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1、第 3 章 土壤的基本性质,3.1 土壤的孔性、结构性和耕性,3.1 土壤的孔性、结构性和耕性,第一部分：土壤的孔性第二部分：土壤的结构性第三部分：土壤的耕性,土壤孔度 土壤孔隙量孔隙度（总孔度）：孔隙容积/土壤容积x100%孔隙比：孔隙容积/土壤容积土壤孔性 土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布,第一部分：土壤孔性,当量孔径(有效孔径),（比较当量粒径) 假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小 （与一定的水分吸力或张力相对应的孔径） 茹林公式 d=3/h d：当量孔隙直径，mm h：土壤水分吸力，cm水柱高，或mbar,土壤孔度的计算,利用土壤容重和土壤密度 薄片观察（土壤微形态） -
2、偏振光显微镜,土粒密度(比较土壤比重、土壤相对密度）,单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）的质量(g/cm3 或t/m3) 与土壤组成有关，常用土壤密度值2.65 g/cm3 土壤密度的用途： 计算土壤孔度 计算土壤三相组成 用于机械组成分析计算,土壤中常见组分的密度,土壤比重土壤密度与4时纯水密度之比。一般取2.65。,土壤容重(soil bulk density),自然状态下单位容积土壤的质量(g/cm3 或t/m3)土壤容重的范围1.0-1.5 g/cm3 理想1.35 g/cm3,疏松排列,紧密排列,47.46%,24.51%,孔隙度,土壤容重的的用途：,计算土壤孔隙度（松紧度）孔
3、隙度（1容重/比重）100%估算各种土壤重量及成分储量 土壤重量=土壤体积土壤容重计算土壤储水量及灌水定额,1hm2的1m土层储水量 =10000m21m1.3 t/m325%=3250m3/hm2= 32.5mm,影响土壤容重的因素,通过影响孔隙土壤质地土壤结构自然因素（动物孔穴等）人为因素（耕作，压实，结构改良剂等）土壤有机质含量,土壤容重和土壤比重（土壤密度）测定,土壤容重的测定 环刀（容重圈）法土壤密度的测定 比重瓶法,土壤三相组成计算,固相率 =（容重/土壤密度） x100% 土壤含水量（质量%） =（土壤水质量/干土质量）x100% 土壤含水量（容积%） = 土壤含水量（质量 %）
4、x土壤容重 孔隙度 = 1固相率 =1(容重/土壤密度）x100% 气相率 = 1容积含水率 土壤孔隙比 = 孔隙度/(1-孔隙度),土壤孔隙分级,通气孔隙（大孔隙）0.1mm 毛管孔隙 0.001-0.1 （0.06) mm (毛管传导孔隙 0.03-0.1mm 贮存孔隙0.001-0.03mm) 非活性孔隙(无效孔隙)0.001mm,第三节 土壤孔性和土体构造,毛管孔隙 (capillary pore),孔径：0.02(0.06)0.002(0.0002)mm。水分水吸力在T=3/0.06=50百帕至T=3/0.002=1500百帕之间，对植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生长
5、和活动。,（又称无效孔隙） 孔径0.002mm(0.0002mm)水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤对水的吸力很强，水分对植物基本无效,非活性孔隙(inactive pore),通气孔隙(aeration pore),孔径0.02(0.06)mm，透水通气，通常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和微生物均可在通气孔隙中活动。,土壤孔性与土壤肥力,理想的土壤三相组成 固相率50% (壤土和粘土） 通气孔隙 8-15% (旱作）,一、土壤结构体（soil configuration) （一）土壤结构体概念 1、土壤结构性(soil structurality) 土壤中单粒、复粒的数量
6、、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。,第二部分：土壤结构性(soil structure),2、土壤结构体（soil configuration） 土粒在胶结物(有机质、碳酸钙、氧化铁)的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。,1、块状结构(cloddy structure)形状：立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。 产生条件：熟化度较低的表层土壤或缺乏有机质而粘重的底土多为块状结构。 大小划分：大块状结构,直径10cm;小块状结构直径510cm。,(二)土壤结构体种类（soil configuration type）,2 、团块状(cru
7、mby structure) 形状：与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表面不平。 大小划分：大团块结构，直径53cm；团块状结构，直径31cm；小团块状结构，直径1cm。,3、核状结构(nutty structure) 形状：立方体型，边面明显的多棱角碎块，内部紧实，泡水后不易散碎。 产生条件：在粘重的心土层或由氢氧化铁胶结土粒后形成核状结构。 大小划分：大核状，直径1cm；核状，直径710mm；小核状，57mm。,4、柱状(columnar structure) 形状：侧面，横断面形状不规则。 产生条件：柱状结构是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现。 大小划分：大柱状结构，5
8、cm；柱状结构，35cm；小柱状结构，3cm。,5、棱柱状结构(prismatic structure) 形 状：同柱状结构，棱角尖锐明显，横断面略呈三角形。 产生条件：粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形成棱柱状结构。 大小划分：大棱柱状结构，5cm；棱柱状结构，35cm；小棱柱状结构，3cm。,6、片状、板状结构(platy structure) 形 状：横轴远大于纵轴，呈扁平状结构体。 产生条件：雨后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底层。 大小划分：3mm者为板状， 3mm者为片状。,7、团粒结构(granular structure) 形状：近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰
9、富肥沃土壤的标志特征。 大小划分：一般为0.2510mm，0.25mm者称微团粒(microaggregate)，水稻土中多为微团粒结构。,土壤团粒体,二、土壤结构体（soil configuration)的形成 第一阶段是土粒在自身的粘结、凝聚或和外物胶结作用下粘聚形成致密土体或次生复粒(secondary compound particle)(微团聚体(microaggregate)； 第二阶段是团聚体(aggregate)进一步粘结形成结构体或致密土体。,1、土粒粘聚(soil particle coagulation)（1）阳离子凝聚(cation coagulation) 土壤胶粒(
