1、1 土壤空氣的組成與植物生長,一、土壤空氣的組成與變化,土壤空氣與大氣組成的比較（容積%）,土壤空氣主要來自大氣，少量是土壤中生物、生物化學(xué)和純化學(xué)過程產(chǎn)生的氣體。故土壤空氣與大氣的組成基本相近，也存在些差異。,土壤空氣和進(jìn)地面大氣空氣組成的差異,1土壤空氣中的CO2含量高于大氣 2土壤空氣中的O2含量低于大氣 3土壤空氣中的水汽含量一般高于大氣 大氣的相對(duì)濕度通常只有5090，而土壤空氣的相對(duì)濕度大多是近飽和的(99以上)。 4土壤空氣中含有較高量的還原性氣體（CH4等） 5. 土壤空氣時(shí)空變化差異大,土壤空氣組成顯然不是固定不變的。,土壤空氣的變化規(guī)律：,隨著土層深度的增加，土壤空氣中CO

2、2含量增大，O2含量減少，無論在膜地或露地均是如此；,氣溫和土溫升高，根系呼吸加加強(qiáng)，微生物活動(dòng)加快，土壤空氣中CO2含量增加，夏季CO2含量最高；,覆膜田塊的CO2含量明顯高于未覆稻草原露地，而O2則反之,土壤空氣中的CO2和O2的含量是相互消長的，二者的總和維持在1922%之間，,土壤空氣成分隨時(shí)、空而變化。 CO2含量隨土層加深而增加，O2則相應(yīng)減少，冬季表土CO2含量最少，開春后根系呼吸加強(qiáng)，微生物活動(dòng)加快，CO2含量增加，到夏季最高。,二、 土壤中的空氣流,土壤空氣運(yùn)動(dòng)的方式有兩種：即對(duì)流和擴(kuò)散。影響土壤空氣運(yùn)動(dòng)的因素有氣象、土壤性質(zhì)及農(nóng)業(yè)措施，氣象因素主要有氣溫、氣壓、風(fēng)力和降雨等

3、。 土壤空氣對(duì)流 土壤空氣對(duì)流是指土壤與大氣間由總壓力梯度驅(qū)動(dòng)氣體的整體流動(dòng)，也稱為質(zhì)流。其流向總是由高壓區(qū)流向低壓區(qū)。很多因素引起土壤與大氣間的壓力差，而使土壤空氣與大氣產(chǎn)生對(duì)流，如氣壓、溫差、降雨或灌溉和地面風(fēng)力等。 土壤空氣擴(kuò)散土壤空氣組成中，C02的濃度高于大氣，O2的濃度低于大氣，使之分別產(chǎn)生了CO2和O2的分壓差，在分壓梯度的驅(qū)動(dòng)下，使C02不斷從土壤中向大氣擴(kuò)散，O2不斷從大氣向土壤空氣擴(kuò)散。一般認(rèn)為擴(kuò)散作用是土壤空氣與大氣進(jìn)行交換的主要機(jī)制。,三、 土壤通氣性(soil aeration),（一）、土壤通氣性的定義和指標(biāo) 1. 土壤通氣性 泛指土壤空氣與大氣進(jìn)行交換以及土體內(nèi)部

4、允許氣體擴(kuò)散和通氣的能力。,2土壤通氣性指標(biāo)-氧化還原電位（Eh）,土壤的Eh可以做為土壤通氣性的指標(biāo)，它指示土壤溶液中氧壓的高低，反映土壤通氣排水狀況。,旱田：土壤的Eh為 400700 mv 水田：土壤的Eh為 -200400 mv,（二）土壤空氣狀況對(duì)植物生長的影響,1.影響種子萌發(fā) 種子正常發(fā)育需要O2的含量在10以上，如果小于5，種子萌發(fā)將受到抑制。 2.影響根系生長和吸收功能 土壤空氣中O2濃度小于910%時(shí)，根系發(fā)育受影響，小于5則絕大部分作物的根系停止發(fā)育。一般在通氣良好的土壤中，植物根系長、顏色淺，根毛多，而缺氧則會(huì)阻礙根系伸長和側(cè)根萌生，根系短而粗，顏色暗，根毛大量減少。養(yǎng)

