土壤物理性质PPT课件.ppt

关于土壤物理性质第一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.1土壤孔（隙）性土壤孔（隙）性 土壤是极为复杂的多孔体，土壤孔隙的类型土壤是极为复杂的多孔体，土壤孔隙的类型及其分布变化多端。不同的孔隙在土壤肥力上的意及其分布变化多端。不同的孔隙在土壤肥力上的意义不同。义不同。重重点点:掌掌握握土土壤壤密密度度的的应应用用；土土壤壤孔孔隙隙度度的的概概念念、土土壤壤孔孔隙类型隙类型难点：土壤密度和土粒密度的区别；当量孔径难点：土壤密度和土粒密度的区别；当量孔径第二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.1.1土粒密度土粒密度（土壤比重）（土壤比重）和土壤密度（土壤容重）和土壤密度（土壤容重）1、土粒密度、土粒密度（土壤比重）（土壤比重）（1）概念：）概念：土粒密度土粒密度是指单位体积的固体土粒（固体部分）的质量。是指单位体积的固体土粒（固体部分）的质量。（单位体积不包（单位体积不包括粒间孔隙）括粒间孔隙）（2）单位：）单位：克克/立方厘米立方厘米(g/cm3)；百万克；百万克/立方米立方米(Mg/m3)；吨；吨/立方米。立方米。（3）.影响大小的因素：影响大小的因素：影响土粒密度大小的因素是固体部分的组成影响土粒密度大小的因素是固体部分的组成-矿物质和有矿物质和有机质。土壤矿物质的种类、有机质含量机质。土壤矿物质的种类、有机质含量，（，（有机质含量的多少对土粒密度的影响有机质含量的多少对土粒密度的影响-）l（4）.土壤密度常用值：土壤密度常用值：通常取通常取2.65克克/立方厘米立方厘米(g/cm3)为土粒密度的常用值。为土粒密度的常用值。l 多数土壤矿物的密度在多数土壤矿物的密度在2.6-2.7克克/立方厘米立方厘米(g/cm3)左右，平均为左右，平均为2.65克克/立方厘米立方厘米(g/cm3);有机质的密度为有机质的密度为1.25-1.40克克/立方厘米立方厘米(g/cm3)，第三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月第四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l2、土壤密度（又叫土壤容重）：、土壤密度（又叫土壤容重）：l（1）、概念：）、概念：单位体积原状土壤干土的质量。单位体积原状土壤干土的质量。l（2）、单位：）、单位：克克/立方厘米立方厘米(g/cm3)；百万克百万克/立方厘米立方厘米(Mg/m3)l（3）、影响土壤密度的因素：）、影响土壤密度的因素：质地、结构、有机质含量、松紧程度（紧质地、结构、有机质含量、松紧程度（紧实度）等，主要通过影响孔隙而影响容重。比较沙质土、粘质土的土壤实度）等，主要通过影响孔隙而影响容重。比较沙质土、粘质土的土壤密度大小密度大小-。l（4）、大小：）、大小：土壤密度的范围一般在土壤密度的范围一般在1.0-1.6 g/cm3之间之间，耕层土壤，耕层土壤多在多在1.2-1.3 g/cm3左右。左右。第五张，PPT共六十一页，创作于2022年6月第六张，PPT共六十一页，创作于2022年6月第七张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l（5）、土壤密度的用途）、土壤密度的用途 计算土土壤质量计算土土壤质量=密度密度*体积体积举例计算举例计算-一亩耕层土壤质量等。一般按一亩耕层土壤质量等。一般按15万公斤，实际质量为多少？万公斤，实际质量为多少？计算土壤各组分质量：如土壤养分量，土壤中水分量。计算土壤各组分质量：如土壤养分量，土壤中水分量。举例计算举例计算-计算有机质、氮、磷和钾等的质量。计算有机质、氮、磷和钾等的质量。依据土壤密度的大小判断土壤的松紧程度。依据土壤密度的大小判断土壤的松紧程度。密度小的土壤疏松，而密度大的土壤坚实密度小的土壤疏松，而密度大的土壤坚实。计算土壤的固体、液体和气体的百分比（计算土壤的固体、液体和气体的百分比（%）计算土壤的孔隙度计算土壤的孔隙度第八张，PPT共六十一页，创作于2022年6月第九张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.1.22.1.2、土壤孔度与孔隙比土壤孔度与孔隙比1.1.土壤孔隙度土壤孔隙度 1.1.概念：概念：土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土壤孔土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土壤孔度，又称总孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。