第4章 土壤的质地和结构性

1、吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章1/97第四章第四章 土壤质地和结构土壤质地和结构Soil Texture and Structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章2/97Organic matter 壤土壤土粘土（粘土（1.01.5）2）土壤结构特征：团聚良好的土壤小于结构不良的土壤）土壤结构特征：团聚良好的土壤小于结构不良的土壤3）土壤松紧程度）土壤松紧程度:根孔、虫孔较多容重较小根孔、虫孔较多容重较小;耕层小于底土。耕层小于底土。4）有机质含量：含量高的土壤容重小；反

2、之，则大。）有机质含量：含量高的土壤容重小；反之，则大。5）各种自然因素）各种自然因素6）人工管理措施）人工管理措施第一节第一节 土壤三相组成土壤三相组成 Soil three-phase composition 吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章9/97（1 1）是土壤松紧程度的重要判据之一）是土壤松紧程度的重要判据之一松紧程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松适合稍紧紧实1.30606056565252502石块石块粗砾粗砾3.023石块石块石砾石砾313石砾石砾13粗砂粗砂细砂细砂20.20.20.02极粗砂粒极粗砂粒粗砂粒粗砂粒

3、中砂粒中砂粒细砂粒细砂粒极细砂粒极细砂粒120.510.250.50.10.250.050.1粗细砂粗细砂中细砂中细砂细砂粒细砂粒0.510.250.50.050.02粗砂粒粗砂粒细砂粒细砂粒0.2510.250.05粉粒粉粒0.020.002粉粒粉粒0.0020.05粗粉砂粗粉砂中粉砂中粉砂细粉砂细粉砂0.010.050.0050.010.0010.005粗粉粒粗粉粒中粉粒中粉粒细粉粒细粉粒0.050.010.010.0050.0050.002粘粒粘粒0.002粘粒粘粒0.002粘粒粘粒胶粒胶粒胶体胶体0.0050.0010.00010.00050.0001粗粘粒粗粘粒细粘粒细粘粒0.002

4、0.0011mm物理性砂粒phsical sand10.01mm物理性粘粒physical clay0.01mm细土1mm土粒注意：采用不同的分类制，颗粒分析时样品处理要求通过不同级别的筛孔。以上粒级划分都是以当量直径为依据.注意：物理性砂粒和砂粒的区别；物理性粘粒和粘粒的区别砂泥上限为1mmphysical sand第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章27/974)土粒的基本性状(1)粒级不同矿物组成不同第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农

5、业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章28/97(2)表面特性不同：表面能第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章29/97(3)(3)物理性状不同物理性状不同土粒土粒名称名称 粒径粒径（mm）最大吸湿量最大吸湿量（）（）最大分子最大分子持水量持水量（）（）毛管水毛管水上升高度（上升高度（cm）渗透系数渗透系数（cm/s）湿胀（按最初湿胀（按最初的体积计）的体积计）塑性（上、下塑塑性（上、下塑限含水量）限含水量）石砾石砾3.02.00.200.5不不可可塑

6、塑2.01.50.71.53.00.31.51.00.84.50.12粗砂砾粗砂砾1.00.50.98.70.0720.50.251.020270.056细砂砾细砂砾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45 各级土粒的水分性质和物理性质第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil

7、 texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章30/97(4)(4)化学组成不同化学组成不同粒径粒径mm化学成分化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OP2O510.283.929.341.121.790.381.781.210.080.20.0473.8713.474.213.051.051.731.530.120.040.0170.1514.045.862.151.051.483.890.210.010.00267.2118.917.851.451.632.511.270.290.00244.0827.67

8、21.810.581.611.100.960.36颗粒愈小，氧化物多，营养程度高；颗粒愈粗，SiO2多，土壤愈贫瘠。表44 土壤各粒级的化学组成第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章31/97(5)(5)生物性状不同生物性状不同 不同粒级颗粒上微生物类型和数量、酶等的差异是当今研究的热点。 大颗粒是土壤的骨骼，细小的粘粒是肌肉，要特别重视小颗粒尤其是胶体颗粒 （纳米土壤或土壤中纳米材料研究）第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林

9、大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章32/97第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章33/972.2土壤机械组成和质地土壤机械组成和质地soil mechanical composition and soil texture第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章34/972.2.1土壤机械组成土壤机械组成soil mechanical composition概念