5、分吸收量則相應(yīng)降低，尤其對(duì)鉀和氮的吸收影響較大。,3.影響土壤微生物活動(dòng)和養(yǎng)分狀況 土壤通氣良好，O2供應(yīng)充足，大多數(shù)有益微生物活動(dòng)旺盛，土壤有機(jī)質(zhì)分解迅速而徹底，可以釋放更多的速效養(yǎng)分供植物吸收利用。反之，不利于向植物供應(yīng)有效養(yǎng)分。 4.影響植物生長的土壤環(huán)境狀況 通氣良好時(shí)，土壤呈氧化狀態(tài)，通氣不良，土壤還原性加強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)分解不徹底，可能產(chǎn)生過多的還原性氣體和有毒物質(zhì)。,（三）、土壤通氣性的調(diào)節(jié),1、調(diào)節(jié)土壤水分含量,2、改良土壤結(jié)構(gòu),3、通過各種耕作手段來調(diào)節(jié)土壤通性,對(duì)旱作土壤，有中耕松土，深耙勤鋤，打破土表結(jié)殼，疏松耕層等措施。,對(duì)于水田土壤，可通過落水曬田、曬垡，擱田及合理的下滲速

6、率等措施。,通常采用以下農(nóng)業(yè)措施來調(diào)節(jié)土壤通氣狀況 深耕結(jié)合施用有機(jī)肥料；培育和創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)和耕層構(gòu)造土壤總孔隙度和空氣孔隙度，改善通氣性。 客土摻沙、摻黏，改良過黏、過沙的土壤質(zhì)地，提高土壤的透氣性。 雨后、灌水后及時(shí)中耕，消除土壤板結(jié)，以利通氣。 灌溉結(jié)合排水，利用調(diào)節(jié)土壤墑情的辦法來改善土壤通氣狀況。目前采用噴灌、滴灌等先進(jìn)的灌水方法，既能節(jié)水又能改善土壤的通氣狀況。,課堂測(cè)驗(yàn)： 1、土壤空氣質(zhì)量的好壞關(guān)鍵不在其含量而于其質(zhì)量( ) 2、土壤空氣和大氣某些組成含量有差異，其他則是相同的( )。 3、 土壤空氣是水汽飽和的( ) 4、土壤空氣中的CO2的數(shù)量是越低越好( ) 5、土壤

7、空氣的組成是時(shí)刻變化的( ) 6、土壤水分含量的變化導(dǎo)致土壤通氣性的變化( )。 7、土壤和土壤空氣是矛盾的，永遠(yuǎn)無法調(diào)和的( ) 8、在土壤 通氣性中，對(duì)流比擴(kuò)散更重要( ) 9、土壤Eh值主要由氧體系的氧化還原電位來決定。( ) 10、土壤通氣的好壞主要受含水量和結(jié)構(gòu)性的影響( )。,第二節(jié) 土壤熱量 (Soil heat),土壤熱量最基本的來源是太陽輻射能，還有生物熱和地?zé)?。,土壤溫度是衡量土壤熱量的尺度，反映土壤熱能獲得和散失的平衡狀況。,（一）太陽的輻射能 在地球大氣層的頂部測(cè)得的垂直于太陽光下一平方厘米的黑體表面在一分鐘內(nèi)吸收的輻射能常數(shù)，稱作太陽常數(shù)，一般為1.9k/cm2/m

8、in。,99的太陽能包含在0.3-4.0微米的波長內(nèi)，這一范圍的波長通常稱為短波輻射。,一、土壤熱量的來源,（二）生物熱,據(jù)估算，含有機(jī)質(zhì)4的土壤，每英畝耕層有機(jī)質(zhì)的潛能為6.281096.99109KJ，相當(dāng)于2050噸無煙煤的熱量。,（三）地球內(nèi)熱,從地球內(nèi)部的熱向地面?zhèn)鲗?dǎo)的熱能。地?zé)崾且环N重要的地下資源。尤其是在一些異常地區(qū)，如火山口附近、有溫泉之地。,二 影響地面輻射平衡的因素,1、太陽的輻射強(qiáng)度,日照角越大 ，坡度越大，地面接受的太陽輻射越多。,在中緯度地區(qū)，南坡坡地每增加一度，約相當(dāng)于緯度南移100公里所產(chǎn)生的影響。 同樣，在中緯度地區(qū)，南坡比北坡接受的輻射能多，土溫也比北坡高。坡

