当前课程知识点：土壤地理学 > 第三章 土壤流体组成及其诊断特性 > 3.1 土壤空气及其运动 > 3.1 土壤空气及其运动
同学们大家好
今天我们要介绍的是土壤三相中的气相部分
土壤空气在土壤形成和土壤肥力的培育过程
以及植物生命活动和微生物活动
中都有十分重要的作用
因此
可以认为在一定条件下
土壤空气起着与土壤固液两相相同的作用
下面
我们来了解土壤空气的第一个知识点
土壤空气的来源和组成
土壤空气主要存在于未被水占据的土壤孔隙中
对土壤空气的组成而言
它受到土壤通气性的影响
对于通气良好的土壤
其空气组成接近于大气
若通气不良
则土壤空气组成与大气有明显的差异
下表为大气与土壤空气的组成情况
从表中我们可以看出
土壤空气的组成有以下几个特点
一
土壤空气中的CO2含量高于大气
二
土壤空气中的O2含量低于大气
三
土壤空气中的水汽含量一般高于大气
四
土壤空气中含有较高量的还原性气体
甲烷等
此外
土壤空气组成显然不是固定不变的
影响土壤空气的变化因素很多
如土壤水分
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
二
土壤气体交换过程
接下来我们来了解土壤空气是如何运动的
我们知道
土壤是一个开放的耗散体系
时时刻刻与外界进行着物质和能量交换
土壤空气并不是静止的
它在土体内部不停地运动
并不断与大气进行交换
如果土壤空气和大气不进行交换
土壤空气中的氧气
可能会在十二到二十四小时消耗殆尽
土壤空气运动的方式有两种
一、是对流
即受外界条件的影响所引起的气体整体流动
二、是扩散
由气体的浓度差引起的分子扩散运动
我们首先来了解土壤空气的对流
土壤空气的对流指
土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整体流动
又称为质流
土壤与大气间的对流总是由高压区
流向低压区
许多原因可引起土壤与大气间的压力差
从而引起土壤空气与大气的对流
如
大气中的气压变化
温度梯度
及土壤表面的风力
土壤空气对流可用如下方程式描述
式中
qv是空气的容积对流量
Ƙ是通气孔隙透气率
ƞ表示土壤空气的粘度
▽p表示土壤空气压力的三维梯度
接下来我们来了解土壤空气的扩散
在土壤空气的组成中
二氧化碳的浓度高于大气
而氧气的浓度低于大气
这样就分别产生了土壤和
大气之间二氧化碳的分压差
在分压梯度的作用下
驱使二氧化碳气体分子不断从土壤向大气中扩散
同时使氧气分子不断从大气向土壤空气扩散
这种 土壤从大气中吸收氧气
同时排出二氧化碳的气体扩散作用
称为土壤呼吸
一般情况下
扩散作用是土壤与大气交换的主要机制
通过充气孔隙扩散
保持着大气与土壤间的气体交流作用
为气相扩散
通过不同厚度水膜的扩散则为液相扩散
这两种扩散过程都可以用费克定律来表示
根据费克定律
气体的扩散速率和该气体的浓度梯度
以下式表示
式中
Qd表示扩散通量
D表示该介质的扩散系数
c表示某种气体的浓度
x表示扩散的距离
c对x的微分表示浓度梯度
对于气体来说
其浓度梯度常用分压梯度来表示
则式中
B表示偏压与浓度的比
扩散系数D代表气体在单位分压梯度
单位时间通过单位面积土体剖面的气体量
D值的大小取决于土壤性质
同一土壤
在同样的条件下
不同气体的扩散系数是不同的
不同压力和温度下的气体扩散系数变化也较大
在结构良好的土壤中
气体扩散是在团聚体之间的大孔隙中迅速进行的
降雨或灌溉后
大孔隙中的水能迅速排出
形成连续的充气孔隙网
而团聚体内的小孔隙
则在较长时间保持或接近水饱和状态
限制其团聚体内部的通气性
观察表明
植物根系大多数伸展在
团粒见的大孔隙中而几乎不穿过团聚体本身
只有微生物可进入团聚体内
并消耗其中的氧气而影响整个土壤的通气
大而密实的团块
即使其周围的大孔隙出现良好的通气状态
在团块中心也可能是缺氧
所以
在通气良好的旱地
也会有厌氧性的微环境
知识点三
土壤空气的通气状况
上述两部分
我们介绍了土壤空气的组成与基本的运动方式
那么如何来定量描述土壤空气的通气状况呢
我们先来了解土壤通气性的基本概念
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
那么
如何判断一个土壤的通气性
可以通过土壤的某些特性
或植物的表观现象
及体内的某些化学元素的含量等来判断
比较普遍采用的土壤通气性指标有
土壤空气容量
土壤通气孔隙
土壤通气量
土壤氧化还原电位
土壤气体扩散系数
土壤氧扩散率
土壤空气中氧的含量
土壤呼吸系数
电导
还原物质总量
土壤颜色和气味等
其中土壤通气量指在单位时间内
单位压力下
进入单位体积土壤中的气体总量
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
此外
目前的科学研究活动中
多采用土壤的氧化
还原电位来表示土壤通气性的好坏
土壤的氧化还原电位
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
取决于土壤中的氧化压或溶解态氧的浓度
这就直接与土壤通气性相联系
因此
氧化还原电位可以作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
其中
Eh为氧化还原电位
单位为伏或毫伏
E0为该体系的标准氧化还原电位
今天的内容就讲到这里
请同学们思考以下问题
一
土壤通气性与植物生长和土壤环境有什么关系
二
通气不良的湿地土壤中碳
氮
硫元素主要以什么形态存在
它们与温室气体排放有什么关系
我们下节课再见
-1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
--1.1 土壤、土壤圈的相关基本概念
-1.2 土壤圈的地位与作用
--1.2 土壤圈的地位与作用
-1.3 土壤地理学发展简史
--1.3 土壤地理学发展简史
-2.1 土壤矿物（一）
--2.1 土壤矿物（一）
-2.2 土壤矿物（二）
--2.2 土壤矿物（二）
-2.3 土壤矿物（三）
--2.3 土壤矿物（三）
-2.4 土壤有机质（一）
