第1页：土壤空气的组成
§1 土壤空气的组成
土壤空气组成与大气相似，但有差别：
- 1）二氧化碳含量高
- 2）氧气含量低
- 3）相对湿度高
- 4）含还原性气体
- 5）组成和数量处于变化中
第2页：土壤通气性
§2 土壤通气性
- 土壤通气性（土壤透气性）
- 土壤空气与近地层大气进行气体交换，以及土体内部允许气体扩散和流动的性能。
通气性产生的机制主要有两方面：土壤空气扩散、土壤空气整体交换。
第3页：土壤空气扩散
1）土壤空气扩散
- 土壤空气扩散
- 某种气体成分由于其分压梯度与大气不同而产生的移动。
F ＝ －D·dc/dx
- F：单位时间气体扩散通过单位面积的数量
- dc/dx：气体浓度梯度或气体分压梯度
- D：扩散系数；负号表示气体从分压高处向低处扩散
第4页：土壤呼吸示意图
本页为土壤呼吸示意图：土壤空气与大气间通过气体扩散作用不断进行气体交换，使土壤空气得到更新（类似生物呼吸），图中标注 O₂ 进入土壤、CO₂ 排出。
第5页：土壤空气整体交换
2）土壤空气整体交换
- 土壤空气整体交换（整体流动）
- 由于土壤空气与大气之间存在总的压力梯度而引起的气体交换，是土体内外部分气体的整体相互流动。
整体交换常受温度、气压、刮风、降雨或灌溉水的影响。
第6页：通气状况与种子萌发
§3 土壤通气状况与作物生长
1）对种子萌发的影响：要求氧浓度＞10%，否则嫌气呼吸产生有机酸类物质，影响萌发。
第7页：通气性与根系生长吸收
2）对作物根系生长及其吸收水肥功能的影响
- 根系生长需要氧：氧浓度＜9—10% 生长受阻，＜5% 时发育停止
- 影响养分的形态和有效性（特别是多价元素，如 Fe）
- 影响微生物的活性
第8页：土壤热量的来源
§1 土壤热量来源与平衡
1 土壤热量来源：
第9页：土壤热量平衡
2 土壤热量平衡：指土壤热量的收支情况。
Q ＝ E － Q1 － Q2 － Q3
- Q：用于土壤增温的热量
- E：土壤表面获得的太阳辐射能
- Q1：地面辐射所损失的热量
- Q2：土壤水分蒸发所消耗的热量
- Q3：其它方面消耗的热量（向下层传导）
第10页：土壤热容量
§2 土壤热性质
- 土壤热容量
- 单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量，可分为容积热容量与质量热容量。
第11页：容积热容量与质量热容量
- 容积热容量（Cv）：每1 cm³ 土壤增、降1℃时吸收或释放的热量，单位 J/(cm³·℃)
- 质量热容量（比热，c）：每1克土壤增、降1℃时吸收或释放的热量，单位 J/(g·℃)
- 两者关系：Cv ＝ c×ρ（ρ 为土壤容重）
第12页：热容量与土壤三相组成
热容量与土壤组成的关系
- 热容量愈大，土壤温度变化愈缓慢；反之则变化频繁
- 热容量大小主要受土壤三相组成影响：C水＞C土＞C气
- 粘土升温慢，为冷性土；砂土升温快，为热性土
第13页：土壤导热率
2 土壤导热率
- 土壤导热率
- 单位厚度（1cm）土层温度相差1℃时，每秒钟经单位断面（1cm²）通过的热量焦耳数，单位 J/(cm·℃·s)。
- λ土＞λ水＞λ气
- 土粒紧实、含水量大，愈易向下导热
- 生产措施：春季松土、排水；冬季压土、保水
第14页：土壤导温率
- 土壤导温率（导热系数、热扩散率）
- 在标准状况下，土层垂直方向每厘米距离、1℃温度梯度下，每秒流入1cm² 断面使单位体积（1cm³）土壤发生的温度变化。
K ＝ λ/Cv
第15页：土壤温度的变化
§3 土壤温度
- 1 年变化：地表1—7月为升温，7—12月为降温，7月土温最高
- 2 日变化：地表日出后开始升温，13—14时最高，随后降低
- 3 不同深度土层：随土层加深，温度变化滞后
第16页：土壤温度与作物生长
§4 土壤温度与作物生长
- 土壤温度与种子萌发
- 土壤温度与作物根系生长
- 土壤温度与作物营养生长和生殖生长
- 土壤温度影响养分转化与吸收
第17页：土壤水的调节
§1 土壤水的调节
- ① 控制地表径流，增加土壤水分入渗
- ② 减少土壤水分蒸发
- ③ 合理灌溉
- ④ 提高土壤水分对作物的有效性
- ⑤ 多余水的排除
第18页：土壤空气调节
§2 土壤空气调节
- 改善土壤结构，增大土壤孔隙度
- 通过调节水分，控制通气状况
第19页：土壤温度调节
§3 土壤温度调节
- 1）合理耕作与施用有机肥
- 2）以水调温
- 3）覆盖与遮荫
第20页：土壤氧化还原体系（上）
§1 土壤氧化还原体系
土壤主要氧化还原体系的氧化态与还原态（一）| 体系 | 氧化态 | 还原态 |
|---|
| 氧体系 | O₂ | H₂O |
|---|
| 氮体系 | NO₃⁻ → NO₂⁻ → N₂O、N₂ | NO₂⁻ → NH₄⁺ |
|---|
| 锰体系 | Mn⁴⁺ | Mn²⁺ |
|---|
第21页：土壤氧化还原体系（下）
土壤主要氧化还原体系的氧化态与还原态（二）| 体系 | 氧化态 | 还原态 |
|---|
| 铁体系 | Fe³⁺ | Fe²⁺ |
|---|
| 硫体系 | SO₄²⁻ | S²⁻ |
|---|
| 氢体系 | 2H⁺ | H₂ |
|---|
| 有机碳体系 | CO₂ | CH₄ |
|---|
第22页：土壤氧化还原电位
§2 土壤氧化还原电位
土壤氧化还原电位可用下式表示：
- E0 为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）
- n 为反应中电子转移数
- 用 0.059 时单位为 V，用 59 时为 mV
第23页：土壤氧化还原电位示意图
本页以示意图形式说明土壤氧化还原电位（Eh）的计算式与判定区间，公式符号与数值标注见图中所示。
第24页：旱地土壤的Eh值
旱地土壤的 Eh 值
- 多在 400—700 mV 之间
- 大于 700 mV：表明土壤通气过强
- 低于 200 mV：土壤通气不良
第25页：水田土壤的Eh值
水田土壤的 Eh 值
- 变化较大，正常值低于 200—300 mV
- 长期积水的水稻土可降至 100 mV 甚至负值
- 一般水稻适宜在轻度还原条件（180—300 mV）下生长
第26页：Eh值过低对水稻的危害
Eh 值过低的后果
- Eh 低于 180 mV 或 100 mV：使土壤中 Fe²⁺、Mn²⁺ 浓度升高，导致水稻 Fe、Mn 中毒
- Eh 降至负值：产生有机酸和 H₂S
- Eh＜－100 mV：硫化物与亚铁生成硫化铁沉淀，使水稻产生黑根
第27页：Eh值与土壤养分转化
土壤养分的转化也与 Eh 值有密切的关系：
- N 的转化（硝化、反硝化）
- Fe 的有效性
- P 的有效性等
