?第一节 土壤空气及其更新
?第二节 土壤热性质及土壤热量平衡
?第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
第五章
土壤空气及热量状况
第一节 土壤空气及其更新
一、土壤空气组成特点
二、土壤空气的更新
三、土壤通气性
一, 土壤空气的组成特点
1．土壤空气中的 CO2的质量分数高于大气
2．土壤空气中的 O2质量分数低于大气
3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气
4．土壤空气中有时有少量还原性气体
5．土壤空气成分随时间和空间而变化
二, 土壤空气的更新 （ 土壤空气与大气的交换 ）
1,整体交换
土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排
出土壤，同时大气也整体进入，称整体交换。交换速度较快。
如土温高于气温, 土内空气受热膨胀而被排出土壤, 气压低, 大
气的重量减少, 土壤空气被排出 。
2,气体扩散
气体扩散：它是指气体分子由浓度高 （ 气压大 ） 向浓度小 （ 气压
低 ） 处移动 。 交换速度较慢, 气体扩散是气体交换的主要方式 。
土壤中 O2的分压总是低于大气，而 CO2的分压总是高于
大气。所以 O2是从大气向土壤扩散，而 CO2则是从土壤
向大气扩散，正如人不断呼出 CO2和吸进 O2一样,因此，
土壤气体交换被称为, 土壤呼吸, 。
三, 土壤的通气性
土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许
通气的能力。
土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其
组成，使土体各部分组成趋向一致，如果土壤通气性差，
土壤中的 O2在短时间内可能被全部耗竭，而 CO2的含量随
之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。
重点,重点掌握土壤空气组成特点及土壤的通气性 。
第二节
土壤热性质及土壤热量平衡
? 一、土壤的热量来源
? 二、土壤的热性质
? 三,土壤热平衡及其热量状况
一, 土壤热量的来源
1,太阳的辐射能
太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的
平均辐射强度为 1.9cal/cm2/mm，此值又称太阳常数。
2,生物热
土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的热量，
但数量较少。
2 3,地球内热
由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力
差,因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热
源不可忽视 。
二, 土壤的热性质
1．土壤热容量
是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减
1℃ 时所需要吸收或放出的热量，一般用焦耳数
表示。
土壤热容量愈大，则土温升高或降低愈慢，
反之则愈快。
容积热容量与重量热容量的关系,
容积热容量 =重量热容量 × 土壤容重
土壤固、液、气三相组成的热容量差异很大。
土壤水的热容量最大。通过调控土壤水分状
况可以调节土壤热状况。
2.土壤导热率
土壤吸收一定的热量后，除用于本身的升温外，还
将热量传给临近土层。土壤传导热量的特性称土壤导热
性。土壤导热性的大小用导热率衡量。
土壤导热率：指厚度为 1cm，两端温度相差 1℃ 时，
每秒钟通过 1cm2土壤断面的焦耳数。（ J/cm2.S.K）
土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。
土壤导热率随含水量的增加而增加，因为含水量增加后
不仅在数量上水分增加易于导热，而且水分增加后使土
粒间彼此相连，增加了传热途经。所以湿土比干土导热
