六、土壤空气和土壤温度

（一）土壤空气

土壤孔隙中存在的各种气体的混合物称为土壤空气。据气相色谱分析表明，土壤空气中存在 20 多种气体，主要的有 N2、O2、CO2 和水汽。它与大气成分基本相似，但又有些不同。如土壤空气中的 CO2 含量为 0.15—0.65％（容积计），比大气（0.03％）高数十倍至数百倍。这与土壤中生物的呼吸作用和有机质的分解有关。氧的含量为 18.0—20.3％，比大气（20.96％）略少，但在通气不良的土壤中差异更大。土壤中的水汽常较大气中的多而稳定。氮的含量大致与大气中的相当。此外，土壤空气中还有 H2S、CH4、NH3、CO）等生化过程产生的气体。

土壤空气经常与大气进行交换，交换方式有气流作用和气体分子扩散作用。交换速率既受外界条件也受土壤本身性质的影响。若土壤中的大孔隙多，通透性好，气体的交换就强；反之则弱。土壤中死的和活的有机质数量多、生物化学作用强烈，则气体交换也强。土壤中高浓度的 CO2 必然向大气中扩散，而大气中的氧也会进入到土壤中去。这种交换作用又称为“土壤呼吸”。大气降水或灌溉水的入渗能把土壤中的空气压缩与排出，溶解于水中的气体如氧气等也可增加土壤中气体的含量。同时，土壤的蒸发、渗漏和排水，又叮使新的空气进入土中而进行更新。此外，大气的温度、压力和风的影响，也可促进土壤空气与大气进行交换。

在土壤内部，土壤空气也与土壤溶液、地下水、固相物质之间经常地进行着物质的交换，一部分气体不断被固相、液相所吸收，同时也有一部分气体从其中逸散出来，如氮的转化。

（二）土壤温度

土壤温度既是土壤肥力因素之一，也是它的一个重要特性。它直接影响到土壤中所进行的各种物理的、化学的和生物的诸过程。土壤温度状况是由土壤中热量的收支关系决定的。热量的收入主要来源于太阳辐射，此外还来自有机质分解时释放的热和地下热（除温泉、火山地区外，一般可忽略不计）。土壤热量的消耗主要有地面辐射、水分蒸发、向土层下部的传导及其他方面的消损。因此，在太阳辐射能量为一定量的情况下，如果能减少地面辐射和水分蒸发等的热量消耗，那么土温就可以提高；反之，土温就会降低。到达地表的太阳辐射受纬度、地形和地面覆盖等影响而各地不同，所以各地的土壤温度状况也不一样。即使在太阳辐射相同的地区，不同的土壤性质亦有不同的热状况。这与各种土壤的热力学特性不同有关。首先，土壤的吸热性与土壤的颜色、湿度和表面状况有关。其次，土壤热容量的大小与其固、液、气三相物质所占的比例有关。由于三者的热容量不同（水为 1 卡/立方厘米·℃；固体为 0.5—0.6；空气为 0.0003），①因此当土壤中水分愈多或空气愈少（如湿土），其热容量愈大，土温的增减也愈慢；若水分愈少或空气愈多（如干土），情况则刚好相反。所以，砂性土常称为“热土”；粘性

① 1 卡= 4.184 焦耳

土常称为“冷土”。第三，土壤导热率的快慢也决定于土壤组成及其比例。固、液、气体的导热率分别为 0.004—0.005；0.0012；0.00005 卡① /厘米·秒·℃。导热率大表示热传导快。可见，影响土壤导热性的主要因素是固体物质的松紧度和孔隙中水分的含量。故紧实土壤的导热率比疏松土壤的大，湿土比干土的大。最后，土壤的散热性与土壤蒸发、土壤（地面）辐射和反射有关。所有能加强土壤蒸发和土壤辐射的因素，都可促使土壤散热降温；反之，能使土壤的保温性能加强。

土温与气温相似，经常处于变化之中，在时间上，既有周期性的如日变化、季节变化和年变化，也有偶然性的变化，如下雨前后和施肥前后的变化等。图 7—8 表示雨前雨后土壤温度的变化情况。在空间上，既有水平的地域差异，也有垂直剖面上层次不同的变化。

综上所述，土壤是个多相分散体系，由无机和有机的固体、液体和气体物质所组成。各组分间皆按一定的比例组合而成各种土壤。在土壤组成特点中，主要注意其土粒的粗细及其比例（机械组成），有机质与矿物质的比例，以及由孔隙状况决定的土壤空气和水分的比例等。它们之间的相互配合情况对土壤性质有决定性的意义和影响。

从农业生态环境来看，土壤的功能主要是指其对植物供应养分、水分和立地条件等的能力。换言之，即为肥力条件的综合。其供应养分的能力可以从土壤养分的来源、养分的保存、植物的吸收和养分的流失等方面来认识。养分的来源主要有两方面：一是靠矿物的分解（钾、磷、钙、镁等矿质养分），其分解过程主要是水解和溶解作用；另一是靠有机质的分解和转化（如氮、硫及一部分磷等养分），这过程必须有微生物的参与才能成为有效养分，其中主要是水解和氧化作用。养分的保存主要靠上壤的吸收性能。养分存在的形式有：1）通过土壤胶体对养分吸收成为代换态，这种方式既能保存养分同时对植物吸收亦有效；2）土壤把养分吸收、固定后对植物成为无效养分，如磷的固定。3）土壤很难吸收和保存的养分，如硝酸离子，它最易流失。硫酸离子则居第二和第三种情况之间。植物需吸收可溶性的养分，但这种养分只有部分能为土壤所保存而不丧失其有效性，其余的不是被固定便很快被流失掉。因此必须设法控制养分的淋失和提高其有效性之间的矛盾。从土壤溶液或水分来看，主要考虑土壤保蓄水分的能力，以及其中有多少水分能供植物所利用。此外，在保蓄水分的同时还希望能保持有足够的空气，以及具有适宜的土壤温度状况。所以，土壤性质的好坏除养分外还与土壤中的水、气、热等状况的适当配合和相互调节有很大关系。土壤能否给植物提供良好的立地条件，这主要决定于土壤的厚度、层次构造、结构和松紧度等状况所产生的具体影响。

① 1 卡= 4.184 焦耳