Suhu dan Aerasi Tanah

Suhu dan aerasi tanah adalah komponen termal dan gas dari lingkungan tanah, yang mengatur laju proses biologis dan kimia serta pasokan oksigen ke akar dan mikroba.

Definition

Suhu tanah adalah keadaan termal tanah yang dihasilkan dari pertukaran energi di permukaan dan konduksi panas melalui profil; aerasi tanah adalah pertukaran oksigen, karbon dioksida, dan gas lain antara ruang pori tanah dan atmosfer.

Scope

Topik ini mencakup keseimbangan panas dan sifat termal yang menentukan rezim suhu tanah, komposisi dan pertukaran udara tanah, serta hubungan antara aerasi, kadar air, dan keadaan redoks tanah. Ini membahas fase gas dan panas yang melengkapi gambaran fisik tanah di samping air.

Core questions

• Apa yang mengontrol rezim suhu tanah sepanjang hari dan tahun?
• Bagaimana komposisi udara tanah dan bagaimana ia bertukar dengan atmosfer?
• Bagaimana kadar air mengatur aerasi dan pasokan oksigen?
• Bagaimana suhu dan aerasi memengaruhi proses biologis dan kimia?

Key concepts

• Keseimbangan energi permukaan tanah
• Konduktivitas termal dan kapasitas panas
• Rezim suhu tanah
• Komposisi udara tanah
• Difusi gas dan porositas terisi udara
• Aerasi, genangan air, dan redoks

Key theories

Keseimbangan panas dan konduksi tanah

Suhu tanah ditentukan oleh keseimbangan energi permukaan dan oleh konduksi panas ke dalam profil, dengan konduktivitas termal dan kapasitas panas sangat bergantung pada kadar air, sehingga tanah basah menghangat dan mendingin lebih lambat.

Aerasi dan difusi gas

Oksigen mencapai akar dan mikroba terutama melalui difusi melalui pori-pori yang terisi udara, sehingga aerasi bergantung pada porositas dan kadar air; ketika pori-pori terisi air, difusi terhenti dan tanah menjadi anaerobik, mengubah keadaan redoksnya.

Mechanisms

Radiasi, konduksi, konveksi, dan pertukaran panas laten di permukaan menentukan masukan panas tanah, yang kemudian dikonduksikan ke bawah dan diredam serta tertunda seiring kedalaman, menghasilkan gelombang suhu harian dan musiman. Udara tanah lebih kaya karbon dioksida dan lebih miskin oksigen dibandingkan atmosfer karena respirasi akar dan mikroba; oksigen diisi ulang terutama melalui difusi melalui pori-pori yang terisi udara. Ketika air mengisi pori-pori, difusi gas menurun tajam, oksigen habis, dan tanah menjadi anaerobik, mengubah kimia dan biologinya.

Clinical relevance

Suhu tanah mengontrol perkecambahan benih, pertumbuhan akar, dan laju siklus nutrisi, sementara aerasi menentukan apakah akar dan mikroba aerobik memiliki cukup oksigen; mengelola drainase, penutup residu, dan pemadatan untuk menjaga tanah tetap hangat dan teraerasi dengan baik penting untuk produktivitas tanaman dan untuk membatasi kehilangan seperti denitrifikasi.

History

Studi tentang rezim termal tanah memanfaatkan teori konduksi panas klasik yang diterapkan pada keseimbangan energi permukaan tanah, sementara penelitian tentang aerasi tanah menghubungkan difusi gas, kadar air, dan kimia redoks, menetapkan peran fase gas dan panas dalam fungsi tanah.

Key figures

• Daniel Hillel
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

Mengapa tanah yang tergenang air menjadi rendah oksigen?

Oksigen mencapai tanah terutama dengan berdifusi melalui pori-pori yang terisi udara, yang ribuan kali lebih cepat daripada difusi melalui air; ketika pori-pori terisi air, pasokan oksigen terhenti sementara respirasi terus berlanjut, sehingga tanah dengan cepat menjadi anaerobik.

Mengapa tanah basah menghangat lebih lambat di musim semi?

Air memiliki kapasitas panas yang tinggi dan sebagian besar energi yang masuk digunakan untuk menguapkannya daripada menaikkan suhu, sehingga tanah basah membutuhkan lebih banyak energi untuk menghangat dan tertinggal dari tanah yang lebih kering di musim semi.