6.第3章第1-3节土壤孔性、结构性与耕性解析.ppt

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1、第三章 土壤基本性质第一节 土壤的孔隙性 (soil porosity，P71）孔隙度的数量（孔隙的多少）：决定气、液两相的总和。孔隙度的数量（孔隙的多少）：决定气、液两相的总和。孔隙类型（孔隙大小）及其比例：决定气、液两相的比例。孔隙类型（孔隙大小）及其比例：决定气、液两相的比例。土壤的孔（隙）性：土壤的孔（隙）性：包括包括孔隙的数量、孔隙的大小及其比例。孔隙的数量、孔隙的大小及其比例。它包括两层意思：它包括两层意思：一、土壤密度和容重一、土壤密度和容重 （一）土壤密度（一）土壤密度（soil particle density）是指单位体积固体土粒的干重是指单位体积固体土粒的干重。土壤相对密

2、度：指单位体积土壤固体颗粒的质量与同体积水的质量之比土壤相对密度：指单位体积土壤固体颗粒的质量与同体积水的质量之比，即土粒密，即土粒密度与度与4时水的密度之比，曾经称土壤比重时水的密度之比，曾经称土壤比重(soil specific gravity)。因水的密度。因水的密度在在4时为时为1.0g/cm3，所以土壤密度和土壤相对数值上基本相等，只是密度有因，所以土壤密度和土壤相对数值上基本相等，只是密度有因次，而相对密度无因次，故在土壤学中密度和相对密度（比重）两者常混用。次，而相对密度无因次，故在土壤学中密度和相对密度（比重）两者常混用。影响土壤比重的因素有影响土壤比重的因素有 土壤矿物质土壤

3、矿物质 土壤有机质土壤有机质 土壤矿物质的比重通常在土壤矿物质的比重通常在2.62.7之间变动之间变动,有机质的比重为有机质的比重为1.21.8，由于一般土壤中，矿物质占了，由于一般土壤中，矿物质占了95%以上，因此土以上，因此土壤比重主要由矿物颗粒决定，一般取壤比重主要由矿物颗粒决定，一般取2.65。（二）土壤容重（二）土壤容重 （soil bulk densitysoil bulk density）土壤容重是指单位体积自然状态土壤的质量或重量土壤容重是指单位体积自然状态土壤的质量或重量。土壤容重土壤容重=干土干土重重土壤体积土壤体积土壤密度土壤密度=干土干土重重土壤固体体积土壤固体体积（分

4、母包括土壤孔隙）（分母包括土壤孔隙）（分母不包括土壤孔隙）（分母不包括土壤孔隙）影响土壤容重的因素：影响土壤容重的因素：1、土壤质地、土壤质地 2、土壤结构状况、土壤结构状况 3、土壤有机质含量、土壤有机质含量 4、土壤的松紧度（土粒排列情况）、土壤的松紧度（土粒排列情况）对大多数作物来说，耕层土壤容重一般以对大多数作物来说，耕层土壤容重一般以1.01.3g/cm3为宜。为宜。砂质土孔粗，但数量少，总孔隙容积小，容重则较大，一般1.2-1.8g/cm1.2-1.8g/cm3 3粘土孔隙细小，但数量多，总孔隙容积大，容重则较小，多为1.1-1.5g/cm1.1-1.5g/cm3 3 有机质丰富，

5、结构好的土壤容重小，0.8-1.2g/cm0.8-1.2g/cm3 3，有机质缺乏，结构差的土壤容重大，1.3-1.6g/cm1.3-1.6g/cm3 3；一般表土疏松，容重小，底土紧实容重大，可达到1.8g/cm1.8g/cm3 3。水田浸水耕作后的容重常小于1.0g/cm1.0g/cm3 3 。浸水容重：水田浸水耕作，土粒在水中经过一段时间沉实后，用固体颗粒所占有的浸水体积去除固体颗粒的干重所得到的数值（单位为g/cm3）。如果浸水容重0.6g/cm3，土壤容易淀浆，影响插秧和幼苗分葉，浸水容重0.5-0.6g/cm3，土壤耕性好；浸水容重0.5g/cm3，土粒不易下沉叫起浆，不能马上插秧

