1、第三章第三章 土壤质地和结构土壤质地和结构第一节第一节土壤质地（土壤质地（soiltexture）一、土粒和粒级一、土粒和粒级土粒（土壤颗粒土粒（土壤颗粒soil particlesoil particle）是构成土壤固相骨架的基）是构成土壤固相骨架的基本颗粒，它们的本颗粒，它们的数目众多数目众多，大小大小和和形状形状迥异，迥异，和和变化甚大，尤其是粗土粒与细土粒的成分和性质几乎变化甚大，尤其是粗土粒与细土粒的成分和性质几乎完全不同。完全不同。（一）土粒的种类（一）土粒的种类1 1、按土粒的成分划分、按土粒的成分划分2 2、按土粒的存在状态划分、按土粒的存在状态划分1 1、按土粒的成分划分、按
2、土粒的成分划分根据土粒的成分，可以分为根据土粒的成分，可以分为和和两种：两种：（1 1）矿物质土粒是以）矿物质土粒是以为主的土粒。为主的土粒。（2 2）有机质土粒是指以）有机质土粒是指以为主的土为主的土粒。这些有机质或者是有机残体的碎屑，粒。这些有机质或者是有机残体的碎屑，或者是与矿物质土粒相结合。或者是与矿物质土粒相结合。n矿物质土粒非常稳定，能够长期存在矿物质土粒非常稳定，能够长期存在；而；而有机质土粒通常极易被小动物吞噬和微生有机质土粒通常极易被小动物吞噬和微生物分解掉。物分解掉。n在土壤中，在土壤中，的数目占绝对优势，的数目占绝对优势，是构成是构成的的主体主体。n我们通常所说的土粒，就
3、是专指我们通常所说的土粒，就是专指矿物质土矿物质土粒粒而言的。而言的。2、按土粒的存在状态划分、按土粒的存在状态划分n按照土粒的存在状态，可分为按照土粒的存在状态，可分为（原生土粒）（原生土粒）和和（次生土粒）（次生土粒）。n单粒是指单个的矿物质土粒。在单粒是指单个的矿物质土粒。在，单粒在数量上占绝对优势；而在，单粒在数量上占绝对优势；而在，许多单粒相互聚集成复粒（团，许多单粒相互聚集成复粒（团聚体聚体aggregate）。团聚体团聚体:土粒通过各种自然过土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径程的作用而形成的直径10mm的结构单位。的结构单位。n由于由于，所以我们通常所说的，所以我们通常所说的
4、土粒，都是指土粒，都是指而言的。而言的。（二）土壤粒级（粒组）（二）土壤粒级（粒组）1、土粒的大小分级、土粒的大小分级粒级制粒级制按土粒的大小，分为若干组，称为按土粒的大小，分为若干组，称为（粒组）。（粒组）。由于土粒形状多是由于土粒形状多是的，难以直接测量的，难以直接测量其其。为了按大小进行土粒分级，通。为了按大小进行土粒分级，通常以土粒的常以土粒的来代替其真来代替其真实粒径实粒径。当量粒径和有效粒径的概念来自土壤机械分当量粒径和有效粒径的概念来自土壤机械分析（颗粒分析）时采用的假设和方法。析（颗粒分析）时采用的假设和方法。把全部复粒被分散成为单粒的土壤悬液，通把全部复粒被分散成为单粒的土壤
5、悬液，通过套筛进入沉降筒中。过套筛进入沉降筒中。粗粒部分粗粒部分先后被截留先后被截留在各个筛子上，即以圆筛的孔径作土粒的有在各个筛子上，即以圆筛的孔径作土粒的有效粒径。如通过效粒径。如通过1mm筛而阻留在筛而阻留在0.5mm筛上筛上的土粒即是的土粒即是1-0.5mm粒级，余类推。粒级，余类推。细粒部分细粒部分则根据颗粒半径与颗粒在静水中沉则根据颗粒半径与颗粒在静水中沉降速率的关系降速率的关系（斯托克斯定律）（斯托克斯定律），计算不同，计算不同粒级土粒在静水中的沉降速度，把土粒看作粒级土粒在静水中的沉降速度，把土粒看作光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速率相同光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速率相同的
6、圆球直径，作为该土粒的直径，这样所得的圆球直径，作为该土粒的直径，这样所得到的土粒直径，就叫做当量粒径到的土粒直径，就叫做当量粒径。水的粘滞系数水的粘滞系数土粒和水的土粒和水的密度差密度差重力加速度重力加速度土粒半土粒半径径n至于如何把土粒至于如何把土粒按大按大小分级小分级，分成，分成多少个多少个粒级粒级（粒组），（粒组），各粒各粒级间的级间的分界点分界点定在哪定在哪里，至今尚缺乏公认里，至今尚缺乏公认的标准，不同国家和的标准，不同国家和部门所采用的土粒分部门所采用的土粒分级制都是不同的。级制都是不同的。n但目前来看，无论哪但目前来看，无论哪种分级制，一般都将种分级制，一般都将土粒分为土粒分为
