• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.释义
  • 4.气体交换动力特征
  • 4.1.扩散
  • 4.2.气体的总体交换
  • 5.透气性测定
  • 5.1.常压测定法
  • 5.2.田间压力计法
  • 6.影响因素
  • 6.1.土壤孔隙状况
  • 6.2.土壤水分
  • 6.3.土壤温度、气压和风的变化

土壤透气性

土壤的透气性(Gas permeability of soil) 指土壤透过空气的能力。它影响着土壤的气体交换和自净能力。土壤透气性与土壤颗粒的大小成正比,并受土壤的含水量、温度、大气压力和气温等条件的影响。

基本信息

  • 中文名

    土壤透气性

  • 外文名

    Gaspermeability of soil

  • 定义

    空气或气体通过土层的速度

  • 别称

    土壤通气性

  • 影响因素

    含水量温度大气压力气温

释义

土壤透气性又叫土壤通气性。土壤空气与大气相互交换的性能,或大气进入土壤的速率。它与土壤结构,特别是与孔隙特性密切相关。总孔隙度或大孔隙比例较高的土壤,具有良好的透气性。如结构良好的土壤透气性比结构不良的土壤好;砂质土比粘质土好,水分含量适中的土壤比过度潮湿的好,表层土壤比下层土壤好等。土壤透气性与土壤透水性呈正相关。透气性良好的土壤能保证土壤空气与大气的正常交换,从而满足土壤和作物对氧的需要,使土壤肥力得到进一步的发挥。可通过排水、客土、耕作、轮作等措施改善土壤的透气性。

气体交换动力特征

土壤之所以能透气,除了首先具备空气通过的孔道外,主要就决定土壤空气的组成和大气中各组成之间的分压差,以及大气和土壤空气的总压力差,前者属于气体的扩散,后者属于气体的整体交流。

扩散

当土壤空气的组成成分在浓度上和大气的组成成分发生差异时,就形成了空气成分间分压的差异。为了保持气压之间的平衡,分压大的气体就向分压小的气体扩散,这就形成了土壤空气和大气之间的交换。土壤中由于作物根系和微生物生命活动,有机质的分解,根系的呼吸作用都要消耗氧气而释放二氧化碳,这就改变了土壤中空气中O2和CO2的浓度。

微生物在分解有机质中,通过有机质的氧化获得碳源和能量,在消耗O2的同时产生CO2,土壤微生物在生命活动过程中产生大量CO2,每升空气中可积累0.9mg的CO2,这就造成了大气中O2分压超过了土壤中O2的分压,而土壤中CO2分压大于大气的CO2分压,于是土壤中的CO2向大气扩散,而大气的O2向土壤空气中扩散。

土壤中的碳酸盐在酸的作用下,或重碳酸盐在温度升高时均可产生CO2,也是影响CO2分压变化的因素。

气体的扩散率,即单位时期的扩散量以dQ/dt表示,和该气体的分压梯度dp/dx、扩散通道的面积A 呈正比。

dQ/dt=DA(dp/dx)

D为该气体在土中的扩散系数(单位时间通过单位面积的气体量)。

气体的总体交换

当土壤中空气受到大气影响时,如大气温度上升和下降,风力增强和减弱,大气压升高和降低,还包括降水以及人为的灌溉排水都会引起土壤空气与大气的交换。当大气温度上升,大气密度降低,气压下降,而土壤空气中的压力高于大气的压力时,土壤空气就向大气流动。晚间大气温度下降,大气又流进土壤,形成大气与土壤空气相互交流的情况。土壤本身温度的变化也会引起气体的热胀冷缩,而使土壤空气向外排出或大气向土壤中渗入。

土壤空气由于扩散和整体交换,土壤中经常保持一定数量和比值的氧,使土壤中微生物和根系周围保持适宜的空气组成,使土壤中的一切生物化学和化学过程得以保持正常进行。土壤排出CO2,吸入O2,这就使土壤空气得以不断更新,故又称为土壤的呼吸过程。土壤的呼吸过程强度是土壤通气性的一个重要指标,也是衡量土壤中生物活动强度的指标。

土壤中呼吸强度可用下述方法进行测定:

用玻璃罩盖上一定面积的土壤,罩内放一个培养皿,盛入一定浓度和量的碱液(NaOH或Ba(OH)2),以吸收土壤中释放出的CO2,经过一定时间测定剩余的碱量,即可测出单位时间单位面积的CO2释放量。

透气性测定

土壤透气性是根据土壤在常压条件下单位时间、单位面积(1cm)及以单位厚度(1cm)所通过的空气数量(mL)测得的。

通常测定土壤透气性是在变压条件下进行的,这种方法简便,但测得的结果不够精确(透气过程气压不是常数)。