土壤热容量的分类
土壤热容量依据单位土壤的计量形式(容积或
质量)不同，分为容积热容量和质量热容量。
土壤的容积热容量：是指单位容积的土壤，在
温度升降1℃时所吸收或释放的热量，用C表示， 常用单位J／(cm3· ℃)。
质量热容量：以单位质量土壤来计算，习惯上
称之为重量热容或比热，用C表示，常用单位J ／(g· ℃)。
第 五 章 土壤空气和热量状况
第五章
土壤空气和热量
第一节 土壤空气
一 二 三 四 五 土壤空气的组成 土壤空气的运动 土壤通气性 土壤通气性与土壤肥力 土壤通气性的调节
第五章
土壤空气和热量
第一节 土壤空气
一、土壤空气的组成与变化
土壤空气与大气组成的比较（容积%） 气 体
O2
20.94
CO2
0.03
露 地
07-29
CO2
O2
－ 20.497 20.397 20.486 20.478
CO2
0.915 1.006 1.060 0.865 1.348
O2
－ 20.439 20.275 19.953 20.060
CO2
－ 0.70 0.104 0.134 0.150
O2
0.056 20.649 20.513 20.857 20.121
取样的代表性不十分确定
三、 土壤通气性(soil aeration)
（一）、土壤通气性的定义和指标 土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以及土 体内部允许气体扩散和通气的能力。 1．静态指标 2．土壤通气量(soil air flux)
土壤通气量是指在单位时间内，单位压力下，进入单 位体积土壤中的气体总量（CO2和O2），常用单位是毫升 厘米-2 秒-1。土壤通气量的大小标志着土壤通气性好坏， 通气量大则土壤通气性良好。
①坡地接受的太阳辐射因坡向和坡度而不同； ②不同的坡向和坡度上，土壤蒸发强度不一样，土壤 水和植物覆盖度有差异，土温高低及变幅也就迥然不同。南坡 的土壤温度和水分状况可以促进早发、早熟。
（三）土壤的组成和性质对土壤温度的影响
土壤颜色深的，吸收的辐射热量多，红色、黄色的次 之，浅色的土壤吸收的辐射热量小而反射率较高。在极端情况 下，土壤颜色的差异可以使不同土壤在同一时间的土表温度相 差2－4℃，园艺栽培中或农作物的苗床中，有的在表面覆盖 一层炉碴、草木灰或土杂肥等深色物质以提高土温。
（三）地球内热
从地球内部的热向地面传导的热能。地热是一种重 要的地下资源。尤其是在一些异常地区，如火山口附近、 有温泉之地。
二、土壤热性质
1、土壤热容量
(soil heat capacity,soil thermal capacity) 土壤热容量是指单位质量（重量）或容积的 土壤每升高（或降低）1℃所需要（或放出的）热 量。
第二节 土壤热量 (Soil heat)
土壤热量最基本的来源是太阳辐射 能，还有生物热和地热 。 土壤温度是衡量土壤热量的尺度， 反映土壤热能获得和散失的平衡状况。
一、土壤热量的来源
（一）太阳的辐射能
在地球大气层的顶部测得 的垂直于太阳光下一平方厘米 的黑体表面在一分钟内吸收的 辐射能常数，称作太阳常数， 一般为1.9k/cm2/min。
D

Cv
Ｊ／（cm3.s）
上式中:为土壤导热率， Cv为土壤容积热容量。
二、土壤热性质 1、土壤热容量 2、土壤导热性 3、土壤的吸热性
土壤对太阳辐射能吸收的能力。
4、土壤散热性
是土壤向大气散失热量的性质。
三、土壤温度（Soil temperature)
1、土壤温度的变化
土壤温度的变化
均质土壤的土壤温度的理想日变化。在相继的每一深 度，温度峰是衰减的，并且随时间逐渐漂移，也就是说下 层土壤温度的变幅比上层小，并且滞后一段时间。见下图
当土壤干燥缺水时，土粒间的土壤孔隙 被空气占领，导热率就小。当土壤湿润时， 土粒间的孔隙被水分占领，导热率增大。
土壤不同组成分的导热率（焦耳/厘米·秒·度） 土壤组成分 石英 湿砂粒 干砂粒 泥炭 腐殖质 土壤水 土壤空气 导热率 4.427×10-2 1.674×10-2 1.674×10-3 6.276×10-4 1.255×10-2 5.021×10-3 2.092×10-4
CO2
0.056 0.211 0.279 0.385 0.406
O2
－ 20.653 20.668 20.506 20.634
30
50 平均
0.573
0.922 0.615
19.865
19.929 20.124
1.159
1.520 1.268
20.005
19.698 19.953
0.313
0.402 0.269
土壤温度的变化
无冰冻 地区土壤温 度剖面随季 节的变化： 表层土温随 季节的变幅 要大于下层 土壤，土层 越深土温变 幅越小。此 外，下层土 温的季节变 化较上层有 明显滞后。