度，又称总孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。土壤孔隙是土壤固相部分所占容积以外的空间，也就是液相和气相在土土壤孔隙是土壤固相部分所占容积以外的空间，也就是液相和气相在土壤中所占的空间。壤中所占的空间。第十张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l由于土壤孔隙容积很难直接测定出来，所以孔隙度需要根据土由于土壤孔隙容积很难直接测定出来，所以孔隙度需要根据土壤密度（土壤容重）和土粒密度（土壤比重）来计算。壤密度（土壤容重）和土粒密度（土壤比重）来计算。第十一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2.孔隙比孔隙比l土壤孔隙的数量，也可以用孔隙比表示，它是指土壤中孔隙容积和土壤孔隙的数量，也可以用孔隙比表示，它是指土壤中孔隙容积和固相土粒容积的比值。固相土粒容积的比值。l 孔隙比孔隙容积孔隙比孔隙容积/土粒容积孔隙度土粒容积孔隙度/（1孔隙度）孔隙度）l 例如土壤土壤孔隙度（例如土壤土壤孔隙度（%）为）为55%，则土壤孔隙比为，则土壤孔隙比为55%/（1-55%）=1.22。l对植物生长而言，土壤孔隙比为稍大于对植物生长而言，土壤孔隙比为稍大于1为好为好第十二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月3.孔隙的类型孔隙的类型l 土壤孔隙度和孔隙比只能说明孔隙容积与土壤孔隙度和孔隙比只能说明孔隙容积与固相容积在数量上的比例，它并不能反应土壤固相容积在数量上的比例，它并不能反应土壤孔隙性质的差别，即使两种土壤的孔隙度与孔孔隙性质的差别，即使两种土壤的孔隙度与孔隙比完全相同，如果两种土壤大小孔隙的数量隙比完全相同，如果两种土壤大小孔隙的数量和分配不同，那么它们在保水、导水、通气及和分配不同，那么它们在保水、导水、通气及其它的性质也会有差异。其它的性质也会有差异。第十三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月（1）.当量孔径当量孔径 土壤孔隙的形状和连通情况非常复杂，孔土壤孔隙的形状和连通情况非常复杂，孔径的大小也变化多端，它们并非有规则的形状，径的大小也变化多端，它们并非有规则的形状，在土壤学上所说的孔隙直径是指与一定的土壤在土壤学上所说的孔隙直径是指与一定的土壤水吸力相当的孔径，称当量孔径或有效孔径。水吸力相当的孔径，称当量孔径或有效孔径。ld：当量孔径，：当量孔径，T：土壤水吸力：土壤水吸力 100Pa第十四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月（2）孔隙的分级孔隙的分级 通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级：非活性通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级：非活性孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。非活性孔隙非活性孔隙非活性孔：土壤孔隙中最细微的部分非活性孔：土壤孔隙中最细微的部分,当量孔隙在当量孔隙在0.002mm以以下，土壤水吸力为下，土壤水吸力为1500KPa以上。这种孔隙中，几乎是以上。这种孔隙中，几乎是被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这些水有较强的分被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这些水有较强的分子引力，使它们不易运动，也不易损失，无效孔径中植子引力，使它们不易运动，也不易损失，无效孔径中植物的根与根毛难以伸入，供水性差，这部分水不能为植物的根与根毛难以伸入，供水性差，这部分水不能为植物所利用，故称为无效孔隙。物所利用，故称为无效孔隙。第十五张，PPT共六十一页，创作于2022年6月毛管孔隙毛管孔隙 （2）毛管孔隙）毛管孔隙(capillary pore)当量孔径约当量孔径约为为0.020.0002 mm，土壤水吸力约，土壤水吸力约150K pa 1500K pa，具有毛管作用。水分可借助毛管弯，具有毛管作用。水分可借助毛管弯月面力保持贮存在该类孔隙中。植物细根、原月面力保持贮存在该类孔隙中。植物细根、原生动物和真菌等难以进入毛管孔隙中，但植物生动物和真菌等难以进入毛管孔隙中，但植物根毛和一些细菌可在其中活动，其中保贮的水根毛和一些细菌可在其中活动，其中保贮的水分可被植物吸收利用。分可被植物吸收利用。第十六张，PPT共六十一页，创作于2022年6月通气孔隙通气孔隙(空气孔隙空气孔隙 或大孔隙或大孔隙)当量孔径大于当量孔径大于0.02mm，相应的土壤水吸力，相应的土壤水吸力小于小于150KPa。通气孔隙的水分主要受重力支配。