快。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼
夜温差小。
3,土壤热扩散率
指标准状态下，在土层垂直方向上，每 cm距离内有 1℃ 的
温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入 1cm3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。
与导热率成正比，与容积热容量成反比。
土壤导温率的大小同样取决于三相物质的比例：一般而
言, 土壤固相部分较稳定 。 土壤导温率主要取决于水和
空气的比例, 干土温度易上升, 湿土温度不易上升 。
土壤热扩散率 =?/cv ?— 导热率 cv — 热容量
热容量不变时，导温率与导热率的增高是一致的，但如
果热容量发生变化时，则二者的表现就不一致了。如当
干土水分开始增加时，土壤导温率因导热率的增大而增
大。但当水分增加到一定程度后，导温率反而降低。
三, 土壤热平衡及其热量状况
1,土壤热量平衡
当土壤表面吸收辐射热后, 部分以辐射形式再返回大气, 另一部分
传给下层土壤, 以用以土壤水分蒸发的消耗, 余下的热量才用于
土壤本身的升温 。
土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况, 可用下式表示,
S=W1+W2+W3+R
式中,S— 土壤表面接受的太阳辐射能
W1— 地面辐射所损失的热量 W2— 土壤增稳的热量
W3— 土壤水分蒸发所消耗的热量 R— 其它方面所消耗的
热量
一般情况下, 在太阳辐射能量为一固定量的情况下, 如果能
减少 W1地面辐射能损失的能量, W3土壤水分蒸发所消耗的热量和 R
土壤温度可随之增加；反之, 土壤温度会降低 。
农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料
大棚等措施以调节土壤温度。
2.土壤热量状况
土壤热量状况是指在周年或一日内上下土层
间的温度变化情况 。
① 土壤温度的年变化
② 土壤温度的日变化
表层土温随季节的变化
幅度大于下层土壤, 土层越深土温变幅越大 。
3,影响土壤热状况的因素
① 天文及气象因素
② 土地位置
③ 土壤的组成和性质
④ 土面状况
第三节
土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
? 一、土壤空气对作物生长的影响
? 二、土壤热量对作物生长的影响
? 三,土壤空气、热量状况的调节
一, 土壤空气对植物生长的影响
1,影响种子的萌发
种子萌发需要吸收一定的水分和氧气, 缺 O2会影响种子
内物质的转化和代谢活动 。 有机质嫌气分解也会产生醛
类或有机酸而妨碍种子的发芽 。
2,影响根系的发育
通气良好有利于大多数作物根系的生长, 表现为根系长,
颜色浅根毛多；缺 O2土壤中的根系则短而粗, 根毛数量
大量减少 。 研究表明：土壤空气中 O2浓度低于 9%-10%
时, 根系发育则会受到抑制；小于 5%时, 绝大部分作
物的根系就停止 发育 。
3,影响根系吸收功能
土壤良好的通气状况有利于根系的有氧呼吸, 释放较多
的能量, 有利于根系对养分的吸收 。
4．影响土壤微生物的活动和养分状况
土壤空气的数量和 O2的含量显著影响到微生物的活性。
O2供应充足时，有机质分解速度快，分解彻底，氨化过
程加快，也有利于硝化过程的进行，故土壤中有效氮丰
富。
土壤缺 O2时, 则有利于反硝化作用的进行, 造成氮素
的损失或导致亚硝酸态氮的累积而毒害根系 。
5,影响植物生长的土壤环境状况 。
二, 土壤温度对植物生长的影响
1,影响植物根系的生长发育
2．影响种子的发芽出苗
3,影响的植物的营养生长与生殖生长
4．对其他肥力因素影响，间接影响植物的生长
此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影
响有效养分的释放。
三、土壤空气、热量状况的调节
1,土壤空气状况的调节
（ 1） 耕作 （ 2） 轮作 （ 3） 排水
2,土壤热量状况的调节
① 垄作
② 以水调温
③ 覆盖
