1、第四章第四章 土壤质地和结构土壤质地和结构主要内容主要内容教学目标教学目标与要求与要求1.1.土壤三相组成土壤三相组成2.2.土壤质地与结构土壤质地与结构3.3.土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造 1.掌握土壤基质的基本特性，学会土壤掌握土壤基质的基本特性，学会土壤三相关系的换算；三相关系的换算；2.掌握砂粒、粉粒、粘粒的特性；掌握砂粒、粉粒、粘粒的特性；3.了解不同的质地分类制；了解不同的质地分类制；4.掌握不同质地土壤的生产性质和团粒掌握不同质地土壤的生产性质和团粒结构的特点与肥力特性。结构的特点与肥力特性。第一节第一节 土壤三相组成土壤三相组成 土壤固、液、气三相容积比，反映土壤水、气
2、关系。土壤固、液、气三相容积比，反映土壤水、气关系。 waterorganic mattermineralatmosphere 一、土壤的密度和容重一、土壤的密度和容重 （一）土壤密度（一）土壤密度(soil density) 1. 概念概念 单位容积固体土粒单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙不包括粒间孔隙)的质的质量。量。(g/cm(g/cm3 3) ) 2. 影响土壤密度的因素影响土壤密度的因素 矿物组成、有机质含量、土壤质地。矿物组成、有机质含量、土壤质地。土壤密度一般取平均值土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。组分组分密度密度(g/cm3)组分组分密度密度(g/cm3)石英石英2.6
3、02.68赤铁矿赤铁矿4.905.30正长石正长石2.542.57磁铁矿磁铁矿5.035.18斜长石斜长石2.622.76三水铝石三水铝石2.302.40白云母白云母2.772.88高岭石高岭石2.612.68黑云母黑云母2.703.10蒙脱石蒙脱石2.532.74角闪石角闪石2.853.57伊利石伊利石2.602.90辉石辉石3.153.90腐殖质腐殖质1.401.80纤铁矿纤铁矿3.604.10表表41土壤中常见组分的密度土壤中常见组分的密度表表42某森林土壤表层各级土粒密度某森林土壤表层各级土粒密度粒径粒径(mm)全土样全土样0.100.050.050.010.010.0050.0050
4、.0010.001腐殖质腐殖质(g/kg)29.504.314.853.764.2密度密度(g/cm3)2.622.662.662.622.592.59土壤土壤 学学 3. 土壤比重土壤比重 (soil specific gravity) 土壤密度与土壤密度与4时纯水密度之比，一般取时纯水密度之比，一般取2.65。 （二）土壤容重（二）土壤容重(bulk density of soil) 1. 概念概念: 单位体积自然状态土壤体（原状土）单位体积自然状态土壤体（原状土）（含粒含粒间孔隙间孔隙）的重量（干重）。（的重量（干重）。（g/cm3） 2. 土壤容重土壤容重(soil bulk dens
5、ity)作用作用 (1) (1)计算土壤孔隙度计算土壤孔隙度(soil porosity) 孔隙度（孔隙度（1容重容重/密度）密度）100%(2)(2)计算工程土方量计算工程土方量 土壤重量土壤重量= =土壤体积土壤体积土壤容重土壤容重 （3 3）估算各种土壤成分储量估算各种土壤成分储量 设耕层厚度设耕层厚度0.2m0.2m，容重，容重1.3t/m1.3t/m3 3， 有机质含量有机质含量15g/kg=0.015t/t15g/kg=0.015t/t， 全氮量全氮量0.75g/kg=0.00075t/t0.75g/kg=0.00075t/t。 1hm1hm2 2（10104 4m m2 2）0.