10、概念：不同粒级颗粒的组成比例（百分比）。：不同粒级颗粒的组成比例（百分比）。注意注意: :这里仅仅是一个定量化的概念，实质就是三种粒级颗粒这里仅仅是一个定量化的概念，实质就是三种粒级颗粒的重量百分比。简单地从粒径大小把土壤颗粒分为的重量百分比。简单地从粒径大小把土壤颗粒分为砂粒、粉砂粒、粉砂粒，粘粒砂粒，粘粒3 3级，再分别称重，获得百分含量比，没有依赖级，再分别称重，获得百分含量比，没有依赖任何其它性状，故叫机械组成。任何其它性状，故叫机械组成。土壤机械组成数据的用途主要有三个方面：土壤比表面估算、确定土壤质地和土壤结构性评价。由这三者，又可衍生出许多其它用途。 第二节第二节 土壤质地土壤质

11、地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章1)1)特点特点: : 质地既有定量概念质地既有定量概念( (以机械组成为依据划分的以机械组成为依据划分的) )，也有定性的内容，也有定性的内容 ( (如人的感觉和它的生产性状如人的感觉和它的生产性状) ) 质地主要表达的是土壤中占优势粒级的颗粒，但任何质质地主要表达的是土壤中占优势粒级的颗粒，但任何质地类型土壤绝非由一种粒级的颗粒组成。地类型土壤绝非由一种粒级的颗粒组成。2.2.2质地texture：根据机械组成划分的土壤类型。第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil te

12、xture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章质地属于土壤的静态物理性质（因为相对变化质地属于土壤的静态物理性质（因为相对变化较小，但绝不是永远不变的）较小，但绝不是永远不变的） 质地是以土壤机械组成为指标体系，以基本理质地是以土壤机械组成为指标体系，以基本理化性状为科学依据进行分类的。相同的质地类型化性状为科学依据进行分类的。相同的质地类型却有粒级变化，是在规定的范围内变化的，因而却有粒级变化，是在规定的范围内变化的，因而也有人为因素参与，目前有许多分类制。也有人为因素参与，目前有许多分类制。2.2.2质地texture第二节第二节 土

13、壤质地土壤质地 Soil texture分类制？吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章37/97第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil textureSand+Silt+Clay = 100%Texture = Clay20 % Sand30 % Silt50 % Clay吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章38/9750 % Sand20% Silt30% ClayTexture = sandy clay loam第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物

14、科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章39/97(3)卡庆斯基二级分类制第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章40/97(4)(4)中国质地分类制中国质地分类制质地组质地组质地名称质地名称颗粒组成（粒径：颗粒组成（粒径：mm）砂粒（砂粒（10.5）粗粉粒（粗粉粒（0.050.01）细粘粒（细粘粒（8030重砂土重砂土7080中砂土中砂土6070轻砂土轻砂土5060壤土壤土砂粉土砂粉土2040粉土粉土20砂壤砂壤2040壤土壤土60中国土壤质地分

15、类 （邓时琴，1985、1996）第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章41/97粘质土粘质土壤质土壤质土砂质土砂质土中国科学院南京土壤研究所编制，1：1400万中国土壤质地分布规律第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章42/972.2.3不同质地土壤的肥力特点及利用改良不同质地土壤的肥力特点及利用改良质地质地类型类型优点优点缺点缺点农业利用农业利用砂土砂土透水性强透水性强,

16、,耐涝耐涝, ,通气良好通气良好, ,对作物根系阻力小对作物根系阻力小, ,土壤温差大土壤温差大- -暖性土；暖性土；耕性好耕性好, ,不龟裂不龟裂- -轻土；轻土；性燥、易促易控性燥、易促易控- -燥性土燥性土保水性差，不抗旱，保肥力差保水性差，不抗旱，保肥力差，养分易淋失，养分贫瘠，养分易淋失，养分贫瘠瘦瘦土土，易漏水漏肥，易淀浆板结，易漏水漏肥，易淀浆板结（片状矿物）（片状矿物）- -闭砂闭砂勤浇水、勤施肥（少量多次）；宜种勤浇水、勤施肥（少量多次）；宜种块根块茎、入土结荚、易促易控的作块根块茎、入土结荚、易促易控的作物（棉花）和生产糖分作物；播量（物（棉花）和生产糖分作物；播量（少）、

17、播深，畦子短而宽；防寒及时少）、播深，畦子短而宽；防寒及时，发小苗不发老苗发小苗不发老苗粘土粘土保水保肥力强，供肥缓（保水保肥力强，供肥缓（口紧）、稳，养分丰富，口紧）、稳，养分丰富，抗旱力强；易起浆抗旱力强；易起浆通气透水性差，易积水；通气透水性差，易积水；土犁耕性差土犁耕性差- -重土；重土；适深耕期短适深耕期短- -紧三晌；紧三晌；土壤温度回升慢土壤温度回升慢冷性土冷性土灌水和施肥少次多量；宜种种子籽粒灌水和施肥少次多量；宜种种子籽粒小、须根系、生育期长作物和水稻；小、须根系、生育期长作物和水稻；播量多，播种宜浅不宜深；精细整地播量多，播种宜浅不宜深；精细整地、破除板结、勤中耕松土、畦子

