土壤孔性与结构性

1、 第一节第一节 土壤孔性与结构性土壤孔性与结构性 土壤孔性土壤孔性指土壤孔隙的状况指土壤孔隙的状况 土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方面衡量：面衡量：孔隙的孔隙的量，量，以孔隙度表示以孔隙度表示孔隙的孔隙的质，质，即即大大小孔隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对小孔隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。搭配和分布较

2、为恰当。一、土壤比重（土壤相对密度）一、土壤比重（土壤相对密度）固体土粒单位容积的重量与同体积水的重量比。固体土粒单位容积的重量与同体积水的重量比。无量纲，水密度无量纲，水密度1g/cm1g/cm3 3 所以土壤比重又常用土壤密度表示，所以土壤比重又常用土壤密度表示，固体土粒单位体积的重量，固体土粒单位体积的重量，单位为单位为g/cmg/cm3 3 、 t/cmt/cm3 3 。 土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同，土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同，土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤矿物组成和含量有关，土壤矿物组成和含量有关，书上见矿物比重：

3、石英书上见矿物比重：石英2.652.65，正长石，正长石2.572.57，高岭石，高岭石2.6-2.652.6-2.65，蒙脱石，蒙脱石2.00-2.202.00-2.20。与土壤有机质含量有关，与土壤有机质含量有关，表土层有机质含量高，比表土层有机质含量高，比重小于心土、底土，有机质比重重小于心土、底土，有机质比重1.2-1.4g/cm1.2-1.4g/cm3 3，由于土壤，由于土壤比重差别较小，一般比重差别较小，一般2.6-2.72.6-2.7，通常用，通常用作为作为土壤比重土壤比重。二、土壤容重二、土壤容重单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤容重。单位体积自然土壤的重量（干重）称为土壤

4、容重。单位单位为为g/cmg/cm3 3 、 t/cmt/cm3 3，土壤之间差别较大，受五个因素影响：土壤之间差别较大，受五个因素影响：是土壤的矿物组成和含量有关是土壤的矿物组成和含量有关;是与土壤有机质含量有关是与土壤有机质含量有关;与土壤质地有关与土壤质地有关;与土壤结构有关与土壤结构有关;与土壤松紧度有关。所以容重必须测定获得，容重值与土壤松紧度有关。所以容重必须测定获得，容重值砂质土砂质土1.2 1.8，粉质土，粉质土1.0 1.5，容重用处很大，不仅，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的基本数据。基本数据

5、。、计算孔隙度，、计算孔隙度，、判断土壤熟化程度、判断土壤熟化程度 1.11.3较疏松，较疏松，1.5以上紧实，以上紧实，、利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。、利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。 例已知土壤容重为例已知土壤容重为1.15g/cm3，求亩（求亩（666.7m2）耕层）耕层0-20cm土壤土重。解：土壤土重。解：666.70.21.15=153t=153000 kg因此过去常说每亩耕层土壤约因此过去常说每亩耕层土壤约30万斤，即每公顷耕层土重万斤，即每公顷耕层土重225万万kg。2、已测得有机质含量、已测得有机质含量1%，求亩耕层土壤有机质重量？，求亩耕层土壤有机质

6、重量？W有有=W1%=666.70.71.21%=1.6t=1600kgN、P、K等都可计算出，如测得等都可计算出，如测得N含量含量0.05%，则亩含，则亩含N 80kg，如测得盐含量，如测得盐含量0.3%，则亩含盐，则亩含盐480kg。三、土壤孔性三、土壤孔性（一）土壤孔性的数量指标（一）土壤孔性的数量指标1、土壤孔隙度、土壤孔隙度 土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数。土壤孔隙的容积占整个土壤容积的百分数。 2、孔隙比、孔隙比 指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。孔隙容积孔隙度%=土壤容积100 孔隙容积 孔隙度% 孔隙比= 土粒容积 = 1孔隙度% 容重

7、孔隙度%= （1 比重）100(二二)土壤孔隙的大小分级土壤孔隙的大小分级 土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的质，因此应对土孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的质，因此应对土壤孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，壤孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：1、土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸、土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸水相当的孔径叫当量

