土壤的孔性结构性与耕性

1、第三章 土壤的孔性、结构性与耕性Quick ReviewWhat is Soil?Sand + Silt + Clay = 100%Texture = Clay20 % Sand30 % Silt50 % Clay 土壤孔性、结构性是土壤重要的物理性质。通过本章学习，让学生掌握土壤中孔隙、结构的概念、类型及对土壤肥力和生产性能的影响；重点介绍团粒结构的肥力特征及创造机理；物理机械性的概念及与耕性的关系，从而了解土壤物理性状对土壤肥力的影响。 主要内容包括： 第一节 土壤孔性 第二节 土壤结构性 第三节 土壤物理机械性与耕性第一节 土壤孔性一、土壤孔隙性 1土壤孔性 （ Soil Porosit

2、y ） 土壤孔性包括孔隙的数量、孔隙的大小及其比例，土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示。 2土壤孔度与孔隙比 土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土壤孔度，又称总孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。 孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。其值为1或稍大于1为好。3孔隙的分级 通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级：非活性孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。（1）非活性孔隙 当量孔隙在0.002mm以下，土壤水吸力为1500KPa以上。这种孔隙中，几乎是被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这些水有较强的分子引力，使它们不易运动，也不易损失，无效孔径中植物的根与根毛难以伸入，供水性差，这部分水不能为

3、植物所利用，故此类孔隙称为无效孔隙。（2）毛管孔隙 当量孔隙为0.02-0.002mm，土壤水吸力为150-1500KPa。植物的细根、原生动物和真菌等很难进入毛管孔隙中，但植物根毛和一些细菌可在其中活动，有利于养分的吸收与转化，毛管孔隙保存的水分可被植物吸收利用。为有效孔隙。（3）通气孔隙 当量孔径大于0.02mm，相应的土壤水吸力小于150KPa。通气孔隙的水分主要受重力支配而排出，不具有毛管作用，成为空气成为空气流动的通道，不具有毛管作用，所以叫通气孔或非毛管孔。二、土壤相对质量密度（比重）和容重 1土壤相对质量密度（比重 Particle Density） 是指单位容积的固体土粒（不包

4、括粒间孔隙）的干重与同体积水的质量之比（It is the density of solid particles only.）。 多数土壤矿物比重在2.6-2.7左右，（将2.65作为土壤矿物的平均值），而一般土壤有机质的比重为1.25-1.40。由于表层土壤有机质含量较多，其比重通常都低于心土及底土层。例 题1、已知土壤容重为1.15g/cm3，求亩（666.7m2）耕层0-20cm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30万斤，即每公顷耕层土重15万kg。2、已测得有机质含量1%，求亩耕层土壤有机质重量？ WSOM=WSoil1%

5、=666.70.21.151%=1.53t=1530kg N、P、K等都可计算出，如测得N含量0.05%，则亩含N约 77kg，如测得盐含量0.3%，则亩含盐约460kg。2. 土壤容重（ Bulk Density ） 是指单位容积土壤体（包括粒间空隙）的烘干重，单位为g/cm3。土壤容重大体为1.00-1.70g/cm3之间，是土壤肥力的重要标志之一。（It is the mass of a volume of undisturbed oven dry soil）3. 土壤容重的应用（1）计算土壤总孔度（2）配合水分常数计算各级孔度Soil Porosity Total pore space

6、 is measured of the soil volume that holds air and water.wet weight(g) dry weight (g)soil volume (cm3)x100SP=（3）计算土壤固、液、气三相容积比率，用以反映土壤自身调节肥力因素的功能（4）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为基础。（5）计算一定面积与深度的土壤质量（6）计算一定土层内各种土壤成分的储量 三、土壤孔性的影响因素及其调控（一）内因 土壤有机质 土壤结构性 土粒的排列方式 （二）外因 降雨、 施肥、 灌溉、 耕作 重点难点：掌握土壤孔隙的概念、类型及调控。难点：土壤比重和