是调节土壤温度最常用的手段之一。包括透明覆盖和非
透明覆盖。
如秸秆、化学覆盖剂等，此外还有铺砂盖草等，可以起
到保墒增温的效果，塑料薄膜进行地表覆盖不仅有明显
的增温作用，也有一定的保墒效果。
④ 设置风障
寒冷多风地区设置风障能降低风速, 减少地面乱流和蒸
发耗热的作用, 可以有效地提高地温 。
1,与大气组成相比, 土壤空气有哪些特点？
2,简述土壤空气更新的方式及其影响因素 。
3,土壤热特性包括哪些？ 这些因素对土壤热状况
有何影响？
4,如何调节土壤的热量状况？
5,土壤空气及温度对植物生长有何影响？
6,如何综合调节土壤水、气、热状况？
思考题
?第二节 土壤热性质及土壤热量平衡
?第三节 土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
第五章
土壤空气及热量状况
第一节 土壤空气及其更新
一、土壤空气组成特点
二、土壤空气的更新
三、土壤通气性
一, 土壤空气的组成特点
1．土壤空气中的 CO2的质量分数高于大气
2．土壤空气中的 O2质量分数低于大气
3．土壤空气的水汽的质量分数总是多于大气
4．土壤空气中有时有少量还原性气体
5．土壤空气成分随时间和空间而变化
二, 土壤空气的更新 （ 土壤空气与大气的交换 ）
1,整体交换
土壤空气在温度、气压、风、降雨或灌水等因素的作用下整体排
出土壤，同时大气也整体进入，称整体交换。交换速度较快。
如土温高于气温, 土内空气受热膨胀而被排出土壤, 气压低, 大
气的重量减少, 土壤空气被排出 。
2,气体扩散
气体扩散：它是指气体分子由浓度高 （ 气压大 ） 向浓度小 （ 气压
低 ） 处移动 。 交换速度较慢, 气体扩散是气体交换的主要方式 。
土壤中 O2的分压总是低于大气，而 CO2的分压总是高于
大气。所以 O2是从大气向土壤扩散，而 CO2则是从土壤
向大气扩散，正如人不断呼出 CO2和吸进 O2一样,因此，
土壤气体交换被称为, 土壤呼吸, 。
三, 土壤的通气性
土壤通气性是指土壤空气与大气进行交换以及土体允许
通气的能力。
土壤通气性的重要性：通气与大气的交流，不断更新其
组成，使土体各部分组成趋向一致，如果土壤通气性差，
土壤中的 O2在短时间内可能被全部耗竭，而 CO2的含量随
之升高，以至妨碍作物根系的呼吸。
重点,重点掌握土壤空气组成特点及土壤的通气性 。
第二节
土壤热性质及土壤热量平衡
? 一、土壤的热量来源
? 二、土壤的热性质
? 三,土壤热平衡及其热量状况
一, 土壤热量的来源
1,太阳的辐射能
太阳辐射能是土壤热量的主要来源，地球表面所获得的
平均辐射强度为 1.9cal/cm2/mm，此值又称太阳常数。
2,生物热
土壤微生物在分解有机质的过程中常放出一定的热量，
但数量较少。
2 3,地球内热
由地球内部的岩浆传导至地表的热。但因地壳导热能力
差,因此这部分热量占的比例小，但温泉附近，这一热
源不可忽视 。
二, 土壤的热性质
1．土壤热容量
是指单位重量或单位容积的土壤，当温度增或减
1℃ 时所需要吸收或放出的热量，一般用焦耳数
表示。
土壤热容量愈大，则土温升高或降低愈慢，
反之则愈快。
容积热容量与重量热容量的关系,
容积热容量 =重量热容量 × 土壤容重
土壤固、液、气三相组成的热容量差异很大。
土壤水的热容量最大。通过调控土壤水分状
况可以调节土壤热状况。
2.土壤导热率
土壤吸收一定的热量后，除用于本身的升温外，还
将热量传给临近土层。土壤传导热量的特性称土壤导热
性。土壤导热性的大小用导热率衡量。
土壤导热率：指厚度为 1cm，两端温度相差 1℃ 时，
每秒钟通过 1cm2土壤断面的焦耳数。（ J/cm2.S.K）
土壤导热率主要受含水量、松紧程度孔隙状况影响。
土壤导热率随含水量的增加而增加，因为含水量增加后
不仅在数量上水分增加易于导热，而且水分增加后使土
粒间彼此相连，增加了传热途经。所以湿土比干土导热
快。导热率低的土壤，昼夜温差大，导热率高的土壤昼
夜温差小。
3,土壤热扩散率
指标准状态下，在土层垂直方向上，每 cm距离内有 1℃ 的