18、宜窄、破除板结、勤中耕松土、畦子宜窄而长；重视有机肥使用。而长；重视有机肥使用。发老苗不发发老苗不发小苗小苗壤土壤土具备了砂土和粘土优点，是旱地农业最为理想的质地类型。群众叫具备了砂土和粘土优点，是旱地农业最为理想的质地类型。群众叫二合土二合土（三砂七泥或四砂六泥（三砂七泥或四砂六泥），），即发小苗也发老苗即发小苗也发老苗1)不同土壤质地类型的肥力特点第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章43/97吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4

19、章章44/97(1)(1)土壤剖面质地层次性产生的原因土壤剖面质地层次性产生的原因 A.A.自然因子：自然因子： 河流沉积，季节性水流产生，紧出砂慢出泥，不紧河流沉积，季节性水流产生，紧出砂慢出泥，不紧 不慢出两合；风成；土壤形成过程产生不慢出两合；风成；土壤形成过程产生残积残积粘化和淀积粘化。粘化和淀积粘化。 剖面质地层次性反映了土壤形成特征和气候变迁问题。剖面质地层次性反映了土壤形成特征和气候变迁问题。 B.B.人为因素人为因素: : 客土法、平整土地、引洪淤灌等客土法、平整土地、引洪淤灌等2)土壤质地层次性第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资

20、源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章45/97(2)(2)土壤剖面质地层次性基本类型土壤剖面质地层次性基本类型蒙金土 上层为砂壤-轻壤，而下层 为 中 壤 到重壤较理想-蒙金土的剖面 构 型 （ 或叫 上 轻 下 重型）第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章46/97 (1)(1)掺砂掺粘，客土法改良掺砂掺粘，客土法改良（客土加入本土）（客土加入本土） (2)(2)翻淤压砂或翻砂压淤翻淤压砂或翻砂压淤 (3)(3)引洪漫淤或引洪漫砂引洪漫淤或引洪漫砂（一年

21、洪水三年肥）（一年洪水三年肥）-宁夏的灌淤土宁夏的灌淤土 (4)(4)增施有机肥料增施有机肥料改良改良质地性质地性 (5)(5)因土种植因土种植 (6)(6)生物改良生物改良: :营造农田防护林网，种植绿肥作物等营造农田防护林网，种植绿肥作物等防风固沙防风固沙3)土壤质地改良第二节第二节 土壤质地土壤质地 Soil texture“黄泥巴（粘土）见了砂，好像孩子见了妈”“红胶泥河面砂，糊里糊涂大石八”。-因地制宜。事例：河套平原用红泥就地固沙丘，用风砂土改良红泥土根据作物土宜特性安排种植能收到增产效果。一般认为：薯类、花生、西瓜、棉花、豆类、杏等较适宜于砂壤土；小麦、玉米、水稻、高粱等较适宜于

22、粘质土壤。吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章47/97第三节第三节 土壤结构土壤结构吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章48/973.1土壤结构概念土壤结构概念土壤结构：土粒（单粒土壤结构：土粒（单粒prime particle和复粒和复粒compound grain）的排列、组合形式。）的排列、组合形式。这个定义包含着两重含义：这个定义包含着两重含义：结构体结构体(ped)和和结构性结构性(pedality / structurality)。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soi

23、l structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章49/97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。土壤结构体土壤结构体或称结构单位，它是土粒（单粒和复粒）或称结构单位，它是土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章50/97土壤结构土壤结构土壤结构体土壤结构体土壤结构性土壤结构性大小大小形状形

24、状不良性不良性状结构状结构体体理性结理性结构体构体块状结构块状结构片状结构，鳞片状结构片状结构，鳞片状结构柱状结构，柱状结构，棱柱状结构棱柱状结构核状结构核状结构团粒结构团粒结构微团聚体微团聚体孔性孔性稳定性稳定性肥力特性肥力特性水力学稳定性水力学稳定性机械学稳定性机械学稳定性生物学稳定性生物学稳定性协调水、肥、气、热的能力和改善协调水、肥、气、热的能力和改善耕性能力耕性能力孔隙度和孔隙级别孔隙度和孔隙级别第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章51/973.2结构体结构体(ped/

