土壤气体扩散

　　土壤气体运动的方式有两种：即对流和扩散，影响土壤气体运动的因素有气象、土壤性质及农业措施，气象因素主要有气温、气压、风力和降雨等。在土壤气体的组成中，二氧化碳的浓度高于大气，而氧气的浓度低于大气，在浓度梯度的作用下，驱使二氧化碳气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使氧气分子不断从大气向土壤气体扩散。

　　简介

　　土壤气体运动的方式有两种：即对流和扩散，影响土壤气体运动的因素有气象、土壤性质及农业措施，气象因素主要有气温、气压、风力和降雨等。1

　　土壤气体扩散

　　在土壤气体的组成中，CO2的浓度高于大气，而O2的浓度低于大气，在浓度梯度的作用下，驱使CO2气体分子不断从土壤中向大气扩散，同时使O2分子不断从大气向土壤气体扩散。

　　O2和CO2在土壤中的扩散过程，部分发生在气相，部分发生在液相。通过充气孔防扩散保持着大气和土壤间的气体交流作用，为气相扩散；而通过不同厚度水膜的扩散、则为液相扩散，这两种扩散过程都可以用费克(Fick)定律表示。根据费克定律，气体的扩散速率(dQ/dt)和该气体的浓度梯度(dc/dr)以下式表示:

　　式中，qd表示扩散通量(单位时间通过单位面积扩散的质量); D表示在该介质中的扩散系数(其量纲为面积/时间)；c表示某种气体(O2或CO2)的浓度(单位容积扩散物质的质量)；x表示扩散的距离；dc/dx表示浓度梯度，对于气体来说，其浓度梯度常用分压梯度表示，则：

　　式中，B表示偏压与浓度的比。1

　　扩散特性

　　扩散系数D代表气体在单位分压梯度下(或单位浓度梯度下)，单位时间通过单位面积土体剖面的气体量。D值的大小取决于土壤性质、同一土壤在同样的条件下，不同气体的扩散系总是不同的，如O2的扩散系数比CO2约大1.25倍，不同压力和温度下的气体扩散系数变化也较大。

　　由于土壤孔隙的曲折复杂，一般来讲，气体在土壤中的扩散系数D，明显地小于其化空气中的扩散系数(D)，它们的具体数值因土壤的含水量、质地、结构、松紧程度、上层排列等状况而异，一般情况下，扩散作用是土壤与大气交换的主要机制。1

　　本词条内容贡献者为:

　　张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院