8、孔径。水相当的孔径叫当量孔径。用茹林公式计算：用茹林公式计算： d=当量孔径，单位为当量孔径，单位为mm，T=土壤水吸力土壤水吸力, 单位为单位为kPa有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。3 d = T 2、土壤孔隙的类型、土壤孔隙的类型（1）非活性孔隙（无效孔隙）非活性孔隙（无效孔隙） 土壤最细小的孔隙土壤最细小的孔隙当量孔径当量孔径0.002mm，土壤水土壤水吸力吸力1.5bar，该类孔隙充满无效水该类孔隙充满无效水，根毛，根毛难以进入，微生物亦难进入，难以进入，微生物亦难进入， 在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。在粘质土壤中此孔较多，板

9、结土壤此孔也较多。（2）毛管孔隙）毛管孔隙 该孔隙直径该孔隙直径d=0.002mm0.02mm，具毛管，具毛管作用，土壤水吸力作用，土壤水吸力1.5 0.15bar, 壤土和结构好的土壤此孔壤土和结构好的土壤此孔较多。较多。（3）通气孔隙（非毛管孔隙）通气孔隙（非毛管孔隙）孔隙直径孔隙直径 d0.02mm，此，此类孔隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通气类孔隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通气孔隙孔隙，土壤水吸力，土壤水吸力0.15bar 。（三）影响土壤孔性的因素（三）影响土壤孔性的因素1、土壤质地、土壤质地 粘质土孔隙度粘质土孔隙度4560%之间，以毛管孔和非活性孔为主之

10、间，以毛管孔和非活性孔为主 ； 砂质土孔隙度砂质土孔隙度3345%，通气孔较多；，通气孔较多； 壤质土孔隙度壤质土孔隙度4552%，有适量通气孔又有较多毛管孔，有适量通气孔又有较多毛管孔，水气协调，利于作物生长。水气协调，利于作物生长。2、土壤有机质、土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构而孔度较有机质多的土壤易形成团粒结构而孔度较高。高。3、自然因素和土壤管理等、自然因素和土壤管理等（四）土壤三相组成的计算（四）土壤三相组成的计算1.土壤的固相率土壤的固相率=1土壤孔隙度土壤孔隙度2.土壤液相率（容积含水率）土壤液相率（容积含水率）=土壤含水量（质量土壤含水量（质量%）土壤容重土壤容重3.

11、土壤气相率土壤气相率=土壤孔隙度土壤容积含水率土壤孔隙度土壤容积含水率4.土壤三相比土壤三相比=固相率液相率气相率固相率液相率气相率适宜旱地土壤要求固相率适宜旱地土壤要求固相率50%左右，容积含水量在左右，容积含水量在2530%之间，气相率之间，气相率10%20%，土体还应，土体还应“上虚下实上虚下实”。四、四、 土壤结构性土壤结构性 （一）土壤结构性的概念（一）土壤结构性的概念通常所说的通常所说的“土壤结构土壤结构”实际包含两个方面，土壤结构性实际包含两个方面，土壤结构性和土壤结构体，土壤结构体是指和土壤结构体，土壤结构体是指土壤中的土粒相互黏结团土壤中的土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同

12、的聚合体称之为土壤结构体。聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。土土壤结构性是指壤结构性是指土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。它它是土壤的重要物理性质是土壤的重要物理性质（二）土壤结构体的类型（二）土壤结构体的类型1、片状结构体、片状结构体 农民称卧土，水平轴农民称卧土，水平轴 发育大大超过纵轴，发育大大超过纵轴，呈扁平状，厚度呈扁平状，厚度1-5mm。常出现与犁底层和雨后或灌溉结。常出现与犁底层和雨后或灌溉结壳。壳。2、柱状、棱柱状结构体、柱状、

13、棱柱状结构体 在结构体形成时纵轴发育大于水在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众称之为粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱柱状结构，内立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。部紧实。3、块状结构体、核状结构体、块状结构体、核状结构体，农民称之为，农民称之为“坷垃坷垃”，纵轴，纵轴与水平轴大体相等

