[學(xué)習(xí)]土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性

1、第 3 章 土壤的基本性質(zhì),3.1 土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性,3.1 土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性,第一部分：土壤的孔性第二部分：土壤的結(jié)構(gòu)性第三部分：土壤的耕性,土壤孔度 土壤孔隙量孔隙度（總孔度）：孔隙容積/土壤容積x100%孔隙比：孔隙容積/土壤容積土壤孔性 土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布,第一部分：土壤孔性,當量孔徑(有效孔徑),（比較當量粒徑) 假想圓管的直徑,用以描述具有相似性質(zhì)土壤的孔隙大小

2、 （與一定的水分吸力[或張力]相對應(yīng)的孔徑） 茹林公式 d=3/h d：當量孔隙直徑，mm h：土壤水分吸力，cm水柱高，或mbar,土壤孔度的計算,利用土壤容重和土壤密度 薄片觀察（土壤微形態(tài)） --偏振光顯微鏡,土粒密度(比較土壤比重、土壤相對密度）,單位容積固體土粒（不包括粒間孔隙的容積）的質(zhì)量(g/cm3 或t/m3) 與土壤組成有關(guān)，常用土壤密度值2.65 g/cm3

3、土壤密度的用途： 計算土壤孔度 計算土壤三相組成 用于機械組成分析計算,土壤中常見組分的密度,土壤比重土壤密度與4℃時純水密度之比。一般取2.65。,土壤容重(soil bulk density),自然狀態(tài)下單位容積土壤的質(zhì)量(g/cm3 或t/m3)土壤容重的范圍1.0-1.5 g/cm3 理想<1.35 g/cm3,,疏松排列,緊密排列,47.46%,24.51%,孔隙度,土壤容重的的用途：,計算

4、土壤孔隙度（松緊度）孔隙度＝（1－容重/比重）×100%估算各種土壤重量及成分儲量 土壤重量=土壤體積×土壤容重計算土壤儲水量及灌水定額,1hm2的1m土層儲水量 =10000m2×1m×1.3 t/m3×25%=3250m3/hm2= 32.5mm,影響土壤容重的因素,通過影響孔隙土壤質(zhì)地土壤結(jié)構(gòu)自然因素（動物孔穴等）人為因素（耕作，壓實，

5、結(jié)構(gòu)改良劑等）土壤有機質(zhì)含量,土壤容重和土壤比重（土壤密度）測定,土壤容重的測定 環(huán)刀（容重圈）法土壤密度的測定 比重瓶法,土壤三相組成計算,固相率 =（容重/土壤密度） x100% 土壤含水量（質(zhì)量%） =（土壤水質(zhì)量/干土質(zhì)量）x100% 土壤含水量（容積%） = 土壤含水量（質(zhì)量 %）x土壤容重 孔隙度 = 1－固相率 =1－(容重/土壤密度）x100%

6、 氣相率 = 1－容積含水率 土壤孔隙比 = 孔隙度/(1-孔隙度),土壤孔隙分級,通氣孔隙（大孔隙）>0.1mm 毛管孔隙 0.001-0.1 （0.06) mm (毛管傳導(dǎo)孔隙 0.03-0.1mm 貯存孔隙0.001-0.03mm) 非活性孔隙(無效孔隙)<0.001mm,第三節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造,毛管孔隙 (capillary pore),孔徑：0.02(0.06)—0.002(0

7、.0002)mm?！　∷炙υ赥=3/0.06=50百帕至T=3/0.002=1500百帕之間，對植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生長和活動。,（又稱無效孔隙） 孔徑<0.002mm(<0.0002mm)　　水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤對水的吸力很強，水分對植物基本無效,非活性孔隙(inactive pore),通氣孔隙(aeration pore),孔徑＞0.02(0.

8、06)mm，透水通氣，通常有空氣存在其中，同時植物根毛、根系和微生物均可在通氣孔隙中活動。,土壤孔性與土壤肥力,理想的土壤三相組成 固相率50% (壤土和粘土） 通氣孔隙 8-15% (旱作）,一、土壤結(jié)構(gòu)體（soil configuration) （一）土壤結(jié)構(gòu)體概念 1、土壤結(jié)構(gòu)性(soil structurality) 土壤中單粒、復(fù)粒的數(shù)量、大小、形狀、性質(zhì)及其相互排列

9、和相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性。,第二部分：土壤結(jié)構(gòu)性(soil structure),2、土壤結(jié)構(gòu)體（soil configuration） 土粒在膠結(jié)物(有機質(zhì)、碳酸鈣、氧化鐵)的作用下，相互團聚在一起形成大小、形狀、性質(zhì)不同的土團。,1、塊狀結(jié)構(gòu)(cloddy structure)　　形狀：立方體型，縱軸和橫軸大體相等，邊面不明顯，內(nèi)部緊實。 產(chǎn)生條件：熟化度較低的表層土壤或缺乏有機質(zhì)而粘重的底土多為塊狀結(jié)