10、soil colloid)通常带有负电荷，带负电荷的土壤胶粒在阳离子(cation)作用下，发生相互凝聚。 a、高价离子凝聚能力大于低价离子; b、水化半径大的离子凝聚能力弱，反之则较强。,常见阳离子凝聚能力：,Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ H+ NH4+ K+ Na+,农业生产(agricultural production)中，常施用石灰(酸性土)或石膏(碱性土)，利用Ca2+的作用促进土粒凝聚。 增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。,(2) 水膜(water film)的粘结作用 土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土粒团聚在一起，形成土
11、团。,农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。,(3) 胶结作用(cementation) a、简单的无机胶体(simple soil mineral colloid) 土壤中Fe2O3xH20、Al2O3y H20、SiO2z H20等，常以胶膜形态包被在一起，形成的结构体。往往是致密紧实的结构体，如核状结构，对协调水肥的能力极差。,b、粘粒(clay) 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，并可通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。 c、有机质(organic matter) 土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素以及许多微生物的分泌物和菌
12、丝均有团聚作用。,2、土壤结构的成型 （1）干湿交替作用(alternation of drying and wetting) 蒙脱石类的膨胀收缩性强，而水云母类和高岭石类的膨胀收缩性则较弱。 土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，有如“爆破”一样。促使土体破碎形成结构。,a、当干湿交替时，由于胀缩性的差异使土体产生不等的变形而依脆弱线开裂成小块b、当土体吸水时，由于孔隙中闭蓄的空气所产生的压力，使土体破碎,（2）冻融交替作用 (alternation of freezing and thawing ) 水分结冰时体积膨胀增大约9%，对周围的土体产生压力而使土壤崩裂。,孔径愈小，其中水分冰点
13、愈低。造成膨压的差异使土体产生裂痕，一旦融化，土壤就会沿裂痕酥散。,(3) 生物作用(biological effect) a、植物根系的穿插挤压，可使土体破碎形成结构。b、土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土壤结构形成均有一定作用。(4) 土壤耕作(soil tillage) 通过合理耕作，在机械压力作用下，土体破碎形成结构。同时耕作使土肥相融、促进良好结构的形成。,三、团粒结构(granular structure)在土壤肥力(soil fertility)上的意义,团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。,1、小水库(reservoir) 团粒结
14、构透水性好，可接纳大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigation water)，而团粒内部保水性强，天旱(drought)时还可防止水分蒸发(evaporation)。 天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。,2、小肥料库 具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化(mineralization)，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化(humification)，保存养分。,3、空气走廊 由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通(ventilation),四、土壤良好结构体的培育 1、
15、大量施用有机肥 2、实行合理耕作 3、实行合理轮作 4、施用石膏或石灰 5、施用土壤结构改良剂(soil conditioner),腐殖质,砂粒,砂粒,粉粒,粉粒,粘粒,第三部分：土壤耕性(soil tilth),土壤耕性是指土壤在耕作时所表现的特性，也是一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映。（1）耕作难易程度（2）耕作质量的好坏 （3）宜耕期长短,土壤物理机械性,土壤物理机械性是多项土壤动力学性质的统称，它包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其它受外力作用后（如农机具的切割、穿透和压板等作用）而发生形变的性质。,粘结性和粘着性,土壤粘结性是土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性
16、质。土壤粘着性是土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着外物表面的性能。,影响土壤粘结性和粘着性的因素有：,土壤质地土壤含水量 土壤结构土壤腐殖质含量,土壤塑性(soil plasticity),塑性(plasticity)：指土壤在外力的作用下变形，当外力撤消后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。 土壤塑性是片状粘粒及其水膜造成的。,塑性值(plastic index)：上塑限和下塑限的差值，又称塑性指数（plasticity number）。,上塑限(upper plastic limit)：土壤呈现塑性的最大含水量，又称流限（liquid limit）。下塑限(lower plastic li
17、mit)：土壤呈现塑性的最小含水量，又称塑限(plastic limit )。塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量表示之，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。,影响土壤可塑性的因素：,水分含量 土壤质地 代换性阳离子土壤有机质,土壤胀缩性,土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩称为土壤胀缩性。植物根系发生机械损伤 2：1矿物,土壤土壤耕性利用改良,注意土壤的宜耕状态和宜耕期 改良土壤耕性 防止压板土壤,思考题,什么是土壤容重？单位是什么？哪些因素影响土壤的容重？土壤容重有何用途？什么是土壤的密度和相对密度(比重)？土壤的平均密度是多少？什么是土壤的孔隙度？什么是土壤孔隙比？各如何计算？土壤孔隙如何分类？适宜作物生长的旱作土壤应有什么样的土壤孔隙状况？土壤结构体有哪些类型？各出现在什么样的土壤上，对土壤肥力有何影响？什么是土壤的粘结性，什么是土壤的粘着性？什么是土壤的可塑性？塑性值如何计算？,