通气孔隙的水分主要受重力支配而排出，不具有毛管作用，成为空气成为空气流而排出，不具有毛管作用，成为空气成为空气流动的通道，所以叫通气孔或非毛管孔。动的通道，所以叫通气孔或非毛管孔。通通气气孔孔隙隙(空空气气孔孔隙隙 或或大大孔孔隙隙)的的数数量量和和大大小小决决定定土土壤壤的的通通气气性性和和透透水水性性能能的的重重要要因因素素之之一一.旱地土壤通气孔在旱地土壤通气孔在1020%之间为佳。之间为佳。第十七张，PPT共六十一页，创作于2022年6月各级孔隙的孔度l土壤孔隙度（%）=（1土壤密度/土粒密度）100l非活孔度（%）凋萎含水量%土壤密度（容重）l毛管孔度（%）（田间持水量%凋萎含水量%）土壤密度（容重）l通气孔度（%）总孔隙度%毛管孔度（%）非活孔度（%）第十八张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.1.32.1.3土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系1、影响土壤孔隙状况的因素、影响土壤孔隙状况的因素 l土壤孔隙状况的影响因素主要有土壤质地、土壤有机质含量、土壤结构状况等。2土壤孔隙状况与土壤肥力土壤孔隙状况与土壤肥力 l土壤孔隙状况直接影响土壤水、气、热状况，影响养分转化和有效性。3土壤孔隙状况与作物生长土壤孔隙状况与作物生长 l从农业生产需要来看，旱作土壤耕层的土壤总孔度为50%56%，通气孔度不低于10%，大小孔隙之比在1:24，较为合适。但是，各种作物对土壤松紧和孔隙状况的要求也略有不同，因为各种作物、蔬菜、果树等的生物学特性不同，根系的穿插能力不同。第十九张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2土壤结构性2.2.1土壤结构体与结构性土壤结构体与结构性 土壤的固、液、气三相的比例关系是调节土壤水、肥气和热的土壤的固、液、气三相的比例关系是调节土壤水、肥气和热的基础，土壤结构最能体现土壤自身对各种肥力因素调节能力的物基础，土壤结构最能体现土壤自身对各种肥力因素调节能力的物理性质，它包括理性质，它包括“土壤结构性土壤结构性”和和“土壤结构体土壤结构体”两方面的内容。两方面的内容。土壤中的土粒通过不同的机制相互团聚成大小、形状和性质不土壤中的土粒通过不同的机制相互团聚成大小、形状和性质不同的土团、土块或土片，这就是土壤的同的土团、土块或土片，这就是土壤的结构体结构体。土壤中各种结构体。土壤中各种结构体的类型、数量、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综的类型、数量、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合特性，即即 土壤的土壤的结构性结构性。第二十张，PPT共六十一页，创作于2022年6月土壤结构体的类型：1 1块状结构块状结构 2 2核状结构核状结构 3.3.柱状结构柱状结构 4 4片状结构片状结构 5.5.团粒结构团粒结构 第二十一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月土壤结构体示意图第二十二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月1.块状结构(cloddy structure)长、宽、高三轴大体近似，似立方体型，长、宽、高三轴大体近似，似立方体型，边面不明显，棱角明显、呈不规则无定形、边面不明显，棱角明显、呈不规则无定形、内部紧实。根据其大小可进一步划分为：内部紧实。根据其大小可进一步划分为：大块状结构，直径大于大块状结构，直径大于10cm；小块状结构；小块状结构直径直径510cm。俗称。俗称“坷垃坷垃”。l但有些较块状结构小，直径但有些较块状结构小，直径3-5厘米，甚至厘米，甚至更小，称为碎块状。更小，称为碎块状。第二十三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月块状结构常出现的土壤和土层l 常出现在熟化度较低的表层土壤或常出现在熟化度较低的表层土壤或有机质缺乏而粘重的土壤，由于耕作不有机质缺乏而粘重的土壤，由于耕作不当（如过干或过湿耕作）易形成块状结当（如过干或过湿耕作）易形成块状结构。构。第二十四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月块状结构的影响块状结构的影响l块状结构较多时，结构间出现大孔隙，块状结构较多时，结构间出现大孔隙，漏水、透风、跑墒。冬季易受干旱和冻漏水、透风、跑墒。冬季易受干旱和冻害。害。l在这土壤上，播种发芽出苗在这土壤上，播种发芽出苗-l盐碱土上养盐碱土上养“坷垃坷垃”-减少表层盐减少表层盐分的积累。分的积累。