6、2m0.2m土层计：土层计： 土壤土壤=10000=100000.20.21.3=2600t1.3=2600t 有机质储量有机质储量=2600=26000.015=39.0t0.015=39.0t 全氮储量全氮储量=2600=26000.00075=1.95t0.00075=1.95t（4 4）计算土壤储水量及灌水（或排水）定额计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 设土层厚度设土层厚度1m1m，土壤含水量，土壤含水量25%25%，容重为，容重为1.3 t/m1.3 t/m3 3。 1hm1hm2 2的的1m1m土层储水量土层储水量=10000m=10000m2 21m1m1.3t/m1.3t/m
7、3 325%25% =3250m =3250m3 3/hm/hm2 2= 325mm = 325mm 3. 浸水容重浸水容重(water immersed soil density)反映土壤在浸水条件下的结构状态和紧实度。反映土壤在浸水条件下的结构状态和紧实度。沉淀容积土壤质量浸水容重4. 影响土壤容重的因素影响土壤容重的因素 质地、结构、有机质含量、紧实度等质地、结构、有机质含量、紧实度等 主要通过影响孔隙而影响主要通过影响孔隙而影响容重容重。二、土壤三相二、土壤三相(soil three phases)和孔度和孔度1. 土壤孔度土壤孔度(soil porosity) 土壤土壤全部全部孔隙容
8、积孔隙容积(pore volume)占土体容积的占土体容积的百分率。百分率。 水和空气共存并充满于土壤孔隙中。水和空气共存并充满于土壤孔隙中。2. 土壤三相组成及孔度计算土壤三相组成及孔度计算 总孔度总孔度(total porosity) (1容重容重/密度密度) 100% 固相固相(solid phase)(容重容重/密度密度) 100% 液相液相(liquid phase)(水分重量百分率水分重量百分率容重容重) 100% 气相气相(gas phase)(总孔度液相总孔度液相) 100% 土壤三相比固相土壤三相比固相:液相液相:气相气相3. 土壤三相组成的适宜范围土壤三相组成的适宜范围(c
9、omfort zone) 多数旱地作物适宜的土壤固、液、气三相比为：多数旱地作物适宜的土壤固、液、气三相比为： 0.50.250.250.30.150.30.150.250.25 粒粒 径径(mm)中国制中国制(1987)卡庆斯基制卡庆斯基制(1957)美国制美国制(1951)国际制国际制(1930)32石砾石砾石砾石砾石砾石砾石砾石砾21极粗砂粒极粗砂粒粗砂粒粗砂粒10.5粗砂粒粗砂粒物物理理性性砂砂粒粒粗砂粒粗砂粒粗砂粒粗砂粒0.50.25中砂粒中砂粒中砂粒中砂粒0.250.2细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒细砂粒0.20.1细砂粒细砂粒0.10.05极细砂粒极细砂粒0.050.02粗粉粒粗
10、粉粒粗粉粒粗粉粒粉粒粉粒0.020.01粉粒粉粒0.010.005中粉粒中粉粒物物理理性性粘粘粒粒中粉粒中粉粒0.0050.002细粉粒细粉粒细粉粒细粉粒0.0020.001粗粘粒粗粘粒粘粒粘粒粘粒粘粒0.0010.0005细粘粒细粘粒粘粘粒粒粗粘粒粗粘粒0.00050.0001细粘粒细粘粒0.0001胶质粘粒胶质粘粒二、各级土粒的组成和性质二、各级土粒的组成和性质（一）矿物组成（一）矿物组成（1） 砂粒砂粒(sand)以原生矿物为主，以原生矿物为主，最多的是石英。最多的是石英。（2）粉粒粉粒(silt)除原生矿物外除原生矿物外,还有一些风化后形还有一些风化后形成的次生矿物。成的次生矿物。（3
11、） 粘粒粘粒(clay)则以次生矿物为主。则以次生矿物为主。（二）化学组成（二）化学组成 表表44土壤各粒级的化学组成土壤各粒级的化学组成 灰灰色色森森林林土土粒级粒级（mm）化学组成（灼干重化学组成（灼干重%）SiO2Al2O3Fe2O3TiO2MnO2CaOMgOK2ONa2OP2O50.10.0189.903.900.940.510.060.610.352.210.810.040.010.00582.638.132.390.970.060.951.942.771.450.140.005 0.00176.7511.323.951.340.041.001.053.321.300.250.00
12、158.0323.4010.190.730.170.442.403.150.240.46全土全土85.105.962.460.530.120.920.682.380.750.11黑黑钙钙土土0.10.0188.125.751.290.450.040.740.291.991.210.020.010.00582.177.962.731.000.020.941.192.311.840.120.005 0.00167.3717.167.511.380.030.751.773.041.380.230.00157.4722.6611.540.660.080.382.483.170.190.39全土全土71