温度梯度（即单位距离的温差），每秒钟流入 1cm3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。
与导热率成正比，与容积热容量成反比。
土壤导温率的大小同样取决于三相物质的比例：一般而
言, 土壤固相部分较稳定 。 土壤导温率主要取决于水和
空气的比例, 干土温度易上升, 湿土温度不易上升 。
土壤热扩散率 =?/cv ?— 导热率 cv — 热容量
热容量不变时，导温率与导热率的增高是一致的，但如
果热容量发生变化时，则二者的表现就不一致了。如当
干土水分开始增加时，土壤导温率因导热率的增大而增
大。但当水分增加到一定程度后，导温率反而降低。
三, 土壤热平衡及其热量状况
1,土壤热量平衡
当土壤表面吸收辐射热后, 部分以辐射形式再返回大气, 另一部分
传给下层土壤, 以用以土壤水分蒸发的消耗, 余下的热量才用于
土壤本身的升温 。
土壤热量平衡是指土壤热量在一年中收支情况, 可用下式表示,
S=W1+W2+W3+R
式中,S— 土壤表面接受的太阳辐射能
W1— 地面辐射所损失的热量 W2— 土壤增稳的热量
W3— 土壤水分蒸发所消耗的热量 R— 其它方面所消耗的
热量
一般情况下, 在太阳辐射能量为一固定量的情况下, 如果能
减少 W1地面辐射能损失的能量, W3土壤水分蒸发所消耗的热量和 R
土壤温度可随之增加；反之, 土壤温度会降低 。
农业生产中，常采用中耕松土，地表覆盖，设置风障，塑料
大棚等措施以调节土壤温度。
2.土壤热量状况
土壤热量状况是指在周年或一日内上下土层
间的温度变化情况 。
① 土壤温度的年变化
② 土壤温度的日变化
表层土温随季节的变化
幅度大于下层土壤, 土层越深土温变幅越大 。
3,影响土壤热状况的因素
① 天文及气象因素
② 土地位置
③ 土壤的组成和性质
④ 土面状况
第三节
土壤空气与土壤温度对植物生长的影响
? 一、土壤空气对作物生长的影响
? 二、土壤热量对作物生长的影响
? 三,土壤空气、热量状况的调节
一, 土壤空气对植物生长的影响
1,影响种子的萌发
种子萌发需要吸收一定的水分和氧气, 缺 O2会影响种子
内物质的转化和代谢活动 。 有机质嫌气分解也会产生醛
类或有机酸而妨碍种子的发芽 。
2,影响根系的发育
通气良好有利于大多数作物根系的生长, 表现为根系长,
颜色浅根毛多；缺 O2土壤中的根系则短而粗, 根毛数量
大量减少 。 研究表明：土壤空气中 O2浓度低于 9%-10%
时, 根系发育则会受到抑制；小于 5%时, 绝大部分作
物的根系就停止 发育 。
3,影响根系吸收功能
土壤良好的通气状况有利于根系的有氧呼吸, 释放较多
的能量, 有利于根系对养分的吸收 。
4．影响土壤微生物的活动和养分状况
土壤空气的数量和 O2的含量显著影响到微生物的活性。
O2供应充足时，有机质分解速度快，分解彻底，氨化过
程加快，也有利于硝化过程的进行，故土壤中有效氮丰
富。
土壤缺 O2时, 则有利于反硝化作用的进行, 造成氮素
的损失或导致亚硝酸态氮的累积而毒害根系 。
5,影响植物生长的土壤环境状况 。
二, 土壤温度对植物生长的影响
1,影响植物根系的生长发育
2．影响种子的发芽出苗
3,影响的植物的营养生长与生殖生长
4．对其他肥力因素影响，间接影响植物的生长
此外，土温影响土壤的化学、物理变化过程，影
响有效养分的释放。
三、土壤空气、热量状况的调节
1,土壤空气状况的调节
（ 1） 耕作 （ 2） 轮作 （ 3） 排水
2,土壤热量状况的调节
① 垄作
② 以水调温
③ 覆盖
是调节土壤温度最常用的手段之一。包括透明覆盖和非
透明覆盖。
如秸秆、化学覆盖剂等，此外还有铺砂盖草等，可以起
到保墒增温的效果，塑料薄膜进行地表覆盖不仅有明显
的增温作用，也有一定的保墒效果。
④ 设置风障
寒冷多风地区设置风障能降低风速, 减少地面乱流和蒸
发耗热的作用, 可以有效地提高地温 。
1,与大气组成相比, 土壤空气有哪些特点？
2,简述土壤空气更新的方式及其影响因素 。
3,土壤热特性包括哪些？ 这些因素对土壤热状况
有何影响？
4,如何调节土壤的热量状况？
5,土壤空气及温度对植物生长有何影响？
6,如何综合调节土壤水、气、热状况？
思考题
