推动的气体整体流动。对流方向高压区低压区η▽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“”表示方向通气孔隙通气率Η土壤空气的粘度土壤空气压力的三维向梯度在大气和土壤之间和浓度的不同形成分压梯度，驱使土壤从大气中吸收，同时排出的气体扩散作用，称为土壤呼吸。是土壤与大气交换的主要机制。扩散扩散过程气相扩散液相扩散通过充气孔隙扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用通过不同厚度水膜的扩散扩散公式扩散通量单位时间通过单位面积扩散的质量浓度梯度“”表示方向扩散系数面积时间扩散通量与其扩散系数和浓度梯度或分压梯度成正比。浓度梯度是不易控制因素，所以只有调整扩散系数来控制气体扩散通量。自由空气中的扩散系数未被水分占据的孔隙度土层厚度气体分子扩散通过的实际长度和的值都小于结构良好土壤中，气体在团聚体间大孔隙间扩散，而团聚体内小孔隙则较长时间保持或接近水饱和状态，限制团聚体内部通气性状。所以紧实大团块，即使周围大孔隙通气良好，在团块内部仍可能是缺氧。所以通气良好的旱地也会有厌气性微环境。扩散系数值的大小取决于土壤性质，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。二影响土壤通气性的因素质地结构土体构型土壤含水量影响土壤空气运动和交换的主要因素气象因素土壤因素农业措施气温气压风力和降雨等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。耕作施肥灌水等三土壤通气指标气体扩散系数土壤呼吸商土壤通气量通气孔隙度土壤氧化还原电位总孔隙度或，其中通气孔度要求，最好。使土壤有定保水能力又可透水通气。单位时间通过单位断面的数量土壤呼吸强度不仅作为土壤通气指标，而且是反映土壤肥力状况的个综合指标。土壤孔隙度土壤呼吸强度土壤透水性土壤氧化还原电位三土壤氧化还原状况土壤氧化还原体系土壤中产生氧化还原反应的物质很多，存在着多种氧化还原体系。主要有氧体系氮体系铁体系锰体系硫体系氢体系有机物体系包括各种有机酸类酚类醛类和糖类化合物。土壤氧化还原体系的特点是主要氧化剂在通气良好的土壤中，氧体系控制氧化还原反应，使多种物质呈氧化态，如等。特别是新鲜有机物是还原剂土壤缺条件下，将氧化物转化为还原态。土壤氧化还原体系可分为无机体系和有机体系无机体系的反应般是可逆的，有机体系和微生物参与条件下的反应是半可逆或不可逆的。氧化还原反应不完全是纯化学反应，很大程度上有微生物参与如分别在亚硝酸细菌和硝酸细菌作用下完成土壤是不均匀的多相体系，不同土壤和同土层不同部位，氧化还原状况会有不同差异。土壤氧化还原状况随栽培管理措施特别是灌水排水而变化。二土壤氧化还原反应有机碳易丢失电子，是土壤中最重要还原剂。氧气最易接受电子，是土壤中最重要氧化剂。三土壤氧化还原电位随升高而降低，每单位引起的变化为。同氧化还原反应在碱性溶液中比在酸性溶液中容易进行。土壤氧化还原反应总有参与，活度对氧化还原平衡有直接影响。变化范围旱地有机质矿化速率快，土壤肥力下降水田氧化层土壤耕作层氧化层通常把值作为土壤氧化还原状况的分界线，时土壤呈氧化状态，时的土壤呈还原状态。值过高或过低都对植物生长不利。当时，土壤中好气条件太强，有机质分解过旺，易造成养分的大量损失。而完全以高价化合物的形式存在，溶解度极小，植物易造成缺而发生“失绿病”，也会因缺而发生“灰斑”“白斑”病。当值时，化合物呈还原态，土壤溶液中浓度高，会使水稻田秧苗中毒。我国南方有些地区，水稻受害的水溶态的临界浓度为。随着的还原，土壤颜色由红棕黄褐色变为青灰色。当值降为负值后，些土壤可能出现，对作物产生毒害。水田大量施用绿肥或有机肥后，在高温淹水嫌气条件下，使水稻根系变黑，土壤发出臭味，这主要是由于与化合生成沉淀附着在根的表面呈黑色所致。土壤中的硝化过程及硝酸盐的累积是在值很高的好气条件下进行的。土壤通气不良，引起下降和反硝化过程的发展。影响的因素土壤通气状况生物过程有机质土壤中氧化剂含量四土壤通气和氧还状况对土壤功能的影响成土过程影响季节性降水积水，干湿交替二对土壤养分影响由氧化态到还原态有效性提高由氧化态到还原态有效性提高三还原条件的毒害问题有机酸醛亚硝酸根积累土壤空气与植物生长土壤空气与根系若土壤空气中的含量小于或，根系发育就会受到影响，含量低至以下时，绝大多数作物根系停止发育。与在土壤空气中互为消长，当含量大于时，根系发育缓慢，至，则为致死的含量。土壤空气中还原性气体，也可使根系受害，如使水稻产生黑根，导致吸收水肥能力减弱，甚至死亡。五土壤空气与生态和环境的关系土壤空气与种子萌发种子萌发，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。