第三章土壤的孔性、结构与耕性

1、第三章第三章 土壤的孔性、结构性与耕性土壤的孔性、结构性与耕性主要内容：主要内容：p3.1土壤孔性土壤孔性p3.2土壤结构性（重点）土壤结构性（重点）p3.3土壤耕性与物理机械性土壤耕性与物理机械性What is Soil?Sand + Silt + Clay = 100%Texture = Clay20 % Sand30 % Silt50 % Clay3.1土壤孔性土壤孔性v土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙叫做土壤土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙叫做土壤孔隙。孔隙。v孔隙性（孔性）：孔隙性（孔性）：它是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及它是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土

2、层中分布情况的综合反映。其在土层中分布情况的综合反映。一、孔隙度或孔隙比一、孔隙度或孔隙比数量指标数量指标指指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。单位土壤容积内孔隙所占的百分数。孔隙度孔隙度1固相率液相率气相率固相率液相率气相率 指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。旱地耕层土壤以指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。旱地耕层土壤以50%50%适宜大适宜大多数作物生长。多数作物生长。一般砂土孔度一般砂土孔度30%-45%30%-45%，壤土，壤土40%-50%40%-50%，粘土，粘土45%-60%45%-60%。孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。其值为孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值

3、。其值为1或稍大于或稍大于1为好。为好。密度容重孔隙度1二、孔隙分级二、孔隙分级质量指标质量指标（二）孔隙分级根据当量孔径大小根据当量孔径大小 孔隙类型孔隙类型及其作用可分为及其作用可分为：非活性孔隙非活性孔隙 0.06mm（一）当量孔径（一）当量孔径* * * *： 相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。与孔隙的形状相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。与孔隙的形状及其均匀性无关。土壤的真实孔径往往无法实际测定。及其均匀性无关。土壤的真实孔径往往无法实际测定。土壤水吸力与当量孔径的关系式为：土壤水吸力与当量孔径的关系式为：d = 3/T d为孔隙的当量孔径（为孔隙的当量孔径（mm）T

4、为土壤水吸力（为土壤水吸力（100Pa）非活性孔隙非活性孔隙* *：又称无效孔、束缚水孔又称无效孔、束缚水孔，这是土壤中最细微的孔隙。这是土壤中最细微的孔隙。根毛和微生物不能进入此孔隙，根毛和微生物不能进入此孔隙，因此其中的养分和水因此其中的养分和水分难以被植物利用分难以被植物利用 。对作物生长来说，非活性孔度愈小愈好。对作物生长来说，非活性孔度愈小愈好。 毛管孔隙毛管孔隙* *：也称贮水孔隙，植物细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细菌可在其中生活。在保证良好通气性的前提下，毛管孔隙度愈大愈好。 通气孔隙通气孔隙* *： 当量孔径 0.06 mm的孔隙, 其中 0.2 mm的粗孔

5、植物的细根可伸入其中；0.20.06 mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。旱地耕层土壤通气孔隙度在10%20%为佳。小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙孔隙度47.46%孔隙度24.51%砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒 三、土壤的密度和容重土壤孔隙一般很难直接测定，常常通过土壤容重和土壤密度来土壤孔隙一般很难直接测定，常常通过土壤容重和土壤密度来计算。同时在土壤其他性状的研究中，其应用也十分广泛。计算。同时在土壤其他性状的研究中，其应用也十分广泛。 （一）土壤密度（一）土壤密度土壤密度指单位容积固体土粒（不包括孔隙）的干质量。土壤密度指单位容积固体土粒（不包括孔隙）的干质量。土壤密度的大小

6、主要决定于土壤矿物质的密度和有机质的密土壤密度的大小主要决定于土壤矿物质的密度和有机质的密度。度。有机质的密度为有机质的密度为 1.25-1.40 g/cm3；矿物密度大多在；矿物密度大多在2.6-2.7之之间；由于有机质含量很少，间；由于有机质含量很少，所以一般取矿物质密度的平均数所以一般取矿物质密度的平均数2.65 g/cm3作为土壤密度。作为土壤密度。（二）土壤容重（二）土壤容重* 单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量。 土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内, 夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。 旱地作物适宜的容重为旱地作物适宜的容重为1.11.3 g/cm3。土

