3-1土壤的孔性耕性.ppt

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1、第第 3 3 章章 土壤的基本性质土壤的基本性质3.1 土壤的孔性、结构性和耕性土壤的孔性、结构性和耕性3.1 3.1 土壤的孔性、结构性和耕性土壤的孔性、结构性和耕性第一部分：土壤的孔性第一部分：土壤的孔性第二部分：土壤的结构性第二部分：土壤的结构性第三部分：土壤的耕性第三部分：土壤的耕性土壤孔度土壤孔度 土壤孔隙量土壤孔隙量孔隙度（总孔度）：孔隙容积孔隙度（总孔度）：孔隙容积/土壤容积土壤容积x100%孔隙比：孔隙容积孔隙比：孔隙容积/土壤容积土壤容积土壤孔性土壤孔性 土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布第一部分：土壤孔性第一部分：土壤孔性当量孔径当量孔径(有效孔径

2、有效孔径)（比较当量粒径（比较当量粒径)假想圆管的直径假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤用以描述具有相似性质土壤的孔隙的孔隙大小大小 （与一定的（与一定的水分吸力水分吸力 或张力或张力 相对应的孔径）相对应的孔径）茹林公式茹林公式 d=3/h d=3/h d d：当量孔隙直径，当量孔隙直径，mmmm h h：土壤水分吸力土壤水分吸力，cmcm水柱高，或水柱高，或mbarmbar 土壤孔度的土壤孔度的计算计算 利用土壤容重和土壤密度利用土壤容重和土壤密度 薄片观察（土壤微形态）薄片观察（土壤微形态）-偏振光偏振光显微镜显微镜土粒密度土粒密度(比较土壤比重、土壤相对密度）比较土壤比重、土壤相

3、对密度）单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）的质量的质量(g/cm3(g/cm3 或或t/m3)t/m3)与土壤组成与土壤组成有关有关，常用土壤密度值，常用土壤密度值2.65 2.65 g/cmg/cm3 3 土壤密度的用途：土壤密度的用途：计算土壤孔度计算土壤孔度 计算土壤三相组成计算土壤三相组成 用于机械组成分析计算用于机械组成分析计算组组分分密度密度(g/cm(g/cm3 3)组组分分密度密度(g/cm(g/cm3 3)石英石英2.602.602.682.68赤赤铁矿铁矿4.904.905.305.30正正长长石石2.542.542.572.5

4、7磁磁铁矿铁矿5.035.035.185.18斜斜长长石石2.622.622.762.76三水三水铝铝石石2.302.302.402.40白云母白云母2.772.772.882.88高岭石高岭石2.612.612.682.68黑云母黑云母2.702.703.103.10蒙脱石蒙脱石2.532.532.742.74角角闪闪石石2.852.853.573.57伊利石伊利石2.602.602.902.90辉辉石石3.153.153.903.90腐殖腐殖质质1.401.401.801.80纤铁矿纤铁矿3.603.604.104.10土壤中常见组分的密度土壤比重土壤比重土壤土壤密度密度与与44时纯水密度

5、之比。一般取时纯水密度之比。一般取2.652.65。土壤容重土壤容重(soil bulk density)自然状态下单位容积土壤的质量自然状态下单位容积土壤的质量(g/cm(g/cm3 3 或或t/mt/m3 3)土壤容重的范围土壤容重的范围1.0-1.5 g/cm1.0-1.5 g/cm3 3 理想理想1.35 g/cm0.1mm 毛管孔隙毛管孔隙 0.001-0.1（0.06)mm (毛管传导孔隙毛管传导孔隙 0.03-0.1mm 贮存贮存孔隙孔隙0.001-0.03mm)非活性孔隙非活性孔隙(无效孔隙无效孔隙)0.001mm第三节 土壤孔性和土体构造毛管孔隙毛管孔隙 (capillary

6、 pore)(capillary pore)孔径：孔径：0.02(0.06)0.002(0.0002)mm0.02(0.06)0.002(0.0002)mm。水分水吸力在水分水吸力在T=3/0.06=50T=3/0.06=50百帕至百帕至T=3/0.002=1500T=3/0.002=1500百帕之间，对植物是百帕之间，对植物是有效的，而且植物的根系和微生物都有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生长和活动。可在其中生长和活动。（又称无效孔隙）又称无效孔隙）孔径孔径0.002mm(0.0002mm)0.002mm(0.0002mm)水分水吸力水分水吸力T=3/0.002=1500T=3/0.

