(1)土表溫度

13、的最高值出現(xiàn)在13-14時(shí)左右,最低值出現(xiàn)在早晨5-6點(diǎn)。(2)土溫的日變化幅度以表土最大，愈向深層變幅愈小，到40cm處已沒有太大的變化。(3)白天表層土溫高于底層,晚間底層土溫高于表層。 （二）土壤溫度的年變化 1.概念土溫以一年為周期的變化。2.特點(diǎn)(1)土表的月平均最高溫度在七月或八月，最低在一月或二月。一月(二月)至七月(八月)為升溫階段，七月(八月)至次年一月(二月)降溫階段。(2)隨著土層深度的增加,土溫的年變幅逐漸減小以至不變，最高、最低溫度的出現(xiàn)時(shí)間也逐漸推遲。 (3)在升溫階段，表土溫度高，底土溫度低，熱量由土表向下傳導(dǎo)；在降溫階段，則相反。四、影響土壤溫度變化的條件四、影

14、響土壤溫度變化的條件（一）影響土壤溫度變化的環(huán)境因素 1.緯度 高緯地區(qū)，由于太陽(yáng)照射傾斜度大，地面上單位面積上接受太陽(yáng)輻射能就少，土溫低。而在低緯度地區(qū)，太陽(yáng)直射在地面上，單位面積上所接受的太陽(yáng)能較多，故土溫較高。 2.地形 高山大氣流動(dòng)頻繁，氣溫較平地低。原因是土壤接受輻身能雖強(qiáng)，但由于與大氣熱交換平衡結(jié)果，土溫仍低于平地。 3.坡向 一般南坡、東南及西南坡照射時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)高度角大，受熱多，土溫高。 4.大氣透明度 透明度好，白天地面吸收輻射能較多，土溫上升快，夜間土壤散熱也多，因此晝夜溫差大；反之，情況正好與上述相反。 5.地面覆蓋和雪覆蓋 地面有覆蓋時(shí)，土溫變化小。(原因是白天可阻止太

15、陽(yáng)直接照射,夜間可減少地面散熱)。（二）影響土壤溫度變化的土壤因素 1.土壤顏色 深色土壤吸熱快，反射少，升溫快。 2.土壤質(zhì)地 砂土孔隙多，熱容量和導(dǎo)熱率都低，故增溫冷卻劇烈，群眾稱之為“熱性土”，所以早春砂性土可較一般土地提早播種。 粘土孔隙少，熱容量和導(dǎo)熱率都大，故增溫冷卻緩和，群眾稱之為“冷性土”，播種必須推遲。 3.土壤松緊與孔隙狀況 疏松多孔的土壤，增溫冷卻劇烈。緊實(shí)少孔的土壤增溫冷卻緩和。四、土壤水氣熱的調(diào)控四、土壤水氣熱的調(diào)控一、土壤水、氣、熱之間的相互關(guān)系一、土壤水、氣、熱之間的相互關(guān)系1 1、土壤水、氣之間的相互關(guān)系、土壤水、氣之間的相互關(guān)系 水多氣少，水少氣多水多氣少，水

16、少氣多2 2、土壤水、熱之間的相互關(guān)系、土壤水、熱之間的相互關(guān)系 含水量高時(shí)，土壤熱容量大，土溫不易變化，穩(wěn)溫。含水量高時(shí)，土壤熱容量大，土溫不易變化，穩(wěn)溫。 3、土壤熱量與空氣之間的關(guān)系 土壤空氣的擴(kuò)散率隨溫度的升高而增加，土壤溫度通過影響微生物的活動(dòng)，間接地影響土壤空氣的組成。二、土壤水、氣、熱的調(diào)控（一）加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，改善水、氣、熱狀況（一）加強(qiáng)農(nóng)田基本建設(shè)，改善水、氣、熱狀況（1 1）完善田間排灌系統(tǒng)）完善田間排灌系統(tǒng)（2 2）建立防護(hù)林帶）建立防護(hù)林帶（3 3）培肥土壤：改善結(jié)構(gòu)，水氣并存）培肥土壤：改善結(jié)構(gòu)，水氣并存 （二）合理排灌，控制水分，調(diào)節(jié)氣、熱（二）合理排灌，控制水分

17、，調(diào)節(jié)氣、熱-早春秧田早春秧田“日排夜灌日排夜灌”，有利于保溫，防止，有利于保溫，防止凍害；凍害；-炎夏炎夏“日灌夜排日灌夜排”，可降低土溫，可降低土溫-稻田管理中有稻田管理中有“淺水灌溉淺水灌溉”、“排水曬田排水曬田”等措施，有利于調(diào)節(jié)土溫，兼有調(diào)節(jié)空氣的效等措施，有利于調(diào)節(jié)土溫，兼有調(diào)節(jié)空氣的效果果（三）合理耕作、輪作、蓄水、通氣、增溫（三）合理耕作、輪作、蓄水、通氣、增溫1、深耕：、深耕： 使耕層疏松，使耕層疏松，減弱毛管作用，減弱毛管作用，增大孔隙，因此增大孔隙，因此增加透水蓄水能力，減少土壤蒸發(fā)，增加透水蓄水能力，減少土壤蒸發(fā)，改善土壤改善土壤通氣狀況，通氣狀況，降低土壤熱容量和導(dǎo)熱率，有利于降低土壤熱容量和導(dǎo)熱率，有利于土壤增溫土壤增溫2、中耕、中耕 中耕可以疏松表土，中耕可以疏松表土，切斷毛管，減少蒸發(fā)，切斷毛管，減少蒸發(fā)，有助于表土升溫有助于表土升溫3、輪作和壟作、輪作和壟作-水旱輪作，可以改善