第三章土壤孔性、结构性与耕性课件

1、第三章 土壤的孔性、结构性与耕性 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 土壤孔性包括孔隙的数量、孔隙的大小及其比例，以及其在土壤中的分布. 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

2、指标。 土壤(总)孔度(%)=(孔隙容积/土壤容积)*100 大多数土壤孔度在30-60%之间,旱作土壤耕层孔度一般为50-56%较为适宜. 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。 孔隙比=孔隙容量/土壤容积 =孔度/(1-孔度)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。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，这部分水不能为植物所利用，故称

3、为无效孔隙。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。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。非活性孔毛管孔通气孔吸湿水膜状水毛管水重力水凋萎含水量田间持水量全持水量二、土壤相对质量密度（比重）和容重 1土壤相对质量密度（比重） 是指单位容积的固体土粒（不

4、包括粒间孔隙）的干重与同体积水的质量之比。 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。2. 土壤容重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。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 (3) 直接用于判断土壤松紧状况（4）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（5）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为基础。

5、（6）计算一定面积与深度的土壤质量（7）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：重点掌握土壤孔隙的概念、类型及调控。难点：土壤比重和容重的区别。第二节 土壤结构一、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 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

6、径为2-3mm,是一种较好的土壤结构类型二、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。 三、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

7、结物质：有机胶体、无机胶体及胶体凝聚物质。 成型动力 包括：土壤生物的作用、干湿交替、适宜土壤含水量下耕作。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

8、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。 包括土壤粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性等 土壤耕作的概念及其基本操作一、耕作（tillage）的概念 耕作是在作物种植以前，或在作物生长期间，为了改善植物生长条件而对土壤进行的机械加工。耕作的基本目的主要有三个方面：（1）改良土壤结构;（2）把作物残茬和有机肥料掩埋并掺和到土壤中去;（3）控制杂草或其它不需要的植株。二、耕作的基本作业1、犁

9、地2、整地3、中耕4、其它耕作作业 铧式犁旋耕机旋耕机微耕机 灭茬机轻耙中耕机果园中耕机马铃薯中耕机土壤力学性质一、土壤粘结性(cohesion) 力学本质：范德华力、氢键、库仑力、水膜表面张力。粘结性的影响因素 ：1、土壤比面及其影响因素 2、土壤含水量表121 各种土壤的粘结力 及对铁片的粘着力 (Schubler)土 壤干土的相对粘结力(以灰色纯粘土作为100)湿土对铁片的粘着力(磅/英尺2) 1.硅质纯砂土 2.腐殖质 3.菜园土 4.砂粘土 5.壤粘土 6.灰色纯粘土0.08.77.657.368.8100.03.88.86.47.910.617.2二、土壤粘着性（adhesion）

10、 土壤粘着性是土粒粘附在外物（农具）上的性质。影响土壤粘着性大小的主要也是活性表面大小和含水量多少两方面。 塑性是指土壤在外力的作用下变形，当外力撤消后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。传统的泥塑艺术工艺，就是利用粘土的这一特性形成的。 土壤表现塑性的含水量范围是土粒间的水膜已厚到允许土粒滑动变形，但又没有丧失其粘结性的范围 三、土壤塑性(soil plasticity) 表122 各种质地土壤的塑性值（含水量）下塑限上塑限塑性值粘 土粘壤土壤 土砂壤土砂 土2330162210151004150284017271601820121771270表123 钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限(含水量%)

11、钙 饱 和钠 饱 和下塑限上塑限下塑限上塑限蒙脱石高岭石633617773972670052四、土壤胀缩性(Expansion and contraction) 各种阳离子对膨胀的作用次序如下:五、土壤耕作阻力(soil tillage resistance) 土壤的抗压性、抗楔性和抗位移等力学特性等，是构成 土壤耕作阻力的主要因素。（一）土壤抗压性和抗楔入性（二）土壤的位移阻力S=Ptg + C土壤耕性和耕作管理 一、土壤耕性(tilth)是指由耕作所表现出来的土壤物理性质，它包括：（1）耕作时土壤对农具操作的机械阻力，即耕作的难易 问题；（2）耕作后与植物生长有关的土壤物理性状，即耕作质

12、量问题。对土壤耕性的要求有：（1）耕作阻力尽可能小，以便于作业和节约能源。（2）耕作质量好，耕翻的土壤要松碎，便于根的穿扎和有 利于保温、保墒、通气和养分转化。（3）适耕期尽可能长。二、土壤结持性与宜耕性的关系 土壤宜耕期 是指土壤含水量适宜进行耕作的时段范 围，在宜耕期内，耕作消耗的能量最少，团粒化效果最好。 用时间来表示宜耕期是不准确的。晴天时，适宜耕作的时间短，阴天时适宜耕作的时间长；有风时，适宜耕作的时间短，无风时适宜耕作的时间长； 耕作对土壤的影响一、对土壤耕作的要求打破犁底层；调节三相比；创造良性土壤结构；土肥相溶；消除杂草、病害；平整田面；二、旱地耕作基本作业深耕：22-24 cm耙、磨；镇压；中耕；三、水田基本作业带水耕作：碎土、平田、形成犁底层 减少通气孔隙、Eh降低；耘耥：四、土壤压板问题 影响土壤压缩性的因素除含水量外，还有土壤有机质含量和代换性阳离子种类等 尽可能减少作业次数，是减轻土壤压板、降低生产成本的有效措施。减少作业次数的主要途径之一，是采用少耕法及免耕法，实行经济合理的耕作。 五、水田土壤的粘闭及其防止 湿耕湿耙会减少犁耕阻力，但也会破坏土壤的团聚化程度，严重时土壤转变为单粒状的均质土体，