Chap7,土壤空气
§ 1 土壤空气的组成
组成与大气相似，但有差别。 表现在：
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。
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
?土壤通气性又称土壤透气性,是指土壤
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。
? 土壤通气性 产生的机制 生要有以下两方
面,
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
1）土壤空气扩散
? 土壤空气扩散 是指某种气体成分由于其 分压
梯度 与大气不同而产生的移动。其原理服从气
体扩散公式：
F = -D·dc/dx
式中,F是单位时间气体扩散通过单位面积
的数量； dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯
度； D是扩散系数，负号表示其从气体分压高
处向低处扩散。
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
土壤呼吸,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
空气得到更新的过程。（类似生物呼吸）
O2 O2 O2
CO2 CO2
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
2） 土壤空气整体交换
? 土壤空气整体交换也称土壤气体的整体
流动,是指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,
? 土壤空气的整体交换常受温度、气压、
刮风、降雨或灌溉水的影响。
Chap7,土壤空气
§ 3 土壤通气状况与作物生长
1）土壤通气状况对种子萌发的影响
要求氧浓度 >10%，否则，嫌气呼吸产生有机酸
类物质
Chap7,土壤空气
§ 3 土壤通气状况与作物生长
2）土壤通气性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
Chap,8 土壤热量
§ 1 土壤热量来源与平衡
1 土壤热量来源
（ 1） 太阳辐射能
（ 2） 生物热
（ 3） 地热
Chap,8 土壤热量
§ 1 土壤热量来源与平衡
2 土壤热量平衡
土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。
土壤热量平衡可用下式表示,Q = E-Q1-Q2-Q3
? 式中,Q为用于土壤增温的热量； E为土壤表
面获得的太阳辐射能； Q1为地面辐射所损失的
热量； Q2为土壤水分蒸发所消耗的热量； Q3为
其它方面消耗的热量（向下层传导）。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
1 土壤热容量
土壤热容量是指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；
质量热容量。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
?容积热容量 是指每 1 cm3土壤增、降 1℃ 时
需要吸收或释放的热量，用 Cv 表示，
单位为 J/(cm3·℃) ；
?质量热容量 也称比热，是指每 1 克土壤
增、降温 1℃ 时所需吸收或释放的热量，
用 C 表示，单位为 J/(g·℃) 。两者之
间的关系式为,Cv = c× ρ （式中 ρ 为
土壤容重）。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
?热容量愈大，土壤温度变化愈缓慢，反
之，热容量愈小，则土壤温度变化频繁
?土壤热容量的大小主要受土壤的三相组
成影响。
?C水 >C土 >C气
?粘土升温慢，冷性土；
?砂土升温快，热性土。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
2 土壤导热率
?土壤导热率 是评价土壤传导热量快慢的
指标，它是指单位厚度（ 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）
??土 > ?水 > ?气
?土粒紧实、含水量大，愈易向下导热。
?春季松土、排水；冬季压土、保水。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
3 土壤导温率
土壤导温率 又称土壤导热系数或热扩散率。
它是指在标准状况下，当土层在垂直方
向上每厘米距离内,1℃ 的温度梯度下，
每秒钟流入 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。
K= ?/cv
Chap,8 土壤热量
§ 3 土壤温度
1 土壤温度的年变化
? 地表,1~7月为升温,7 ~ 12月为降温,7月土温
最高。
2 土壤温度的日变化
? 地表：日出后开始升温,1314时最高，随后降
低。
3 不同深度土层的土温变化
? 随土层加深，温度变化滞后
Chap,8 土壤热量
§ 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
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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。
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 1 土壤氧化还原体系
氧化态 还原态
氧体系 O2 H2O
氮体系 NO3- NO2-
NO2- N2O,N2
NO2- NH4+
锰体系 Mn4+ Mn2+
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 1 土壤氧化还原体系
氧化态 还原态
铁体系 Fe3+ Fe2+
硫体系 SO4 2 - S2-
氢体系 2H+ H2
有机碳体系 CO2 CH4
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 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
][
][
lo g
59
0
还原态
氧化态
n
EE h ??