6、，易漂秧。1、非活性孔隙（当量孔径小于、非活性孔隙（当量孔径小于0.002mm)2、毛管孔隙（当量孔径为毛管孔隙（当量孔径为0.020.002mm之间之间)3、通气孔隙、通气孔隙(当量孔径大于当量孔径大于0.02mm)二、土壤孔隙的类型小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙 非活性孔隙非活性孔隙：当量孔径 0.02mm的孔隙；植物的细根可伸入其中；也是原生动物和真菌的栖身地；孔隙中的水分在重力作用下迅速排出，成为空气的通道，因此称为通气孔隙。砂质土壤中多为粗大的通气孔隙，缺少细孔。三、土壤孔隙度和孔隙比三、土壤孔隙度和孔隙比 土壤孔隙度土壤孔隙度是指单位体积自然状态土壤中，所有孔隙的容是指单位体积自然状态土

7、壤中，所有孔隙的容积占土壤总容积的百分数。积占土壤总容积的百分数。孔隙度=孔隙容积土壤容积100%土壤容积土粒容积土壤容积100%=（1土粒容积土壤容积100%100%（1土壤容重土壤密度）1、土壤孔隙度、土壤孔隙度最松和最紧的排列最松和最紧的排列方体（最松）排列的孔度为方体（最松）排列的孔度为47.46%（左）（左）三斜六面体最紧排列的孔度为三斜六面体最紧排列的孔度为24.51（右）（右）团粒结构土壤比非团聚化土壤增加团粒结构土壤比非团聚化土壤增加1/3至至1/2左右的孔度。左右的孔度。总孔隙度%=非活性孔度+毛管孔度%+通气孔度%砂土砂土 35 45壤土壤土 45 52%粘土粘土 45 6

8、0%泥炭土泥炭土 80结构良好的表土的孔度高达结构良好的表土的孔度高达55 60%，甚至，甚至70%以上以上紧实的底土孔隙度可低至紧实的底土孔隙度可低至25%30%。总孔隙度的范围总孔隙度的范围适宜的土壤孔隙状况：一般适宜作物生长发育的土壤孔性指标如下：1、耕层的孔度要大，总孔度在50%以上；2、大小孔隙比例适当，通气孔与毛管孔以1:1或2:1为好；3、整个土体形成上虚下实的孔隙状况。具体要求如下：耕层土壤（015cm）的总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为1520%，底层土壤（1530 cm）总孔度和通气孔度分别为50%和10%。2、土壤孔隙比、土壤孔隙比土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。土

9、壤孔隙比=孔度1-孔度 孔隙比常用于土工和土力学工作中，而农业和土壤物理工作中孔隙比常用于土工和土力学工作中，而农业和土壤物理工作中则以孔隙度为主。则以孔隙度为主。孔隙容积土粒容积=（四）土壤三相容积（四）土壤三相容积土壤固相容积土壤固相容积=1-土壤孔度土壤孔度土壤液相容积土壤液相容积=土壤容重土壤容重土壤含水量（质量土壤含水量（质量%）土壤气相容积土壤气相容积=土壤孔度土壤孔度-土壤液相容积土壤液相容积第二节第二节 土壤结构性土壤结构性（Soilstructureproperty）土壤结构体是指各级土粒或其一部分相互粘结团聚成大小、形状和性质不同的土团、土块或土片。土壤结构性是指土壤结构体

10、的大小、形状、性质及其排列和孔隙状况等的综合特性。土壤结构性土壤结构性：土壤结构体土壤结构体：团粒团粒：指的是近似球形的较疏松的多孔小土团，直径约为0.2510mm。粒径在0.25mm以下的则称微团粒微团粒。按长、宽、高三轴发展情况分为四大类：2、柱状和棱柱状结构柱状和棱柱状结构：纵轴大于横轴，其中顶部圆而底部平的似柱子状者为柱状结构，若边面有明显棱角则称为棱柱状结构。多在质地粘重有机质缺乏的心土层或底土层中。1、块状和核状结构块状和核状结构：近似立方体结构一般在1cm以上；其中边面棱角明显，形状似核，在13 cm,称核状结构；3 cm以上结构边面不明显，称大块状结构。多在质地较粘重，有机质缺