9、度越陡，坡向的溫差越大。,2、地面的反射率,太陽的入射角越大，反射率越低，反之越大。土壤的顏色、粗糙程度、含水狀況，植被及其他覆蓋物等都影響反射率。,3、地面有效輻射,影響地面有效輻射的因子有： （1）云霧、水汽和風(fēng)：它們能強(qiáng)烈吸收和反射地面發(fā)出的長波輻射，使大氣逆輻射增大，因而使地面有效輻射減少； （2）海拔高度：空氣密度、水汽、塵埃隨海拔高度增加而減少，大氣逆輻射相應(yīng)減少，有效輻射增大； （3）地表特征：起伏、粗糙的地表比平滑表面輻射面大，有效輻射也大； （4）地面覆蓋：導(dǎo)熱性差的物體如秸桿、草皮、殘枝落葉等覆蓋地面時(shí)，可減少地面的有效輻射。,三、土壤的熱量平衡,土壤熱量收支平衡可用下式表

10、示： S = Q P LE + R,收入： 主要來源于太陽輻射能，其次是土壤微生物分解有機(jī)物釋放的能量，地球內(nèi)熱和土壤貯水的潛能等。 支出： 包括土壤水分蒸發(fā)、加熱土體自身等而消耗。,第三節(jié) 土壤熱性質(zhì) 一、土壤熱容量(soil heat capacity,soil thermal capacity) 土壤熱容量是指單位質(zhì)量（重量）或容積的土壤每升高（或降低）1所需要（或放出的）熱量。,土壤的容積熱容量：是指單位容積的土壤，在溫度升降1時(shí)所吸收或釋放的熱量，用C表示，常用單位J(cm3)。 質(zhì)量熱容量：以單位質(zhì)量土壤來計(jì)算，習(xí)慣上稱之為重量熱容或比熱，用C表示，常用單位J(g)。,一般情況下，

11、沙土的含水量比黏土小，而空氣含量相對(duì)較高，故其熱容一般低于黏土。所以沙土的溫度容易升降，常稱其為“熱性土”，而黏土則相反，常稱之“冷性土”。,二、土壤導(dǎo)熱率 導(dǎo)熱性: 土壤具有對(duì)所吸熱量傳導(dǎo)到鄰近土層性質(zhì)，稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性大小用導(dǎo)熱率表示。 導(dǎo)熱率:heat conductivity,thermal conductivity 在單位厚度（1厘米）土層，溫差為1時(shí)，每秒鐘經(jīng)單位斷面（1厘米2）通過的熱量焦耳數(shù)（）。其單位是J.cm-2.s-1.-1。 土壤中各組分的導(dǎo)熱率:固相液相氣相。,當(dāng)土壤干燥缺水時(shí)，土粒間的土壤孔隙被空氣占領(lǐng)，導(dǎo)熱率就小。當(dāng)土壤濕潤時(shí)，土粒間的孔隙被水分占領(lǐng)，導(dǎo)熱率增大

12、。,三、土壤的熱擴(kuò)散率 土壤熱擴(kuò)散率 是指在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在土層垂直方向上每厘米距離內(nèi)，1的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積（1cm3）土壤所發(fā)生的溫度變化。其大小等于土壤導(dǎo)熱率/容積熱容量之比值。,上式中:為土壤導(dǎo)熱率， Cv為土壤容積熱容量。,熱擴(kuò)散率小的土壤，如干土、沙質(zhì)土等，其表層土溫易于升降，溫度變幅大；而熱擴(kuò)散率大的土壤，如濕土、黏土質(zhì)等，土溫變幅小。,2.日變化,二、地形地貌和土壤性質(zhì)對(duì)土溫的影響 (一）海拔高度對(duì)土壤溫度的影響 在山區(qū)隨著高度的增加，土溫還是比平地的土溫低。 （二）坡向與坡度對(duì)土壤溫度的影響 坡地接受的太陽輻射因坡向和坡度而不同； 不同的