7、。n但每级大小的但每级大小的各国不尽相同。各国不尽相同。、和和的土粒分级标的土粒分级标准（表）。准（表）。粒级粒级当量粒径当量粒径/mm石砾石砾gravel2砂粒砂粒sand粗砂粒粗砂粒coarsesand20.2细砂粒细砂粒finesand0.20.02粉粒粉粒silt0.020.002粘粒粘粒clay3石砾31Physical sandPhysical sand（直径大小（直径大小0.01mm的土壤的土壤颗粒）颗粒）砂粒粗砂粒10.5中砂粒0.50.25细砂粒0.250.05粉粒粗粉粒0.050.01Physical Physical clayclay（直径大小（直径大小0.01mm的的土
8、壤颗粒）土壤颗粒）中粉粒0.010.005细粉粒0.0050.001粘粒粗粘粒0.0010.0005细粘粒0.00050.0001胶粒3石砾石砾31砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒10.25细砂粒细砂粒0.250.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.01中粉粒中粉粒0.010.005细粉粒细粉粒0.0050.002粘粒粘粒粗粘粒粗粘粒0.0020.001细粘粒细粘粒10cm10cm）、）、块状块状（直径（直径5 510cm10cm）和）和碎碎块状块状（直径（直径5cm5cm）结构。）结构。n土坷垃是该种结构体。土坷垃是该种结构体。性质：性质：n块状结构体是由块状结构体是由土粒相互胶结而形成的块状土粒相互胶
9、结而形成的块状结构，结构，内部内部比较紧实比较紧实，因而，因而通气透水性不好通气透水性不好，肥力状况肥力状况较差较差。n块状结构的土壤常形成较大的空洞，加速了土壤块状结构的土壤常形成较大的空洞，加速了土壤水分丢失，幼苗不能顺利出土，一般采用适时耙水分丢失，幼苗不能顺利出土，一般采用适时耙耱或冻融作用使之破碎。耱或冻融作用使之破碎。块状结构2 2、核状结构体、核状结构体性质：性质：v核状结构体内部也核状结构体内部也比较紧实比较紧实，通气透水性通气透水性不好，肥力状况差。不好，肥力状况差。v与块状结构体一样，核状结构体也多出现与块状结构体一样，核状结构体也多出现在在土壤质地比较粘重土壤质地比较粘重
10、而且而且缺乏有机质的土缺乏有机质的土壤中壤中。群众多称之为群众多称之为“蒜瓣土蒜瓣土”。3 3、柱状结构体、柱状结构体n形状：立柱状，纵轴远大于横轴，边面呈明显形状：立柱状，纵轴远大于横轴，边面呈明显或不明显的棱角状。或不明显的棱角状。n大小：柱状结构体横断面的直径变化较大，从大小：柱状结构体横断面的直径变化较大，从3cm5cm5cm的都有。的都有。n分类：按照边面的棱角是否明显，可分为两类，分类：按照边面的棱角是否明显，可分为两类，其中棱角明显的称为其中棱角明显的称为棱柱状结构棱柱状结构，棱角不明显，棱角不明显的称为的称为圆柱状结构圆柱状结构。群众称为群众称为“立土立土”。4 4、片状结构体
11、、片状结构体n形状：扁平状，横轴远大于纵轴。形状：扁平状，横轴远大于纵轴。n大小：片状结构体的厚度变化较大，从大小：片状结构体的厚度变化较大，从1cm5cm5cm的都有。的都有。n分类：按片状结构体厚度，又可分为板状、分类：按片状结构体厚度，又可分为板状、片状、页状、叶状和鳞片状结构。片状、页状、叶状和鳞片状结构。群众多称之为群众多称之为“卧土卧土”或或“平搓土平搓土”。灰化土的灰化灰化土的灰化层是典型的片层是典型的片状结构状结构片状结构体，片状结构体，薄片状薄片状，常出现在，常出现在犁底层犁底层，成层成层排列排列。旱地犁底层过厚旱地犁底层过厚，对作物生长，对作物生长不利不利，而，而水稻土应有
12、一个具有一定透水率的犁底层水稻土应有一个具有一定透水率的犁底层。水旱轮作水旱轮作和和深耕深耕是改造和加深犁底层的良好方是改造和加深犁底层的良好方法。旱地表层常出现法。旱地表层常出现土壤结皮土壤结皮，对作物不利，对作物不利，消除结皮的办法是适时消除结皮的办法是适时中耕中耕。性质：性质：5 5、团粒结构体、团粒结构体n形状：近似圆球状。形状：近似圆球状。n大小：自小米粒至蚕豆般大，直径大小：自小米粒至蚕豆般大，直径10mm10mm。n分类：按照团粒结构体的大小，又可分为分类：按照团粒结构体的大小，又可分为团粒团粒（直径约为（直径约为0.250.2510mm10mm）和）和微团粒微团粒（直径（直径0