10、構(gòu)。 大小劃分：大塊狀結(jié)構(gòu),直徑>10cm;小塊狀結(jié)構(gòu)直徑5～10cm。,(二)土壤結(jié)構(gòu)體種類（soil configuration type）,,2 、團塊狀(crumby structure) 形狀：與塊狀相似，較塊狀結(jié)構(gòu)小，略呈圓形，表面不平。 大小劃分：大團塊結(jié)構(gòu)，直徑5～3cm；團塊狀結(jié)構(gòu)，直徑3～1cm；小團塊狀結(jié)構(gòu)，直徑<1cm。,,3、核狀結(jié)構(gòu)(nutty structur

11、e) 　　形狀：立方體型，邊面明顯的多棱角碎塊，內(nèi)部緊實，泡水后不易散碎。 產(chǎn)生條件：在粘重的心土層或由氫氧化鐵膠結(jié)土粒后形成核狀結(jié)構(gòu)。 大小劃分：大核狀，直徑>1cm；核狀，直徑7～10mm；小核狀，5～7mm。,,4、柱狀(columnar structure) 形狀：側(cè)面，橫斷面形狀不規(guī)則。 產(chǎn)生條件：柱狀結(jié)構(gòu)是堿化土壤的標志特征，常在干旱半干旱地

12、帶的底土出現(xiàn)。 大小劃分：大柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小柱狀結(jié)構(gòu)，<3cm。,,,5、棱柱狀結(jié)構(gòu)(prismatic structure) 形 狀：同柱狀結(jié)構(gòu)，棱角尖銳明顯，橫斷面略呈三角形。 產(chǎn)生條件：粘重土壤的底土，由于干濕交替頻繁形成棱柱狀結(jié)構(gòu)。 大小劃分：大棱柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；棱柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小棱柱狀結(jié)構(gòu)，<3

13、cm。,,6、片狀、板狀結(jié)構(gòu)(platy structure) 　 形 狀：橫軸遠大于縱軸，呈扁平狀結(jié)構(gòu)體。 產(chǎn)生條件：雨后土壤表面結(jié)殼或老耕作土壤犁底層。 大小劃分：>3mm者為板狀， <3mm者為片狀。,,,,7、團粒結(jié)構(gòu)(granular structure) 　 形狀：近似于球形

14、，疏松多孔的小土團稱團粒結(jié)構(gòu)，是含有機質(zhì)豐富肥沃土壤的標志特征。 大小劃分：一般為0.25～10mm，<0.25mm者稱微團粒(microaggregate)，水稻土中多為微團粒結(jié)構(gòu)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,土壤團粒體,二、土壤結(jié)構(gòu)體（soil configuration)的形成 第一階段是土粒在自身的粘結(jié)、凝

15、聚或和外物膠結(jié)作用下粘聚形成致密土體或次生復(fù)粒(secondary compound particle)(微團聚體(microaggregate))； 第二階段是團聚體(aggregate)進一步粘結(jié)形成結(jié)構(gòu)體或致密土體。,1、土粒粘聚(soil particle coagulation)（1）陽離子凝聚(cation coagulation) 土壤膠粒(soil colloid)通常帶有負電荷，帶負電荷的

16、土壤膠粒在陽離子(cation)作用下，發(fā)生相互凝聚。 a、高價離子凝聚能力大于低價離子; b、水化半徑大的離子凝聚能力弱，反之則較強。,常見陽離子凝聚能力：,Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >H+ >NH4+ > K+ >Na+,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(agricultural production)中，常施用石灰(酸性土)或石膏(堿性土)，利用Ca2+的作用促進土

17、粒凝聚。 增加介質(zhì)中電解質(zhì)濃度也可促進膠粒凝聚。,(2) 水膜(water film)的粘結(jié)作用 土粒在水膜的作用下，在土粒接觸處形成彎月面，由于彎月面內(nèi)側(cè)的負壓，把相鄰的土粒團聚在一起，形成土團。,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常采用排水曬田、曬壟、凍壟等措施，提高土壤溶液電解質(zhì)的濃度，促進土壤膠粒凝聚。,(3) 膠結(jié)作用(cementation) a、簡單的無機膠體(simple soil mineral c

18、olloid) 土壤中Fe2O3·xH20、Al2O3·y H20、SiO2·z H20等，常以膠膜形態(tài)包被在一起，形成的結(jié)構(gòu)體。　　往往是致密緊實的結(jié)構(gòu)體，如核狀結(jié)構(gòu)，對協(xié)調(diào)水肥的能力極差。,b、粘粒(clay) 粘粒具有巨大的表面積，粘結(jié)力很強，并可通過帶正電和帶負電邊面的靜電引力使其團聚。 c、有機質(zhì)(organic matter)　 土壤中的腐殖質(zhì)、多

