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，此过程也称为土壤呼吸（soilrespiration)。3、影响土壤热容量的因素1、土壤含水量含水量大，吸收一定热量后，土温的升降慢。2、土壤质地二、土壤水、气、热的调节（一）土壤空气的调节（耕作、轮作、排水）（二）土壤热量的调节1、垄作，可增加阳光入射角，增加热量2、以水调温，冬季：日排夜灌，夏天：日灌夜排。3、覆盖：透明覆盖和不透明覆盖（用热的不良导体》）4、设置风障。第五节土壤空气与土壤温度对植物生长的影响一、土壤空气对作物生长的影响1、影响种子的萌发2、影响根系的生长3、影响根系吸收功能4、影响生物活性和养分状况5、影响植物生长的土壤环境状况土壤空气氧浓度临界值(Vol%)作物O2临界值作者大麦7%~10%Geisler1969玉米14%Geisler1969豌豆20%Ammore,1961,Geisler1969棉花10%Tacket1964谷类胚芽10%Gill1956第五章土壤空气和热量状况第一节土壤空气一 土壤空气的组成二 土壤空气的运动三 土壤空气与土壤肥力一、土壤空气的组成与变化气体O2CO2N2其他气体近地面的大气20.940.0378.050.95土壤空气18.0-20.030.15-0.6578.8-80.24－土壤空气与大气组成的比较（容积%）土壤空气和近地面大气空气组成的差异1．土壤空气中的CO2含量高于大气2．土壤空气中的O2含量低于大3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气4．土壤空气中含有较高的还原性气体（CH4等）（5）土壤空气的变化（时间和空间上的变化）?深度/cm覆膜露地05-0107-2905-0107-29CO2O2CO2O2CO2O2CO2O20－－0.915－－0.0560.056－50.15820.4971.00620.4390.7020.6490.21120.653100.42020.3971.06020.2750.10420.5130.27920.668150.25020.4860.86519.9530.13420.8570.38520.506200.48320.4781.34820.0600.15020.1210.40620.634300.57319.8651.15920.0050.31320.1811.15720.362500.92219.9291.52019.6980.40220.1981.28119.873平均0.61520.1241.26819.9530.26920.3290.84720.022覆膜和裸露棉田在不同生长期内土壤空气含量(%)土壤空气的变化规律：?随着土层深度的增加，土壤空气中CO2含量增大，O2含量减少，无论在膜地或露地均是如此；?气温和土温升高，根系呼吸加加强，微生物活动加快，土壤空气中CO2含量增加，夏季CO2含量最高；?覆膜田块的CO-2含量明显高于未覆稻草原露地，而O2则反之?土壤空气中的CO2和O2的含量是相互消长的，二者的总和维持在19～22%之间，①土壤空气对植物生长的影响，有许多过程和因素需进一步研究。如土壤微生物需O2有一个很宽的范围。②仅仅一个空气容量指标并不能肯定土壤是否能满足植物和微生物对氧的需求。③土壤中CO2浓度对植物生长的影响也有待进一步研究。现有的研究表明，某一特定植物对CO2浓度有一最佳值,过高或过低都会引起根系生长衰退。过高浓度CO2往往伴随缺O2而造成不良后果，但一定浓度CO2对植物生长也有促进作用，而且CO2造成的土壤溶液的微酸性也有利于有些土壤养分的释放.注意：二、土壤空气的更新（土壤空气与大气的交换）（一）、整体交换（也称对流或气体质流）整体交换，又称质流，驱动力是总气压梯度，它使气流从高压区向低压区运动。土壤空气在温度、气压、风、降水或灌溉等因素的影响下，整体排出土壤，同时大气也整体进入例如：灌溉或降水把土体内空气整体挤出，表层土壤温度剧烈的日变化引起的气体整体流动。（二）、土壤空气扩散扩散（soilairdiffusion)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，它是由气体分子的热运动（或称布朗运动）引起的三、土壤通气性(soilaeration)（一）、土壤通气性的定义和指标土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以及土体内部允许气体扩散和通气的能力。1．静态指标（1）容积分数或充气孔隙（2）土壤的空气组成（CO2和O2等的含量）2．土壤通气量(soilairflux)土壤通气量是指在单位时间内，单位压力下，进入单位体积土壤中的气体总量（CO2和O2），常用单位是毫升?厘米-2?秒-1。土壤通气量的大小标志着土壤通气性好坏，通气量大则土壤通气性良好。3．土壤氧化还原电位（Eh）土壤的Eh取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的浓度比，而后者又主要取决于土壤中的氧化压或溶解态氧的浓度，这就直接与土壤通气性相联系。