14、，边面不明显，分大块状、块状和碎块与水平轴大体相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄状。表土中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。核而粘重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。核状结构表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结而成，常状结构表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结而成，常出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之为出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之为“蒜瓣土蒜瓣土”。4、团粒结构、团粒结构 有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近似球形疏松多孔的小

15、土团。似球形疏松多孔的小土团。0.25-10mm之间，之间，0.25mm称称微团粒微团粒,是形成团粒的基础是形成团粒的基础,在提高水稻土和农业土壤肥力具在提高水稻土和农业土壤肥力具重要作用。重要作用。（三）土壤结构体与土壤肥力（三）土壤结构体与土壤肥力1.1.团粒结构与土壤肥力团粒结构与土壤肥力对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如下：（1 1）团粒结构具有较适宜的孔性；）团粒结构具有较适宜的孔性；（2 2）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；（3 3）团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和供肥

16、）团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和供肥的矛盾；的矛盾；（4 4）团粒结构可提高土壤耕作质量；）团粒结构可提高土壤耕作质量；2 2、其它结构与土壤肥力、其它结构与土壤肥力有这些结构的土体中水肥气热极不协调，因此为不良结构有这些结构的土体中水肥气热极不协调，因此为不良结构体。体。（四）土壤结构形成（四）土壤结构形成土壤结构体形成大体经历两个阶段：土壤结构体形成大体经历两个阶段：第一阶段是由原生土粒（分散的单个土粒）黏结形成为初第一阶段是由原生土粒（分散的单个土粒）黏结形成为初级的次生土粒（复粒）或较大的土体；级的次生土粒（复粒）或较大的土体；第二个阶段则是由初级的复粒在各种胶结物的作用下

17、进行第二个阶段则是由初级的复粒在各种胶结物的作用下进行团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破裂而成。重点介绍几个作用：重点介绍几个作用： 1、凝聚作用、凝聚作用 单个细小土粒是胶体，它们相互碰撞时，当单个细小土粒是胶体，它们相互碰撞时，当电荷斥力小于分子引力时就相互碰撞凝聚在一起。促胶粒电荷斥力小于分子引力时就相互碰撞凝聚在一起。促胶粒发生凝聚作用的措施如下：发生凝聚作用的措施如下：（1）改变土壤中交换性阳离子种类）改变土壤中交换性阳离子种类各类交换性阳离子离子对胶体的凝聚力大小顺序是各类交换性阳离子离子对胶体的凝聚力大小顺序是Fe3+Al3+H+Ca

18、2+Mg2+NH4+K+Na+ （2）增加电介质浓度）增加电介质浓度 农业生产中采用耕翻晒田，冻垡等农业生产中采用耕翻晒田，冻垡等措施提高土壤电介质浓度，促使粉粒相互凝聚形成团粒微措施提高土壤电介质浓度，促使粉粒相互凝聚形成团粒微团粒结构。团粒结构。 （3）土壤中加入多价阳离子促进不可逆凝聚作用的进行）土壤中加入多价阳离子促进不可逆凝聚作用的进行2、水膜的粘结作用、水膜的粘结作用粘粒表面一般带负电，粘粒表面一般带负电，可以吸引极性水分子，使土定向排可以吸引极性水分子，使土定向排列成水膜，即粘粒列成水膜，即粘粒水膜水膜粘粒连接在一起。粘粒连接在一起。3、胶结剂的胶结作用、胶结剂的胶结作用促进形成

19、结构的胶结剂三类：促进形成结构的胶结剂三类：1无机胶体无机胶体 铁、铝、锰氧化物和二氧化硅等铁、铝、锰氧化物和二氧化硅等，它们以，它们以胶膜状包破于土粒表面失水，把土粒胶结在一起，通过脱胶膜状包破于土粒表面失水，把土粒胶结在一起，通过脱水形成具有水稳性的结构。一般形成不良结构体。水形成具有水稳性的结构。一般形成不良结构体。2粘粒粘粒 本身是形成结构的物质基础又是胶结剂。本身是形成结构的物质基础又是胶结剂。3有机物质有机物质 它们与粘粒结合形成有机无机复合物，它们与粘粒结合形成有机无机复合物，促进团粒结构形成，且稳定性强。促进团粒结构形成，且稳定性强。4、外力作用、外力作用 根系与掘土动物在土壤