第二十五张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.核状结构体 长、宽、高三轴大体近似，边面长、宽、高三轴大体近似，边面棱角分明，较块状为小，常见多棱角棱角分明，较块状为小，常见多棱角的碎块，这种碎块系由石灰质、氢氧的碎块，这种碎块系由石灰质、氢氧化铁胶体胶结而成，表面光滑内部十化铁胶体胶结而成，表面光滑内部十分紧实。俗称分紧实。俗称“蒜瓣土蒜瓣土”核状结构常出现在粘重土壤的心核状结构常出现在粘重土壤的心土、底土层，核状结构的性能较块状土、底土层，核状结构的性能较块状结构为好结构为好第二十六张，PPT共六十一页，创作于2022年6月3、柱状或棱柱状结构l 纵轴远大于横轴，在土体中直立，俗称纵轴远大于横轴，在土体中直立，俗称“立立土土”。l棱角不明显的称为柱状结构体，常出现于半棱角不明显的称为柱状结构体，常出现于半干旱地带的心土和底土中，以碱土中最为典干旱地带的心土和底土中，以碱土中最为典型。型。l棱角明显的称为棱柱状结构体。常出现于干棱角明显的称为棱柱状结构体。常出现于干湿交替的心土层中湿交替的心土层中l此类结构体内部紧实，孔隙少，通气不良，此类结构体内部紧实，孔隙少，通气不良，但结构体之间的裂隙会漏水漏肥。但结构体之间的裂隙会漏水漏肥。第二十七张，PPT共六十一页，创作于2022年6月4、片状结构体l横轴大于纵轴，呈扁平状，由于水的横轴大于纵轴，呈扁平状，由于水的沉积和机械压力所形成，常出现土壤沉积和机械压力所形成，常出现土壤的犁底层中，地表结壳和板结也属于的犁底层中，地表结壳和板结也属于此类。此类。l此结构土粒排列紧密，通透性差，对种此结构土粒排列紧密，通透性差，对种子发芽和植物生长不利子发芽和植物生长不利-。第二十八张，PPT共六十一页，创作于2022年6月4、团粒结构体l指近似球形的较疏松的多孔的土团。直指近似球形的较疏松的多孔的土团。直径约为径约为0.25-10mm，其中小于，其中小于0.25mm的的称为微团粒，理想的团粒大小在称为微团粒，理想的团粒大小在2-3mm。群众称之为群众称之为“米糁子米糁子”、“蚂蚁蛋蚂蚁蛋”。第二十九张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l团粒常出现在表土中，具有良好的物理团粒常出现在表土中，具有良好的物理性能，是肥沃土壤的结构体。性能，是肥沃土壤的结构体。l有机质和钙离子含量高的土壤，有利有机质和钙离子含量高的土壤，有利于团粒结构的形成。于团粒结构的形成。l在黑钙土的表层和肥沃的菜园土土壤中，在黑钙土的表层和肥沃的菜园土土壤中，团粒结构数量多。团粒结构数量多。l通常说通常说“土壤结构体土壤结构体”往往是指团粒结往往是指团粒结构构第三十张，PPT共六十一页，创作于2022年6月 团团粒粒结结构构是是指指近近似似球球形形，疏疏松松多多孔孔的的小小团团聚聚体体，其其直直径径约约为为0.25-10mm0.25-10mm。粒粒径径0.25mm0.25mm以以下下的的,称微团粒。称微团粒。生产中最理想的团粒结构粒径为生产中最理想的团粒结构粒径为2-3mm,是一是一种较好的土壤结构类型种较好的土壤结构类型第三十一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2.2土壤结构的评价土壤结构的评价l土壤结构性的评价要从两方面衡量：评价要从两方面衡量：一是从土壤整体整体来看，如结构体的类型、大小、数量和孔隙状况。二是从结构体本结构体本身来看，如结构体的外形、大小、数量及品质（即稳定性及孔性）。l1、土壤结构体的孔隙状况、土壤结构体的孔隙状况l块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体内部致密，块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体内部致密，孔隙细小，总孔隙度小，结构体内部多为无效孔隙，有效水少，空气难以流通，根系难以穿扎；结构体之间又是较大的裂隙，虽然可通气，但往往成为漏水漏肥的通道。因此，缺乏保水供水、保肥供肥能力较强的毛管孔隙，没有适当的大小孔隙的比例，不是理想的结构体。l团粒结构是经过多级团聚而成，具有多级孔隙，总孔隙度大，团粒结构是经过多级团聚而成，具有多级孔隙，总孔隙度大，团粒内部主要是毛管孔隙，团粒之间主要是通气孔隙，大小孔隙并存，搭配适当，水气各得其所，协调水气矛盾。第三十二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2、土壤结构体的稳定性、土壤结构体的稳定性l土壤结构体的稳定性包括机械稳定性、生物稳定性和水稳定性。机械稳定性、生物稳定性和水稳定性。l机械稳定性又称力稳定性(force stability)，是指土壤结构体抵抗机械压碎的能力。结构体的机械稳定性越大，在耕锄等管理过程中被破坏的就越少。结构的力稳定性主要决定于结构体内部的黏结力。