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。
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二、土壤空气含量(soil air content)
土壤空气含量=总孔度-水分容积百分率。
露地
05-01
07-29
05-01
07-29
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
O2
0
—
— 0.92 —
— 0.06 0.06
—
5 0.16 20.50 1.01 20.44 0.07 20.65 0.21 20.65
10 0.42 20.40 1.06 20.28 0.10 20.51 0.28 20.67
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；
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(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；
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/dx
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qd—扩散通量(单位时间通过单位面积扩散的质 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。
(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。
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3.土壤空气与微生物活动 (1) 土壤空气影响微生物活动，从而影响有机质转化。
一、土壤空气组成(soil air composition)
表6－1 土壤空气与大气组成差异
气体 近地表大气
O2(%) 20.94
CO2(%) 0.03
N2 (%) 78.05
其它气体(%) 0.98
土壤空气 18.0～20.03 0.15～0.65 78.8～80.24 0.98
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平均 0.62 20.12 1.27 19.95 0.27 20.24 0.85 20.02
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。
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(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) 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(greenhouse
gasses)的关系
大气中痕量(trace quantity)温室气体（CO2、CH4、 N2O、氟氯烃化合物）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。
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表6－2 覆膜和裸露棉田在不同生长期内土壤空气含量 （%）
覆膜
15 0.25 20.49 0.87 19.95 0.13 20.86 0.39 20.51
20 0.48 20.48 1.35 20.06 0.15 20.12 0.41 20.63
30 0.57 19.87 1.16 20.01 0.31 20.18 1.16 20.36
50 0.92 19.93 1.52 19.70 0.40 20.20 1.28 19.87
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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
要机制孔隙扩散保持着大气和土壤 间的气体交流作用
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)▽p
qv—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。
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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：
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第六章 土壤空气和热量状况
主要内容
教学目标 与要求
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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。
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第一节 土壤空气(Soil Air)
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/le
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D0—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。