20、中活动根系与掘土动物在土壤中活动干湿交替与冻融交替干湿交替与冻融交替耕作等土壤管理措施。耕作等土壤管理措施。五、土壤孔性和结构性的调节五、土壤孔性和结构性的调节良好结构创造了良好的良好结构创造了良好的作物生长环境，但良好结构并不易作物生长环境，但良好结构并不易形成也不易保持，大雨漫灌，土壤压板，有机质减少等都形成也不易保持，大雨漫灌，土壤压板，有机质减少等都造成结构破坏，所以不良结构需改良，常见措施有：造成结构破坏，所以不良结构需改良，常见措施有：（一）精耕细作，增施有机肥（一）精耕细作，增施有机肥（二）扩种绿肥实行合理轮作；（二）扩种绿肥实行合理轮作；（三）改良土壤酸碱性质（三）改良土壤酸碱

21、性质（四）注意灌溉方法（四）注意灌溉方法（五）施用土壤结构改良剂（五）施用土壤结构改良剂有天然和合成改良剂两类，都具很好效果有天然和合成改良剂两类，都具很好效果 一、耕性的概念一、耕性的概念指土壤在耕作时反映出来的特性。从三方面评价：指土壤在耕作时反映出来的特性。从三方面评价：（一）耕作的难易；（一）耕作的难易；（二）耕作质量的好坏；（二）耕作质量的好坏；（三）适耕期长短；（三）适耕期长短；不是任何时间都可耕地，湿润、酥软不是任何时间都可耕地，湿润、酥软是旱田适耕时期，砂土、壤土、粘土适耕期长短不同。是旱田适耕时期，砂土、壤土、粘土适耕期长短不同。二、影响土壤耕性的因素二、影响土壤耕性的因素（

22、一）土壤粘结性（一）土壤粘结性 土粒间由于分子引力而相互粘结在一起土粒间由于分子引力而相互粘结在一起的性质，它使土壤具有抵抗破碎和分散的能力。粘结性的的性质，它使土壤具有抵抗破碎和分散的能力。粘结性的强弱用粘结力表示，单位强弱用粘结力表示，单位kg/cm2 ，不同土壤粘结力的大小，不同土壤粘结力的大小不同，同一土壤粘结力也会变化，影响因素有不同，同一土壤粘结力也会变化，影响因素有：土壤质土壤质地；地；土壤含水量；土壤含水量；交换性阳离子种类；交换性阳离子种类；有机质含量。有机质含量。 （二）土壤粘着性（二）土壤粘着性 指土壤在一定含水量范围内粘附外物指土壤在一定含水量范围内粘附外物的性能。的性

23、能。用粘着力表示。影响因素为：用粘着力表示。影响因素为：土壤质地；土壤质地；含含水量；水量；有机质含量；有机质含量；代换性离子种类。代换性离子种类。（三）土壤可塑性（三）土壤可塑性 指土壤在一定含水范围内受外力作用而指土壤在一定含水范围内受外力作用而发生变形，当外力消失后土壤继续保持变形的性状。发生变形，当外力消失后土壤继续保持变形的性状。原因：原因：片状粘粒当外围水膜到一定厚度时，施一定外力片状粘粒当外围水膜到一定厚度时，施一定外力，原来杂乱，原来杂乱排列的土粒，借水膜的滑动作用，使土粒定向排列成相互平排列的土粒，借水膜的滑动作用，使土粒定向排列成相互平行状，干燥失水后，由于土粒间的粘结力而

24、保持了塑形。行状，干燥失水后，由于土粒间的粘结力而保持了塑形。影响土壤可塑性强弱因素：影响土壤可塑性强弱因素：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；质地质地 砂土无塑性；砂土无塑性；粘土矿物种类，蒙脱土高岭石；粘土矿物种类，蒙脱土高岭石；有机质。有机质。（四）土壤松紧性（四）土壤松紧性 直接影响土壤耕作难易和耕作质量直接影响土壤耕作难易和耕作质量 松紧性用坚实度表示松紧性用坚实度表示坚实度是指坚实度是指 土壤抗压缩的阻力，用土壤抗压缩的阻力，用压缩单位土体所需的力来表示，单位压缩单位土体所需的力来表示，单位kg/cm3。（五）土壤结持性（五）土