土壤空气状况与植物抗病性植物感病后，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。呼吸提供能量和中间产物，利于植物形成些隔离区阻止病斑扩大。伤口呼吸增强，利于伤口愈合，减少病菌侵染。土壤空气与微生物活性土壤空气影响微生物活动，影响有机质转化。通气良好利于有机质矿质化。根系吸收养分，需通气良好条件下的呼吸作用提供能量。土壤空气与大气痕量温室气体的关系大气中痕量温室气体氯氟烃化合物导致的气候变暖，是人们关注的重大环境问题。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。未探明汇土壤中热能收支土壤热量来源土壤热量的最根本来源。太阳能的为短波辐射。当太阳辐射通过大气层时，部分热量被大气吸收散射，部分被云层和地面反射，而土壤只吸收其中少部分。微生物分解有机质过程是放热过程。释放的热量部分作为微生物能源，大部分用来提高土温。地壳传热能力差，对土壤温度影响极小，可忽略不计太阳辐射能生物热地热第五节土壤与环境的能量交换地面辐射平衡示意图地面辐射平衡示意图地面辐射平衡示意图地面辐射平衡示意图土壤表面的辐射平衡及影响因素地面辐射平衡太阳直接短波辐射地面短波反射天空大气短波辐射地面长波辐射逆辐射长波辐射以代表地面辐射能的总收入减去总支出的平衡差值投入地面的太阳总短波辐射环球辐射被地面反射出的短波辐射，为反射率是土壤向大气进行长波辐射量与大气升温反向土壤辐射量的差值收入支出大气吸收云层散射大气散射云层吸收地面辐射平衡的影响因素太阳的辐射强度主要取决于气候晴天比阴天的辐射强度大。天气条件相同条件下取决于太阳光在地面上的投射角日照角，投射角又受纬度和坡向坡度等影响。地面的反射率太阳入射角日照高度地面状况，地面状况又包括颜色粗糙程度含水状况植被及其他覆盖物状况地面有效辐射云雾水汽和风。强烈吸收和反射地面发出的长波辐射，减少有效辐射。土壤的热量平衡当土面获得太阳辐射能转换为热能时，大部分热量消耗于土壤水分蒸发和土壤与大气之间的湍流热交换，小部分被生物活动所消耗，只有很少部分通过热交换传导至土壤下层。土壤热量收支单位时间内土壤实际获得或失掉的热量辐射平衡土壤与大气层之间的湍流交换量水分蒸发蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加的量土面与土壤下层的之间的热交换量。正负双重号表示不同情况下有土温增或减的不同方向般情况下白天为正值，即土壤温度升高夜晚为负值，土表不断向外辐射损失热量，温度降低。土壤热容量重量热容量单位重量土壤温度升高所需的热量。容积热容量单位容积土壤温度升高所需的热量。土壤组成分复杂，每种成分的热容量都不样二土壤热性质和分别为土壤矿物质有机质水和空气的容积热容量和分别为土壤矿物质有机质水和空气体积百分数。气体的热容量可忽略，公式可简化为影响土壤热容量组分中，土壤水有决定性作用。从土壤三相角度看，液相的土壤水分的热容量最大，气相最小土壤热容量可用三相物质热容量和组成比例计算固相中，腐殖质热容量与其他成分相比有明显优势，其他各组分热容量彼此差异不大，所以土壤热容量大小主要决定于土壤水分多少和腐殖质含量。但是有机质含量比较固定，很难在短期内改善，只有水分是易变量，可以通过灌排调节土温。土壤导热率土壤具有的将所吸热量传到邻近土层的性质。单位厚度土层，温差，每秒经单位断面通过的热量焦耳数。导热性导热率流动的热量面积时间土层两端的温度土层厚度热量传导方向高温处低温处土壤组分导热率土壤固体部分土壤水土壤空气水的导热率大于空气导热率，当土壤含水量低时，由于空气导热率很小，因此土壤导热率小，特别是疏松孔隙多土壤，导热率小。若含水量低但土壤紧实，热量可通过土粒矿物质传导，导热率则较大。土壤导热率的意义导热性好的湿润表土层白天吸收的热量易于传导到下层，使表层温度不易升高夜间下层温度又向上层传递以补充上层热量的散失，使表层温度下降也不致过低，因而导热性好的湿润土壤昼夜温差较小。土壤温度决定于土壤导热率和热容量。如果热量定，土壤温度升高的快慢和难易决定于其热扩散率。标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，的温度梯度下，每秒流入土壤断面面积的热量，使单位体积土壤所发生的温度变化，以表示。土壤导热率土壤容积热容量土壤热扩散率代表土壤传递热的快慢干土易升温，湿土不易升温影响和的因素质地松紧度结构及孔隙状况等土壤水土壤空气土粒土壤固相物质组成稳定，土壤热扩散率主要取定于土壤水和空气的比例。当土壤含水率由小增到值时，逐渐增加至最大值此时含水量再增加，反而变小。因为前期含水量增加，和都增大，但后期土壤含水量增大，虽然增大，但增大更快些，所以反而逐渐减小。泥炭土土壤温度是太阳辐射平衡土壤热量平衡和土壤热学性质共同作用的结果。三土壤温度变化土温日变化,