25、structure)类型及特性类型及特性土土壤壤结结构构类类型型示示意意图图第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章52/973.2.1块状结构体块状结构体blocky 1.1.基本特征：基本特征：（1 1）近似于立方体形，其长、宽、高三轴大体近似等长；）近似于立方体形，其长、宽、高三轴大体近似等长；（2 2）结构体棱角不明显，呈不规则浑圆形；）结构体棱角不明显，呈不规则浑圆形；（3 3）内部较为紧实，北方群众称作）内部较为紧实，北方群众称作“土坷垃土坷垃”，关中农民称作，关中农民称

26、作“胡基胡基”。2.2.类别：类别：按照其大小进行分类按照其大小进行分类 直径直径335cm5cm叫大块状，叫大块状，3高，呈薄片状，四周向上弯曲，类似鱼鳞，叫鳞片状结构。高，呈薄片状，四周向上弯曲，类似鱼鳞，叫鳞片状结构。2.基本类型基本类型 按照厚度分为板状（按照厚度分为板状（5cm）、片状、页状、叶状（）、片状、页状、叶状（1cm）。）。吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章55/97吉林省通榆县边昭镇吉林省通榆县边昭镇3.2.3柱状结构体柱状结构体columnar/棱柱状结构体棱柱状结构体prismatic吉林大学植物科学学院农业资

27、源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章56/971.基本特征基本特征 长和宽长和宽高高,呈柱体状，农民叫它立土，或立槎呈柱体状，农民叫它立土，或立槎cha土。是铸造窑洞的好土。是铸造窑洞的好结构结构2.类型：类型：（1）柱状（也称为拟柱状），棱角不很明显，主要发生在碱化层中，成）柱状（也称为拟柱状），棱角不很明显，主要发生在碱化层中，成为为碱土碱土的特征结构。的特征结构。（2）棱柱状结构属于）棱柱状结构属于干旱半干旱地区干旱半干旱地区的一种土壤结构类型的一种土壤结构类型3.3.形成：形成： 柱状结构是碱化土壤特征结构。柱状结构是碱化土壤特征结构。 棱柱状结构是在干湿

28、交替频繁的情况下所形成的，一般发生在棱柱状结构是在干湿交替频繁的情况下所形成的，一般发生在B B层。层。干湿交替慢，多形成大棱柱状结构，干湿交替快，形成小棱柱状结构。其干湿交替慢，多形成大棱柱状结构，干湿交替快，形成小棱柱状结构。其次，由于无机胶膜的胶结作用，结构体紧实。次，由于无机胶膜的胶结作用，结构体紧实。4.4.特性：特性： 柱状结构体内部坚硬紧实，内部无效孔隙占据优势，外部有胶膜包被，柱状结构体内部坚硬紧实，内部无效孔隙占据优势，外部有胶膜包被，根系难以伸入，通气不良，微生物活性弱。结构体之间有大裂隙，漏水和根系难以伸入，通气不良，微生物活性弱。结构体之间有大裂隙，漏水和漏肥。漏肥。5

29、.5.管理措施管理措施 逐步加深耕作层，结合使用有机肥进行改良。逐步加深耕作层，结合使用有机肥进行改良。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章57/971.1.基本特征：基本特征：（1 1）类似于块状，长、宽、高大体等长。）类似于块状，长、宽、高大体等长。（2 2）边面棱角不明显）边面棱角不明显（3 3）内部非常紧实）内部非常紧实（4 4）比块状结构小，一般在）比块状结构小，一般在2cm2cm以下以下, ,群众叫它群众叫它“蒜瓣土蒜瓣土”、“鸡粪土鸡粪土”。2.2.形成形成 一般出

30、现在质地极为粘重、有机质严重缺乏的心底土壤中，之所以内一般出现在质地极为粘重、有机质严重缺乏的心底土壤中，之所以内部极为紧实，是因为常以石灰（部极为紧实，是因为常以石灰（CaCOCaCO3 3）与氧化铁铝（）与氧化铁铝（Fe(OH)Fe(OH)3 3）作为胶结剂，）作为胶结剂，在结构体表面有明显的胶膜物质。在结构体表面有明显的胶膜物质。3.3.性状性状 坚硬而泡水不散，在土壤团聚体分析时，易被误认为是水稳性团聚体，坚硬而泡水不散，在土壤团聚体分析时，易被误认为是水稳性团聚体，但它不具备多孔特性。但它不具备多孔特性。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure3.2.4核状结构体

31、核状结构体 massive吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章58/973.2.5团粒结构体团粒结构体granular第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure Resembles cookie crumbs and is usually less than 0.5 cm in diameter. Commonly found in surface horizons where roots have been growing. 吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章5