13、坡向和坡度上，土壤蒸發(fā)強(qiáng)度不一樣，土壤水和植物覆蓋度有差異，土溫高低及變幅也就迥然不同。南坡的土壤溫度和水分狀況可以促進(jìn)早發(fā)、早熟。 （三）土壤的組成和性質(zhì)對(duì)土壤溫度的影響 土壤顏色深的，吸收的輻射熱量多，紅色、黃色的次之，淺色的土壤吸收的輻射熱量小而反射率較高。 園藝栽培中或農(nóng)作物的苗床中，有的在表面覆蓋一層爐碴、草木灰或土雜肥等深色物質(zhì)以提高土溫。,三、土壤溫度與肥力,種子發(fā)芽出苗要求適宜的土溫條件。 土溫對(duì)作物根最生長的關(guān)系很密切。一般根系在24時(shí)開始微弱生長，10以上根生長比較活躍，土溫超過：3035 時(shí)根系生長便受到阻礙。 適宜的土溫能夠促進(jìn)作物的營養(yǎng)生長和生殖生長。各種作物營養(yǎng)生長

14、最旺盛時(shí)期所要求的土溫：小麥為1620 ，冬小麥為1216 ，玉米為2428，棉花為2535。 大多數(shù)土壤微生物在1540范圍內(nèi)最活躍。土溫過高或過低，其活動(dòng)均受到抑制，并且影響土壤中有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化和腐殖化過程。硝化細(xì)菌和氮化細(xì)菌在土溫2830時(shí)最活躍。,四、土壤溫度的調(diào)節(jié)措施,(1)根據(jù)土性合理選擇種植作物 冷性土宜種大豆、甜菜、馬鈴薯、蔥蒜等作物。熱性土宜種棉花、玉米、谷子、高粱、小麥等作物。冷性土春播宜晚、秋播宜早。熱性土春播宜早、秋播宜遲。 (2)翻耕松土 (3)灌溉排水 夏季灌水可以降土溫，排水可以提高土溫。早春育秧時(shí)灌水、可以保溫防寒；旱地冬前澆凍水、可起到保苗、殺蟲防旱的效果。

15、(4)施用有機(jī)肥料 (5)廣泛采用多種措施來調(diào)控土溫 塑料地膜、溫室栽培、陽畦、遮陰 (6)噴灑土面保墑增溫劑 有機(jī)合成酸渣劑、天然酸噴制劑、瀝青制劑,1、土壤含水量愈低，其熱容量越小，導(dǎo)熱率愈低土壤升溫越快( ) 2、灌溉可降低土壤表層土的晝夜溫差。 ( ) 3、中耕松土，可降低土壤表層土的熱容量，而促進(jìn)表土升溫。( ) 4、一日之內(nèi)土壤上下各層溫度變化是同步的 ( ) 5、土壤熱量全部來源是太陽輻射。( ) 6、土溫的變化與土壤肥力的高低無關(guān)。( ) 7、土壤熱容量隨土壤容重和含水量的增加而增大( )。 8、土壤有機(jī)質(zhì)含量越高，其熱容量越大 ( ) 9、土壤熱擴(kuò)散率隨含水量的增加而增加，隨熱容量的增大而減小 ( )。 10、熱擴(kuò)散率表示土壤升溫的難易，導(dǎo)熱率表示是熱傳導(dǎo)的快慢。( ),課堂測(cè)驗(yàn)快速判斷！,思考題 一、解釋名詞 土壤呼吸 氣體擴(kuò)散 Eh 土壤通氣性 土壤熱容量 土壤導(dǎo)熱率 土壤熱擴(kuò)散率 土壤熱狀況 二、問答題 1、土壤空氣的組成有何特點(diǎn)? 2、土壤通氣 性對(duì)土壤肥力