第七章-土壤空气.pptVIP

(二) 气体扩散（soil air diffusion)  气体的扩散，是由个别气体的分压梯度而产 生的移动。 这是土壤通气的主要机制。 土壤中生物的生命活动，使土壤空气中CO2的浓度不断增加，O2的浓度不断减少，因而造成 CO2分压不断升高，而O2的分压则不断下降，这 样，就产生了土壤空气与大气之间的CO2梯度和 O2分压梯度。  这两个梯度的方向是相反的，它们分别引起 CO2不断从土壤空气中向大气扩散，同时O2不断 从大气中向土壤空气中扩散。 这个过程叫作土壤呼吸。 土壤中O2和CO2的扩散，可用扩散定律来描述： dQ = D · A · (dp/dx)dt 这个公式可以叙述为： 气体的扩散量和它的分压梯度以及扩散通 道的断面积成正比。 D为扩散系数，代表气体在单位分压梯度下每 单位时间内通过单位面积土体断面的气体量。 D主要取决于土壤性质，如孔隙状况。另外， 也和气体本身的性质有关。 相同含水量情况下，O2的扩散系数比CO2高1.25倍；温度对扩散系数也有影响，温度越高，扩散越快。 土壤空气中的O2和CO2也可以在溶液中扩 散，但这种扩散速率要比在空气中扩散慢得多。 另一方面，由于各种气体和溶解度不同，在 溶液中扩散的速度也不一样，CO2要比O2快。 在土壤中，能让气体通过的主要是未被水占 据的孔隙，而且这些孔隙又是粗细不等的，气体 分子在其中扩散时，往往会碰壁，需要经过曲折 的道路，才能从一点运动到另一点，速度极慢。 二、土壤通气性的指标  (一) 氧扩散率(Oxygen Diffusion Rate, ODR) 1、概念 每分钟内扩散到每平方厘米土层氧的克 数，称为土壤的氧扩散率。 2、测定原理和方法 用铂电极作为正极，一个标准电极作为负 极，把电极插入土中，铂电极上的氧被还原，产 生电流，其强度和氧被还原的量成比例，而氧被 还原的数量与扩散到铂电极表面的氧的速率有 关，根据测得的电流，用公式计算出氧的流量。 一般认为，ODR的数值应大于3×10-7— 4×10-7克/cm2·min，低于2×10-8克/cm2·min，根 系生长就会受阻。 3、存在问题 ① 铂电极的界面条件与根周围的界面条件不完 全一致； ② 受含水量影响，对水分饱和的土壤适用，较 干土壤不适用； ③ 还受其他因素的影响，如土壤pH等。 (二) 土壤通气量 ( soil air flux )  指在单位时间内，在单位压力下，进入单位 体积土壤的气体总量，用ml/cm3·s来表示。 (三) 土壤的氧化还原电位 第三节 土壤的氧化还原电位 ( soil redox potential ) 一、土壤通气性与氧化还原电位  如果土壤通气性好，土壤空气中氧含量高， 土壤溶液中氧的浓度必然较高，这就强烈地影响 土壤溶液的氧化还原状况。因此，土壤通气性的 好坏，可以通过氧化还原电位来衡量。 土壤氧化还原电位是如何产生的 —以Fe3+、Fe2+为例：  在通气良好的土壤中，土壤溶液中氧分压较 高，溶液中的铁大部分呈氧化态(Fe3+ )存在，只 有很少一部分铁没有氧化，呈Fe2+ 状态。 如果通气不好，则Fe2+的浓度增高。 Fe3+和Fe2+之间的转化，可以通过铂电极 反应出来。 在土壤中插入一个铂电极，则Fe2+和铂电极 接触时，就有可能将电子传给它，使电极带阴电荷，相应地，Fe2+被氧化成Fe3+； 与此同时，土壤溶液中含有的Fe3+和铂电极接触时，则从铂电极上获取一个电子，使电极带正电荷。 在这个体系里，铂电极的电性及电位高低， 决定于电极周围土壤溶液中〔Fe3+〕/〔Fe 2+〕：  Eh = E0 + 0.059 log 〔Fe3+〕/〔Fe 2+〕 Eh就是这种〔Fe3+〕/〔Fe 2+〕溶液的氧化还 原电位，E0称为铁体系的标准氧化还原电位。 土壤中有许多氧化还原体系，如： Mn4+ Mn2+ SO4= S= NO3- NO2- NO3-