13、.25mm0.25mm）。）。性质：性质：与前几种结构体不同，团粒结构体是与前几种结构体不同，团粒结构体是疏松多孔的疏松多孔的小小土团，具有土团，具有水稳性水稳性（泡水后结构体不易分散）、（泡水后结构体不易分散）、力力稳性稳性（不易被机械力破坏）和（不易被机械力破坏）和多孔性多孔性，通气透水性通气透水性好好，并具有一定的，并具有一定的保水保肥性能保水保肥性能，土壤肥力状况良，土壤肥力状况良好。好。团粒结构团粒结构团粒结构体多出现在团粒结构体多出现在有机质含量高有机质含量高，肥沃的耕肥沃的耕层层中，一般高产田的团粒结构都比较多。中，一般高产田的团粒结构都比较多。我们我们通常所说的改良土壤的结构性
14、，指的就是要促通常所说的改良土壤的结构性，指的就是要促进团粒结构的形成。进团粒结构的形成。群众多称之为群众多称之为“蚂蚁蛋蚂蚁蛋”、“米糁子米糁子”等。等。（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1 1、团粒结构土壤大小孔隙兼备、团粒结构土壤大小孔隙兼备2 2、团粒结构土壤中水、气矛盾解决、团粒结构土壤中水、气矛盾解决3 3、团粒结构土壤保肥与供肥协调、团粒结构土壤保肥与供肥协调4 4、团粒结构土壤宜于耕作、团粒结构土壤宜于耕作5 5、团粒结构土壤具有良好的、团粒结构土壤具有良好的1 1、团粒结构土壤大小孔隙兼备、团粒结构土壤大小孔隙兼备团粒结构具有团粒结构具有多孔性多
15、孔性，不仅，不仅总孔度总孔度大，而且大，而且大小孔隙大小孔隙兼备，因此兼备，因此蓄水、通气和透水蓄水、通气和透水可可同同时时进行，对调节土壤肥力具有重要作用。进行，对调节土壤肥力具有重要作用。2 2、团粒结构土壤中水、气矛盾解决、团粒结构土壤中水、气矛盾解决在团粒结构土壤中，在团粒结构土壤中，团粒和团粒之间是通气的大团粒和团粒之间是通气的大孔隙，可以通气透水孔隙，可以通气透水，把大量雨水甚至暴雨迅速，把大量雨水甚至暴雨迅速吸入土壤；同时，吸入土壤；同时，团粒内部又有大量可以保存水团粒内部又有大量可以保存水分的小孔隙分的小孔隙，水分在其中运动较快，可以源源供，水分在其中运动较快，可以源源供应植物
16、根系吸收的需要。应植物根系吸收的需要。3 3、团粒结构土壤保肥与供肥协调、团粒结构土壤保肥与供肥协调在团粒结构土壤中，团粒之间的在团粒结构土壤中，团粒之间的大孔隙大孔隙由于和空由于和空气接触，好气性微生物活动旺盛，气接触，好气性微生物活动旺盛，有机质分解迅有机质分解迅速速，有利于，有利于养分的供应养分的供应；另一方面，团粒内部的另一方面，团粒内部的小孔隙小孔隙由于贮存水分而通由于贮存水分而通气不良，只有嫌气性微生物活动，有利于气不良，只有嫌气性微生物活动，有利于养分的养分的贮存贮存。由此可见，每一个团粒既好象是一个由此可见，每一个团粒既好象是一个小水库小水库，又是一个又是一个小肥料库小肥料库，
17、起着保存、调节和供应，起着保存、调节和供应水分和养分的作用。水分和养分的作用。4 4、团粒结构土壤宜于耕作、团粒结构土壤宜于耕作n在团粒结构的土壤中，由于团粒之间接触面较在团粒结构的土壤中，由于团粒之间接触面较小，小，粘结性较弱粘结性较弱，因而，因而耕作阻力小耕作阻力小，宜耕时间宜耕时间长长；n反之，在非团粒结构土壤中，耕作阻力大，耕反之，在非团粒结构土壤中，耕作阻力大，耕作质量差，宜耕时间短。作质量差，宜耕时间短。5 5、团粒结构土壤具有良好的、团粒结构土壤具有良好的耕层构造耕层构造n在团粒结构土壤中，具有良好的耕层构造。在团粒结构土壤中，具有良好的耕层构造。n（解释：土壤耕层的三相搭配关系
18、叫做（解释：土壤耕层的三相搭配关系叫做耕层构耕层构造造。良好的耕层构造为：具有较高的孔隙容积，。良好的耕层构造为：具有较高的孔隙容积，可以容纳大量的水分和空气；同时，大小孔隙可以容纳大量的水分和空气；同时，大小孔隙的比例要适当，能解决水、气、肥之间的矛的比例要适当，能解决水、气、肥之间的矛盾）。盾）。n由上所述可知，由上所述可知，团粒结构土壤团粒结构土壤具有良好的物理具有良好的物理性能（包括多孔性、力稳性和水稳性）和耕性，性能（包括多孔性、力稳性和水稳性）和耕性，因此是农业上因此是农业上最宝贵的土壤最宝贵的土壤。n对于非团粒结构的土壤，我们可以通过适当的对于非团粒结构的土壤，我们可以通过适当的
19、耕作、施肥等措施进行改良，使之适合植物生耕作、施肥等措施进行改良，使之适合植物生长，从而也能获得高产。长，从而也能获得高产。第三节第三节 土壤孔性土壤孔性土壤孔性是指能够反映土壤孔性是指能够反映土土壤孔隙总容积的大小壤孔隙总容积的大小，孔孔隙的搭配隙的搭配及及孔隙在各土层孔隙在各土层中的分布状况中的分布状况等的综合特等的综合特性。性。土壤孔性的好坏，决定于土壤孔性的好坏，决定于土壤的土壤的质地、松紧度、有质地、松紧度、有机质含量和结构等机质含量和结构等。可以。可以说，土壤孔性是土壤结构说，土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好则孔性性的反映，结构好则孔性好，反之亦然。好，反之亦然。一、土粒密度和容