13、.5213.745.520.700.182.211.732.670.750.21 (1) 随粒径由大到小，随粒径由大到小，SiO2含量由多到少含量由多到少; (2) R2O3(即即Fe2O3与与Al2O3的总称的总称)与与SiO2相反相反,随粒径随粒径 由大到小，由大到小，R2O3含量由少到多含量由少到多; (3) CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小随土粒由大到小,含量含量增加。增加。（三）各级土粒的物理性质（三）各级土粒的物理性质 土粒由大到小，保水能力（表土粒由大到小，保水能力（表4-5中最大吸湿量、中最大吸湿量、最大分子持水量最大分子持水量 、毛管水上升高度）增加，但通透性毛
14、管水上升高度）增加，但通透性（表（表4-5中渗透系数）降低。中渗透系数）降低。 随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加，随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。对耕作带来不利影响。土粒名土粒名称称粒径粒径(mm)最大吸最大吸湿量湿量(%)最大最大分子分子持水持水量量(%)毛管水毛管水上升高上升高度度(cm)渗透渗透系数系数(cm/s)湿胀湿胀(按最按最初体初体积计积计)塑性塑性石砾石砾3.02.00.200.5不不可可塑塑2.0 1.50.71.53.00.31.5 1.00.84.50.12粗砂粒粗砂粒1.0 0.50.98.70.0720.50.251.020270
15、.056细砂粒细砂粒0.250.101.1500.03050.100.051.2910.0056粗粉粒粗粉粒0.050.010.53.12000.00416中粉粒中粉粒0.010.0051.03.015.9105可塑可塑(2840)细粉粒、细粉粒、粗粘粒粗粘粒0.0050.00131.0160塑性较强塑性较强(3048)细粘粒细粘粒0.0011520405塑性强塑性强(3487)表表45 各级土粒的水分性质和物理性质各级土粒的水分性质和物理性质 三、土壤质地三、土壤质地（soil texture） 1. 土壤机械组成土壤机械组成(soil mechanical composition) 土壤中
16、各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。 2. 土壤质地概念土壤质地概念按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名称，称为土壤质地土壤质地。 划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利用土壤和改良土壤。用土壤和改良土壤。 3. 土壤质地分类土壤质地分类(soil texture classification)制制（1）国际制）国际制(international system) 根据粘
17、粒根据粘粒(clay)含量将质地分为三类即：含量将质地分为三类即： 粘粒含量小于粘粒含量小于15%为砂土为砂土(sand)类、壤土类、壤土(loam)类；类； 粘粒含量粘粒含量15%25%为粘壤土为粘壤土(clay loam)类；类； 粘粒含量大于粘粒含量大于25%为粘土为粘土(clay)类。类。 根据粉粒根据粉粒(silt)含量，凡粉粒含量大于含量，凡粉粒含量大于45%的，在质的，在质地名称前冠地名称前冠“粉质粉质(silty clay)” 。 根据砂粒根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于含量，凡砂粒含量大于55%的，在的，在质地名称前冠质地名称前冠“砂质砂质(sandy)” 。土壤土壤
18、 学学返回返回 （2）美国制美国制(Soil Taxonomy)（连接连接） 等边三角形的三个边分别表示砂粒、等边三角形的三个边分别表示砂粒、 粉粒、粉粒、粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量，在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。 （3）卡庆斯基制卡庆斯基制 (Kachinsky classification system of soil texture)质地组质地组质地名称质地名称不同土壤类型的不同土壤类型的0.01mm粒级含量粒级含量灰化土灰化土红黄壤、草原土红黄壤、草原土碱化土、碱土碱化
19、土、碱土砂土砂土sand松砂土松砂土050505紧砂土紧砂土5105 10510壤土壤土loam砂壤土砂壤土 sandy loam102010201015轻壤土轻壤土 light loam203020301520中壤土中壤土 medium loam304030452030重壤土重壤土 heavy loam405045603040粘土粘土clay轻粘土轻粘土 light clay506560754050中粘土中粘土 medium clay658075855065重粘土重粘土 heavy clay808565表表4-6卡庆斯基土壤质地基本分类卡庆斯基土壤质地基本分类 按表按表46，卡庆斯基质地分类