l生物稳定性(biological stability)是指结构体抵抗微生物分解的能力，主要决定于与结构体结合的有机物的性质以及相互结合的方式。l水稳定性(water stability)是指结构体浸水后不易分散的性能。水稳定性强的结构体不易因降雨或灌溉而造成破坏。有的结构体浸水后极易分散，称为水不稳定性结构体。第三十三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2.3 土壤结构体的形成土壤结构体的形成l1、土壤结构体的形成、土壤结构体的形成l土壤结构体的形成可分为两个阶段：第一阶段是由原生土粒（分散的单粒）黏结胶结形成初级的复粒（或微团聚体）或致密的土团。第二阶段由复粒或小土团进一步黏结，在外力作用下成型，形成各种大小、形状、性质的结构体。胶体的凝聚作用可使单粒聚合成复粒，并进一步胶结成较大的结构体。l块状、柱状和片状结构通常是由单粒(single particle)直接黏结而成，或初级复粒(compound particle)黏结而成的土体，沿一定方向破裂而成，它们没有经过多次复合和团聚作用。l团粒结构(cluster structure)则是各种胶结物质在成型动力作用下，使初级复粒进一步逐级黏合、胶结、团聚，一次形成第二级、第三级微团聚体，再经多次团聚，使若干微团聚体胶结起来，成为各种大小性状不同的团粒结构体。l团粒结构的形成条件包括两方面，即胶结物质和成型动力。第三十四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2、胶结物质、胶结物质l土壤中的胶结物质大体上有以下三类：土壤中的胶结物质大体上有以下三类：l（1）有机胶体）有机胶体 有机胶体是土壤中重要的胶结物质，在有机质的参与下形成的团粒一般具有水稳性和多孔性。具有胶结作用的有机物质种类很多，如腐殖质、多糖类、蛋白质等，许多微生物的分泌物和菌丝也具有团聚作用，其中腐殖质最为重要。其中腐殖质最为重要。腐殖质中胡敏酸的缩合度高，相对分子量大，具有较强的胶结能力。l（2）无机胶体）无机胶体 包括层状硅酸盐类黏粒、含水氧化铁铝、硅酸及氧化锰的水合物等。黏粒具有巨大的比表面和表面能，黏结力强，在结构形成中起重要作用。块状结构或柱状结构均被无机物质黏结而成。氧化铁铝胶体脱水后不可逆或可逆缓慢，形成牢固的结构体具有水稳性和力稳性。l（3）钙和其它阳离子）钙和其它阳离子 阳离子与土壤中带负电荷的胶体（腐殖质和黏粒等）相互吸引，产生凝聚作用，胶结土粒。二价、三价阳离子的凝聚能力强，一价阳离子，凝聚能力弱，土粒易分散。l在农业生产中常用Ga2+（石灰或石膏）来促进土壤凝聚，促进土壤结构的改善。第三十五张，PPT共六十一页，创作于2022年6月3、成型动力、成型动力l团粒结构的形成条件除需要胶结物质外，还必须要有外力推动作用才能形成稳定的独立结构体。主要的成型动力有：l（1）生物作用包括植物根系、蚯蚓等动物和微生物的作用。l（2）干湿交替土壤具有湿胀干缩的性能。土壤干湿交替的不断发生，土体就不断被分割，利于团粒的形成。l（3）冻融交替 冻融交替经过一冬的冻融交替后，土壤结构状况得到改善。l（4）土壤耕作合理及时的耕作，可促进团粒结构的形成。第三十六张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2.4团粒结构与土壤肥力团粒结构与土壤肥力l1、团粒结构的特点、团粒结构的特点l良好的团粒结构一般应具备以下特点：l（1）有一定的结构形态和大小有一定的结构形态和大小 旱地一般以直径为0.2510 mm、边面不明显的球形较好，其中又以其中又以13 mm的大小较理想的大小较理想，过大或过小对形成适当的孔隙不利。l（2）具有多级孔隙）具有多级孔隙 单粒先凝聚成微团粒，再由微团粒胶结成团粒以及团粒进一步团聚成较大的团粒结构，只有经过多次团聚形成的团粒结构，才含有一定数量和适当比例的多级孔隙。这样，大孔隙通气、透水，小孔隙保水、蓄水。l（3）有一定的稳定性，即一定的水稳性、机械稳固性和生物稳定性。）有一定的稳定性，即一定的水稳性、机械稳固性和生物稳定性。l土壤腐殖质可以通过多价阳离子（Ca2+、Fe3+、Al3+等）与矿质土粒形成有机-无机复合体再经多级团聚形成水稳性团粒。形成结构体的有机质的种类很多，其抵抗微生物分解的能力各不相同，因而不同的团粒抗拒微生物分解的稳定性便有差异。人工合成的结构改良剂形成的团粒，其生物稳定性强于腐殖质交界形成的团粒。第三十七张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2、团粒结构对土壤肥力的调节作用、团粒结构对土壤肥力的调节作用(1(1）协调土壤水、气矛盾）协调土壤水、气矛盾(2(2）协调土壤有机养分消耗与积累矛盾）协调土壤有机养分消耗与积累矛盾(3(3）能稳定土壤温度，使温度状况适宜）能稳定土壤温度，使温度状况适宜(4(4）改良土壤耕性，有利于根系伸展）改良土壤耕性，有利于根系伸展 团粒结构是改进土壤固、液、气三相比的一团粒结构是改进土壤固、液、气三相比的一个重要因素。