20、重一、土粒密度和容重（一）土粒密度（一）土粒密度(Soil specific gravity)(Soil specific gravity)v单位容积单位容积固体土粒固体土粒（不包括粒间孔隙不包括粒间孔隙的容积）的容积）的质量或重量称为土粒密度。的质量或重量称为土粒密度。v单位为单位为g/cmg/cm3 3或或t/mt/m3 3。这里所说的。这里所说的质量或重量质量或重量是指是指105-110105-110下的烘干土重下的烘干土重。v土粒密度过去曾称为土壤比重或土壤真比重。土粒密度过去曾称为土壤比重或土壤真比重。v土粒密度主要取决于土粒密度主要取决于土壤固相中各种土壤固相中各种矿物矿物质质和和
21、有机质有机质的密度。的密度。v一般来看，土壤固相中矿物质部分的密度一般来看，土壤固相中矿物质部分的密度大于有机质部分，所以矿物质含量较高的大于有机质部分，所以矿物质含量较高的土壤，其密度较大；而有机质含量较高的土壤，其密度较大；而有机质含量较高的土壤，其密度较小。土壤，其密度较小。v但由于大多数土粒的密度在但由于大多数土粒的密度在2.6-2.7g/cm3左左右右，所以在计算时，土粒的密度通常取平，所以在计算时，土粒的密度通常取平均值即均值即2.65g/cm3。土壤比重测定方法：比重瓶法土壤比重测定方法：比重瓶法注意！测定注意！测定比重用扰动比重用扰动土土（二）土壤容重（二）土壤容重n田间自然垒
22、结状态下，单位容积土体（包括土田间自然垒结状态下，单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量称为土壤容重。粒和孔隙）的质量或重量称为土壤容重。n单位为单位为g/cm3或或t/m3。这里所说的。这里所说的质量或重量质量或重量也是指也是指105110下的烘干土重。下的烘干土重。n土壤容重过去曾称为土壤假比重。土壤容重过去曾称为土壤假比重。n土壤容重的数值总是小于土壤密度。土壤容重的数值总是小于土壤密度。土壤容重土壤容重随孔隙而变化，不是常数，大体在随孔隙而变化，不是常数，大体在1.00-1.80之间，其数值的大小主要决定于之间，其数值的大小主要决定于土土壤质地、腐殖质含量、结构和松紧情况。壤质地、
23、腐殖质含量、结构和松紧情况。土壤质地土壤质地砂性土砂性土的孔隙粗大，但总的孔隙体积较小，的孔隙粗大，但总的孔隙体积较小，容重较容重较大大；粘性土粘性土的孔隙细小，但总的孔隙体积较大，故的孔隙细小，但总的孔隙体积较大，故容重较小容重较小；壤性土的情况，介于两者之间。一般砂；壤性土的情况，介于两者之间。一般砂性土的容重为性土的容重为1.2-1.8g/cm3，粘性土的容重为，粘性土的容重为1.0-1.5g/cm3。腐殖质含量腐殖质含量腐殖质含量愈多的土壤，容重愈小。腐殖质含量愈多的土壤，容重愈小。土壤结构土壤结构对于质地相同的土壤来说，形成团粒结构的土壤，对于质地相同的土壤来说，形成团粒结构的土壤，
24、容重小；无团粒结构的土壤，容重大。容重小；无团粒结构的土壤，容重大。耕作耕作耕作后，土壤疏松，容重变小。随着时间的延长，耕作后，土壤疏松，容重变小。随着时间的延长，土壤受重力作用，容重增大。土壤受重力作用，容重增大。降水和灌水降水和灌水降水和灌水使土壤沉实，土粒密接，容重增大。降水和灌水使土壤沉实，土粒密接，容重增大。土壤层次土壤层次耕层容重在耕层容重在1.101.30g/cm3，能适应多种作物的要能适应多种作物的要求求，土层愈深土层愈深则则容重愈大容重愈大，可达可达1.40-1.60g/cm3。一般采用一般采用环刀法环刀法来来测定土壤测定土壤容重。容重。用环刀采样凡士林油凡士林油土壤容重值的
25、用途：土壤容重值的用途：v土壤容重值的用途很多，包括土壤容重值的用途很多，包括计算土壤孔隙计算土壤孔隙度度、工程土方量工程土方量、各种土壤成分储量各种土壤成分储量、土壤土壤储水量储水量及及灌水（或排水）定额灌水（或排水）定额等。等。1 1、计算孔隙度：、计算孔隙度：土壤中有土壤中有大小不同，形状不一的各种孔隙大小不同，形状不一的各种孔隙，它的多少，它的多少与大小是由与大小是由土壤质地、结构、有机质土壤质地、结构、有机质等多方面因素决等多方面因素决定的，定的，土壤孔隙度一般不直接测定土壤孔隙度一般不直接测定而是由而是由土壤容重、土壤容重、比重比重计算而来，土壤孔隙度与土壤容重密切相关。根计算而来