11、乏的土壤中出现。4、团粒状和粒状结构团粒状和粒状结构一、土壤结构体的类型一、土壤结构体的类型3、片状结构片状结构：横轴大于纵轴，粉砂质土壤的表层，雨后或灌溉后见到的结壳、结皮、板结等均为片状结构。不良结构：块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体总孔隙度小，结构体内部主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，结构体之间为大的通气孔隙，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。良好的团粒结构体良好的团粒结构体团粒结构体不仅总孔隙度大，而且内部有多级的大小孔隙，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；具有一定的水稳性、机械稳定性和生物稳定性的团粒结构则更为理想。二、土壤结构体的

12、形成二、土壤结构体的形成目前认为土壤结构的形成大体可分为两个阶段：目前认为土壤结构的形成大体可分为两个阶段：第一阶段：分散单粒原生土粒胶结复粒第二阶段：复粒进一步粘结或破碎成型各种结构体结构体的形成必须有两个条件：结构体的形成必须有两个条件：胶结剂或凝聚剂的存在外力的推动凝聚（一）一）凝聚凝聚胶结作用胶结作用1、土壤胶体的凝聚作用5土壤胶体36.ppt2、胶结剂的联结作用3、水膜的粘结作用单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒腐殖质腐殖质土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐殖殖质质土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+（二）切割成

13、型过程二）切割成型过程1、干湿交替作用 2、冻融交替作用3、生物的作用 4、耕作三、团粒结构和土壤肥力的关系1、调节土壤水分和空气的矛盾（水气协调）2、协调养分的积累和消耗（保肥供肥性好）3、稳定土温，调节热状况4、改善土壤耕性和有利于作物根系伸展四、土壤结构的管理1、合理耕作:在适宜耕作的土壤含水量时耕作。2、合理的轮作与间套种：水旱轮作、禾本科与豆科轮作，作物与绿肥作物的轮、间、套作等。3、增施有机肥料：有利于改良过砂过粘土壤的结构状况。4、增施钙离子：过酸的土壤施石灰，过碱的土壤施石膏既可调节酸碱 度，又能改良土壤结构。5、施用结构改良剂和覆盖。第三节第三节 土壤耕性土壤耕性(Soil

14、tilth)一、土壤耕性的概念一、土壤耕性的概念土壤耕性指在耕作时土壤所表现出来的一系列物理、机械性的综合表现。土壤耕性的好坏，通常用以下三项指标来综合评价：耕作的难易耕作质量的好坏宜耕期的长短对土壤耕性的要求有：（1）耕作阻力尽可能小耕作阻力尽可能小，以便于作业和节约能源。（2）耕作质量好耕作质量好:耕翻的土壤要松碎（犁开花、耙成豆），便于根的穿扎和有利于保温、保墒、通气和养分转化。（3）宜耕期尽可能长宜耕期尽可能长：质地较轻的砂土宜耕期长，质地粘重而缺乏有机质的土宜耕期短。土壤宜耕期土壤宜耕期 土壤宜耕期是指适宜耕作的土壤含水量范围。在宜耕期内，耕作消耗的能量最少，团粒化效果最好。用时间来

15、表示宜耕期是不准确的。晴天时，适宜耕作的时间短，阴天时适宜耕作的时间长；有风时，适宜耕作的时间短，无风时适宜耕作的时间长；二、影响土壤耕性的物理机械性二、影响土壤耕性的物理机械性（一）土壤粘结性（一）土壤粘结性土壤粘结性土壤粘结性是指土粒之间相互吸引粘结的性能。土壤粘结性的强弱通常用单位面积上的粘结力（克土壤粘结性的强弱通常用单位面积上的粘结力（克/厘米厘米2 2）来表示。来表示。粘结力包括有：粘结力包括有：范德华力范德华力、库仑力库仑力以及以及水膜的表面张力水膜的表面张力，还有还有氢键氢键的作用。的作用。2、土壤质地、土壤质地据测定，0.05mm土粒的粘结力为1.5g/cm2，而0.01mm