有团粒结构的土壤中，水、肥、气个重要因素。有团粒结构的土壤中，水、肥、气热比较相互协调，被称为土壤肥力热比较相互协调，被称为土壤肥力“调节器调节器”。第三十八张，PPT共六十一页，创作于2022年6月(1)(1)协调土壤水、气矛盾协调土壤水、气矛盾 团粒结构孔隙大小兼备，分布合理：团粒结构孔隙大小兼备，分布合理：团粒结构具有多级孔隙，团粒结构具有多级孔隙，团粒结构体内多为毛管孔隙、团粒结构之间多为大孔隙，大小孔团粒结构体内多为毛管孔隙、团粒结构之间多为大孔隙，大小孔隙兼备，总孔隙度大，通气和透水性能都较好。隙兼备，总孔隙度大，通气和透水性能都较好。团粒与团粒结构团粒与团粒结构之间的大孔隙可以通气透水，结构内部的大量的毛管孔隙可以保之间的大孔隙可以通气透水，结构内部的大量的毛管孔隙可以保存水份。存水份。第三十九张，PPT共六十一页，创作于2022年6月团粒结构的“小水库”作用l在团粒结构发达的土壤中，团粒与团粒之间的孔隙是通气孔隙，可以在团粒结构发达的土壤中，团粒与团粒之间的孔隙是通气孔隙，可以通气、通气、透水，能把大量的雨水甚至暴雨迅速吸入土壤。透水，能把大量的雨水甚至暴雨迅速吸入土壤。而团粒内部的孔隙有大而团粒内部的孔隙有大量的毛管孔隙，可以保存水分，所以团粒结构发达的土壤中，水气能并存，量的毛管孔隙，可以保存水分，所以团粒结构发达的土壤中，水气能并存，能协调植物对水分、空气的需求。能协调植物对水分、空气的需求。l团粒结构的小水库作用主要表现为团粒结构的小水库作用主要表现为透水性好透水性好，可接纳大量雨水和灌溉水，可接纳大量雨水和灌溉水，而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发，这是由于天旱时表层蒸发而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发，这是由于天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，水分蒸发损失少。水分蒸发损失少。第四十张，PPT共六十一页，创作于2022年6月（2 2）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾l具有团粒结构的土壤，团粒之间的大孔隙有空气存在，供氧充足，好气微生物活动旺盛，有机物质分解快，养料转化迅速，可供作物吸收利用。l团粒内部则有利于腐殖化，保存养分。团粒内部则有利于腐殖化，保存养分。协调了土壤的保肥和供肥的协调了土壤的保肥和供肥的矛盾。矛盾。l团粒团粒结构表面结构表面中微生物活动强烈，土壤中微生物活动强烈，土壤养分供应较足；养分供应较足；团粒内部嫌气分解养分释放的速率就更慢，团粒团粒结构内部结构内部微生物活动较弱，微生物活动较弱，有有利于养分的储藏。利于养分的储藏。从而协调了土壤中的空气与养分，保肥与供肥的矛盾，起着起着“小肥料库小肥料库”的作用。的作用。第四十一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l（3）、能稳定土壤温度，调节土壤热状况）、能稳定土壤温度，调节土壤热状况l具有团粒结构的土壤，团粒内部的小孔隙可以保存较多的水分，使土壤具有团粒结构的土壤，团粒内部的小孔隙可以保存较多的水分，使土壤热容量增加，使土壤温度保持稳定，不致以迅速升温、降温。热容量增加，使土壤温度保持稳定，不致以迅速升温、降温。l（4）、改良耕性和有利于作物根系伸展改良耕性和有利于作物根系伸展l具有团粒结构的土壤，单位体积内土壤接触的面积较小，能大大的减弱土壤具有团粒结构的土壤，单位体积内土壤接触的面积较小，能大大的减弱土壤的黏结性和黏着性，从而大大减少耕作阻力，提高了农机具效率和耕作质的黏结性和黏着性，从而大大减少耕作阻力，提高了农机具效率和耕作质量。有团粒结构的土壤比较疏松，使作物根系穿插容易，而团粒内部又有量。有团粒结构的土壤比较疏松，使作物根系穿插容易，而团粒内部又有利于根系的固着和给予较好的支持。利于根系的固着和给予较好的支持。l总总之之团团粒粒结结构构使使土土壤壤孔孔性性良良好好，协协调调土土壤壤水水肥肥气气热热的的能能力力强强。通通常常把把团团粒结构称为土壤水、肥、气、热的粒结构称为土壤水、肥、气、热的“调节器调节器”。第四十二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.2.5创造团粒结构的措施创造团粒结构的措施1精耕细作，增施有机肥料精耕细作，增施有机肥料 精耕细作结合施用有机肥料是我国目前大多数地区创造良精耕细作结合施用有机肥料是我国目前大多数地区创造良好结构的主要方法。好结构的主要方法。2、实行合理轮作、实行合理轮作-作物根系的活动及耕作活动对土壤结构有重要影响。