26、，土壤孔隙度与土壤容重密切相关。根据据实测土壤的容重与密度实测土壤的容重与密度，按下式计算：，按下式计算：土壤总孔度土壤总孔度=（1-容重容重/密度）密度）100%疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度2 2、反映土壤的松紧度、反映土壤的松紧度v土壤松紧度土壤松紧度指指土壤疏松和紧实、松软和板硬的状况。土壤疏松和紧实、松软和板硬的状况。v1.11.3较疏松，较疏松，1.5以上紧实。以上紧实。v土壤松紧度也是孔隙性质的具体表现形态之一。土壤松紧度也是孔隙性质的具体表现形态之一。土壤容重土壤容重过大过大，表明土壤紧实，结构不良，不利于透水、通气、扎，表明土壤紧实，结构不良，不利于透水、通气
27、、扎根，并会造成根，并会造成Eh值下降，会出现各种有毒物质和不利养分值下降，会出现各种有毒物质和不利养分的释放。的释放。土壤容重小土壤容重小，表明土壤疏松多孔，结构性良好。，表明土壤疏松多孔，结构性良好。如果如果土壤容重太小土壤容重太小，大孔隙数量多大孔隙数量多，气体通畅气体通畅又会又会促使有促使有机质加速分解机质加速分解，也会使，也会使植物根系扎不牢植物根系扎不牢，而，而易倒伏易倒伏。容重、孔隙度与土壤松紧程度关系容重、孔隙度与土壤松紧程度关系3 3、计算土壤重量及工程土方量：、计算土壤重量及工程土方量：已知土壤容重为已知土壤容重为1.15g/cm1.15g/cm3 3，求亩（，求亩（666
28、.7m666.7m2 2）耕层耕层0-20cm0-20cm土壤土重。土壤土重。每亩土壤重每亩土壤重=面积面积深度深度容重容重解：解：666.7666.70.20.21.15=153t=153000 kg1.15=153t=153000 kg因此过去常说因此过去常说每亩耕层土壤约每亩耕层土壤约3030万斤万斤，即每，即每公顷耕层土重公顷耕层土重225225万万kgkg。土壤重量土壤重量=土壤体积土壤体积土壤容重土壤容重如在土工建设或土地整理工程中，有如在土工建设或土地整理工程中，有2000m2面积应挖去面积应挖去0.2m厚的表土，其容重为厚的表土，其容重为1.3t/m3，则应挖去的土方为则应挖去
29、的土方为:土壤体积：土壤体积：2000m20.2m=400m3，土壤质量：土壤质量：400m31.3t/m3=520t。土壤重量土壤重量=土壤体积土壤体积土壤容重土壤容重4、估算各种土壤成分储量：、估算各种土壤成分储量：根据根据容重容重和和土壤成分土壤成分（有机质、可溶性盐、（有机质、可溶性盐、各种养分、某种污染物等）的含量，来计算各种养分、某种污染物等）的含量，来计算该成分在一定土体中的储量。该成分在一定土体中的储量。如，如，1hm1hm2 2农地的耕层农地的耕层（厚（厚0.2m0.2m）容重为）容重为1.31.3t/m3，有机质含量为，有机质含量为15g/kg15g/kg（即（即1.5%）
30、，全，全氮量为氮量为0.75g/kg0.75g/kg（0.075%0.075%），则该农地），则该农地耕层土壤中耕层土壤中有机质储量有机质储量是多少？氮的储量是多是多少？氮的储量是多少？少？有机质储量为有机质储量为：10000m20.2m1.3t/m30.015=39.0t；氮的储量为氮的储量为：10000m20.2m1.3t/m30.75 10-3=1.95t。用容重值可计算某一土体容积中保存的水量，进而用容重值可计算某一土体容积中保存的水量，进而计算需要的灌水（或排水）定额。计算需要的灌水（或排水）定额。例如，某一土壤耕层，现有土壤含水量为例如，某一土壤耕层，现有土壤含水量为8%，要求，要
31、求灌水后达到灌水后达到28%，则每亩应灌多少立方米的水？，则每亩应灌多少立方米的水？30万斤万斤（28%-8%）=6万斤万斤=30立方米立方米二、土壤孔性二、土壤孔性n土壤是多孔体，土粒、土壤团聚体之间以及团土壤是多孔体，土粒、土壤团聚体之间以及团聚体内部，均有孔隙存在。土壤孔隙是土壤中聚体内部，均有孔隙存在。土壤孔隙是土壤中固相部分所占容积以外的空间，由水、气所占固相部分所占容积以外的空间，由水、气所占据，包括固相颗粒或结构体之间的据，包括固相颗粒或结构体之间的间隙间隙和和生物生物穴道。穴道。n土壤孔性是土壤孔性是土壤孔隙性质土壤孔隙性质的简称，是指的简称，是指土壤孔土壤孔隙总量隙总量（总孔