因此Eh可以做为土壤通气性的指标，它指示土壤溶液中氧压的高低，反映土壤通气排水状况。（二）、土壤通气性的调节1、调节土壤水分含量2、改良土壤结构3、通过各种耕作手段来调节土壤通性对旱作土壤，有中耕松土，深耙勤锄，打破土表结壳，疏松耕层等措施。对于水田土壤，可通过落水晒田、晒垡，搁田及合理的下渗速率等措施。课堂测验：1、土壤空气质量的好坏关键不在其含量而于其质量()2、土壤空气和大气某些组成含量有差异，其他则是相同的()。3、土壤空气是水汽饱和的()4、土壤空气中的CO2的数量是越低越好()5、土壤空气的组成是时刻变化的()6、土壤水分含量的变化导致土壤通气性的变化()。7、土壤和土壤空气是矛盾的，永远无法调和的()8、在土壤通气性中，对流比扩散更重要()9、土壤Eh值主要由氧体系的氧化还原电位来决定。()10、土壤通气的好坏主要受含水量和结构性的影响()。第二节土壤热量(Soilheat)一、土壤热量的来源（一）太阳的辐射能垂直于太阳光下一平方厘米的黑体表面在一分钟内吸收的辐射能常数），称作太阳常数，一般为1.9k/cm2/min。99％的太阳能包含在0.3-4.0μm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，其热量一部分被大气吸收散射，一部分被云层和地面反射，土壤吸收其中的一少部分。（二）生物热据估算，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20～50吨无烟煤的热量。（三）地球内热二、土壤热性质一、土壤热容量(soilheatcapacity,soilthermalcapacity)土壤热容量是指单位质量（重量）或容积的土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）热量。（土壤吸收（释放）热量后使土温升降多少）C代表质量（重量）热容量(massheatcapacity)，单位是Jg-1℃-1。Cv代表容积热容量(volumeheatcapacity)，单位是（Jcm-3℃-1）。（Cv=C×ρb）不同土壤组分的热容量由表可以看出，固相热容量相差不大，固、液、气三相热容量相差较大，水分的热容量最大，空气的热容量最小。C水>C土>C气;在砂土中大多为通气孔隙，空气多，热容量小，早晚气温相差大，气温回升快，所以称为“热性土”，粘土则反之。二、土壤导热率导热性:土壤具有对所吸热量传导到邻近土层性质，称为导热性。导热性大小用导热率表示。（指土壤传导热的能力）导热率:heatconductivity,thermalconductivity在单位厚度（1厘米）土层，温差为1℃时，每秒钟经单位断面（1厘米2）通过的热量焦耳数（?）。其单位是J.cm-2.s-1.℃-1。从表中可看出导热率：固相>液相>气相（固相基本不变，液相和气相变化大，所以土壤的导热性主要与水气比例有关。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。三、土壤的热扩散率（衡量一定热量供给下，能使土温升高的快慢或难易）土壤热扩散率是指在标准状况下，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。显然流入热量的多少与导热率高低关，而流入的热量能使土温变化多少取决于热容量，所以，其大小等于土壤导热率/容积热容量之比值。上式中:?为土壤导热率，Cv为土壤容积热容量。第四节土壤温度（Soiltemperature)一、土壤温度的季节或月变化二、土壤温度的日变化三、影响土温变化的因素(一）海拔高度对土壤温度的影响在山区随着高度的增加，土温还是比平地的土温低。（二）坡向与坡度对土壤温度的影响①坡地接受的太阳辐射因坡向和坡度而不同；②不同的坡向和坡度上，土壤蒸发强度不一样，土壤水和植物覆盖度有差异，土温高低及变幅也就迥然不同。南坡的土壤温度和水分状况可以促进早发、早熟。（三）土壤的组成和性质对土壤温度的影响土壤颜色深的，吸收的辐射热量多，红色、黄色的次之，浅色的土壤吸收的辐射热量小而反射率较高。在极端情况下，土壤颜色的差异可以使不同土壤在同一时间的土表温度相差2－4℃，园艺栽培中或农作物的苗床中，有的在表面覆盖一层炉碴、草木灰或土杂肥等深色物质以提高土温。6－3土壤不同组分的热容量
土壤组成物质 重量热容量
（Jg-1c-1） 容积热容量
(Jcm-3c-1) 粗石英砂 0.745 2.163 高岭石 0.975 2.410 石灰 0.895 2.435 Fe2O3 0.682 － Al2O3 0.908 － 腐殖质 1.996 2.515 土壤空气 1.004 1.255×10-3 土壤水分 4.184 4.184
表6-4土壤不同组成分的导热率（焦耳/厘米·秒·度）
土壤组成分 导热率 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
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