32、9/973.3团粒结构团粒结构 granular structure 3.3.1概念概念 团粒结构指直径在团粒结构指直径在0.2510mm的，类似于球形的，而且的，类似于球形的，而且疏松多孔的团聚体疏松多孔的团聚体团粒结构。把直径在团粒结构。把直径在0.25mm0.001mm的团聚体叫的团聚体叫微团聚体微团聚体microaggregate，也有人叫，也有人叫微微结构。结构。 团粒结构中孔隙为多级的，大小比例适当，生产上较为团粒结构中孔隙为多级的，大小比例适当，生产上较为理想的结构体是理想的结构体是23mm的团聚体，群众叫它的团聚体，群众叫它“蚂蚁蛋蚂蚁蛋”、“米糁子米糁子”。 第三节第三节 土

33、壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章60/97In soil with a good structure, the particles of sand and silt are held together in aggregates (small clumps) by clay, humus and calcium. The large empty spaces between the aggregates (macropores) allow water and air to circulat

34、e and plant roots to grow down into the soil. The small empty spaces (micropores) hold the water the plants need. This “ideal” structure is called granular, or crumbly 第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章61/97单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure复

35、粒复粒3.3.23.3.2形成形成土壤团粒结构的形成过程土壤团粒结构的形成过程（多级团聚学说），分为两个过程：多级团聚学说），分为两个过程： 1 1、粘结团聚过程、粘结团聚过程2 2、切割造型过程、切割造型过程吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章62/971 1、粘结团聚过程、粘结团聚过程（1 1）电解质絮凝作用：）电解质絮凝作用：电解质的作用主要在于降低胶体双电层电位，电解质的作用主要在于降低胶体双电层电位，将将 电位降低到临界值（大约为电位降低到临界值（大约为202030mV)30mV)以下，可以减少胶体颗粒的以下，可以减少胶体颗粒的

36、相互斥力。一般而言，相互斥力。一般而言，在生产上常采用钙促进土壤结构的改善与形成。如在生产上常采用钙促进土壤结构的改善与形成。如碱土使用碱土使用CaCOCaCO3 3，酸性土使用，酸性土使用CaSOCaSO4 4。 （2）水膜的粘结作用：）水膜的粘结作用： 土壤颗粒带电，水是极性分子和依靠水膜的作用凝聚颗粒。另外，土粒在土壤颗粒带电，水是极性分子和依靠水膜的作用凝聚颗粒。另外，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，把相邻的土粒团聚在一起。但是，水膜粘结作用形成的土团是没有水稳性的，水分的土粒团聚在一起

37、。但是，水膜粘结作用形成的土团是没有水稳性的，水分增多，会造成土粒分散。增多，会造成土粒分散。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章63/97（3 3）胶结作用）胶结作用 依靠有机胶体、无机胶体以及菌丝、根毛等的胶结作依靠有机胶体、无机胶体以及菌丝、根毛等的胶结作用。胶结剂类型有用。胶结剂类型有: :A.A.简单的无机胶体简单的无机胶体 FeFe2 2O O3 3 nHnH2 2O O、AlAl2 2O O3 3 nHnH2 2O O、SiOSiO2 2 nHnH2 2O O、Mn

38、OMnO2 2 nHnH2 2O O的水合的水合物。常以胶膜态形式包被在土粒的表面。形成土壤结构水物。常以胶膜态形式包被在土粒的表面。形成土壤结构水稳性非常强。稳性非常强。-南方土壤主要胶结方式。南方土壤主要胶结方式。 CaCOCaCO3 3和和CaSiOCaSiO3 3等无机化合物，是等无机化合物，是北方石灰性土壤主要北方石灰性土壤主要胶结剂。胶结剂。B.B.粘粒粘粒 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，同时可通过带粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，同时可通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。正电和带负电边面的静电引力使其团聚。 第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure

39、吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章64/97C.C.有机胶体有机胶体: :腐殖质、多糖类、蛋白质和木质素等。腐殖质、多糖类、蛋白质和木质素等。 腐殖质：腐殖质：不但直接能起胶结作用把粘团或微团粒联结到一起，不但直接能起胶结作用把粘团或微团粒联结到一起，而且更重要的是它可以通过多价离子与矿物质土粒形成有机无而且更重要的是它可以通过多价离子与矿物质土粒形成有机无机复合体，机复合体， 多糖类：多糖类：是一种线状的、绕曲的高分子聚合物。在链上有许是一种线状的、绕曲的高分子聚合物。在链上有许多多-OH-OH基，与粘土颗粒之间通过氢键胶结而把土粒团