7、壤容重的在农业上的应用：土壤容重的在农业上的应用：1）反映土壤松紧状况）反映土壤松紧状况相同质地时，疏松的土壤容重较小，紧实的土壤容重较大。相同质地时，疏松的土壤容重较小，紧实的土壤容重较大。不同质地时，一般砂土壤土粘土。不同质地时，一般砂土壤土粘土。2)计算土壤三相比计算土壤三相比孔隙度孔土体（土体固体）土体固体土体孔隙度孔土体（土体固体）土体固体土体（土壤密度）（土壤容重）土壤容重土壤密度（土壤密度）（土壤容重）土壤容重土壤密度固相率孔隙度土壤容重土壤密度固相率孔隙度土壤容重土壤密度液相率（土壤容积含水量）土壤质量含水量液相率（土壤容积含水量）土壤质量含水量土壤容重土壤容重气相率固相率液相

8、率孔隙度液相率气相率固相率液相率孔隙度液相率土壤三相比固相率：液相率：气相率土壤三相比固相率：液相率：气相率适宜的土壤三相百分数为：适宜的土壤三相百分数为： 固相率固相率50%左右；左右； 容积含水率容积含水率25-30%； 气相率气相率15-25%。)计算土壤的重量以及土壤中各组分（如土壤水分、计算土壤的重量以及土壤中各组分（如土壤水分、有机质、养分和盐分等）的含量有机质、养分和盐分等）的含量 例：若土壤容重为例：若土壤容重为1.15g/cm3，则每亩耕层土壤（，则每亩耕层土壤（020cm）的总重为多少？的总重为多少？ 6670.21.1510153410kg1.5105=150例：若土壤全

9、氮为例：若土壤全氮为0.1，计算每亩耕层土壤含氮量？，计算每亩耕层土壤含氮量？ 1500.1150例：若土壤含水量为，要求灌水后达到例：若土壤含水量为，要求灌水后达到20，则每亩需，则每亩需灌水多少？灌水多少？ 150（20）22.5四、影响土壤孔性的因素及其调控四、影响土壤孔性的因素及其调控（一）（一）内因：质地、结构、土粒的排列方式、有机质（二）（二）外因：自然因素（气象变化）：降雨、干旱等人工管理措施：灌溉、施肥、耕作等农业生产上常采用施用有机肥、适宜耕作等调控土壤孔性。3.2土壤结构性土壤结构性v一、土壤结构体和土壤结构性一、土壤结构体和土壤结构性 土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、

10、组合形式。包含土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。包含着两重含义：结构体和结构性。着两重含义：结构体和结构性。v土壤结构体：又称土壤结构，是指原生土粒（单粒）和次生土粒（复粒）的排列与组合状况。v土壤结构性：指土壤结构体在土壤中的类型、数量、相互排列方式孔隙状况以及其稳定性（水稳性、力稳性、生物稳定性）状况以及其稳定性（水稳性、力稳性、生物稳定性）的综合特性。的综合特性。v通常所说的土壤结构多指结构性。通常所说的土壤结构多指结构性。土壤结构性的含义 “土壤结构土壤结构”一词，实际上包含两方面的含义，一是泛指具有调节土壤物理性质的“结构性”，二是指各种不同的结构体的形态特性。土壤结构性

