土壤的孔性结构性和耕性(与“土壤”有关文档共55张)

3.1土壤的孔性、结构性和耕性第一部分：土壤的孔性第二部分：土壤的结构性第三部分：土壤的耕性第1页，共55页。土壤孔度

土壤孔隙量孔隙度（总孔度）：孔隙容积/土壤容积x100%孔隙比：孔隙容积/土壤容积土壤孔性

土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布第一部分：土壤孔性第2页，共55页。当量孔径(有效孔径)（比较当量粒径)假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小（与一定的水分吸力[或张力]相对应的孔径）茹林公式d=3/hd：当量孔隙直径，mmh：土壤水分吸力，cm水柱高，或mbar

第3页，共55页。土壤孔度的计算

利用土壤容重和土壤密度薄片观察（土壤微形态）--偏振光显微镜第4页，共55页。土粒密度(比较土壤比重、土壤相对密度）单位容积固体土粒（不包括粒间孔隙的容积）的质量(g/cm3或t/m3)与土壤组成有关，常用土壤密度值2.65g/cm3土壤密度的用途：计算土壤孔度计算土壤三相组成用于机械组成分析计算第5页，共55页。组分密度(g/cm3)组分密度(g/cm3)石英2.60～2.68赤铁矿4.90～5.30正长石2.54～2.57磁铁矿5.03～5.18斜长石2.62～2.76三水铝石2.30～2.40白云母2.77～2.88高岭石2.61～2.68黑云母2.70～3.10蒙脱石2.53～2.74角闪石2.85～3.57伊利石2.60～2.90辉石3.15～3.90腐殖质1.40～1.80纤铁矿3.60～4.10

土壤中常见组分的密度第6页，共55页。土壤比重土壤密度。第7页，共55页。土壤容重(soilbulkdensity)自然状态下单位容积土壤的质量(g/cm3或t/m3)土壤容重的范围1.0-1.5g/cm3理想<1.35g/cm3

第8页，共55页。疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度第9页，共55页。土壤容重的的用途：计算土壤孔隙度（松紧度）孔隙度＝（1－容重/比重）×100%估算各种土壤重量及成分储量

土壤重量=土壤体积×土壤容重计算土壤储水量及灌水定额

1hm2的1m土层储水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250m3/hm2

第10页，共55页。影响土壤容重的因素通过影响孔隙土壤质地土壤结构自然因素（动物孔穴等）人为因素（耕作，压实，结构改良剂等）土壤有机质含量第11页，共55页。土壤容重和土壤比重（土壤密度）测定土壤容重的测定

环刀（容重圈）法土壤密度的测定

比重瓶法第12页，共55页。土壤三相组成计算

固相率=（容重/土壤密度）x100%土壤含水量（质量%）=（土壤水质量/干土质量）x100%土壤含水量（容积%）=土壤含水量（质量%）x土壤容重孔隙度=1－固相率=1－(容重/土壤密度）x100%气相率=1－容积含水率土壤孔隙比=孔隙度/(1-孔隙度)第13页，共55页。土壤孔隙分级

毛管孔隙0.001-0.1（0.06)mm贮存孔隙0.001-0.03mm)第三节土壤孔性和土体构造第14页，共55页。毛管孔隙(capillarypore)孔径：0.02(0.06)—0.002(0.0002)mm。水分水吸力在T=3/0.06=50百帕至T=3/0.002=1500百帕之间，对植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生长和活动。第15页，共55页。

（又称无效孔隙）孔径<0.002mm(<0.0002mm)水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤对水的吸力很强，水分对植物基本无效非活性孔隙(inactivepore)第16页，共55页。通气孔隙(aerationpore)孔径＞0.02(0.06)mm，透水通气，通常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和微生物均可在通气孔隙中活动。第17页，共55页。土壤孔性与土壤肥力理想的土壤三相组成3)孔隙度>50%(壤土和粘土）通气孔隙8-15%(旱作）第18页，共55页。一、土壤结构体（soilconfiguration)（一）土壤结构体概念1、土壤结构性(soilstructurality)土壤中单粒、复粒的数量、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性。第二部分：土壤结构性(soilstructure)第19页，共55页。

2、土壤结构体（soilconfiguration）

土粒在胶结物(有机质、碳酸钙、氧化铁)的作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质不同的土团。第20页，共55页。1、块状结构(cloddystructure)

形状：立方体型，纵轴和横轴大体相等，边面不明显，内部紧实。

产生条件：熟化度较低的表层土壤或缺乏有机质而粘重的底土多为块状结构。

大小划分：大块状结构,直径>10cm;小块状结构直径5～10cm。(二)土壤结构体种类（soilconfigurationtype）第21页，共55页。2

、团块状(crumbystructure)

形状：与块状相似，较块状结构小，略呈圆形，表面不平。

大小划分：大团块结构，直径5～3cm；团块状结构，直径3～1cm；小团块状结构，直径<1cm。第22页，共55页。3、核状结构(nuttystructure)

形状：立方体型，边面明显的多棱角碎块，内部紧实，泡水后不易散碎。

产生条件：在粘重的心土层或由氢氧化铁胶结土粒后形成核状结构。

大小划分：大核状，直径>1cm；核状，直径7～10mm；小核状，5～7mm。第23页，共55页。4、柱状(columnarstructure)

形状：侧面，横断面形状不规则。

产生条件：柱状结构是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现。

大小划分：大柱状结构，>5cm；柱状结构，3～5cm；小柱状结构，<3cm。第24页，共55页。5、棱柱状结构(prismaticstructure)