32、度）及（总孔度）及大小孔隙的分布状况大小孔隙的分布状况（分（分级孔度）。级孔度）。小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙n土壤孔性对土壤孔性对土壤肥力土壤肥力具有多方面的影响，是决定土壤结构性好坏的重要因素。具有多方面的影响，是决定土壤结构性好坏的重要因素。n一般来看，土壤孔性好则结构也好；反之，土壤结构好其孔性必然也好。一般来看，土壤孔性好则结构也好；反之，土壤结构好其孔性必然也好。n因此，了解土壤孔性，可以进一步认识土壤结构性，认识到为什么说因此，了解土壤孔性，可以进一步认识土壤结构性，认识到为什么说“团粒团粒结构是农业上最宝贵的结构结构是农业上最宝贵的结构”。（一）土壤总孔度（或孔度）和孔隙比（一）土
33、壤总孔度（或孔度）和孔隙比n土壤总孔度（或孔度）和土壤总孔度（或孔度）和孔隙比孔隙比都是表示都是表示土壤土壤中总孔隙数量多少中总孔隙数量多少的指标。的指标。n1 1、土壤总孔度、土壤总孔度n（1 1）概念）概念n土壤总孔度（或孔度）是土壤总孔度（或孔度）是土壤总孔隙度土壤总孔隙度的简称，的简称，是指是指单位体积土壤中，孔隙体积占整个土壤体单位体积土壤中，孔隙体积占整个土壤体积的百分数。积的百分数。这里所说的这里所说的孔隙体积孔隙体积，包括，包括所有的大小和形状不所有的大小和形状不同的孔隙在内同的孔隙在内；这里所说的；这里所说的土壤体积土壤体积，包括，包括土粒体积土粒体积和孔隙体积两部分和孔隙体
34、积两部分。即：。即：例如，在例如，在1cm3的土壤中，孔隙的总体积是的土壤中，孔隙的总体积是0.55cm3，则该土壤的总孔度为则该土壤的总孔度为55%，而其余，而其余45%的体积被固体的体积被固体土粒占据着。土粒占据着。100%土壤体积孔隙体积）土壤总孔度（100孔隙体积土粒体积孔隙体积（2）计算）计算由于土壤中的孔隙复杂多样，从极微细的小由于土壤中的孔隙复杂多样，从极微细的小孔到粗大的裂隙，从树枝状、网状到念珠状孔到粗大的裂隙，从树枝状、网状到念珠状、管状以及各种不规则形状的孔隙都有，因、管状以及各种不规则形状的孔隙都有，因此要直接观察并测量土壤总孔度是困难的。此要直接观察并测量土壤总孔度是
35、困难的。通常，我们是根据通常，我们是根据土壤容重和土壤密度土壤容重和土壤密度来计来计算土壤总孔度的。算土壤总孔度的。具体的计算公式为：具体的计算公式为：1001%）密度容重（）土壤总孔度（密度容重）土粒体积土重土壤体积土重（）土重土粒体积土壤体积土重（土重土壤体积土重土粒体积土壤体积土粒体积土壤体积土粒体积土壤体积土壤体积孔隙体积）土壤总孔度（11111%由于大多数土壤的密度在由于大多数土壤的密度在2.62.7g/cm3左右左右，所，所以在计算时，土壤的密度通常取平均值即以在计算时，土壤的密度通常取平均值即2.65g/cm3。因此，土壤总孔度的计算公式也可以表示为：因此，土壤总孔度的计算公式也
36、可以表示为：土壤总孔度土壤总孔度=（1-容重容重/2.65）100%从土壤总孔度的计算公式可以看到，土壤总从土壤总孔度的计算公式可以看到，土壤总孔度与土壤容重呈反相关，容重愈小，则总孔度与土壤容重呈反相关，容重愈小，则总孔度愈大；反之，容重愈大则总孔度愈小。孔度愈大；反之，容重愈大则总孔度愈小。对于结构良好的耕层土壤来说，其孔隙比应对于结构良好的耕层土壤来说，其孔隙比应1。总孔度总孔度土粒体积孔隙体积土壤孔隙比12、土壤孔隙比、土壤孔隙比n除了土壤总孔度之外，土壤中总孔隙数量的多除了土壤总孔度之外，土壤中总孔隙数量的多少也可以用少也可以用土壤孔隙比土壤孔隙比来表示。来表示。n土壤孔隙比土壤孔隙
37、比是是指土壤中孔隙体积与土粒体积的指土壤中孔隙体积与土粒体积的比值比值。即：。即：如前例，在如前例，在1cm3的土壤中，孔隙的总体积是的土壤中，孔隙的总体积是0.55cm3，则该土壤的总孔度为，则该土壤的总孔度为55%，即，即45%的体积被固体土粒占据着，因此该土壤的孔的体积被固体土粒占据着，因此该土壤的孔隙比为隙比为55/45=1.12，属于结构良好的土壤。，属于结构良好的土壤。（二）土壤分级孔度（二）土壤分级孔度土壤孔隙度只说明土壤孔隙土壤孔隙度只说明土壤孔隙“量量”的问题，的问题，还不足以反映土壤孔隙还不足以反映土壤孔隙“质质”的方面，为的方面，为了认识与了解土壤孔隙的性质，必须考虑了认
38、识与了解土壤孔隙的性质，必须考虑孔隙粗细状况。孔隙粗细状况。1.土壤孔隙类型土壤孔隙类型v土壤是由土壤是由固体土粒固体土粒和和粒间孔隙粒间孔隙组成的极为复杂的多组成的极为复杂的多孔体。孔体。土壤孔隙土壤孔隙是是容纳水分容纳水分和和空气空气的空间，的空间，土壤中土壤中的孔隙容积愈多，水分和空气的容量就愈大的孔隙容积愈多，水分和空气的容量就愈大；另一；另一方面，土壤的孔隙有大有小，方面，土壤的孔隙有大有小，大的可以通气大的可以通气，小的小的可以蓄水可以蓄水。v所以，为了满足作物对水分和空气的需要，有利于所以，为了满足作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，根系的伸展和活动，一是要求土壤中孔
