第四章 土壤水、空气和热量(二)

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1、【教学目标】**土壤空气状况1．了解土壤空气的组成特点与大气的差异以及产生原因2．重点掌握土壤空气运动的方式，为什么说扩散运动方式是土壤空气运动的主要机制3．了解土壤空气影响植物生长和土壤肥力的哪些方面4．在农业生产中，一般用哪些措施来调节土壤空气状况**土壤热量状况1．了解土壤热量的来源，为什么说太阳辐射能是土壤热量最基本的来源2．重点掌握土壤的热性质以及它们在土壤中的变化和相互关系3．掌握土壤温度的日变化、年变化和对植物生长和土壤肥力的影响4．采用哪些措施、在一定程度上可调节土壤的温度状况第四章土壤空气和热量状况第一节土壤空气一土壤空气

2、的组成二土壤空气的运动三土壤空气与土壤肥力§1土壤空气的组成与植物生长一、土壤空气的组成与变化气体O2CO2N2其他气体近地面的大气20.940.0378.050.98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%）土壤空气主要来自大气，少量是土壤中生物、生物化学和纯化学过程产生的气体。故土壤空气与大气的组成基本相近，也存在些差异。土壤空气和进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含量低于大气3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气大气的相对湿度通常只有

3、50％～90％，而土壤空气的相对湿度大多是近饱和的(99％以上)。4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）5.土壤空气时空变化差异大土壤空气组成显然不是固定不变的。深度/cm覆膜露地05-0107-2905-0107-29CO2O2CO2O2CO2O2CO2O20－－0.915－－0.0560.056－50.15820.4971.00620.4390.7020.6490.21120.653100.42020.3971.06020.2750.10420.5130.27920.668150.25020.4860.86519.9530.1

4、3420.8570.38520.506200.48320.4781.34820.0600.15020.1210.40620.634300.57319.8651.15920.0050.31320.1811.15720.362500.92219.9291.52019.6980.40220.1981.28119.873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

5、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CO2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，土壤空气成分随时、空而变化。CO2含量随土层加深而增加，O2则相应减少，冬季表土CO2含量最少，开春后根系呼吸加强，微生物活动加快，CO2含量增加，到夏季最高。二、土壤中的空气流土壤空气运动的方式有两种：即对流和扩散。影响土壤空气运动的因素有气象、土壤性质及农业措施，气象因素主要有气温、气压、风力

6、和降雨等。土壤空气对流土壤空气对流是指土壤与大气间由总压力梯度驱动气体的整体流动，也称为质流。其流向总是由高压区流向低压区。很多因素引起土壤与大气间的压力差，而使土壤空气与大气产生对流，如气压、温差、降雨或灌溉和地面风力等。土壤空气扩散土壤空气组成中，C02的浓度高于大气，O2的浓度低于大气，使之分别产生了CO2和O2的分压差，在分压梯度的驱动下，使C02不断从土壤中向大气扩散，O2不断从大气向土壤空气扩散，这种O2从大气进入，而CO2从土体排出的气体扩散作用，亦称为土壤呼吸。一般认为扩散作用是土壤空气与大气进行交换的主要机制。（一）、对流

7、对流，又称质流，驱动力是总气压梯度，它使气流冲从高压区向低压区运动。方程4.9就是土壤空气瞬态对流的近似方程。必须说明:使用此方程的基本前提是流动过程属层流，且这种层流是在小的压力差作用下产生的。（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）引起的土壤中气体扩散过程也可用Fick第一定律表示。（4.10）式中：q表示体积扩散通量[LT-1]Ds表示土壤中气体表观扩散系数[L2T-1]C表示气体容积分数(浓度)[L3L

8、3]x表示扩散距离[L]若用扩散气体的分压(P)代替浓度，方程为：（4.11）式中表示浓度与分压的换算常数（比值注意：首先，土壤中气体表观扩散系数Ds必然比自由大气中的扩散系数