2、地形地貌和土壤性质对土温的影响
(一）海拔高度对土壤温度的影响
在山区随着高度的增加，土温还是比平地的土温低。
（二）坡向与坡度对土壤温度的影响
其单位是J.cm-2.s-1.℃-1。
二、土壤热性质
2、土壤导热性
（1）导热性: （2）导热率:
土壤中各组分的导热率:固相>液相>气相。 影响土壤导热率的主要因素: 土壤的松紧、土壤含水状况、土壤质地。 土壤导热率与土温的变化： 导热率低的土壤，如干燥的沙土，白天收入的热量不易 下传，使受热的表层土温升高较快，夜间降温时下层热量也 不易上传，使表层土温下降也大，所以昼夜温差大。而导热 率高的土壤，如黏质土，土温变幅小，昼夜温差不大。
0.059 [氧化态] E h Eo Log n [还原态]
第五章
土壤空气和热量
第一节 土壤空气
一 土壤空气的 土壤通气性与土壤肥力
四、土壤通气性与土壤肥力
土壤空气状况对植物生长的影响 土壤空气状况是土壤肥力的重要因素之一。不仅 影响作物根系的发育和吸收能力，还影响土壤中的 化学和生物化学过程、养分的形态及供肥能力。
99％的太阳能包含在0.34.0微米的波长内，这一范围 的波长通常称为短波辐射。 当太阳辐射通过大气层时， 其热量一部分被大气吸收散射， 一部分被云层和地面反射，土 壤吸收其中的一少部分。
a
H
I
E
（二）生物热
有机物质分解过程中释放出的热量，一部分被微生
物利用，大部分用于提高土温。 据估算，含有机质4％的土壤，每英亩耕层有机 质的潜能为6.28×109～6.99×109KJ，相当于20～50 吨无烟煤的热量。
二、土壤热性质
2、土壤导热性
（1）导热性: （2）导热率: （3）土壤热扩散率：
（3）土壤的热扩散率
土壤热扩散率 是指在标准状况 下，在土层垂直方向上每厘米距离内， 1℃的温度梯度下，每秒流入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。其 大小等于土壤导热率/容积热容量之 比值。
三、 土壤通气性(soil aeration)
（一）、土壤通气性的定义和指标 土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以及土 体内部允许气体扩散和通气的能力。 1．静态指标 2．土壤通气量(soil air flux) 3．土壤氧化还原电位（Eh）
3．土壤氧化还原电位（Eh）
土壤的Eh取决于土壤溶液中氧化态和还原态 物质的浓度比，而后者又主要取决于土壤中的氧 气压或溶解态氧的浓度，这就直接与土壤通气性 相联系。因此Eｈ可以做为土壤通气性的指标， 它指示土壤溶液中氧压的高低，反映土壤通气排 水状况。
影响种子萌发
种子正常发育需要O2的含量在10％以上，如果小于5％， 种子萌发将受到抑制。
影响根系生长和吸收功能 影响土壤微生物活动和养分状况 影响植物生长的土壤环境状况
影响植物的抗病性
一般在通气良好的土壤中，植物根 系长、颜色浅、根毛多；而缺氧则会阻 碍根系伸长和侧根萌生，根系短而粗， 颜色暗，根毛大量减少。 据北京农业大学实验站对棉花地的 观测，结果表明：土壤空气中O2和CO2 含量维持在21%左右，O2占其中85%以 上时棉花根系发育良好；当O2占70%以 上时,棉花根系能正常生长；而CO2占 60%以上时，根系生长完全停止。
第五章
土壤空气和热量
第一节 土壤空气
一 二 三 四 五 土壤空气的组成 土壤空气的运动 土壤通气性 土壤空气与土壤肥力 土壤通气性的调节
五、 土壤通气性的调节
1、调节土壤水分含量 2、改良土壤结构 3、通过各种耕作手段来调节土壤通性 对旱作土壤，有中耕松土，深耙勤锄，打破土 表结壳，疏松耕层等措施。 对于水田土壤，可通过落水晒田、晒垡，搁田 及合理的下渗速率等措施。
20.181
20.198 20.329
1.157
1.281 0.847
20.362
19.873 20.022
第五章
土壤空气和热量
第一节 土壤空气
一、土壤空气的组成与变化
1、土壤空气和近地面大气空气组成的差异
2、土壤空气的变化规律
2、土壤空气的变化规律：
1）随着土层深度的增加，土壤空气中CO2含量增大， O2含量减少 2）气温和土温升高，根系呼吸加强，微生物活动加 快，土壤空气中CO2含量增加，夏季CO2含量最高； 3）覆膜田块的CO2含量明显高于未覆稻草原露地，而 O2则反之 4）土壤空气中的CO2和O2的含量是相互消长的，二者 的总和维持在19~22%之间，
1、土壤空气和近地面大气空气组成的差异
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）土壤空气中的水汽含量一般高于大气