7、002=1500百帕，百帕，土壤对水的吸力很强，水分对植物基土壤对水的吸力很强，水分对植物基本无效本无效非活性孔隙非活性孔隙(inactive pore)(inactive pore)通气孔隙通气孔隙(aeration pore)(aeration pore)孔径孔径0.02(0.06)mm0.02(0.06)mm，透水通气，透水通气，通常有空气存在其中，同时植物根毛、根通常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和系和微生物微生物均可在通气孔隙中活动。均可在通气孔隙中活动。土壤孔性与土壤肥力土壤孔性与土壤肥力理想的土壤三相组成理想的土壤三相组成 固相率固相率50%（容重（容重50%(壤土和粘土）壤

8、土和粘土）通气孔隙通气孔隙 8-15%(旱作）旱作）一、土壤结构体一、土壤结构体一、土壤结构体一、土壤结构体（soil configurationsoil configuration)（一）土壤结构体概念一）土壤结构体概念一）土壤结构体概念一）土壤结构体概念 1 1、土壤结构性、土壤结构性、土壤结构性、土壤结构性(soil soil structuralitystructurality)土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性土壤中单粒、复粒的数量、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。质及其相互排列和

9、相应的孔隙状况等综合特性。质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。第二部分：土壤结构性第二部分：土壤结构性(soil structure)2、土壤结构体、土壤结构体（soil configuration）土粒在胶结物土粒在胶结物(有机质、碳酸钙、氧化铁有机质、碳酸钙、氧化铁)的作用下，的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。1 1、块状结构、块状结构(cloddy structure)形状形状：立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。显，内

10、部紧实。产生条件产生条件：熟化度较低的表层土壤或缺乏有机质而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。粘重的底土多为块状结构。大小划分大小划分：大块状结构大块状结构,直径直径10cm;10cm;小块状结构直径小块状结构直径5 510cm10cm。(二二)土壤结构体种类土壤结构体种类（soil configuration type）2、团块状团块状(crumby structure)形状形状形状形状：与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表面不平。面不平。面不平。面不平

11、。大小划分大小划分大小划分大小划分：大团块结构，直径大团块结构，直径大团块结构，直径大团块结构，直径5 53cm3cm；团块状结构，团块状结构，团块状结构，团块状结构，直径直径直径直径3 31cm1cm；小团块状结构，直径小团块状结构，直径小团块状结构，直径小团块状结构，直径1cm1cm1cm；核状，直径核状，直径核状，直径核状，直径7 710mm10mm；小核状，小核状，小核状，小核状，5 57mm7mm。4、柱状柱状(columnar structure)形状形状形状形状：侧面，横断面形状不规则。侧面，横断面形状不规则。侧面，横断面形状不规则。侧面，横断面形状不规则。产生条件产生条件产生条

12、件产生条件：柱状结构是碱化土壤的标志特征，常柱状结构是碱化土壤的标志特征，常柱状结构是碱化土壤的标志特征，常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。在干旱半干旱地带的底土出现。在干旱半干旱地带的底土出现。在干旱半干旱地带的底土出现。大小划分大小划分大小划分大小划分：大柱状结构，大柱状结构，大柱状结构，大柱状结构，5cm5cm；柱状结构，柱状结构，柱状结构，柱状结构，3 35cm5cm；小柱状结构，小柱状结构，小柱状结构，小柱状结构，3cm5cm；棱柱状结构，棱柱状结构，35cm；小棱柱状结构，小棱柱状结构，3mm者为板状，者为板状，3mm者为片状。者为片状。7、团粒结构、团

13、粒结构(granular structure)形状形状：近似于球形，疏松多孔的小土近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。的标志特征。大小划分大小划分：一般为一般为0.2510mm，Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+农业生产农业生产农业生产农业生产(agricultural production)(agricultural production)中，常中，常中，常中，常施用石灰施用石灰施用石灰施用石灰(酸性土酸性土酸性土酸性土)或石膏或石膏或石膏或石膏(碱性土碱性土碱性土碱性土)，利用，利用，利用，利用CaCa2

14、+的的的的作用促进土粒凝聚。作用促进土粒凝聚。作用促进土粒凝聚。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。增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。(2)(2)水膜水膜水膜水膜(water filmwater film)的粘结作用的粘结作用的粘结作用的粘结作用 土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成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，把相邻的土弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土弯月面，由于弯月面内侧的负压

15、，把相邻的土弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土粒团聚在一起，形成土团。粒团聚在一起，形成土团。粒团聚在一起，形成土团。粒团聚在一起，形成土团。农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻农业生产中，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，促进垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。土壤胶粒凝聚。土壤胶粒凝聚。土壤胶粒凝聚。(3)胶结作用胶结作用(cementation)a、简单的无机胶体简单的无机胶体(simpl

16、e soil mineral simple soil mineral colloidcolloid)土壤中土壤中Fe2O3xH20、Al2O3y H20、SiO2z H20等，常以胶膜形态包被在一等，常以胶膜形态包被在一起，形成的结构体。起，形成的结构体。往往是致密紧实的结构体，如核状结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。构，对协调水肥的能力极差。b、粘粒粘粒(clay)粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，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并可通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。使其团聚。c、有机质有机质(organic matte

17、r)土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、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丝均木质素以及许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。有团聚作用。2、土壤结构的成型、土壤结构的成型 （1）干湿交替作用）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。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，这种作用愈土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，有如明显，有如“爆破爆破”一样。促使土体破碎形成一样。促使土体破碎形成结构。结构。a、当干湿交替

18、时，由于胀缩性的差异使当干湿交替时，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，使土体破碎空气所产生的压力，使土体破碎（2）冻融交替作用）冻融交替作用 (alternation of freezing and thawing)水分结冰时体积膨胀增大水分结冰时体积膨胀增大约约9%，对周，对周围的土体产生压力而使土壤崩裂。围的土体产生压力而使土壤崩裂。孔径愈小，其中水分冰点愈低。造成孔径愈小，其中水分冰点愈低。造成膨压的差异使土体产生裂痕，一旦融化，膨压的差异使土体产

