土壤空气是土壤的重要组成之一。它对土壤微生物活动、营养物质、土壤污染物质的转化以及植物的生长发育都有重大的作用。

(一)土壤空气的数量及其影响因素

空气和水分共存于土壤的孔隙系统中，在水分不饱和的情况下，孔隙中总有空气存在。土壤空气主要从大气中渗透进来，其次，土壤内部进行的生物化学过程也能产生一些气体。

土壤空气的数量取决于土壤的孔隙状况和含水量。在土壤固、液和气三相体系中，土壤空气存在于土体内未被水分占据的空隙中，在一定容积的土体内，如果孔隙度不变，土壤含水量增加，则空气含量必然减少，所以在土壤孔隙状况不变的情况下，二者是相互消长关系。土壤质地、结构和耕作状况都可影响土壤的孔隙状况和含水量，进而必然影响土壤空气的数量。土壤质地与水分一空气的关系见表2-6，由此可见，轻质土壤的大孔隙相对较多，因此具有较大的容气能力和较好的通气性；黏质土壤的大孔隙少，相应地降低了容气能力和通气性。

表2-6土壤质地与水分-空气的关系

(二)土壤空气的组成

土壤空气成分与大气有一定的区别(表2-7)。由于土壤生物(根系、上壤动物和土壤微生物)的呼吸作用和有机质的分解等原因，土壤空气的CO₂含量一般高于大气，约为大气CO₂含量的5～20倍；同样由于生物消耗，土壤空气中的O₂ 含量则明显低于大气。但土壤通气不良时，或当土壤中的新鲜有机质状况以及温度和水分状况有利于微生物活动时，都会进一步提高土壤空气中CO₂的含量和降低O₂的含量。同时，当土壤通气不良时，微生物对有机质进行厌氧性分解，产生大量的还原性气体，如CH₄、H₂等，而大气中一般还原性气体极少。此外，在土壤空气的组成中，经常含有与大气污染相同的污染物质。

表2-7土壤空气与大气组成的差异(容积％)

土壤空气的数量和组成不是固定不变的，土壤孔隙状况的变化和含水量的变化是土壤空气数量发生变化的主要原因。土壤空气组成的变化则受同时进行的两组过程制约，一组过程是土壤中的各种化学和生物化学反应，其作用结果是产生CO₂和消耗O₂;另一组过程是土壤空气与大气相互交换，即空气运动。此两组过程，前者趋于扩大土壤空气组成与大气差别，后者则趋于使土壤空气组成与大气一致，总体表现为一动态平衡。

(三)土壤空气的运动

土壤是一个开放的耗散体系，时时刻刻与外界进行着物质和能量的交换。土壤空气并不是静正的，它在土体内部不停地运动，并不断地与大气进行交换。如果土壤空气和大气不进行交换，土壤空气中的氧气可能会在12～40 h消耗殆尽。土壤空气运动的方式有对流和扩散，凭借这两种运动，土壤空气得以更新。

(1)土壤空气的对流

土壤空气的对流是指土壤与大气间由总压力梯度推动的气体的整体流动，也称为质流。土壤与大气间的对流总是由高压区向低压区流动。

许多原因可引起土壤与大气间的压力差．从而引起土壤空气与大气的对流，如大气中的气压变化、温度梯度、土壤表面的风力、降水及灌溉等：大气压力上升。一部分大气进入土壤孔隙。大气压下降．土壤空气膨胀，使得一部分土壤空气进入大气；温度的昼夜变化引起土壤空气的膨胀和收缩，推动空气的整体排出和进；地面风力可加速蒸发和带走近地表部分土壤空气中的部分气体；降水或灌溉也能排出土壤大孔凉中的空气，而重力水排走后，空气又可整体进入，导致土壤空气的整体流动。

土壤空气对流可以如下方程式描述：

qv＝-(k/η)△p     (2-7)

式中，qv是空气的容积对流量(单位时间通过单位横截面积的空气容积)；k为通气孔隙透气率；η表示土壤空气的豁度；p表示土壤空气压力的三维梯度。

(2)土壤空气的扩散

扩散是促使土壤与大气间气体交换的最重要物理过程。在此过程中，各个气体成分按照它们各自的气压梯度而流动。由于土壤中的生物活动总是使O₂和CO₂的分压与大气保持差别，所以对O₂和CO₂这两种气体来说，扩散过程总是持续不断进行的。因此，土壤学中把这种土壤从大气中吸收O₂，同时排除CO₂的气体扩散作用，称为土壤呼吸。

土壤空气扩散的速率与土壤性质的关系可用Penman公式表示：

式中，为扩散速率(q为气体扩散量，t为时间)；Do为气体在大气中的扩散系数；A为气体通过的截面积；S为土壤孔隙度；Le为气体通过的实际距离；p₁，p₂为在距离Le两端的气体分压；β为比例常数。

式(2-8)说明土壤空气的扩散速率与扩散截面积中的空隙部分的面积(AS)以及分压梯度成正比，与空气通过的实际距离成反比。因此，土壤大孔隙的数量、连续性和充水程度是影响气体交换的重要条件。土壤大孔隙多，互相通连而又末被充水，就有利于气体的交换。但如果土壤被水所饱和或接近饱和，这种气体交换就难以进行。