土壤学(第六章)-土壤空气和热量状况课件.ppt

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1、第六章土壤空气和热量状况主要内容教学目标与要求1.土壤空气2.土壤热量3.土壤热性质4.土壤温度1.掌握土壤空气的组成与大气组成的差异及土壤空气运动的方式；2.了解土壤热量的来源，掌握土壤的三个热参数;3.理解土壤温度变化的影响因素。第一节土壤空气(SoilAir)一、土壤空气组成(soilaircomposition)气体O2(%)CO2(%)N2(%)其它气体(%)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表6－1　土壤空气与大气组成差异

2、土壤空气与近地表大气组成，主要差别：（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）土壤空气中水汽含量一般高于大气；（4）土壤空气中含有较多的还原性气体。土壤空气的组成不是固定不变的，土壤水分、土壤生物活动、土壤深度、土壤温度、pH值，季节变化及栽培措施等都会影响土壤空气变化。随着土壤深度增加，土壤空气中CO2含量增加，O2含量减少，其含量相互消长。二、土壤空气含量(soilaircontent)土壤空气含量=总孔度-水分容积百分率。表6－2覆膜和裸露棉田在不同生长期内土壤空气含量（%）

3、三、土壤空气与作物生长1.土壤空气与根系(1)若土壤空气中O2的含量小于9％或10％，根系发育就会受到影响，O2含量低至5％以下时，绝大多数作物根系停止发育。(2)O2与CO2在土壤空气中互为消长，当CO2含量大于1％时，根系发育缓慢，至5～20％，则为致死的含量。(3)土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如H2S使水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。2.土壤空气与种子萌发(bourgeon)种子萌发，所需氧气主要由土壤空气提供，缺氧时，葡萄糖酒精发酵，产生酒精，使种子受害。3.土壤空气与微生物活动(1)土

4、壤空气影响微生物活动，从而影响有机质转化。通气良好利于有机质矿质化。(2)根系吸收养分，也需要通气良好条件下的呼吸作用提供能量。4.土壤空气状况与作物抗病性(1)植物感病后，呼吸作用加强，以保持细胞内较高的氧水平，对病菌分泌的酶和毒素有破坏作用；(2)呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成某些隔离区阻止病斑扩大；(3)伤口呼吸显著增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。四、土壤空气与大气痕量温室气体(greenhousegasses)的关系大气中痕量(tracequantity)温室气体（CO2、CH4、N2O、氟氯烃化合物）

5、导致的气候变暖，是人们非常关注的重大环境问题。土壤是大气痕量温室气体的源(source)和汇(sink)。土壤向大气释放温室气体，因此说土壤是大气痕量温室气体的源。土壤对大气中温室气体的吸收和消耗，称为汇。五、土壤空气的运动1.土壤空气的对流(convection)土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动，也称质流。对流由高压区流向低压区。总压力梯度的产生：气压变化、温度梯度、土壤表层风力、降水或灌溉等。土壤对流公式：qv=-(k/η)▽pqv—空气的容积对流量（单位时间通过单位横截面积的空气容积）；k—通气孔隙通气

6、率；η—土壤空气的粘度；p—土壤空气压力的三维（向）梯度；负号表示方向。从公式可见空气对流量随土壤透气率和气压梯度增加而增大。2.土壤空气的扩散在大气和土壤之间CO2和O2浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收O2，同时排出CO2的气体扩散作用，称为土壤呼吸。是土壤与大气交换的主要机制。土壤中CO2和O2的扩散过程分气相、液相两部分。气相扩散：通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用液相扩散：通过不同厚度水膜的扩散两种扩散都可以用费克（Fick）定律表示：qd=Ddc/dxqd—扩散通量(单位时间通过单位

7、面积扩散的质量)；dc/dx—浓度梯度；D—在该介质中扩散系数(其量纲为面积/时间)从公式可见，气体扩散通量(qd)与其扩散系数(D)和浓度梯度(dc/dx)或分压梯度(dp/dx)成正比。浓度梯度是不易控制因素，所以只有调整扩散系数D来控制气体扩散通量。扩散系数D值的大小取决于土壤性质，主要取决于通气孔隙状况及其影响因素(质地、结构、松紧程度、土壤含水量等)。D=D0·S·l/leD0—自由空气中的扩散系数；S—未被水分占据的孔隙度；l—土层厚度；le—气体分子扩散通过的实际长度。l/le和S的值都小于1。结构良好的

8、土壤中，气体在团聚体间的大孔隙间扩散，而团聚体内的小孔隙则较长时间保持或接近水饱和状态，限制团聚体内部的通气性状。所以紧实的大团块，即使周围大孔隙通气良好，在团块内部仍可能是缺氧的。所以通气良好的旱地也会有厌气性的微环境。六、土壤通气指标1.土壤孔隙度总孔隙度50～55%或60%，其中通气孔度要求8～10%，最好15～20%。这样