16、土粒的粘结力为7.0g/cm2。3、土壤有机质含量、土壤有机质含量4、土壤结构状况、土壤结构状况土粒愈细土粒愈细,比表面愈大比表面愈大,分子引力愈大分子引力愈大,粘结性加强。粘结性加强。1 1、土壤含水量、土壤含水量影响土壤粘结性的因素：影响土壤粘结性的因素：（二）（二）土壤粘着性土壤粘着性 是指在湿润状况下，土壤粘附外物的性能。土壤刚开始表现粘着性时的含水量称粘着点。土壤刚开始表现粘着性时的含水量称粘着点。土壤表现出流体时的含水量称脱粘点。土壤表现出流体时的含水量称脱粘点。（一般为饱和含水量的（一般为饱和含水量的80%。）。）（三）（三）土壤可塑性土壤可塑性 是指土壤在一定含水量范围内,可被

17、外力任意改变形状，当外力消失或土壤干燥后，仍能保持其所获形状的性能。产生可塑性的原因产生可塑性的原因外力外力产生可塑性的条件：粘粘粒粒水膜水膜可塑下限：土壤刚开始表现塑性时的最低含水量。可塑上限：土壤刚开始表现流体时的最大含水量可塑范围：土壤呈现塑性的含水量范围。塑性值：上、下塑限之差。土壤不同湿度条件下的结持状态可塑可塑状态状态坚硬状态坚硬状态下塑限下塑限上塑限上塑限流动状态流动状态塑性值塑性值各种质地土壤的塑性值（含水量）各种质地土壤的塑性值（含水量）质地类型下塑限下塑限上塑限上塑限塑性值塑性值粘粘 土土粘壤土粘壤土壤壤 土土砂壤土砂壤土砂砂 土土233016221015100415028

18、4017271601820121771270钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限(含水量含水量%)钙钙 饱饱 和和钠钠 饱饱 和和下塑限下塑限上塑限上塑限下塑限下塑限上塑限上塑限蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石633617773972670052（四）（四）土壤胀缩性土壤胀缩性 土壤吸水后膨胀，干燥后土体收缩的性质土壤吸水后膨胀，干燥后土体收缩的性质。土壤胀缩性与土壤含水量、质地、粘土矿物类型和交换性阳离子的种类有关。（五）（五）土壤压实土壤压实 耕作土壤在土粒本身的重量、雨点冲击、人畜践踏、农机具挤压等耕作土壤在土粒本身的重量、雨点冲击、人畜践踏、农机具挤压等的作用下，土壤由松变紧，

19、孔隙度的作用下，土壤由松变紧，孔隙度减小减小的现象，称为土壤压实。的现象，称为土壤压实。影响土壤压实因素有影响土壤压实因素有水分水分、质地质地、粘土矿物类型粘土矿物类型和和有机质含有机质含量。量。一般粘重、蒙脱石含量多、有机质含量低的土壤更易受到压实。为了防止压实应避免过湿时耕作，尽可能减少耕作次数和压实面积，固定车道，免耕、少耕，或实行联合作业等。土壤湿度与耕性的关系（P82）土壤湿度干潮润潮湿泞湿多水极多水土壤特征固态，坚硬，粘结性强，无粘着性和塑性酥软，粘结性弱，无粘着性和塑性，易散碎有可塑性，粘结性和粘着性极弱粘韧，有可塑性和粘着性，粘结性极弱浓浆状，可塑性消失，但有粘着性，粘结性极弱稀浆状，如液体样能流动，塑性、粘着性和粘结性消失耕作阻力大小大大大小耕作质量硬土块不易散易散碎，成小土块不散碎，成大土块不散碎，成大土块，易粘犁具泥泞状浓泥浆稀泥浆宜耕性不宜宜旱地耕作不宜不宜不宜宜水田耕作三、改善土壤耕性的措施三、改善土壤耕性的措施1、掌握宜耕的土壤含水量、掌握宜耕的土壤含水量2、增施有机肥料、增施有机肥料3、改良土壤质地、改良土壤质地4、创造良好土壤结构、创造良好土壤结构