20、可归纳为，卡庆斯基质地分类可归纳为以下几个步骤：以下几个步骤：根据物理性粘粒根据物理性粘粒(physical clay)含量，将土壤分含量，将土壤分为三大质地类型九种质地，通过查表为三大质地类型九种质地，通过查表4-6确定。确定。根据砂粒、粗粉粒根据砂粒、粗粉粒 、中细粉粒、中细粉粒 、粘粒含量、粘粒含量 ，进一步划分质地，确定质地详细名称进一步划分质地，确定质地详细名称(连接连接) :第二优势粒级第一优势粒级质地名称第二优势粒级第一优势粒级质地名称 根据石砾根据石砾(gravel)含量，查下表，冠在质地详细含量，查下表，冠在质地详细名称前。名称前。 大于大于1毫米的石砾含量毫米的石砾含量%
21、石质程度石质程度 10.0 连接连接 重石质土重石质土 第一优势粒级第一优势粒级 第二优势粒级第二优势粒级 详详 细细 命命 名名 中细粉粒中细粉粒粘粘 粒粒粘粘 粉粉 质质粘粘 粒粒中细粉粒中细粉粒粉粉 粘粘 质质砂砂 粒粒中细粉粒中细粉粒粉粉 砂砂 质质中细粉粒中细粉粒砂砂 粒粒砂砂 粉粉 质质砂砂 粒粒粘粘 粒粒粘粘 砂砂 质质粘粘 粒粒粗粗 粉粉 粒粒粗粉粘质粗粉粘质粗粗 粉粉 粒粒粘粘 粒粒粘粗粉质粘粗粉质粗粗 粉粉 粒粒砂粒或中细粉粒砂粒或中细粉粒粗粗 粉粉 质质砂砂 粒粒粗粗 粉粉 粒粒砂砂 质质中细粉粒中细粉粒粗粗 粉粉 粒粒粉粉 质质返回川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细
22、质地命名（卡氏制）川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）土壤名称土壤名称 颗粒组成（颗粒组成（%） 质地名称质地名称 物理性粘粒物理性粘粒 砂粒砂粒 粗粉粒粗粉粒 中细粉粒中细粉粒 粘粒粘粒 石砾石砾白鳝泥（苹果园）白鳝泥（苹果园） 62.4 10.9 26.7 28.8 33.6 0 粉粘质轻粘土粉粘质轻粘土黄泥小土黄泥小土(张家坪张家坪) 43.8 38.2 18.0 31.0 12.8 0 粉砂质中壤土粉砂质中壤土白鳝泥（张家坪）白鳝泥（张家坪） 49.5 24.2 26.3 31.3 18.2 0 粉质重壤土粉质重壤土半泥砂（沙湾）半泥砂（沙湾） 38.0 29.0
23、33.0 18.0 20.0 0 粗粉质中壤土粗粉质中壤土石骨子土石骨子土(老板山老板山) 31.0 56.4 12.6 19.2 11.8 30 重石质粉砂质重石质粉砂质 中壤土中壤土 （4）中国制）中国制 四、不同质地土壤的肥力特征和利用改良四、不同质地土壤的肥力特征和利用改良 （一）不同质地土壤的肥力特征（一）不同质地土壤的肥力特征 1. 砂质土类砂质土类 （1）水水 粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水粒间孔隙大，毛管作用弱，透水性强而保水性弱，水气易扩散，易干不易涝；性弱，水气易扩散，易干不易涝； （2）气气 大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原
24、物质；物质； （3）热热 水少气多，温度容易上升，称为水少气多，温度容易上升，称为热性土，热性土，有利于早春作物播种有利于早春作物播种。 （4）肥肥 养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，养分含量少，保肥力弱，肥效快，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰；但不持久，易造成作物后期脱肥早衰； （5）耕性耕性 松散易耕。松散易耕。 2 2. . 粘质土类粘质土类（1）水水粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，粒间孔隙小，毛管细而曲折，透水性差，易产生地表径流易产生地表径流,保水抗旱力强，易涝不易旱；保水抗旱力强，易涝不易旱；（2）气气小孔隙多，通气性差，容易累积还原性小孔隙多，通气性差，容易累积
25、还原性物质；物质；（3）热热水多气少，热容量大，温度不易上升，水多气少，热容量大，温度不易上升，称称冷性土，对早春作物播种不利冷性土，对早春作物播种不利；（4）肥肥养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，养分含量较丰富且保肥力强，肥效缓慢，稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早稳而持久，有利于禾谷类作物生长，籽实饱满。早春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；春低温时，由于肥效缓慢易造成作物苗期缺素；（5）耕性耕性耕性差，粘着难耕。耕性差，粘着难耕。 3. 壤质土类壤质土类 土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服土壤性质兼具粘质土和砂质土的优点，而克服了它们的缺点了它们的缺点 。耕性好，
26、宜种广，对水分有回润。耕性好，宜种广，对水分有回润能力，是较理想的质地类型。能力，是较理想的质地类型。（二）土壤质地剖面（二）土壤质地剖面 土壤剖面土壤剖面(soil profile)中不同质地层次的排列中不同质地层次的排列组合。组合。 1. 粘盖砂（上粘下砂）不良组合粘盖砂（上粘下砂）不良组合 2. 砂盖粘（上砂下粘）优良组合砂盖粘（上砂下粘）优良组合2829夹砂层夹砂层夹粘层夹粘层 （三）土壤质地改良（三）土壤质地改良 1. 客土法客土法 （1）砂掺粘）砂掺粘 （2）粘掺砂）粘掺砂 2. 改良土壤结构改良土壤结构 （1）大量施用有机肥）大量施用有机肥 （2）施用土壤结构改良剂）施用土壤结构