11、反映了土壤的一种重要的物理性质的状态，主要指土壤中单粒和复粒、(包括各种结构体)的数量、大小、形状，性质及其相互排列、相应的孔隙状况等综合特性。任何一种土壤，除质地为纯沙外，各级土粒由于不同原因相互团聚成大小；形状和性质不同的土团、土块、土片，称为土壤的结构体。这些不同形态的结构体，在土壤中的存在及排列状况，会改变土壤的孔性，直接影响土壤肥力、养分运转及耕性的变化。也可以说，土壤结构性的好坏最终体现在土壤孔径的分布上；土壤结构体土壤结构体二、土壤结构的类型及其特性坷坷垃垃蒜瓣土蒜瓣土立土立土卧土、卧土、平搓土平搓土蚂蚁蛋、蚂蚁蛋、米糁子米糁子不良结构体：不良结构体：块状、核状、柱状、棱柱状和片

12、状结构体总孔隙度小，结构体内部主要是小的非活性孔隙，结构体之间大的通气孔隙，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。良好结构体良好结构体：团粒结构体不仅总孔隙度大，而且有多级孔隙，大小孔隙分配适当，兼有蓄水和通气的双重作用，团粒之间排列疏松易于耕作。孔隙性质是评价结构性重要指标，良好的土壤结构性应该具备土壤总孔隙度大，大小孔隙的分配要适当土土壤壤团团粒粒体体土壤团粒结构的形成的两个阶段土壤团粒结构的形成的两个阶段：第一阶段是由单粒凝聚成复粒。 第二阶段则由复粒相互黏结，团聚成微团粒、团粒，或在机械力作用下，大块土垡破碎成各种大小、形状各异的粒状或团粒状结构体。三、土壤团粒结

13、构 团粒结构是指近似球形，疏松多孔的小团聚体，其直径约为0.25-10mm。粒径0.25mm以下的,称微团粒。 生产中最理想的团粒结构粒径为2-3mm,是一种较好的土壤结构类型。1土壤团粒结构的形成过程 包括“多级团聚说”和“粘团说”两种。 第一阶段：有单粒在胶体凝聚、水膜粘结以及胶结作用下形成初级复粒或致密的小土团。 第二阶段：初级复粒进一步逐级粘合、胶结、团聚，依次形成第二级、第三级及微团聚体的过程。单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒2团粒结构形成的必备条件 胶结物质：有机胶体、无机胶体及胶体凝聚物质。 成型动力：土壤生物的作用；干湿交替、在适宜土壤含水量下进行耕作等。团粒结构体的稳

14、定性： 机械稳定性； 生物稳定性； 水稳定性；3.团粒结构体与土壤肥力 土壤结构性：土壤结构性：是指土粒的排列方式和所产生的孔隙状况。衡量土壤结构性的好坏时，应从两个方面考虑：衡量土壤结构性的好坏时，应从两个方面考虑：一是从土壤整体来着，要考查其结构体的类型、大小、形状、数量及孔陂分配状况等参数；二是从结构体本身来看，如结构体的外形、大小、数量及品质(即稳定性)。良好团粒结构体具备的条件良好团粒结构体具备的条件(1)(1)要具有一定结构体形状、大小要具有一定结构体形状、大小 旱地一般以直径为0.2510mm为宜，边、面不明显，近似球形较好，其中以13mm大小为最佳，。水田因经常淹水，不易形成大

15、的团粒结构，0.25mm的微团粒数量较多而且较稳定.(2)要有多级孔隙要有多级孔隙 只有当单粒相互凝聚成黏团，黏团相互团聚成微团粒，微团粒再经多次团聚成较大团粒结构体后，才能构成数量多及大小孔隙比例合适的孔隙。 (3)要具有一定的稳定性，即水稳定性、力稳性和生物学稳要具有一定的稳定性，即水稳定性、力稳性和生物学稳 定性定性。水稳性：浸水后不立即散开。力稳性：一定外力作用下不致受到完全破坏。生物学稳定性：结构体抗拒微生物对有机物质分解、破碎土粒相连接的能力。 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（）能调节土壤水分与空气的矛盾 孔隙度高，通气孔隙多，大大改善了土壤透水通气能力，

