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1、土壤固相组成的物理诊断特性主要包括土壤结构、密度、孔隙度、土壤颜色和土壤质地，它们是土壤发生的重要标志，也是影响土壤与环境间热量、水分、养分和气体交换，以及土壤中物质迁移转化的重要因素，因此，成为土壤分类和土壤资源开发利用的重要依据。,2.2土壤结构及其特性,土壤固相颗粒很少呈单粒存在，它们经常是相互作用而聚积形成大小不同、形状各异的团聚体(aggregate)，这些团聚体的组合排列称为土壤结构(soil structure)。土壤结构是成土过程的产物，故不同的土壤及其发生层都具有一定的土壤结构，如图2-22所示。,单粒结构Single Grained,粒状结构Grained,图2-22 土壤
2、结构类型图解,片状结构Platy,Platy,块状结构Blocky,图2-22 土壤结构类型图解(续),柱状结构Columnar,棱柱结构Prismatic,图2-22 土壤结构类型图解(续),大块状结构Massive,图2-22 土壤结构类型图解(续),单粒结构Single Grained 粒状结构Grained片状结构Platy,图2-22 土壤结构类型图解(续),柱状结构Columnar,块状结构Blocky,大块状结构 Massive,棱柱状结构Prismatic,图2-22 土壤结构类型图解(续),土壤结构的形成,(一)阶段性,第一阶段：分散的单粒（矿物质颗粒和有机质颗粒）通过凝聚、
3、胶结等作用，形成微团聚体（复粒）；第二阶段：微团聚体进一步胶结，同时受到各种成型力的作用，形成团聚体。,(二)基本条件具有胶结物质和促使土壤颗粒胶结的力,有机胶体主要是土壤腐殖质、土壤微生物的菌丝体和粘液等；无机胶体主要有粘粒、铁铝氢氧化物，硅酸等。由胶体的凝聚来实现。,胶结物质,生物的作用植物根系分割和挤压，根系分泌物的胶结；土壤动物挤压、破碎。干湿交替作用湿胀挤压，干缩开裂。冻融交替作用冻挤压，融散碎。耕作的作用适宜的耕作有利于土壤结构的形成。,促使胶结的力,三、土壤结构的肥力意义,土壤结构是土壤肥力的调节器:水稻土犁底层的形成有利于阻止水分的下渗;心土层块状结构的形成有利于土壤水分和养分
4、的保蓄;团粒结构对土壤水、肥、气、热状况具有显著调节作用。,具有团粒结构的土壤，总孔隙度大（约55），其中，毛管孔隙40(团粒内部)，非毛管孔隙60(团粒之间)，孔隙比例适宜，分布均匀，大小相间。,结构特征,解决了土壤透水性与蓄水性的矛盾 解决了土壤蓄水性与通气性的矛盾 解决了土壤导热率与热容量的矛盾 解决了土壤保肥与供肥的矛盾 水、肥、气、热协调 团粒之间接触点小，粘结性较弱。耕作性能较好,优越性,团粒结构的优越性,土壤的物理特性,土壤比重、土壤容重、土壤孔隙度、土壤颜色反映土壤物质组成和土壤发生条件的重要定量指标。,(一)土壤比重单位体积固体的重量与同体积水的重量比 取决于土壤固相组成物质
5、的种类和数量。有机质含量高的土壤比重较小。,(二)土壤容重单位体积原状土体（包含孔隙）的干重量与同体积水的重量比 取决于土壤孔隙和土壤固体的数量。有机质含量高的土壤容重较小。,(三)土壤孔隙度单位体积土壤内孔隙所占的体积百分比 取决于土壤质地、结构和有机质含量。影响土壤的水、气、热状况。,(四)土壤颜色取决于土壤化学组成与矿物组成，反映土壤物质的组成和变化，是成土过程的结果和外在表现。黑色腐殖质 白色石英、高岭土、石灰和水溶性盐类 红色赤铁矿 黄色水化氧化铁 棕色次生粘土矿物 紫色游离锰氧化物 灰蓝色亚铁矿物,土壤固相物质组成、土壤质地和土壤结构是决定土壤许多重要物理特性的物质基础，而土壤颗粒
6、密度、土壤密度、孔隙度、土壤磁性和土壤颜色则是反映土壤物质组成和土壤发生条件的重要定量指标。土壤颜色采用国际通用的蒙氏颜色卡来表示，如图2-23、2-24、2-25所示。,图2-23 土壤颜色三维图解,图 2-24 蒙氏土壤颜色卡图式,图2-25 蒙氏土壤颜色卡图式,土壤结构性的评价,（一）土壤结构的孔隙状况 1.块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体 总孔隙度小，主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，结构体之间大的通气孔隙，往往成为漏水漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯断根系。,2.团粒结构体 不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用