40、聚起来。基，与粘土颗粒之间通过氢键胶结而把土粒团聚起来。 其它有机质：其它有机质：土壤中木质素、蛋白质均有不同程度链接作用；土壤中木质素、蛋白质均有不同程度链接作用；微生物的分泌物、代谢物、植物根系分泌物以及蚯蚓肠道粘液等微生物的分泌物、代谢物、植物根系分泌物以及蚯蚓肠道粘液等都是有机胶结剂。都是有机胶结剂。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章65/97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第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学

41、学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章66/97土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐殖殖质质第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章67/97土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章68/972、切割造型过程、切割造型过程（1 1）生物的作用：）生物的作用： 植物根系：植物根系

42、：密集根系具有穿插、切割、挤压作用，促密集根系具有穿插、切割、挤压作用，促进大块状结构的分离和团聚。草本根系大于木本植物的根进大块状结构的分离和团聚。草本根系大于木本植物的根系；根系的分泌物成为胶结剂；根系的残体是形成腐殖质系；根系的分泌物成为胶结剂；根系的残体是形成腐殖质等原材料。等原材料。 动物：动物：蚯蚓、昆虫、蚂蚁、鼠类等土壤动物也有助于蚯蚓、昆虫、蚂蚁、鼠类等土壤动物也有助于土壤结构的形成。土壤结构的形成。 微生物的作用：微生物的作用：土壤中好气微生物活性强时，有机物土壤中好气微生物活性强时，有机物质不易累积，不利于土壤结构形成（荒漠化）。威廉姆士质不易累积，不利于土壤结构形成（荒漠

43、化）。威廉姆士认为，土壤好气与嫌气交替进行有利于土壤结构形成。认为，土壤好气与嫌气交替进行有利于土壤结构形成。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章69/97（2 2）冻融交替作用（冻垡）冻融交替作用（冻垡） 利用水分物理形态的变化所引起的体积变化进行的利用水分物理形态的变化所引起的体积变化进行的（水结冰，体积增加（水结冰，体积增加9%9%）。）。-冬灌很重要冬灌很重要（3 3）干湿交替作用（晒垡）干湿交替作用（晒垡） 利用水分数量变化所引起的膨胀与收缩作用改善土壤利用水分数量变化

44、所引起的膨胀与收缩作用改善土壤结构（孔隙内部封闭空气的爆破作用）。结构（孔隙内部封闭空气的爆破作用）。 晒垡还有一个作用，即使胶体由溶胶转化为凝胶，保晒垡还有一个作用，即使胶体由溶胶转化为凝胶，保证了结构的形成。证了结构的形成。（4 4）耕作的作用）耕作的作用 适当耕作有利于团聚体形成，主要是切割作用。如：适当耕作有利于团聚体形成，主要是切割作用。如：耕耙把大土块破碎成块状或粒状；中耕松土可把板结的土耕耙把大土块破碎成块状或粒状；中耕松土可把板结的土壤变成细碎疏松。壤变成细碎疏松。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学

45、院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章70/973.3.3团粒结构在土壤肥力上的意义团粒结构在土壤肥力上的意义 良好团粒结构体具备的基本条件：良好团粒结构体具备的基本条件： 1.具有一定结构体形状、大小：旱地一般以直径为具有一定结构体形状、大小：旱地一般以直径为0.2510mm为宜，为宜，边面不明显，圆形较好，其中边面不明显，圆形较好，其中13mm大小为佳；水田微团聚体大小为佳；水田微团聚体（0.250.001mm）的数量愈多愈好。）的数量愈多愈好。 2.要有多级孔隙：同时担负供水和通气的功能要有多级孔隙：同时担负供水和通气的功能 3.要有一定稳定性：水力学稳定性、机械稳定性、生物学稳定性。要

46、有一定稳定性：水力学稳定性、机械稳定性、生物学稳定性。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章71/97 根据以上原则，团粒结构对肥力作用与贡献为：根据以上原则，团粒结构对肥力作用与贡献为：（1）改善了土壤孔性（多级）改善了土壤孔性（多级）（2）协调着土壤水分与空气矛盾）协调着土壤水分与空气矛盾:水分包括透水和保水。水分包括透水和保水。（3）协调了土壤保肥与供肥的矛盾）协调了土壤保肥与供肥的矛盾（4）稳定了土壤温度，调节了热状况）稳定了土壤温度，调节了热状况（5） 改善了土壤耕性，有

47、利于幼苗出土和根系下扎。改善了土壤耕性，有利于幼苗出土和根系下扎。（6） 其它方面其它方面 抑制了毛管水的上升，达到了保水和抑制土壤盐渍化抑制了毛管水的上升，达到了保水和抑制土壤盐渍化 保护土壤免遭水蚀和风蚀。直径保护土壤免遭水蚀和风蚀。直径0.5mm的团聚体，随风飘移的团聚体，随风飘移可能性大。可能性大。第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章72/973.3.4土壤结构的管理土壤结构的管理 在生产中，土壤结构是经常变化的。在生产中，土壤结构是经常变化的。 破坏土壤结构的措施：破坏