16、可以大量接纳降水和灌溉水量。（）能协调土壤养分的消耗和积累的矛盾（保肥性和供肥性）（保肥性和供肥性） （）稳定土温，调节土壤热状况。（）改善土壤耕性和有利于作物根系生长。 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、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、气热比较相互协调，被称为土壤肥力调节器。肥、气热比较相互协调，被称为土壤肥力调节器。 四、土壤结构的改善与恢复四、土壤结构的改善与恢复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好结构的主要方法。2. 合理轮作倒茬、扩大绿

17、肥及牧草的种植面积，合理轮作合理轮作倒茬、扩大绿肥及牧草的种植面积，合理轮作 各种作物本身的生物学特点和相应的耕作管理制度对土壤团粒结构的形成具有很大的影响。3. 科学的土壤管理科学的土壤管理 喷、滴灌、地下灌溉，酸性土施用石灰，碱性土施用石膏。4. 土壤结构改良剂的应用土壤结构改良剂的应用 土壤结构改良剂是用来促进土壤形成团粒，提高土壤肥力和固定表土、保护耕层、防止水土冲刷的矿物质制剂、腐殖质制剂和人工合成聚合物制剂，它是根据土壤中团粒结构形成的客观规律，提取腐殖质、木质素等物质作为团粒的胶结剂。土壤结构改良剂：土壤结构改良剂： 由于土壤结构在协调土壤肥力方面的作用很大，近几十年来一些国家曾

18、研究用人工制成的胶结物质，改良土壤结构，这种物质叫土壤结构改良剂或叫土壤团粒促进剂。主要是人工合成的某些高分子化合物，目前已被试用的有水解聚丙烯腈钠盐，或乙酸乙烯酯和顺丁烯二酸共聚物的钙盐等。其团聚土粒的机制是由于它们能溶于水，施入后与土壤相互作用，转化为不可溶态而吸附在土粒表面，粘结土粒成为有水稳性的团粒结构。在我国用得较广泛的是胡敏酸、树脂胶、纤维素粘胶、藻醣酸等。但这些用人工合成的结构改良剂由于价格昂贵，目前还得不到普遍施用和推广，仍处于研究试验阶段。近年来我国广泛开展利用腐殖酸类肥料，可以在许多地区就地取材，利用当地生产的褐煤、泥炭生产腐殖酸类肥料，它是一种固体凝胶物质，能起到很好的结

19、构改良剂作用。 3.3土壤耕性与物理机械性土壤耕性与物理机械性一、土壤物理机械性一、土壤物理机械性 土壤的物理机械性是土壤多项动力学性质的统称，包括粘结性、黏着性和可塑性，是土壤受外力后产生的性质。 （一）（一）土壤粘结性土壤粘结性 土壤粘结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。由于土壤具有粘结性，是其具有抵抗外力破碎的能力，也是土壤有耕作时产生阻力的主要原因之一。 在湿润时，（由于土壤含有一定的水分）土壤板结性实际土粒-水-土粒之间相互吸引而表现的板结力。粘结性的影响因素粘结性的影响因素 ：1、土壤比面及其影响因素、土壤比面及其影响因素 2、土壤含水量、土壤含水量(二二)土

20、壤粘着性土壤粘着性 粘着性指土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着于外物表面粘着性指土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着于外物表面的性质。土壤粘着性是由土粒的性质。土壤粘着性是由土粒水水外物，相互之间的分外物，相互之间的分子引力引起的，这种性质会使土壤在耕作时粘着农具，增加摩子引力引起的，这种性质会使土壤在耕作时粘着农具，增加摩擦阻力，造成耕作困难。擦阻力，造成耕作困难。（三）（三）可塑性可塑性 土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能，称土壤的可塑性。 干土没有可塑性，当水分含量逐渐增加时，土壤才表现出可塑性。 下塑限（塑限）：土壤开始呈现可