39、隙的容积较一是要求土壤中孔隙的容积较多多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为适当。二是要求大小孔隙的搭配和分布较为适当。我们前面介绍的我们前面介绍的土壤孔隙度土壤孔隙度和和孔隙比孔隙比只能说只能说明明土壤孔隙土壤孔隙“数量数量”多少多少的问题；而的问题；而不能不能反反映映大小孔隙的搭配和分布情况。大小孔隙的搭配和分布情况。研究表明，即使两种土壤的研究表明，即使两种土壤的孔隙度孔隙度和和孔隙比孔隙比相同相同，如果，如果大小孔隙的搭配和分布情况不同大小孔隙的搭配和分布情况不同，则它们的则它们的保水、蓄水、通气以及其它性质保水、蓄水、通气以及其它性质也也会有显著的差别。会有显著的差别。为此，我们需要把
40、土壤孔隙为此，我们需要把土壤孔隙按其按其大小和作用大小和作用分为分为不同的孔隙类型不同的孔隙类型，然后，然后计算各类型孔隙计算各类型孔隙所占的比例所占的比例，以了解土壤中，以了解土壤中大小孔隙之间的大小孔隙之间的搭配和分布情况。搭配和分布情况。目前，对目前，对土壤孔隙的分级土壤孔隙的分级尚无一致的看法。但一般认为，尚无一致的看法。但一般认为，按照按照土壤当量孔径土壤当量孔径和和土壤水吸力的大小土壤水吸力的大小来进行土壤孔隙来进行土壤孔隙类型的划分较为恰当。类型的划分较为恰当。（1）土壤孔隙类型划分的标准）土壤孔隙类型划分的标准土壤当量孔径和土土壤当量孔径和土壤水吸力壤水吸力由于土壤中孔隙的大小
41、、形状和连通情况极为复杂，难由于土壤中孔隙的大小、形状和连通情况极为复杂，难以直接测定，因此土壤学中所说的以直接测定，因此土壤学中所说的土壤孔隙直径土壤孔隙直径，指的，指的是是与一定土壤水吸力相当的孔隙直径与一定土壤水吸力相当的孔隙直径，叫做，叫做当量孔径或当量孔径或有效孔径有效孔径。（假想圆管的直径假想圆管的直径,用以描述具有相似性质用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小土壤的孔隙大小）土壤水吸力土壤水吸力N土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态，简称土壤水承受一定吸力的情况下所处的能态，简称吸力。吸力。例如，测得某时间例如，测得某时间土壤水吸力为土壤水吸力为1 1巴巴，就是，就是说，此时对土壤施
42、加说，此时对土壤施加大于大于1 1巴巴的吸力，水就会从土的吸力，水就会从土壤中流出。而施加壤中流出。而施加小于小于1 1巴巴的吸力，水就会被土壤的吸力，水就会被土壤吸进。表明这时的土壤水就处于吸进。表明这时的土壤水就处于1 1巴吸力的能态。巴吸力的能态。土壤水吸力就是土壤水吸力就是1 1巴。巴。土壤水吸力土壤水吸力与与当量孔径当量孔径之间具有如下的关系：之间具有如下的关系：茹林公式茹林公式vd d 为当量孔径（为当量孔径（mmmm），），T T为土壤水吸力为土壤水吸力（以厘（以厘米水柱高或毫巴米水柱高或毫巴mbarmbar表表示）。示）。v当量孔径与土壤水吸力当量孔径与土壤水吸力呈呈反比反比，
43、土壤水吸力愈，土壤水吸力愈大则孔径愈小。大则孔径愈小。每一每一当量孔径当量孔径与一定的土与一定的土壤壤水吸力水吸力相对应。例如，相对应。例如，当土壤水吸力为当土壤水吸力为10mbar10mbar时，时，当量孔径为当量孔径为0.3mm0.3mm，也就，也就是说，此时的土壤水分是是说，此时的土壤水分是保持在孔径为保持在孔径为0.3mm0.3mm以下以下的孔隙中，而在大于的孔隙中，而在大于0.3mm0.3mm的孔隙中则无水。的孔隙中则无水。Td3（2 2）土壤孔隙类型）土壤孔隙类型根据根据土壤当量孔径土壤当量孔径和和土壤水吸力土壤水吸力的大小，可以把的大小，可以把土壤孔隙划分为以下三种类型：土壤孔隙
44、划分为以下三种类型：非活性孔隙（又叫无效孔隙、束缚水孔隙）非活性孔隙（又叫无效孔隙、束缚水孔隙）(Ineffective pore)(Ineffective pore)毛管孔隙毛管孔隙(capillary pore)(capillary pore)通气孔隙通气孔隙(Aeration pore)(Aeration pore)非活性孔隙是土壤中非活性孔隙是土壤中最细微的孔隙最细微的孔隙，当量孔径一般，当量孔径一般150kPa。在这样细小的孔隙中，几乎总是充满着土粒在这样细小的孔隙中，几乎总是充满着土粒吸附水吸附水，留给毛管水和空气的空间极少或无。由于土粒对水留给毛管水和空气的空间极少或无。由于土粒