27、改良剂31第三节土壤结构第三节土壤结构一、土壤结构体一、土壤结构体 （一）土壤结构体概念（一）土壤结构体概念 1. 土壤结构性土壤结构性(soil structurality) 土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性质土壤中单粒、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。及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。 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)的作的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。的土团。 土粒土
28、粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+（二）土壤结构体种类（二）土壤结构体种类 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，边面立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。不明显，内部紧实。 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。而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;小块状结构直小块状结构直径径510cm。 2.团块状团块状(crumby structure) 形状：形状：与块状相似，较块状结
29、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。 大小划分：大小划分：大团块结构，直径大团块结构，直径53cm；团块状结构，团块状结构，直径直径31cm；小团块状结构，直径小团块状结构，直径1cm；核状，直径核状，直径710mm；小核状，小核状，57mm。 4. 柱状柱状(columnar structure) 形状：形状：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：柱状结构是碱化土壤的标志特征，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。常在干旱半干旱地带的底土出现。 大小划分：大小划分：大柱状结构，大柱状结构，5cm；柱状结
30、构，柱状结构， 35cm；小柱状结构，小柱状结构，5cm；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. 团粒结构团粒结构(granular structure) 形状：形状：近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。 大小划分：大小划分：一般为一般为0.2510mm，Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+ K+Na+ 农业生产中，常施用石灰农业生产中，常施用石灰(酸性土酸性土)或石膏或石膏(碱性碱性土土)，利用，利用
31、Ca2+的作用促进土粒凝聚。的作用促进土粒凝聚。 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。 农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻垄等农业生产中，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，促进土壤胶粒措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。凝聚。 （2）水膜）水膜(water film)的粘结作用的粘结作用 土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成弯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，把相邻的土粒团月面，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。聚在一起，形成土团。 （3）胶结作用）胶结作用(
32、cementation) a、简单的无机胶体简单的无机胶体(simple soil mineral colloid) 土壤中土壤中Fe2O3xH20、Al2O3y H20、SiO2z H20等，等，常以胶膜形态包被在一起，形成的结构体。常以胶膜形态包被在一起，形成的结构体。 往往是致密紧实的结构体，如核状结构，对协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。调水肥的能力极差。b、粘粒粘粒 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，并可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使其团聚。通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。 c、有机质有机质 土壤中的土壤中