不管什么作物，只作物根系的活动及耕作活动对土壤结构有重要影响。不管什么作物，只要根系发达，都能促进团粒的形成。要根系发达，都能促进团粒的形成。-不同的轮做制对土壤结构有不同影响。冬季种植一季豆科绿肥有利不同的轮做制对土壤结构有不同影响。冬季种植一季豆科绿肥有利于团粒的形成，其中以紫云英为最好。于团粒的形成，其中以紫云英为最好。第四十三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l3、合理灌溉与耕作、合理灌溉与耕作 l大水漫灌由于冲刷大，对结构破坏最大，且易造成土壤板结；沟灌喷灌或地下灌溉较好些。另外灌后要大水漫灌由于冲刷大，对结构破坏最大，且易造成土壤板结；沟灌喷灌或地下灌溉较好些。另外灌后要及时疏松表土，防止板结，恢复土壤结构。及时疏松表土，防止板结，恢复土壤结构。l合理耕作，可以创造和恢复结构，正确的耕、耙、耱、镇压等耕作措施都会收到良好的效果；但合理耕作，可以创造和恢复结构，正确的耕、耙、耱、镇压等耕作措施都会收到良好的效果；但进行不当也会产生不良效果，如过分频繁镇压和耙耱，会使土壤结构破坏。一般来说，较黏重的进行不当也会产生不良效果，如过分频繁镇压和耙耱，会使土壤结构破坏。一般来说，较黏重的土壤多耙，会对改善土壤结构起良好作用。土壤多耙，会对改善土壤结构起良好作用。l充分利用晒垡和冻垡干湿交替与冻融交替对结构形成的作用，可以使较黏重的土壤变得酥脆，这充分利用晒垡和冻垡干湿交替与冻融交替对结构形成的作用，可以使较黏重的土壤变得酥脆，这是我国广大农民在长期生产实践中创造团粒结构，常用的有效措施。是我国广大农民在长期生产实践中创造团粒结构，常用的有效措施。l4、改良土壤酸碱性、改良土壤酸碱性 l改良土壤酸碱性和土壤阳离子组成影响土壤结构，过酸或过碱的土壤，胶体上吸附一价阳离子（H+、Na+）多，使土粒分散，结构破坏；二价阳离子如钙对保持和形成团粒结构有良好作用。因此，在给酸性土壤施用石灰、改良碱土时施用石膏，调节土壤阳离子组成，对形成团粒结构具有良好作用。第四十四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月5、土壤结构改良剂的应用、土壤结构改良剂的应用-土壤结构改良剂指能改善并稳定土壤结构的制剂。可分为人工合成高分子聚合土壤结构改良剂指能改善并稳定土壤结构的制剂。可分为人工合成高分子聚合物、天然结构改良剂和无机制剂等三类。物、天然结构改良剂和无机制剂等三类。（1）人工合成高分子聚合物：）人工合成高分子聚合物：上世纪五十年代在美国问世。主要种类有四类。特点是用上世纪五十年代在美国问世。主要种类有四类。特点是用量少，形成的结构体稳定。如乙酸乙烯脂（量少，形成的结构体稳定。如乙酸乙烯脂（VAMA）、水解聚丙烯腈（）、水解聚丙烯腈（HPAN）、）、聚乙聚乙烯醇（烯醇（PVA）和聚丙烯酰胺（）和聚丙烯酰胺（PAM）等）等。（2）天然有机制剂：天然有机制剂：由自然有机物料加工而成。与合成制剂比较，用量较大，稳定性由自然有机物料加工而成。与合成制剂比较，用量较大，稳定性较差，稳定时间较短。较差，稳定时间较短。（3）无机制剂：）无机制剂：如硅酸钠、澎润土、沸石、氧化铁（铝）硅酸盐等。利用他们某一方面如硅酸钠、澎润土、沸石、氧化铁（铝）硅酸盐等。利用他们某一方面的特性来改良土壤结构。如澎润土的膨胀性强，可以减少水份滲漏。氧化铁（铝）制的特性来改良土壤结构。如澎润土的膨胀性强，可以减少水份滲漏。氧化铁（铝）制剂的孔隙多，可以改善土壤的通透性。剂的孔隙多，可以改善土壤的通透性。第四十五张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.3 土壤的耕性土壤的耕性l土壤耕性土壤耕性(soil tilth)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。l耕性的好坏，密切影响到土壤耕作质量及土壤肥力，可反映土壤的熟化程度。l良好的土壤耕性不仅为播种、出苗和植物生长创造良好的土壤环境条件，而且对减少土壤耕作时的阻力或油料消耗有一定的作用。l土壤的耕性主要取决于土壤的物理机械性。土壤的耕性主要取决于土壤的物理机械性。第四十六张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2.3.1 土壤物理机械性土壤物理机械性l土壤物理机械性土壤物理机械性(soil mechanical properties)是多项土壤动力学性质的统称，包括黏结性、黏着性、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。l1、黏结性和黏着性、黏结性和黏着性l（1）土壤黏结性）土壤黏结性(soil cohesion)是土粒与土粒之间通过各种引力（范德华力、水膜表面张力、库仑力、氢键等）而相互黏结在一起的性质。