--2.4 土壤有机质（一）
-2.5 土壤有机质（二）
--2.5土壤有机质（二）
-2.6 土壤圈的物质循环（一）
--2.6 土壤圈的物质循环（一）
-2.7 土壤圈的物质循环（二）
--2.7 土壤圈的物质循环（二）
-2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
--2.8 土壤固相的物理诊断特性（一）
-2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
--2.9 土壤固相的物理诊断特性（二）
-3.1 土壤空气及其运动
--3.1 土壤空气及其运动
-3.2 土壤热量状况
--3.2 土壤热量状况
-3.3 土壤水分形态
--3.3 土壤水分形态
-3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
--3.4 土壤水势
-3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
--3.5 土壤胶体
-3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
--3.6 土壤溶液
-4.1 道库恰耶夫成土因素学说
--4.1 道库恰耶夫成土因素学说
-4.2 土壤形成的气候因素
--4.2 土壤形成的气候因素
-4.3 土壤形成的生物因素
--4.3 土壤形成的生物因素
-4.4 土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-- 4.4土壤形成的岩石圈（母质）和地形因素
-4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
--4.5 土壤形成的水圈（水文）因素
-4.6 土壤形成时间因素的作用
--4.6 土壤形成时间因素的作用
-5.1 土壤形成过程的概念
--5.1 土壤形成过程的概念
-5.2 基本土壤形成过程
--5.2 基本土壤形成过程
-5.3 土壤剖面形态特征
--5.3 土壤剖面形态特征
-6.1土壤分类概述
--6.1土壤分类概述
-6.2 中国土壤地理发生分类
--6.2 中国土壤地理发生分类
-6.3 中国土壤系统分类
--6.3 中国土壤系统分类
-6.4美国土壤系统分类（ST）
--6.4美国土壤系统分类（ST）
-6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
--6.5 世界土壤资源参比基础-WRB
-6.6 不同土壤分类系统的参比
--6.6 不同土壤分类系统的参比
-7.1 地带性土壤类型1剖析
--7.1 地带性土壤类型1剖析
-7.2 地带性土壤类型2剖析
--7.2 地带性土壤类型2剖析
-7.3 非地带性土壤类型剖析
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-7.4 土壤空间分布规律剖析
--7.4 土壤空间分布规律剖析
-7.5 新疆土壤类型及其空间分布
--7.5 新疆土壤类型及其空间分布
-8.1 土壤广域性分布规律
--8.1 土壤广域性分布规律
-8.2 全球各州土壤分布规律
--8.2 全球各州土壤分布规律
-8.3 中国土壤广域分布规律
--8.3 中国土壤广域分布规律
-8.4 土壤的垂直地带性
--8.4 土壤的垂直地带性
-8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
--8.5 土壤负向垂直地带性及垂直-水平复合分布规律
-8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
--8.6 土壤中域/微域性及耕地土壤的分布规律
-8.7 土被结构的基本类型与空间格局
--8.7 土被结构的基本类型与空间格局
-8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
--8.8 土壤流体组成及其诊断特性土壤区划
-9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
--9.1 土壤资源的含义与生态环境功能
-9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
--9.2 世界土壤资源概况及其空间特征
-9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
--9.3 中国土壤资源特点与土壤质量概念
-9.4 土壤质量的指标体系
--9.4 土壤质量的指标体系
-9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
--9.5 土壤质量指标功能与土壤质量评价方法
-9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
--9.6 土地开发整理、土壤退化与侵蚀
-9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
--9.7 土壤侵蚀方法、影响因素及防治对策
-9.8 土壤风蚀沙化
--9.8 土壤风蚀沙化
-9.9 土壤盐渍化和荒漠化
--9.9 土壤盐渍化和荒漠化
-9.10 土壤污染
--9.10 土壤污染
-10.1 土壤地理调查
--10.1 土壤地理调查
-10.2 现代技术在土壤调查中的应用
--10.2 现代技术在土壤调查中的应用
-10.3 土壤信息库
--10.3 土壤信息库
-土壤地理学 试卷一
--土壤地理学 试卷一
-土壤地理学 试卷二
--土壤地理学 试卷二
-土壤地理学 试卷三
--土壤地理学 试卷三
-土壤地理学 试卷四
--土壤地理学 试卷四
-土壤地理学 试卷五
--土壤地理学 试卷五
-土壤地理学 试卷六
--土壤地理学 试卷六
