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　　土壤通氣性的機(jī)制是什么？

.概念:
土壤通氣性即土壤氣體交換的性能.主要指土壤與近地面大氣之間的氣體交換,其次是土體內(nèi)部的氣體交換.
土壤和大氣間的氣體交換也主要是氧與二氧化碳?xì)怏w的互相交換,即土壤從大氣中不斷獲得新鮮氧氣,同時(shí)向大氣排出二氧化碳,使土壤空氣不斷得到更新.因而土壤與大氣的氣體交換,亦稱為土壤的呼吸作用.
2.土壤通氣性的意義
土壤通氣性是土壤的重要特性之一,是保證土壤空氣質(zhì)量,使植物正常生長(zhǎng),微生物進(jìn)行正常生命活動(dòng)等不可缺少的條件.
(1)土壤通氣不良,會(huì)影響微生物活動(dòng),降低有機(jī)質(zhì)的分解速度及養(yǎng)分的有效性.
(2)土壤通氣不良還會(huì)使土壤中的有機(jī)質(zhì)分解形成氫,氫能引起富含氧的鹽類以及三價(jià)鐵和四價(jià)錳的化學(xué)還原作用.
(3)土壤中氧少,二氧化碳多時(shí),會(huì)使土壤酸度提高,適宜于致病霉菌的發(fā)育,易使作物感染病蟲害
(4)良好的通氣性是作物吸收大量水分必不可少的條件.
(二)產(chǎn)生原因及影響因素
1,土壤通氣性產(chǎn)生的原因
(1)整體交換:土壤空氣交換也有人叫質(zhì)流,對(duì)流. 主要由于近地層環(huán)境因子劇烈變遷所引起的土壤中所有空氣成分沿同一個(gè)方向的流動(dòng).如:風(fēng),氣壓變 化,溫度梯度變化,降水和灌溉的作用.
(2)氣體擴(kuò)散:土壤中氣體分子因濃度梯度或氣體分壓不同而產(chǎn)生的氣體移動(dòng).土壤失出CO2 ,吸收O2,有人叫土壤呼吸.氣體擴(kuò)散規(guī)律服從FicK定律
2,影響土壤通氣性的因素
這是特定條件下的土壤氣體更新過(guò)程.土壤氣體交換要有兩個(gè)基本條件:一是土壤要有足量的孔隙容許氣體的進(jìn)出;二是必須具有使氣體進(jìn)出這些孔隙的充分可能性(各氣體的濃度具有差異,即具有壓力梯度).
(1)土壤與大氣間溫度和大氣壓的差異:
(2)土壤含水量的變化:
(3)土壤中空氣孔隙的數(shù)量,大小及聯(lián)通程度
(4)土壤與大氣或相鄰?fù)翆拥难鹾投趸嫉臐舛炔?
(三)通氣性指標(biāo)
1,土壤呼吸系數(shù)
單位時(shí)間內(nèi),單位面積的土壤表面擴(kuò)散出的CO2容積對(duì)消耗O2的容積的比率.它可用來(lái)衡量土壤中生物活動(dòng)的總強(qiáng)度.
正常情況下,土壤呼吸系數(shù)接近于1,若超過(guò)1則說(shuō)明土壤通氣性差.
2,土壤中氧的擴(kuò)散率
每分鐘內(nèi)擴(kuò)散通過(guò)每平方厘米土層的氧的克數(shù)(或微克數(shù)).其大小標(biāo)志著土壤空氣中氧的補(bǔ)給更新速率的快慢.
一般來(lái)說(shuō),土壤中氧的擴(kuò)散率隨土層深度而降低.氧擴(kuò)散率降低愈快,植物根系生長(zhǎng)的深度愈淺.
3,土壤通氣量
單位時(shí)間,單位壓力下,通過(guò)單位體積土壤的空氣總量(CO2+O2).常用mL/(cm3·s)表示.土壤的通氣量大,表明土壤通氣性好.