33、的腐殖质腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素、多醣类、蛋白质、木质素以及许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。以及许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。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 蒙脱石类的膨胀收缩性强，而水云母类和高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。岭石类的膨胀收缩性则较弱。 a、当干湿交替时，由于胀缩性的差异使土体产当干湿交替时，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。生不等的变形而依脆弱线开裂成小块。 b、当土体吸水时，由于孔隙中闭蓄的空气所产当土体吸水时，由于孔隙中闭蓄的空气所产生的压力，使土体破碎。生
34、的压力，使土体破碎。 土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，有如有如“爆破爆破”一样。促使土体破碎形成结构。一样。促使土体破碎形成结构。 （2）冻融交替作用）冻融交替作用 水分结冰时体积膨胀增大约水分结冰时体积膨胀增大约9%，对周围的土体，对周围的土体产生压力而使土壤崩裂。产生压力而使土壤崩裂。 孔径愈小，其中水分冰点愈低。造成膨压的差异孔径愈小，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，土壤就会沿裂痕酥散。使土体产生裂痕，一旦融化，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
35、压，可使土体破碎形成结构。植物根系的穿插挤压，可使土体破碎形成结构。 b、土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土壤结构形成土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土壤结构形成均有一定作用。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，土体破碎形通过合理耕作，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、促进良好结构的形成。成结构。同时耕作使土肥相融、促进良好结构的形成。 团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。 1.
36、 小水库小水库 团粒结构透水性好，可接纳大量降水和灌溉水，团粒结构透水性好，可接纳大量降水和灌溉水，而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发。而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发。 天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛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蒸发损失。管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。三、团粒结构在土壤肥力上的意义三、团粒结构在土壤肥力上的意义3. 空气走廊空气走廊 由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通。由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通。 具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。团具有团粒结构的土壤，通
37、常有机质含量丰富。团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化，释粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化，保存养分。放养分。团粒内部则有利于腐殖化，保存养分。2. 小肥料库小肥料库四、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 第四节第四节 土壤孔性土壤孔性 一、土壤孔性与孔度一、土壤孔性与孔度 土壤总孔度、大小孔隙分配、孔隙在土体中分布。土壤总孔度、大小孔隙分配、孔隙在土体中分布。 （