25、壤结持性 土壤在不同含水量时所表现出来的性状土壤在不同含水量时所表现出来的性状。当土壤含水量由少至多时，当土壤含水量由少至多时，土壤结持状态由土壤结持状态由坚硬坚硬酥软酥软可塑可塑粘韧粘韧浓浆浓浆薄浆。薄浆。与土壤耕性的关系如下：与土壤耕性的关系如下： 表表 4 6 土土壤壤耕耕性性与与土土壤壤结结持持状状态态 土土壤壤水水分分含含量量 干干燥燥 湿湿润润 潮潮湿湿 泞泞湿湿 多多水水 极极多多水水 土土壤壤结结持持状状态态 坚坚硬硬 酥酥软软 可可塑塑 粘粘韧韧 浓浓泥泥浆浆 薄薄泥泥浆浆 主主要要性性状状 具具有有固固体体性性质质，不不能能捏捏合合成成团团 松松散散无无可可塑塑性性，易易成

26、成团团但但不不成成块块 有有可可塑塑性性，但但无无粘粘着着性性 有有可可塑塑性性和和粘粘着着性性 成成浓浓泥泥浆浆，可可受受重重力力影影响响而而流流动动 成成悬悬浮浮体体，如如液液体体一一样样容容易易流流动动 耕耕作作阻阻力力 大大 小小 大大 大大 大大 小小 耕耕作作质质量量 成成硬硬土土块块 成成小小土土块块 成成大大土土垡垡 成成大大土土垡垡 成成浮浮泥泥浆浆 成成泥泥浆浆 宜宜耕耕性性 不不宜宜 宜宜 不不宜宜 不不宜宜 不不宜宜 宜宜稻稻田田耕耕作作 三、土壤耕性的调节三、土壤耕性的调节调节土壤的耕性可从以下几个方面进行：调节土壤的耕性可从以下几个方面进行： (一一)增施有机肥增施

27、有机肥 (二二)客土改良质地客土改良质地 (三三)合理灌排，适时耕作合理灌排，适时耕作 一、土壤空气的组成与特点：一、土壤空气的组成与特点：与近地面大气成分近似但与近地面大气成分近似但又有其自己的特点。又有其自己的特点。（一）土壤空气中（一）土壤空气中O2的数量较大气为少，的数量较大气为少，CO2的数量较的数量较大气为多大气为多;（二）土壤空气中水汽含量比大气高（二）土壤空气中水汽含量比大气高;（三）土壤空气中含有少量还原性气体（三）土壤空气中含有少量还原性气体;（四）土壤空气的组成不稳定（四）土壤空气的组成不稳定;（五）土壤空气存在的形态与大气不同（五）土壤空气存在的形态与大气不同 ; 土壤

28、空气存在形态按其物理性质分为：土壤空气存在形态按其物理性质分为：1、自由态气体；、自由态气体；2、吸附态气体；、吸附态气体；3、溶解态气体。、溶解态气体。二、土壤空气对作物生长的影响二、土壤空气对作物生长的影响（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；根系生长需一定氧气，根系生长需一定氧气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；氧气含量低不长新根，氧气少烂根；不同作物缺氧的忍耐力不同。不同作物缺氧的忍耐力不同。（二）土壤空气影响土壤养分状况（二）土壤空气影响土壤养分状况氧气多少影响矿化，影响养分

29、供给；氧气多少影响矿化，影响养分供给；影响根对养分吸收，如玉米影响根对养分吸收，如玉米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：KCaMg N P；影影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。（三）土壤空气影响植物抗病性（三）土壤空气影响植物抗病性通气不良产生还原性气体通气不良产生还原性气体H2S、CH4、H2、PH3等会严重危害作物生等会严重危害作物生长，长，CO2过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病。过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病。三、土壤通气性及其调节三、土壤通气性及其调节（一）土壤通