这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作时产生阻力的主要原因之一。l（2）土壤黏着性）土壤黏着性(soil adhesion)是土壤在一定含水量的情况下，土粒黏着在外物（农具等）表面的性质。土壤黏着性是土粒水膜外物之间的引力。土壤过湿时进行耕作，土壤黏着农具，增加了土粒与金属之间的摩擦阻力，使耕作困难。土壤黏着性是土粒土壤黏着性是土粒水水外外物相互间的分子引力引起的。物相互间的分子引力引起的。第四十七张，PPT共六十一页，创作于2022年6月（3）影响土壤黏结性和黏着性的因素）影响土壤黏结性和黏着性的因素l土壤质地 土壤质地越黏重，土粒愈细，土粒间接触面愈大，相互间引力越强，土壤黏结性和黏着性愈强，所以黏质土壤的黏结性和黏着性都很显著，耕作困难。l土壤含水量 水分含量对黏结性的影响。见图第四十八张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l土壤结构土壤结构 团粒结构可使土团接触面减少，因而其黏结性和黏着性降低，土壤疏松易耕。l土壤腐殖质含量土壤腐殖质含量 腐殖质含量增加可减弱黏土的黏结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了黏粒接触面的性质；腐殖质能促进良好结构的形成，减少土壤的分散度；腐殖质的粘结力、粘着力分别是粘粒的腐殖质的粘结力、粘着力分别是粘粒的1/11和和1/2，但比砂粒大，但比砂粒大，因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。l土壤代换性阳离子的组成土壤代换性阳离子的组成 不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚。钠一价阳离子可使土粒分散，导致黏结性、黏着性增大。二价钙、镁离子能促使土壤胶体凝聚，土粒间的接触面积减少，从而降低土壤的黏结性和黏着性。第四十九张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2、可塑性、可塑性l可塑性可塑性(soil plasticity)。是指是指土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当在外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能称为可塑性l 第五十张，PPT共六十一页，创作于2022年6月第五十一张，PPT共六十一页，创作于2022年6月2、可塑性原因分析、可塑性原因分析l土壤产生可塑性的基本原因是因为土壤中的黏粒成薄片状，土壤产生可塑性的基本原因是因为土壤中的黏粒成薄片状，彼此间的接触面甚大，当土壤含有一定量的水分时，黏粒表面包被一层水膜，若加外力揉搓，使片状黏粒在水膜的湿润下，可将原来杂乱的排列，变成相互平等的定向排列，并为水膜拉力所固定，保持新的形状，失水干燥后，由于土粒的黏结力，仍能保持其所改变的形状。这就是可塑性产生的原因（如下图）第五十二张，PPT共六十一页，创作于2022年6月影响土壤可塑性的因素：影响土壤可塑性的因素：l水分含量水分含量 土壤开始呈现可塑状态时的水分含量称为下塑限（塑限），下塑限（塑限），土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量，称为上塑限（流限）。上塑限（流限）。上塑限与下塑限含水量之差称为塑性值塑性值，也叫塑性指数。塑性值大，土壤的可塑性强，显然，只有土壤水分含量在可塑性范围内，土壤才有可塑性。l土壤质地土壤质地 土壤中黏粒愈多，质地愈细，塑性愈强。l土壤按塑性值分类如下：强塑性土（黏土）17，塑性土（壤土）17-7，弱塑性土（砂壤）7，无塑性土（砂土）0。第五十三张，PPT共六十一页，创作于2022年6月l代换性阳离子代换性阳离子 代换性钠离子因水化度大，使土壤分散，因此可塑性增大。相反，钙离子因具有凝聚作用可减少土壤的可塑性。l土壤有机质土壤有机质 有机质能提高土壤上、下塑限，但一般不改变其塑性值。这是因为有机质本身缺乏塑性而吸水性强，故有机质含量高的土壤，要等有机质吸足水分以后才开始形成产生塑性的水膜，从而使其上、下塑限提高。l土壤在塑性范围内不宜进行耕作。土壤在塑性范围内不宜进行耕作。影响土壤可塑性的因素：影响土壤可塑性的因素：第五十四张，PPT共六十一页，创作于2022年6月3土壤胀缩性土壤胀缩性l土壤的胀缩性土壤的胀缩性(soil expansion and shrinkage)只有在塑性土壤中表现，土壤干时收缩，只有在塑性土壤中表现，土壤干时收缩，湿时膨胀的特性称为土壤胀缩性，土壤胀缩性影响耕作质量。胀缩性很强的土壤，湿时膨胀的特性称为土壤胀缩性，土壤胀缩性影响耕作质量。胀缩性很强的土壤，对农业生产不利。因为土壤膨胀时，对周围土壤产生强大压力，而可能对植物根对农业生产不利。