7、容重的区别。第二节 土壤结构（ Soil Structures ）一、土壤结构的类型及其特性 在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成大小，形状和性质不同的团聚体，称为土壤结构。 1块状结构 2核状结构 3. 柱状结构 4片状结构 5. 团粒结构Soil Structural TypesGranularBlockyAngular Blocky Subangular BlockyPlatyWedgePrismaticColumnarMassiveSingle GrainGranularPhoto Thank you Dr. Lindo - NCSUWedge StructuresBlocky（Su

8、bangular or Angular）Subangular Blocky the three dimensions are about the same size, but polyhedrons are subrounded. Symbol (sbk)Angular Blocky the three dimensions are about the same size, but edges are shape and faces appear flattened. Symbol (abk)Platy Flat and Tabular- UnitsStructure has a horizo

9、ntal dimension that is longer or greater than the verticaldimension. The plates tend to parallel the surface. Typical Symbol (pl or PL)Photo on the Right Thank you Dr. Lindo - NCSUPrismatic Structure（Symbol pr or PR）Typically associated with fragipan and other similar horizons. These are prismlikeSt

10、ructural units where the length and width is significantlyLess than the depth. (Vertical Structures) These structures have flat tops or caps. Water movement tends to be associated with movement along the vertical contact between units. A soil with a prismatic structure may also have secondary struct

11、ural units Photo 2 has a platy secondary structure.Photo 2Photo 1Photo on the Left Thank you Dr. Lindo - NCSUZYXColumnar（Symbol cpr or COL）Prism-like structural units where the length of the unit in the x and y direction are much less than the z direction.The units tend to have rounded tops.XYPhoto

12、on the Right Thank you Dr. Lindo - NCSUZSingle GrainSymbol sg or SGRLacks Structure- LooseOn rupture- more than 50 % of the mass is single Grain example beach sand.Material is NON-Coherant.Massive Symbol m or MAStructureless material that is coherent,but is not cemented.Massive Rock Controlled Fabri

13、cStructureless material that is coherent,but is not cemented or weakly cementedIn this case the material contains the original apperance of the bedrock material, but lacks the strength.Possible Cr Horizon Saprolite Photo on the Right Thank you Dr. Lindo - NCSUSoil Structure SizeVery Fine (Very Thin)

14、Fine (Thin)MediumCoarse (Thick)Very Coarse (Very Thick)Section of Size Criteria Depends on the Structural Units.Soil Structure Size (Granular and Blocky)Image Source:NRCS, Ver. 2.0, 2002Soil Structure Size (Platy and Prismatic)Image Source:NRCS, Ver. 2.0, 2002 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

15、.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二、团粒结构三、团粒结构对土壤肥力的调节作用1）协调土壤水、气矛盾2）协调土壤有机养分消耗与积累矛盾3）能稳定土壤温度，使温度状况适宜4）改良土壤耕性，有利于根系伸展 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。 四、土壤团粒结构的形成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

16、成第二级、第三级及微团聚体的过程。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。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、扩大绿肥及牧草的种植面积 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 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

17、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。重点：土壤结构性的评价，尤其是团粒结构对土壤肥力的调节作用。难点：土壤团粒结构的形成机制。第三节 土壤物理机械性与耕性一、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。 1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。 3可塑性 土壤在一定含水量

18、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。 土壤质地：土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑性愈强。一般而言， 上塑限、下塑限和塑性值的数值随着粘粒含量的增加而增大。 代换性阳离子 土壤有机质二、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：（一）耕作的难易；（二）耕作质量的好坏；（三）适耕期长短；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。重点： 对粘结性、粘着性及可塑性的理解；土壤物理机械性与耕性的关系。难点： 土壤水分对土壤粘结性和可塑性的影响。三、影响土壤耕性的因素 （一）土壤粘结性 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。粘结性的强弱用