48、土壤结构的措施： 1.水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合，以及团聚体内部水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合，以及团聚体内部封闭空气的爆破作用，使团粒分散封闭空气的爆破作用，使团粒分散灌溉的破坏作用灌溉的破坏作用 2.大型农机具重压及人畜的踩踏。大型农机具重压及人畜的踩踏。 3.土壤胶体上离子倒换过程：化肥施用、土壤板结土壤胶体上离子倒换过程：化肥施用、土壤板结 4.微生物的两重性：形成腐殖质，分解有机物微生物的两重性：形成腐殖质，分解有机物 第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil structure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学

49、第第4 4章章73/97培育土壤团粒结构的措施：培育土壤团粒结构的措施： 1.精耕细作，增施有机肥料精耕细作，增施有机肥料土肥相融土肥相融 2.合理轮作倒茬：一年生作物耕作频繁，不利于结构形成；合理轮作倒茬：一年生作物耕作频繁，不利于结构形成；多年生作物有利于结构形成；实行粮草轮作，粮肥轮作可以多年生作物有利于结构形成；实行粮草轮作，粮肥轮作可以改善结构改善结构 3.合理灌溉、晒垡、冻垡合理灌溉、晒垡、冻垡灌水方式：细流沟灌，防止大水漫灌。灌水方式：细流沟灌，防止大水漫灌。 4.使用石灰或石膏：改良土壤的酸碱性使用石灰或石膏：改良土壤的酸碱性 第三节第三节 土壤结构土壤结构 Soil stru

50、cture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章74/975.土壤结构改良剂开发与应用土壤结构改良剂开发与应用（发展的产业）（发展的产业） （1）人工合成的高分子聚合物制剂）人工合成的高分子聚合物制剂 （2）自然有机制剂：棉秆、芦苇、田箐提取的果胶、）自然有机制剂：棉秆、芦苇、田箐提取的果胶、甜菜胶等，褐煤、泥炭、草炭、风化煤中提取腐殖酸、甜菜胶等，褐煤、泥炭、草炭、风化煤中提取腐殖酸、沥青乳剂等沥青乳剂等 （3）无机制剂：硅酸钠、膨润土、沸石、海泡石等）无机制剂：硅酸钠、膨润土、沸石、海泡石等结构改良剂注意：结构改良剂注意： 价格低廉；表

51、层采用疏水物质，下层注意亲水物质价格低廉；表层采用疏水物质，下层注意亲水物质吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章75/97第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章76/97100)-1 (100)1 (100)VV1 (100VVV100)V)VsbMMtststtfbsss土壤总体积（孔隙容积（）土壤孔隙度（f式中：式中： 叫做固相比率。叫做固相比率。sb4.1.1土壤孔度土壤孔度的计算的计算第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土

52、体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章77/97(1)(1)必要性：必要性：研究土壤孔隙功能与作用是评价土壤质量高低的主要内研究土壤孔隙功能与作用是评价土壤质量高低的主要内容之一。容之一。(2)(2)孔隙分类方法：孔隙分类方法：依据土壤孔隙的直径大小进行分类。依据土壤孔隙的直径大小进行分类。 关于土壤孔隙的几何形状，曾经有许多模式，起初把土壤毛管作关于土壤孔隙的几何形状，曾经有许多模式，起初把土壤毛管作为一束毛细管，以后又假定为念珠状的管道。通过显微照相和计算机为一束毛细管，以后又假定为念珠状的管道。通过显微照相和计算机图像分析发现，

53、土壤孔隙断面是极端复杂的，且孔道是极不规则的。图像分析发现，土壤孔隙断面是极端复杂的，且孔道是极不规则的。因而，土壤孔隙没有真实的孔径。土壤孔隙分级只能用因而，土壤孔隙没有真实的孔径。土壤孔隙分级只能用“当量孔径当量孔径”代替。代替。 根据毛管理论，得出根据毛管理论，得出茹林公式茹林公式： 式中：式中：d-d-当量孔径（当量孔径（mmmm）;T;T孔隙中土壤的水吸力（孔隙中土壤的水吸力（mbmb或或cmcm水柱水柱) ) 茹林公式的建立，为土壤孔隙分类提供了理论依据。茹林公式的建立，为土壤孔隙分类提供了理论依据。 Td34.1.2土壤孔隙的类型及特性土壤孔隙的类型及特性第四节第四节 土壤孔性和