30、气性（一）土壤通气性机制机制 n土壤接受热量后，土温升降的速率及变化幅度主要决定土壤接受热量后，土温升降的速率及变化幅度主要决定于土壤的热性质，于土壤的热性质，n影响土壤热容量大小的因素主要为影响土壤热容量大小的因素主要为土壤含水量土壤含水量 水水空空气气有有机机质质矿矿物物土土粒粒(平平均均值值)ccal/(g)10.240.440.480.2cvcal/(cm3)10.00030.1640.25密密度度（g/cm3）10.001251.32.65土壤矿物的导热率最大，约为空气导热率土壤矿物的导热率最大，约为空气导热率100倍，水导热率比空气大倍，水导热率比空气大25倍。倍。表 6 16 土

31、 壤 各 组 成 成 分 的 导 热 率 土 壤 组 成 矿 物 质 水 分 空 气 干 燥 土 壤 导 热 率 cal/（ cm s ） 0.004 0.005 0.0014 0.00005 0.0003 0.0005 土壤热扩散率与导热率和热土壤热扩散率与导热率和热容量的关系如下：容量的关系如下：土壤热扩散率的大小反应土壤导热引起土壤温度变化土壤热扩散率的大小反应土壤导热引起土壤温度变化性能的强弱，性能的强弱， K K = = C Cv v 第五节 土壤水分的保持和运动 指土壤水的重量占干土重量的百分率。指土壤水的重量占干土重量的百分率。 指土壤中水的容积占自然状态下土壤指土壤中水的容积占

32、自然状态下土壤容积的百分数。容积的百分数。水水+气气=总孔隙容积总孔隙容积 土壤空气容积百分数土壤空气容积百分数=孔隙度水孔隙度水容容（%）土壤固相物质所占的容积百分数土壤固相物质所占的容积百分数=1一孔隙度一孔隙度可求出土壤固液气三相物质容积比可求出土壤固液气三相物质容积比水分体积 土壤含水量（水容%）= 土壤体积 100%= 水重(%)土壤容重 土壤水重（g） 湿土重烘干土重 水重（%）= 烘干土重(g) 100%= 烘干土重（g） 100% （三）水层厚度（三）水层厚度 （四）水的体积（四）水的体积 将一定面积和一定深度土层中含水总量，将一定面积和一定深度土层中含水总量，换算成水的体积来

33、表示。换算成水的体积来表示。若面积为亩则：若面积为亩则：式中式中1/1000是将毫米数换算成米数，是将毫米数换算成米数，2000/3为一亩地面积（为一亩地面积（m2）此表示方法与水利相应，在农田灌溉中应用极广，便于计算灌水量。此表示方法与水利相应，在农田灌溉中应用极广，便于计算灌水量。200012水 的 体 积 （ m3/亩 ） =3 水 层 厚 度 (m m )1000=3 水 层 厚 度 (m m )（五）相对含水量五）相对含水量 指土壤自然含水量占田间持水量的百指土壤自然含水量占田间持水量的百分数分数 相对含水量相对含水量% 100 ）田间持水量（水）土壤含水量（水重重二、土壤水分的形态

34、和能态二、土壤水分的形态和能态（一）土壤水分的保持和分类（一）土壤水分的保持和分类1、 土壤能够保持水分是两种不同的力作用的结果，一是土壤能够保持水分是两种不同的力作用的结果，一是土粒表面对水分子的土粒表面对水分子的吸附力吸附力；二是水和空气界面上的；二是水和空气界面上的弯月弯月面力面力（毛管力），两者总称为（毛管力），两者总称为基质吸力基质吸力。土壤水一部分以。土壤水一部分以水膜的形式被土粒吸附于表面，另一部分为水气界面的弯水膜的形式被土粒吸附于表面，另一部分为水气界面的弯月面力所保持，即使在很干旱的地区，也很难将两部分严月面力所保持，即使在很干旱的地区，也很难将两部分严格区分开。格区分开。