45、对水分的分的强烈的吸附作用强烈的吸附作用，使得保持在这种孔隙中的，使得保持在这种孔隙中的水水分移动极慢分移动极慢，很难被植物利用很难被植物利用。当非活性孔隙。当非活性孔隙较多较多时，土壤的时，土壤的通气透水性也很差通气透水性也很差。非活性孔隙（又叫无效孔隙、束缚水孔隙）非活性孔隙（又叫无效孔隙、束缚水孔隙）在在最细微最细微的一部分非活性孔隙（的一部分非活性孔隙（0.0002mm的的部分）中，不但植物的细根和根毛不能伸入，部分）中，不但植物的细根和根毛不能伸入，而且而且微生物也难以侵入微生物也难以侵入，使得孔隙内部的，使得孔隙内部的腐殖腐殖质分解非常缓慢质分解非常缓慢。的多少与的多少与和和密密切
46、相关。土壤的质地切相关。土壤的质地愈粘重愈粘重，土粒的，土粒的分散程度分散程度愈高，则愈高，则土粒之间排列得愈紧密土粒之间排列得愈紧密，因而非活性，因而非活性孔隙愈多。孔隙愈多。v非活性孔隙丰富的土壤中保存着非活性孔隙丰富的土壤中保存着大量的无效水分大量的无效水分，缺少植物可利用的缺少植物可利用的有效水分有效水分，通气透水性通气透水性极差，极差，植物根系伸展困难，耕作的阻力也大。植物根系伸展困难，耕作的阻力也大。v近年来，由于近年来，由于大型农机具大型农机具运行造成的土壤压板，运行造成的土壤压板，破坏土壤结构，产生大量破坏土壤结构，产生大量非活性孔隙非活性孔隙，限制植物，限制植物根系伸展范围而
47、严重减产的问题，日益引起人们根系伸展范围而严重减产的问题，日益引起人们的关注。的关注。毛管孔隙毛管孔隙n毛管孔隙的当量孔径约为毛管孔隙的当量孔径约为0.020.002mm，土壤水吸力，土壤水吸力约为约为15150kPa。虽然实验表明，在直径。虽然实验表明，在直径0.02mm，相应，相应的的土壤水吸力土壤水吸力0.2mm0.2mm）和和小孔小孔（当量孔径为（当量孔径为0.20.20.02mm0.02mm）。）。v前者排水更迅速，许多植物的细根可伸入其前者排水更迅速，许多植物的细根可伸入其中；后者可有某些原生动物和真菌活动着，中；后者可有某些原生动物和真菌活动着，植物根毛可以伸入而细根则不能伸入。
48、植物根毛可以伸入而细根则不能伸入。v通气孔隙的通气孔隙的数量数量和和大小大小是决定土壤通气性好坏的内是决定土壤通气性好坏的内在因素之一。在因素之一。砂质土壤中多是粗大的通气孔隙砂质土壤中多是粗大的通气孔隙，缺缺少细小的孔隙少细小的孔隙，因而，因而通气透水性好而保水性差，容通气透水性好而保水性差，容易漏水漏肥；易漏水漏肥；而无结构的而无结构的粘质土壤则相反，细小的粘质土壤则相反，细小的孔隙较多，但缺少通气孔隙。孔隙较多，但缺少通气孔隙。v从农业生产需要来看，为了使一般旱地作物能正常从农业生产需要来看，为了使一般旱地作物能正常生长，应使土壤耕层的生长，应使土壤耕层的通气孔隙通气孔隙应保持在应保持在
49、10%10%以上以上，大小孔隙之比为大小孔隙之比为1:21:21:41:4较为合适。较为合适。2.各种孔度的计算各种孔度的计算%100-1）比重容重（通气孔度毛管孔度非活性孔度总孔度）容重最大吸湿量容重最大吸湿量（土壤容积非活性孔隙容积非活性孔度1.250.51.5%100非活性孔隙）容重（田间持水量容重萎蔫系数）毛管持水量土壤容积毛管孔容积毛管孔度-100-(%100非活性孔度）（毛管孔度总孔隙度土壤体积通气孔隙容积通气孔隙-%100三、土壤孔性与土壤肥力和作物生三、土壤孔性与土壤肥力和作物生长的关系长的关系（一）土壤孔性与土壤肥力的关系（一）土壤孔性与土壤肥力的关系n土壤孔隙的大小和数量对
50、土壤的水、肥、气、热土壤孔隙的大小和数量对土壤的水、肥、气、热都有着直接的影响。都有着直接的影响。n土壤孔隙的土壤孔隙的，水分和空气所占的，水分和空气所占的；土壤孔隙中，；土壤孔隙中，的数量多，土壤的数量多，土壤良好，良好，较较快；另外，由于土壤孔隙的大小影响快；另外，由于土壤孔隙的大小影响含含量的高低，所以也影响着土壤的量的高低，所以也影响着土壤的。（二）土壤孔性与作物生长的关系（二）土壤孔性与作物生长的关系v一般来说，一般来说，适于适于作物生长发育的土壤孔隙作物生长发育的土壤孔隙状况指标状况指标如下：如下：v耕层的孔隙度为耕层的孔隙度为50%56%，通气孔隙度，通气孔隙度在在8%10%以上