54、土体构造土壤孔性和土体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章78/97 土壤孔隙的持水功土壤孔隙的持水功能和毛管水上升情况能和毛管水上升情况成为孔隙分类的主要成为孔隙分类的主要依据依据吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章79/97三级分法三级分法 非活性孔隙非活性孔隙(inactive pore)：孔径小于孔径小于0.002毫米（有人主张小于毫米（有人主张小于0.0002毫米，土壤水吸力为毫米，土壤水吸力为15巴以上），几乎是束缚水占据的孔道，巴以上），几乎是束缚水占据的孔道，对作

55、物无益。微生物和根毛都伸不进去，故叫无效孔隙。粘质结构对作物无益。微生物和根毛都伸不进去，故叫无效孔隙。粘质结构土壤居多。土壤居多。 毛管孔隙：毛管孔隙：土壤孔径土壤孔径0.02mm，水吸，水吸力小于力小于150mb，水分受重力作用明显，灌溉时是水分是入渗通道，水分受重力作用明显，灌溉时是水分是入渗通道，日常是气体交换通道。日常是气体交换通道。第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章80/971)1)质地质地: : 孔度与质地关系为孔度与质地关系为 砂土（砂土（303045%45%） 壤土（壤

56、土（404050%50%） 粘土（粘土（454560%60%） 颗粒形状绝非球形的，砂土中，砂粒之间没有团聚，而且颗粒形状绝非球形的，砂土中，砂粒之间没有团聚，而且, ,少少量的粘粒填充了砂粒间的孔隙，使得砂土孔度变小；粘土总孔度大，量的粘粒填充了砂粒间的孔隙，使得砂土孔度变小；粘土总孔度大，但孔隙比较单一和细小，无效孔居多；壤土孔隙居中。但孔隙比较单一和细小，无效孔居多；壤土孔隙居中。4.1.3影响土壤孔隙状况的因素影响土壤孔隙状况的因素第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章81/97土壤

57、质地与孔隙状况的关系（华北平原）土壤质地与孔隙状况的关系（华北平原）质地质地比重比重容重容重孔度孔度无效无效孔度孔度毛管毛管孔度孔度无效孔度无效孔度+ +毛管孔度毛管孔度通气通气孔度孔度紧砂土紧砂土砂壤土砂壤土轻壤土轻壤土中壤土中壤土重壤土重壤土轻粘土轻粘土中粘土中粘土重粘土重粘土2.692.732.692.722.702.742.702.742.702.742.732.782.732.782.732.781.451.461.371.541.401.521.401.551.381.541.351.441.301.451.321.403846465043494349434948524852485

58、2-47510612715151419-334230412840253930372636-364040464046404640464552455248522828263725142604吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章82/972)2)土壤颗粒的排列方式土壤颗粒的排列方式条件：刚性的光滑等直径球体条件：刚性的光滑等直径球体土壤颗粒的实际排列远比此复杂土壤颗粒的实际排列远比此复杂大小颗粒大小颗粒相互填充相互填充使土壤孔使土壤孔隙度达到隙度达到了最低值了最低值 工程上先破坏土壤结构工程上先破坏土壤结构体，在将砂砾、粉砂粒、粘体，在将砂砾、

59、粉砂粒、粘粒按照一定比例搭配才能形粒按照一定比例搭配才能形成较高容重的土层成较高容重的土层第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造正立方体排列正立方体排列是最松散的是最松散的f=72.49三斜立方体排三斜立方体排列是最紧密的列是最紧密的f=43.00吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章83/973)3)土壤结构：土壤结构： 团聚化作用越强，孔隙愈大，主要增加了团聚化作用越强，孔隙愈大，主要增加了结构结构孔隙孔隙。当然结构体类型不同，孔度也有很大差异。当然结构体类型不同，孔度也有很大差异。结构良好的壤土和粘土的孔度高达结构良好的壤

60、土和粘土的孔度高达55-65%55-65%，甚至在，甚至在7070以上。以上。团粒结构土壤的孔度比非团聚化土壤增团粒结构土壤的孔度比非团聚化土壤增加加1/31/3至至1/21/2左右左右 有结构土壤孔隙意义还在于形成了多级的土壤有结构土壤孔隙意义还在于形成了多级的土壤孔度孔度第四节第四节 土壤孔性和土体构造土壤孔性和土体构造吉林大学植物科学学院农业资源与环境系吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第第4 4章章84/974)4)土壤有机质：土壤有机质： 有机质疏松多孔，并对形成团粒结构有良好作用，因此有有机质疏松多孔，并对形成团粒结构有良好作用，因此有机质含量高的土壤大孔隙较多，孔隙度较高