35、2、土壤水分按其在土壤中受力大小和水分性质的不同大、土壤水分按其在土壤中受力大小和水分性质的不同大致分为以下类型：致分为以下类型：土壤水土壤水固态水固态水 冬季土壤结冰时存在冬季土壤结冰时存在液态水液态水气态水气态水 存在于土壤空气中存在于土壤空气中受土粒分子引力受土粒分子引力吸湿水吸湿水膜状水膜状水受毛管力作用受毛管力作用毛管悬着水毛管悬着水毛管上升水毛管上升水受重力作用受重力作用重力水重力水地下水地下水 n性质性质： 土粒吸持空气中的水汽达到饱和后，土粒表面还有剩土粒吸持空气中的水汽达到饱和后，土粒表面还有剩余的分子引力，这时如果土粒表面与液态水接触，土粒能够进一步吸余的分子引力，这时如果

36、土粒表面与液态水接触，土粒能够进一步吸附液态水。附液态水。土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿水外围形成薄土粒靠分子引力吸持的液态水，在土粒吸湿水外围形成薄的水膜。称为膜状水的水膜。称为膜状水。n所受引力大于常态水。所受引力大于常态水。由于一般植物根的吸水力平均为由于一般植物根的吸水力平均为1.510106 6Pa Pa ，所以超过土粒吸持力所以超过土粒吸持力1.51.510106 6PaPa的那部分膜状水就不能被植物利用。的那部分膜状水就不能被植物利用。当土壤含水量减少到土粒对水分子的引力等于或大于当土壤含水量减少到土粒对水分子的引力等于或大于1.51.510 106 6PaPa时，植物会

37、因无力吸水而发生永久性凋萎，土壤时，植物会因无力吸水而发生永久性凋萎，土壤对水分子引力等于对水分子引力等于1.51.510 106 6PaPa（15 15巴）时的土壤含水量称为巴）时的土壤含水量称为永久萎焉点或凋萎系数。永久萎焉点或凋萎系数。凋萎系数凋萎系数= =吸湿系数吸湿系数1.51.5（经验公式）（经验公式）当膜状水达到最大量时土壤的含水量叫土壤最大分子持水量。当膜状水达到最大量时土壤的含水量叫土壤最大分子持水量。 土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的土壤中所有毛管孔隙充满水后，再有多余的水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大孔隙向水分不能被毛管孔隙所保持，而受重力作用沿大孔隙向下

38、移动，这种水分叫重力水。下移动，这种水分叫重力水。特点：性质与常态水一样，可以被植物吸收利用，但很特点：性质与常态水一样，可以被植物吸收利用，但很快渗掉，不能持续有效，若长期滞留会造成涝灾。快渗掉，不能持续有效，若长期滞留会造成涝灾。 当土壤深处有不透水层时，重力水就会在当土壤深处有不透水层时，重力水就会在上面聚积形成地下水，又称支持重力水。上面聚积形成地下水，又称支持重力水。土水势实际上是作用于土壤水分的各种力的总和而产生，所土水势实际上是作用于土壤水分的各种力的总和而产生，所以它可分为以下几个分势。以它可分为以下几个分势。（1 1）基质势）基质势（m m）：）：由土壤固体（基质）对土壤水分

39、的吸由土壤固体（基质）对土壤水分的吸引而使水分自由能降低，这种势能叫基质势。主要是由吸附引而使水分自由能降低，这种势能叫基质势。主要是由吸附力和弯月面力所引起，为负值。力和弯月面力所引起，为负值。土壤水分含量越少，土壤水受到的这种约束力越大，基质势土壤水分含量越少，土壤水受到的这种约束力越大，基质势越低。反之，土壤水分含量越多，土壤水受到的这种约束力越低。反之，土壤水分含量越多，土壤水受到的这种约束力越小，基质势越高。越小，基质势越高。当土壤水分完全饱和时，基质势等于零。当土壤水分完全饱和时，基质势等于零。（2 2）溶质势）溶质势（s s）：）：土壤水中的溶质（盐分），对水分子土壤水中的溶质（

40、盐分），对水分子有吸持作用，使水分自由能降低，称为溶质势。为负值。有吸持作用，使水分自由能降低，称为溶质势。为负值。土水势的单位是指单位数量土壤水的水势（势能）。土水势的单位是指单位数量土壤水的水势（势能）。单位数量可以指单位质量、单位容积、单位重量的水分。单位数量可以指单位质量、单位容积、单位重量的水分。三者换算关系：三者换算关系：10105 5Pa=1bar=0.9869atm=100J/kg=1020cmHPa=1bar=0.9869atm=100J/kg=1020cmH2 2O O1atm=1.0133bar=1033cmH1atm=1.0133bar=1033cmH2 2O=101.