7、。,（二）土壤结构的稳定性,机械稳定性：抵抗机械压碎的能力；如耕 作；可通过人工结构改良剂增加稳定性。生物稳定性：抵抗微生物分解的能力。水稳定性：结构体浸水后不易分散的性能。,土壤结构的改良1、合理的耕作与灌溉。喷灌、滴灌好、避免大水漫灌、太急的喷灌等不良方式。2、种植绿肥和牧草，合理轮作。3、围栏保护，避免人为的践踏，通过生物措施改良。4、深翻，施用有机肥。,5、施用结构改良剂（1）人工土壤结构改良剂：人工提取或人工合成的高分子有机化合物。聚丙烯酰胺除改良土壤结构，还可蓄水保墒。（2）天然土壤结构改良剂：从有机物中提取出的腐殖酸盐、树脂胶、多糖醛类。缺点是：易被微生物分解，用量大。优点：可刺
8、激植物的生长。,土壤物理机械性与耕性,一、土壤的物理机械性1、粘结性：指土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。这种性质使土壤具有抵抗外力（机械破坏和根系穿插时）而不被破坏的能力。粘粒含量高、含水量大、有机质缺乏的土壤，粘结性强。,2、粘着性：是土壤在一定含水量的情况下，粘附其它物质的性能。是土粒分子与外物之间通过水分子吸引力而产生的性质。在土壤湿润时产生粘着性（土壤含水量达到全蓄水量的45%左右）；水分过多时（超过全蓄水量80%左右）粘着性下降。,3、可塑性：土壤在适宜水分范围内，可被外力揉捏成各种形状，在外力消除后和干燥后，仍能保持原形状的性能。原因：粘粒成薄片状，在有水存在的条件下，
9、粘粒表面被包一层水膜，外力揉搓时，片状的粘粒重新排列且粘结固定，由于粘结力的存在，失水后能保持原状。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。,4、土壤胀缩性 土壤干时收缩，湿时膨胀的特性。,影响因素（1）阳离子 当土壤胶体被强烈解离的阳离子（如钠）饱和时，膨胀性最强，如交换性Na+被Ca2+置换则膨胀性变弱。各种阳离子对膨胀的作用次序如下。（2）土壤质地 土壤质地愈粘重，即粘粒含量愈高，尤其是扩展型粘粒矿物（蒙脱石、蛭石等）含量愈高，则胀缩性愈强。,5、土壤松紧性：是由人畜、机具在土壤上通过时，引起土壤孔隙减少、土壤变紧的现象。土
10、壤松紧度的表示方法：（1）以穿透土壤所产生的阻力大小来表示；（2）以容重大小表示。,二、土壤耕性 土壤耕性：由耕作所表现出来的土壤物理性质。1、耕作的难易程度：指土壤对机具的阻力大小。2、耕作质量：是指耕作后的土壤性状，对植物生长发育的影响。土壤疏松、细碎、平整、松紧适中有利于植物的生长，称为耕作质量好。,土壤结构性与土壤耕性的关系如下：,三、土壤耕性的调节,调节土壤的耕性可从以下几个方面进行：(一)增施有机肥(二)客土改良质地(三)合理灌排，适时耕作,根据同学们的实际观察，并结合图3-15试简述土壤的生态环境功能。,2.3土壤的生态环境功能,图3-15土壤在陆地生态系统中的功能示意图（据Br
11、ady，2000）,土壤生态系统是指自然界特定地域的土壤与生活在其中的生物群落之间相互作用、相互制约的动态平衡的综合体。土壤生物主要是指土壤中的植物、动物和微生物，以及地上部分的动植物，它们以最紧密的方式和各种生物的生命活动联系在一起，如图2-15所示。,图2-15 土壤生态系统组分主要土壤生物图式,土壤肥力是指土壤为植物正常生长发育提供并协调营养物质和环境条件的能力。它是土壤的综合属性和基本功能。土壤中植物养分、水热的输入、输出与储存之间的相互作用，是土壤肥力的核心所在，如图3-163-18所示。,图3-16 土壤-植物系统养分循环模型,图3-17 植物-土壤系统离子平衡一般模型,图3-18
12、 土壤系统的水分运移模型,土壤肥力包括土壤营养因素和土壤环境条件两个方面。由于土壤环境条件范围相当广泛，这两者之间并无严格区别。土壤肥力因素状态都是与土壤的组成成分、土体构型、土壤结构，以及土壤生态系统紧密联系的，如图3-19所示。,土壤圈物质循环主要是指土壤圈内部的物质迁移转化过程，以及土壤圈与地球其他圈层之间的物质交换过程。其中土壤营养元素(如N、C、P、S等)循环是当今研究的重点，土壤中的营养元素是维持生物体生理代谢过程所必需的化学元素，如图2-17、2-18、2-19、2-20、2-21所示。,图2-17 土壤圈中的物质能量循环过程图式（据Miller Tyler，1996）,图2-18 土壤中氮素循环过程图式（据Miller Tyler，1996）,图2-19 地球表层碳素循环过程图式（据Enger E D，1998）,图2-20 土壤生态系统中磷素的循环图式（据Miller Tyler，1996）,图2-21 土壤生态系统中硫素循环图式,