21、塑状态时的水分含量称下塑限。 上塑限（流限）：土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量称上塑限。 影响土壤可塑性的因素：影响土壤可塑性的因素：1.土壤含水量土壤含水量 塑性值（塑性指数）塑性值（塑性指数）=上塑限下塑限上塑限下塑限 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，它们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，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。的数值随着粘粒含量的增加而增大。2.土壤质地土壤质地 土壤中粘粒越多，质地越细，可塑性越强土壤中粘粒越多，质地越细，可塑性越强3.有机质含量有机质含量 OM能提高上塑限和下塑限，一般不改变塑性值，由

22、于下塑限提高，就减少了产能提高上塑限和下塑限，一般不改变塑性值，由于下塑限提高，就减少了产生可塑性的机会。故施用有机肥可延长旱地宜耕期，改善土壤耕性的目的。生可塑性的机会。故施用有机肥可延长旱地宜耕期，改善土壤耕性的目的。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） 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2330162210151004150284017271601820121771270（一）概念（一）概念v土壤耕性是指土壤在耕作时及耕作后所表现的一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映，耕性的好坏，密切影响到土壤耕作质量及

23、土壤肥力。二、土壤耕性二、土壤耕性v（二）耕性的内容一般可归纳为三个方面：（二）耕性的内容一般可归纳为三个方面：v（1）耕作难易程度 农民群众把耕作难易作为判断土壤耕性好坏的首要条件，凡是耕作时省工省劲易耕的土壤，群众称之为“土轻”、“口松”、“绵软”。而耕作时费工费劲难耕的土壤，群众称之为“土重”、“口紧”、“僵硬”等，有机质含量少及结构不良的土壤耕作较难，耕作难易不同，直接影响着土壤耕作效率的高低。v（2）耕作质量的好坏 土壤经耕作后所表现出来的耕作质量是不同的，凡是耕后土垡松散，容易耙碎，不成坷垃，土壤松紧孔隙状况适中，有利于种子发芽出土及幼苗生长的，谓之耕作质量好，相反则称为耕作质量差

24、。v（3）宜耕期长短 耕性良好的土壤，适宜耕作时间长，表现为“干好耕，湿好耕，不干不湿更好耕”，而耕性不良的土壤则适耕期短，一般只有一两天，错过适耕期不仅耕作困难，费工费劲，而且耕作质量差，表现为“早上软，晌午硬，到了下午锄不动”，群众称为“时辰土”。适耕期长短与土壤质地及土壤含水量密切相关，壤性砂壤质及砂质土壤适耕期长，而粘质土壤适耕期短。（三）影响土壤耕性的因素：（三）影响土壤耕性的因素：v 土壤质地 土壤愈细，接触面愈大，粘结性和粘着性愈强，所以粘质土壤的粘结性和粘着性都很显著，耕作困难。砂质土则粘结性和粘着性弱，易于耕作。v 土壤含水量 水分含量对粘结性有很大影响。含水量愈少，土粒距离

25、愈近，分子引力愈大，粘结性愈强，故干燥土块破碎甚为困难。随着水分含量增加，水膜使土粒间的距离加大，分子引力减弱，粘结性减小。v 土壤结构 团粒结构可使土团接触面减少，因而其粘结性和粘着性降低，土壤疏松易耕。据试验，在相同质地条件下，有团粒结构土壤的粘结性比无团粒结构土壤要小26倍。v 土壤腐殖质含量 腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了粘粒接触面的性质。据研究，腐殖质能促进良好结构的形成，减少土壤的分散度。腐殖质也可减低粘性土壤的粘着性，腐殖质的粘结力和粘着力都比砂土大，因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。v 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、钾等一价阳离子可使土粒分散，导致粘结性、粘着性增大。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，从而降低土壤的粘结性和粘着性。（四）耕作对耕作对土壤的影响v土壤耕作可达到的目的：v注意土壤耕作、改良土壤耕性注意土壤耕作、改良土壤耕性v（1）防止压板土壤）防止压板土壤 耕作土壤在降雨、灌溉、人、畜践踏与农机具