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第3章 土壤流体组成及其诊断特性 3.1 土壤空气及其运动 土壤空气是土壤的重要组成成分，它和土壤水分共同存在于土壤孔隙之中，是影响土壤肥力与土壤自净能力的因素之一。土壤空气的组成与大气层中空气的组成有明显的不同。 土壤中不断进行的动植物呼吸作用和微生物对有机质物的生物化学分解作用，使得土壤空气中O2不断消耗和CO2逐渐累积，其结果是土壤空气中O2、CO2浓度与近地层大气中O2、CO2浓度之间差异的扩大，这样必然引起O2、CO2气体分子扩散的发生 一、土壤空气的组成和特点 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 4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等） 5、土壤空气组成显然不是固定不变的 二、土壤通气性 土壤通气性泛指土壤空气与大气进行交换、不同土层之间气体扩散或交换的能力。 （一）土壤通气性的重要意义 其重要性在于补充氧气。 如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正常生长，影响好气微生物的活动，从而影响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性物质的累积将毒害根系，严重时会使植物死亡。 因此，土壤必须具有一定的通气性。 （二）土壤通气性的机制 （1）对流：对流，又称质流，驱动力是总气压梯度，它使气流冲从高压区向低压区运动。 温度、气压、降水、灌溉水的挤压等都可以引起气体的整体流动。 （2）气体扩散 指某种气体由于分压梯度而产生的移动。 这是土壤与大气进行气体交换的主要形式 土壤通气性的衡量 比较使用的衡量指标有二： （1）土壤氧化还原电位； （2）土壤的空气孔隙度（土壤容气量） 土壤空气孔隙度= 总孔隙度-容积含水量 对多数土壤来说，土壤的空气孔隙度应大于10%。 三、土壤空气与植物生长及土壤肥力的关系 1、影响中种子萌发 2、影响根系的生长发育和吸收功能 3、影响生物活性和养分状况 4、影响植物生长的土壤环境状况 一、土壤热量的来源和平衡 （一）太阳的辐射能 这是土壤热量最主要的来源。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。 99％的太阳能包含在0.3-4.0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。 （二）生物热 土壤微生物分解有机会释放热量，一部分供自身利用，一部分用于提高土温 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。 （三）地球内热 在地热异常地区，这一过程对提高土温有一定意义 （四）土壤热量平衡土壤热量收支平衡可用下式表示： S= Q ± P ± LE + R S：土壤在单位时间内实际获得获失去的热量； Q：辐射平衡； P：土壤与大气之间的喘流热交换； L：水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加的量； R：土面与土壤下层之间的热交换 一般地说，白天的热量平衡为正值，即土温升高；夜晚S为负值，土温降低。 影响地面辐射平衡的因素 （1）、太阳辐射强度 ---太阳的总辐射强度取决于气候（天气）情况。 ---晴天的辐射强度比阴天大； ---日照角越大，单位面积上接受的热量越多，辐射强度越高（中午，垂直，最高） ---北半球的南坡，太阳入射角比平地大，土温比平地高；南坡土温比北坡高。 （2）、地面反射率 反射率越大，地面接受的热量越低； 地面对太阳辐射的反射率与太阳的入射角、日照高度、地面的状况有关。入射角大，反射率低。 土壤的颜色、粗糙程度、含水状况、植被及其它覆盖等都影响反射率。 二、土壤热性质 （一）、土壤热容量（C） 土壤热容量指单位质量或容积的土壤每升高（或降低）1oC 所需要（或放出）的热容量。 C = Cv*ρ ρ: 土壤容重 可分为：容积热容量； 质量热容量 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）。 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。 水的热容量最大（4.184）; 气体的热容量最小(1.255*10-3); 矿物质(2.163-2.435)和有机质(