38、一）土壤总孔度和孔隙比（一）土壤总孔度和孔隙比 1. 总孔度总孔度(total porosity) 所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例。所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例。47.46%24.51% 2. 孔隙比孔隙比（二）土壤孔度分级（二）土壤孔度分级 1. 当量孔径当量孔径 与土壤水吸力相与土壤水吸力相当的孔隙直径称为当当的孔隙直径称为当量孔径。量孔径。 T=3/D D为孔隙直径（毫米）。为孔隙直径（毫米）。T为水吸力，可理解为为水吸力，可理解为土壤对水的吸力，单为厘米或百帕（土壤对水的吸力，单为厘米或百帕（hpa）。）。 又称无效孔隙，孔径又称无效孔隙，孔径0.002mm（0.00
39、02mm）。）。 水分水吸力水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤对水的吸百帕，土壤对水的吸力很强，水分对植物基本无效。力很强，水分对植物基本无效。 （2） 毛管孔隙毛管孔隙 (capillary pore) 孔径孔径0.02（0.06）0.002（0.0002）mm。 水分水吸力在水分水吸力在T=3/0.06=50百帕至百帕至T=3/0.002=1500百帕之间，对植物是有效的，而且植百帕之间，对植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生长和活动。物的根系和微生物都可在其中生长和活动。2. 孔度分级孔度分级 （1）非活性孔隙）非活性孔隙(inactive pore)（3） 通
40、气孔隙通气孔隙(aeration pore) 孔径孔径0.02（0.06）mm，透水通气，通透水通气，通常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和微常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和微生物均可在通气孔隙中活动。生物均可在通气孔隙中活动。 二、团粒结构的多级孔度模型二、团粒结构的多级孔度模型 1 1. .初级团聚体（复粒）：孔度初级团聚体（复粒）：孔度24.5%24.5%47.7%47.7% 2 2. .次级团聚体（微团粒）：孔度次级团聚体（微团粒）：孔度43%(43%(最紧最紧) )60%60% ( (中间中间) )72%(72%(最松最松) ) 3. .多级团聚体（团粒）：三、四级团聚体多级
41、团聚体（团粒）：三、四级团聚体 三、土体构造三、土体构造 1 1. .耕层构造耕层构造：耕层三相比和上下层紧实状况，人：耕层三相比和上下层紧实状况，人为耕作活动创造对生产有利的耕层构造。为耕作活动创造对生产有利的耕层构造。 2 2. .质地剖面质地剖面：剖面质地层次组合情况。：剖面质地层次组合情况。 （1 1）上砂下粘（上松下紧）上砂下粘（上松下紧） （2 2）上粘下砂（上紧下松）上粘下砂（上紧下松） （3 3）砂夹粘或粘夹砂（夹层型）砂夹粘或粘夹砂（夹层型） （4 4）特殊夹层型）特殊夹层型 红壤铁结核层和铁盘层红壤铁结核层和铁盘层 （5 5）均一的砂土型或粘土型（松散型或紧实型）均一的砂土
42、型或粘土型（松散型或紧实型） 3 3. .结构剖面结构剖面：与质地剖面关系密切。与质地剖面关系密切。 耕层结构受人为活动影响大，心土、底土耕层结构受人为活动影响大，心土、底土结构主要是自然过程的产物，改良难度大。结构主要是自然过程的产物，改良难度大。（1 1）淹育层（）淹育层（A A层）层）（2 2）渗育层（）渗育层（P P层）层）（3 3）潴育层（）潴育层（W W层）层）（4 4）潜育层（）潜育层（G G层）层） 4 4. .孔度剖面孔度剖面 主要决定于质地剖面和结构剖面。主要决定于质地剖面和结构剖面。 作物适宜的土壤孔度剖面：上虚下实。作物适宜的土壤孔度剖面：上虚下实。 耕层上部耕层上部(
43、0(01515cm),cm),总孔度总孔度505056%,56%,通气通气孔度孔度101015%15%； 耕层下部耕层下部(15(153030cm),cm),总孔度总孔度50%50%左右左右, ,通通气孔度气孔度10%10%左右。左右。 南京土壤所研究表明：高产水稻田种麦南京土壤所研究表明：高产水稻田种麦（旱作）期间，耕层总孔度（旱作）期间，耕层总孔度55%以上。在田间以上。在田间持水量时，通气孔度持水量时，通气孔度8%10%以上。以上。复习思考题复习思考题一、名词解释一、名词解释1. 土壤密度土壤密度 2. 土壤比重土壤比重3. 土壤容重土壤容重 4. 土壤孔度土壤孔度5. 土壤颗粒组成土壤
44、颗粒组成 6. 土壤质地土壤质地7. 土壤结构体土壤结构体 8. 土壤结构性土壤结构性二、思考题二、思考题1. 土壤容重受哪些因素的影响？土壤容重受哪些因素的影响？2. 不同粒级的土粒矿物组成、化学组成和物理性不同粒级的土粒矿物组成、化学组成和物理性质有何差异？质有何差异？3. 试述不同质地土壤的肥力特征。试述不同质地土壤的肥力特征。4. 质地不良土壤如何改良？质地不良土壤如何改良？5. 影响土粒粘聚形成结构体的因素有哪些？影响土粒粘聚形成结构体的因素有哪些？6. 影响土壤结构体成型的因素有哪些？影响土壤结构体成型的因素有哪些？7. 团粒结构在土壤肥力上有何重要意义？团粒结构在土壤肥力上有何重要意义？