19、生裂痕，一旦融化，土壤就会沿裂痕酥散。土壤就会沿裂痕酥散。(3)生物作用生物作用(biological effect)a、植物根系的穿插挤压，可使土体破碎植物根系的穿插挤压，可使土体破碎形成结构。形成结构。b、土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土壤结构形成均有一定作用。壤结构形成均有一定作用。(4)土壤耕作土壤耕作(soil tillage)通过合理耕作，在机械压力作用下，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、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。促进良好结构的形成。三、团粒结构三、团粒结构(granular st

20、ructure)在土壤在土壤肥力肥力(soil fertility)上的意义上的意义团粒结构具有团粒结构具有小水库小水库、小肥料库小肥料库、空气走廊空气走廊的的作用，协调水气状况能作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结力强，因而是理想的结构体。构体。1、小水库、小水库(reservoir)团粒结构透水性好，可接纳大量降水团粒结构透水性好，可接纳大量降水(precipitation)和灌溉水和灌溉水(irrigation water)，而团粒内部保水性强，天旱而团粒内部保水性强，天旱(drought)时还可防时还可防止水分蒸发止水分蒸发(evaporation)。天旱时表层蒸发失水后，土体收缩

21、切断与下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层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。蒸发损失。2、小肥料库、小肥料库 具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰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，有利于有机质富。团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化的矿质化(mineralization)，释放养分。团粒释放养分。团粒内内部则有利于腐殖化部则有利于腐殖化(humification)，保存养分。保存养分。3 3、空气走廊、空气走廊、空气走廊、空气走廊 由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气由于团粒之间的孔隙较大，有利

22、于空气由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通流通流通流通(ventilation)(ventilation)四、土壤良好结构体的培育四、土壤良好结构体的培育 1、大量施用有机肥、大量施用有机肥 2、实行合理耕作、实行合理耕作 3、实行合理轮作、实行合理轮作 4、施用石膏或石灰、施用石膏或石灰 5、施用土壤结构改良剂、施用土壤结构改良剂(soil(soil conditioner)conditioner)腐殖质腐殖质砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒第三部分：土壤耕性第三部分：土壤耕性(soil tilth)土壤耕性是指土壤在耕作时所表现的土壤耕性是指土壤

23、在耕作时所表现的特性，也是一系列土壤物理性质和物特性，也是一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映。理机械性的综合反映。（1 1）耕作难易程度）耕作难易程度（2 2）耕作质量的好坏）耕作质量的好坏 （3 3）宜耕期长短）宜耕期长短 土壤物理机械性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、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）而发生形变的切割、穿透和压板等作用）而发生形变的性质。的性质。粘结性和粘着性粘结性和粘着性 土壤粘

24、结性是土粒与土粒之间由于分子引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质。力而相互粘结在一起的性质。土壤粘着性是土壤在一定含水量的情况下，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。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：影响土壤粘结性和粘着性的因素有：土壤质地土壤质地土壤含水量土壤含水量 土壤结构土壤结构土壤腐殖质含量土壤腐殖质含量 土壤塑性土壤塑性(soil plasticity)塑性塑性(plasticity)(plasticity)：指土壤在外力的作用下变形，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，也称当外力撤消

25、后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。可塑性。土壤塑性是片状粘粒及其水膜造成的。土壤塑性是片状粘粒及其水膜造成的。塑性值塑性值(plastic index)(plastic index)：上塑限和下塑限的差上塑限和下塑限的差值，又称塑性指数（值，又称塑性指数（plasticity numberplasticity number）。上塑限上塑限(upper plastic limit)(upper plastic limit)：土壤呈现塑性的土壤呈现塑性的最大含水量，又称流限（最大含水量，又称流限（liquid limitliquid limit）。）。下塑限下塑限(lower plastic

26、limit)(lower plastic limit)：土壤呈现塑性的土壤呈现塑性的最小含水量，又称塑限最小含水量，又称塑限(plastic limit)(plastic limit)。塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下塑限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。着粘粒含量的增加而增大。影响土壤可塑性的因素：影响土壤可塑性的因素：水分含量水分含量 土壤质地土壤质地 代换性阳离子代换性阳离子土壤有机质土壤有机质 土壤胀缩性土壤胀缩性土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩称土壤吸水后体积膨胀，干燥

27、后体积收缩称为土壤胀缩性。为土壤胀缩性。植物根系发生机械损伤植物根系发生机械损伤 2 2：1 1矿物矿物土壤土壤耕性利用改良土壤土壤耕性利用改良注意土壤的宜耕状态和宜耕期注意土壤的宜耕状态和宜耕期 改良土壤耕性改良土壤耕性 防止压板土壤防止压板土壤 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容重？土壤容重有何用途？什么是土壤的密度和相对密度密度(比重比重)？土壤的平均密度是多少？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？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，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？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？土壤的可塑性？塑性值如何计算？