19、醣類、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素以及許多微生物的分泌物和菌絲均有團聚作用。,2、土壤結(jié)構(gòu)的成型 （1）干濕交替作用(alternation of drying and wetting) 蒙脫石類的膨脹收縮性強，而水云母類和高嶺石類的膨脹收縮性則較弱。 土塊越干，驟然灌水濕潤，這種作用愈明顯，有如“爆破”一樣。促使土體破碎形成結(jié)構(gòu)。,,a、當干濕交替時，由于脹縮性的差異使土體產(chǎn)生不等的變形而依脆弱線開裂成小塊

20、　　b、當土體吸水時，由于孔隙中閉蓄的空氣所產(chǎn)生的壓力，使土體破碎,,（2）凍融交替作用 (alternation of freezing and thawing ) 水分結(jié)冰時體積膨脹增大約9%，對周圍的土體產(chǎn)生壓力而使土壤崩裂。,,,,孔徑愈小，其中水分冰點愈低。造成膨壓的差異使土體產(chǎn)生裂痕，一旦融化，土壤就會沿裂痕酥散。,,(3) 生物作用(biological effect) 　a、植物根系

21、的穿插擠壓，可使土體破碎形成結(jié)構(gòu)?！、土壤中的蚯蚓、昆蟲、蟻類等，對土壤結(jié)構(gòu)形成均有一定作用。(4) 土壤耕作(soil tillage) 通過合理耕作，在機械壓力作用下，土體破碎形成結(jié)構(gòu)。同時耕作使土肥相融、促進良好結(jié)構(gòu)的形成。,,,,三、團粒結(jié)構(gòu)(granular structure)在土壤肥力(soil fertility)上的意義,團粒結(jié)構(gòu)具有小水庫、小肥料庫、空氣走廊的作用，協(xié)調(diào)水氣狀況能力強，因而是理

22、想的結(jié)構(gòu)體。,,1、小水庫(reservoir) 團粒結(jié)構(gòu)透水性好，可接納大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigation water)，而團粒內(nèi)部保水性強，天旱(drought)時還可防止水分蒸發(fā)(evaporation)?！?天旱時表層蒸發(fā)失水后，土體收縮切斷與下層毛管連通性，水分不會由大孔隙流向小孔隙而蒸發(fā)損失。,,2、小肥料庫　 具有團粒結(jié)構(gòu)的土壤，通常有機質(zhì)含量豐富。

23、團粒結(jié)構(gòu)表面為好氣作用，有利于有機質(zhì)的礦質(zhì)化(mineralization)，釋放養(yǎng)分。團粒內(nèi)部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。,3、空氣走廊 由于團粒之間的孔隙較大，有利于空氣流通(ventilation),四、土壤良好結(jié)構(gòu)體的培育 1、大量施用有機肥 2、實行合理耕作 3、實行合理輪作 4、施用石膏或石灰 5、施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑(so

24、il conditioner),腐殖質(zhì),,,,,,,,,,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時所表現(xiàn)的特性，也是一系列土壤物理性質(zhì)和物理機械性的綜合反映。（1）耕作難易程度（2）耕作質(zhì)量的好壞 （3）宜耕期長短,土壤物理機械性,土壤物理機械性是多項土壤動力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)稱，它包括粘結(jié)性、粘著性、可塑性、脹縮性以及其它受外力作用后（如農(nóng)機具的切割、穿透和壓板等作用）而發(fā)

25、生形變的性質(zhì)。,粘結(jié)性和粘著性,土壤粘結(jié)性是土粒與土粒之間由于分子引力而相互粘結(jié)在一起的性質(zhì)。土壤粘著性是土壤在一定含水量的情況下，土粒粘著外物表面的性能。,影響土壤粘結(jié)性和粘著性的因素有：,土壤質(zhì)地土壤含水量 土壤結(jié)構(gòu)土壤腐殖質(zhì)含量,土壤塑性(soil plasticity),塑性(plasticity)：指土壤在外力的作用下變形，當外力撤消后仍能保持這種變形的特性，也稱可塑性。 土壤塑性是片狀粘粒及其水膜造成的。,塑性值(

26、plastic index)：上塑限和下塑限的差值，又稱塑性指數(shù)（plasticity number）。,上塑限(upper plastic limit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最大含水量，又稱流限（liquid limit）。下塑限(lower plastic limit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最小含水量，又稱塑限(plastic limit )。塑性值愈大表示土壤塑性愈強。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量％表示之，它們的數(shù)值隨著粘粒含量的增

27、加而增大。,影響土壤可塑性的因素：,水分含量 土壤質(zhì)地 代換性陽離子土壤有機質(zhì),土壤脹縮性,土壤吸水后體積膨脹，干燥后體積收縮稱為土壤脹縮性。植物根系發(fā)生機械損傷 2：1礦物,土壤土壤耕性利用改良,注意土壤的宜耕狀態(tài)和宜耕期 改良土壤耕性 防止壓板土壤,,,思考題,什么是土壤容重？單位是什么？哪些因素影響土壤的容重？土壤容重有何用途？什么是土壤的密度和相對密度(比重)？土壤的平均密度是多少？什么是土壤的孔隙度？什么是