4,土壤的通氣孔隙度
由于影響氣體擴(kuò)散的主要因素是通氣孔隙的數(shù)量,氣體擴(kuò)散速度(單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)土體的氣體數(shù)量)與土壤通氣孔隙的容積是直線函數(shù)關(guān)系,所以常用土壤中通氣孔隙的百分率作為衡量通氣性能好壞的指標(biāo).
(四)土壤通氣性的調(diào)節(jié)
土壤通氣性好壞主要取決于土壤通氣孔隙的多少,調(diào)節(jié)土壤通氣性就要通過(guò)各種措施改善土壤孔隙狀況.
1.改良土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)
2.耕作管理
3.排水和灌溉
二,土壤的氧化還原狀況
(一)土壤的氧化還原作用
土壤氧化還原作用主要是指土壤中某些無(wú)機(jī)物質(zhì)的電子得失過(guò)程.
氧化反應(yīng)即失去(或放出)電子的反應(yīng);還原反應(yīng)則是得到(或吸收)電子的反應(yīng).
在土壤溶液中,氧化和還原反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的.
對(duì)同一物質(zhì)來(lái)說(shuō),以能吸收(得到)電子的狀態(tài)存在時(shí)為氧化劑,以放出(失去)電子的狀態(tài)存在時(shí)為還原劑.
土壤中氧化還原物質(zhì)(除O2外)
還原態(tài)
元素
氧化態(tài)
CH4,CO
C
CO2
NH3,N2,NO
N

H2S
S
PH3
P
Fe2+
Fe
Fe3+
Mn2+
Mn
Mn4+
Cu+
Cu
Cu2+
(二)土壤氧化還原體系的特點(diǎn)
1.土壤中氧化還原體系有無(wú)機(jī)體系和有機(jī)體系兩類.
2.土壤中氧化還原反應(yīng)雖有純化學(xué)反應(yīng),但很大程度上是由生物參與的.
3.土壤是一個(gè)不均勻的多相體系,即使同一田塊不同點(diǎn)位都有一定的變異,測(cè)Eh時(shí),要選擇代表性土樣,最好多點(diǎn)測(cè)定求平均值.
4.土壤中氧化還原平衡經(jīng)常變動(dòng),不同時(shí)間,空間,不同耕作管理措施等都會(huì)改變Eh值.嚴(yán)格地說(shuō),土壤氧化還原永遠(yuǎn)不可能達(dá)到真正的平衡.
(三)土壤氧化還原電位
用此式可以說(shuō)明土壤氧化還原電位和通氣性之間定性關(guān)系,不可計(jì)算而得,因?yàn)橥寥朗且粋€(gè)多體系平衡.一般是用電極法直接測(cè)定.
在不同類型土壤中,Eh值一般變動(dòng)在100~800mV之間,有時(shí)會(huì)下降到負(fù)值.通氣良好的土壤表層Eh較高,沿著土壤剖面向下,Eh值逐漸降低,在地下水飽和處,土壤Eh有時(shí)為負(fù)值.
旱地土壤在田間持水量條件下Eh=200~750mV,多數(shù)為變化于300mV~400mV至600~700mV之間.
水田有時(shí)可以低到-200mv,此時(shí),由于Fe,Mn的還原被淋溶到下層淀積,使水稻土壤發(fā)生明顯的土層分化.水稻土適宜的Eh為200~400mv
(四)影響氧化還原作用的因素
1.微生物的活動(dòng):消耗氧,釋放CO2.
2.易分解有機(jī)的含量:有機(jī)物質(zhì)分解過(guò)程是一個(gè)耗氧過(guò)程. 在一定的通氣條件下,土壤中的易分解的有機(jī)愈多,耗氧也愈多,其氧化還原電位就較低.
3.土壤中易氧化和還原的無(wú)機(jī)物的含量:土壤的氧化體和硝酸鹽含量高時(shí),可使Eh值下降得較慢.
4.植物根系的代謝作用:根系呼吸和分泌物參與了氧化還原作用,水稻根系輸氧,根系附近為紅色的.
5.土壤的pH值:一般隨pH升高而下降,下降幅度很復(fù)雜,隨母質(zhì)類型,氣候特征不同而不同.