41、33J/kgO=101.33J/kg土壤水吸力土壤水吸力指土壤水受一定吸力的情况下所处的能态。它和土指土壤水受一定吸力的情况下所处的能态。它和土水势数值相等，但符号相反。水势数值相等，但符号相反。它有两个特点：它有两个特点：（1 1）土壤水吸力只包括基质吸力和渗透吸力（相当于基质势和）土壤水吸力只包括基质吸力和渗透吸力（相当于基质势和渗透势），不包括其他分势。而且去掉正负号，取正值。渗透势），不包括其他分势。而且去掉正负号，取正值。（2 2）土壤水吸力在概念上虽不是指土壤对水的吸力，但在测定）土壤水吸力在概念上虽不是指土壤对水的吸力，但在测定上可以用土壤对水的吸力来表示土壤水吸力（用压力单位）

42、上可以用土壤对水的吸力来表示土壤水吸力（用压力单位）如土壤水吸力为如土壤水吸力为1 1巴，我们对土壤施加大于巴，我们对土壤施加大于1 1巴的吸力，水就会流巴的吸力，水就会流出来。出来。土壤水吸力应用简便，比较形象易懂。土壤水吸力应用简便，比较形象易懂。土壤水吸力的大小与土壤含水量有一定的关系，即土壤含水量越土壤水吸力的大小与土壤含水量有一定的关系，即土壤含水量越少土壤水吸力愈大，土壤含水量愈高土壤水吸力愈小。少土壤水吸力愈大，土壤含水量愈高土壤水吸力愈小。将土壤水将土壤水的能量指标与数量指标作成关系曲线，为土壤水分特征曲线。的能量指标与数量指标作成关系曲线，为土壤水分特征曲线。利利用土壤水分特

43、征曲线可以说明土壤水不同含量时的能态及对植物用土壤水分特征曲线可以说明土壤水不同含量时的能态及对植物的有效性，也可以说明不同质地土壤在相同含水量时的土壤水吸的有效性，也可以说明不同质地土壤在相同含水量时的土壤水吸力不同，其中黏土最高，其次是壤土，砂土最低，力不同，其中黏土最高，其次是壤土，砂土最低，当土壤水吸当土壤水吸力相同时，力相同时，则三种质地则三种质地的含水量差的含水量差异很大。异很大。土壤有效水最大贮量（土壤有效水最大贮量（%）=田间持水量（田间持水量（%）凋萎系数（）凋萎系数（%）土壤实际有效水含量（土壤实际有效水含量（%）=土壤自然含水量（土壤自然含水量（%）凋萎系数（）凋萎系数（

44、%）时间干土湿土渗透速率dH q = -K dx 土壤中水已成为连续整体的运动，此土壤中水已成为连续整体的运动，此种水运动特点：水的流动主要是由重力势和压力势推动，基质势种水运动特点：水的流动主要是由重力势和压力势推动，基质势为零，水的流速决定于粗孔的孔径与数量，饱和流的导水率为零，水的流速决定于粗孔的孔径与数量，饱和流的导水率K K为为常数且常数且砂土壤土粘土砂土壤土粘土。饱和流动又分三种情况：。饱和流动又分三种情况：(1)(1)垂直向下的饱和流动；垂直向下的饱和流动；(2)(2)水平方向的饱和流动；水平方向的饱和流动；(3)(3)垂直向上的饱和流动。垂直向上的饱和流动。指土壤中的孔隙在未被水全部充满时指土壤中的孔隙在未被水全部充满时（不超过田间持水量时），土壤水在土壤中的运动。运动特点：（不超过田间持水量时），土壤水在土壤中的运动。运动特点：推动力主要是基质势梯度，也有重力的作用，水的流速很慢，非推动力主要是基质势梯度，也有重力的作用，水的流速很慢，非饱和导水率低于饱和导水率，非饱和导水率饱和导水率低于饱和导水率，非饱和导水率K是一个变化量，它是一个变化量，它随土壤水吸