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
?旱地土壤的 Eh值多在 400~700mV之间，大
于 700mV，表明土壤通气过强； Eh值低于
200mV，则土壤通气不良。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
? 水田土壤的 Eh值变化较大，正常值低于
200~300mV，长期积水的水稻土可降至
100mV甚至下降到负值。
?一般水稻适宜在轻度还原条件（ 180-
300mV）下生长。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
?水田土壤的 Eh值低于 180mV或 100mV，将
使土壤中 Fe2+,Mn2+的浓度升高，导致水
稻 Fe,Mn中毒。
?Eh降至负值时，会产生有机酸和 H2S。
?Eh <-100mV时，硫化物与亚铁生成硫化铁
沉淀，使水稻产生黑根。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
? 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
§ 1 土壤空气的组成
组成与大气相似，但有差别。 表现在：
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。
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
?土壤通气性又称土壤透气性,是指土壤
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。
? 土壤通气性 产生的机制 生要有以下两方
面,
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
1）土壤空气扩散
? 土壤空气扩散 是指某种气体成分由于其 分压
梯度 与大气不同而产生的移动。其原理服从气
体扩散公式：
F = -D·dc/dx
式中,F是单位时间气体扩散通过单位面积
的数量； dc/dx是气体浓度梯度或气体分压梯
度； D是扩散系数，负号表示其从气体分压高
处向低处扩散。
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
土壤呼吸,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
空气得到更新的过程。（类似生物呼吸）
O2 O2 O2
CO2 CO2
Chap7,土壤空气
§ 2 土壤通气性
2） 土壤空气整体交换
? 土壤空气整体交换也称土壤气体的整体
流动,是指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,
? 土壤空气的整体交换常受温度、气压、
刮风、降雨或灌溉水的影响。
Chap7,土壤空气
§ 3 土壤通气状况与作物生长
1）土壤通气状况对种子萌发的影响
要求氧浓度 >10%，否则，嫌气呼吸产生有机酸
类物质
Chap7,土壤空气
§ 3 土壤通气状况与作物生长
2）土壤通气性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
Chap,8 土壤热量
§ 1 土壤热量来源与平衡
1 土壤热量来源
（ 1） 太阳辐射能
（ 2） 生物热
（ 3） 地热
Chap,8 土壤热量
§ 1 土壤热量来源与平衡
2 土壤热量平衡
土壤热量平衡是指土壤热量的收支情况。
土壤热量平衡可用下式表示,Q = E-Q1-Q2-Q3
? 式中,Q为用于土壤增温的热量； E为土壤表
面获得的太阳辐射能； Q1为地面辐射所损失的
热量； Q2为土壤水分蒸发所消耗的热量； Q3为
其它方面消耗的热量（向下层传导）。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
1 土壤热容量
土壤热容量是指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；
质量热容量。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
?容积热容量 是指每 1 cm3土壤增、降 1℃ 时
需要吸收或释放的热量，用 Cv 表示，
单位为 J/(cm3·℃) ；
?质量热容量 也称比热，是指每 1 克土壤
增、降温 1℃ 时所需吸收或释放的热量，
用 C 表示，单位为 J/(g·℃) 。两者之
间的关系式为,Cv = c× ρ （式中 ρ 为
土壤容重）。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
?热容量愈大，土壤温度变化愈缓慢，反
之，热容量愈小，则土壤温度变化频繁
?土壤热容量的大小主要受土壤的三相组
成影响。
?C水 >C土 >C气
?粘土升温慢，冷性土；
?砂土升温快，热性土。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
2 土壤导热率
?土壤导热率 是评价土壤传导热量快慢的
指标，它是指单位厚度（ 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）
??土 > ?水 > ?气
?土粒紧实、含水量大，愈易向下导热。
?春季松土、排水；冬季压土、保水。
Chap,8 土壤热量
§ 2 土壤热性质
3 土壤导温率
土壤导温率 又称土壤导热系数或热扩散率。
它是指在标准状况下，当土层在垂直方
向上每厘米距离内,1℃ 的温度梯度下，
每秒钟流入 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。
K= ?/cv
Chap,8 土壤热量
§ 3 土壤温度
1 土壤温度的年变化
? 地表,1~7月为升温,7 ~ 12月为降温,7月土温
最高。
2 土壤温度的日变化
? 地表：日出后开始升温,1314时最高，随后降
低。
3 不同深度土层的土温变化
? 随土层加深，温度变化滞后
Chap,8 土壤热量
§ 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
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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。
Chap,9 土壤水、气、热的调节
§ 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
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 1 土壤氧化还原体系
氧化态 还原态
氧体系 O2 H2O
氮体系 NO3- NO2-
NO2- N2O,N2
NO2- NH4+
锰体系 Mn4+ Mn2+
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 1 土壤氧化还原体系
氧化态 还原态
铁体系 Fe3+ Fe2+
硫体系 SO4 2 - S2-
氢体系 2H+ H2
有机碳体系 CO2 CH4
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 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
][
][
lo g
59
0
还原态
氧化态
n
EE h ??
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
?旱地土壤的 Eh值多在 400~700mV之间，大
于 700mV，表明土壤通气过强； Eh值低于
200mV，则土壤通气不良。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
? 水田土壤的 Eh值变化较大，正常值低于
200~300mV，长期积水的水稻土可降至
100mV甚至下降到负值。
?一般水稻适宜在轻度还原条件（ 180-
300mV）下生长。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
?水田土壤的 Eh值低于 180mV或 100mV，将
使土壤中 Fe2+,Mn2+的浓度升高，导致水
稻 Fe,Mn中毒。
?Eh降至负值时，会产生有机酸和 H2S。
?Eh <-100mV时，硫化物与亚铁生成硫化铁
沉淀，使水稻产生黑根。
Chap,10 土壤氧化还原性质
§ 2 土壤氧化还原电位
? 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