形状：同柱状结构，棱角尖锐明显，横断面略呈三角形。

产生条件：粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形成棱柱状结构。

大小划分：大棱柱状结构，>5cm；棱柱状结构，3～5cm；小棱柱状结构，<3cm。第25页，共55页。6、片状、板状结构(platystructure)

形状：横轴远大于纵轴，呈扁平状结构体。

产生条件：雨后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底层。

大小划分：>3mm者为板状，<3mm者为片状。第26页，共55页。7、团粒结构(granularstructure)

形状：近似于球形，疏松多孔的小土团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤的标志特征。

大小划分：一般为0.25～10mm，(microaggregate)，水稻土中多为微团粒结构。第27页，共55页。土壤团粒体第28页，共55页。自然因素（动物孔穴等）薄片观察（土壤微形态）一、土壤结构体（soilconfiguration)一、土壤结构体（soilconfiguration)非活性孔隙(inactivepore)第二部分：土壤的结构性部则有利于腐殖化(humification)，保存养分。1、小水库(reservoir)团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤膨压的差异使土体产生裂痕，一旦融化，b、水化半径大的离子凝聚能力弱，反之b、水化半径大的离子凝聚能力弱，反之第29页，共55页。二、土壤结构体（soilconfiguration)的形成

第一阶段是土粒在自身的粘结、凝聚或和外物胶结作用下粘聚形成致密土体或次生复粒(secondarycompoundparticle)(微团聚体(microaggregate))；

第二阶段是团聚体(aggregate)进一步粘结形成结构体或致密土体。第30页，共55页。1、土粒粘聚(soilparticlecoagulation)（1）阳离子凝聚(cationcoagulation)土壤胶粒(soilcolloid)通常带有负电荷，带负电荷的土壤胶粒在阳离子(cation)作用下，发生相互凝聚。a、高价离子凝聚能力大于低价离子;b、水化半径大的离子凝聚能力弱，反之则较强。第31页，共55页。常见阳离子凝聚能力：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+农业生产(agriculturalproduction)中，常施用石灰(酸性土)或石膏(碱性土)，利用Ca2+的作用促进土粒凝聚。增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。第32页，共55页。(2)水膜(waterfilm)的粘结作用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，把相邻的土粒团聚在一起，形成土团。农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。第33页，共55页。(3)胶结作用(cementation)

a、简单的无机胶体(simplesoilmineralcolloid)土壤中Fe2O3·xH20、Al2O3·yH20、SiO2·zH20等，常以胶膜形态包被在一起，形成的结构体。往往是致密紧实的结构体，如核状结构，对协调水肥的能力极差。第34页，共55页。b、粘粒(clay)粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强，并可通过带正电和带负电边面的静电引力使其团聚。c、有机质(organicmatter)土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素以及许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。第35页，共55页。2、土壤结构的成型（1）干湿交替作用(alternationofdryingandwetting)蒙脱石类的膨胀收缩性强，而水云母类和高岭石类的膨胀收缩性则较弱。土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，有如“爆破”一样。促使土体破碎形成结构。第36页，共55页。a、当干湿交替时，由于胀缩性的差异使土体产生不等的变形而依脆弱线开裂成小块b、当土体吸水时，由于孔隙中闭蓄的空气所产生的压力，使土体破碎第37页，共55页。（2）冻融交替作用

(alternationoffreezingandthawing)

水分结冰时体积膨胀增大约9%，对周围的土体产生压力而使土壤崩裂。

孔径愈小，其中水分冰点愈低。造成膨压的差异使土体产生裂痕，一旦融化，土壤就会沿裂痕酥散。第38页，共55页。(3)生物作用(biologicaleffect)

a、植物根系的穿插挤压，可使土体破碎形成结构。b、土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等，对土壤结构形成均有一定作用。(4)土壤耕作(soiltillage)通过合理耕作，在机械压力作用下，土体破碎形成结构。同时耕作使土肥相融、促进良好结构的形成。第39页，共55页。三、团粒结构(granularstructure)在土壤肥力(soilfertility)上的意义团粒结构具有小水库、小肥料库、空气走廊的作用，协调水气状况能力强，因而是理想的结构体。第40页，共55页。1、小水库(reservoir)团粒结构透水性好，可接纳大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigationwater)，而团粒内部保水性强，天旱(drought)时还可防止水分蒸发(evaporation)。天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而蒸发损失。第41页，共55页。2、小肥料库具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化(mineralization)，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化(humification)，保存养分。

3、空气走廊由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通(ventilation)第42页，共55页。四、土壤良好结构体的培育1、大量施用有机肥2、实行合理耕作3、实行合理轮作4、施用石膏或石灰5、施用土壤结构改良剂(soilconditioner)第43页，共55页。腐殖质

砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒第44页，共55页。第三部分：土壤耕性(soiltilth)土壤耕性是指土壤在耕作时所表现的特性，也是一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映。（1）耕作难易程度（2）耕作质量的好坏（3）宜耕期长短

第45页，共55页。土壤物理机械性土壤物理机械性是多项土壤动力学性质的统称，它包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其它受外力作用后（如农机具的切割、穿透和压板等作用）而发生形变的性质。

第46页，共55页。显，横断面略呈三角形。同时耕作使土肥相融、促进良好结构的形成。团称团粒结构，是含有机质丰富肥沃土壤第三节土壤孔性和土体构造--偏振光显微镜农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。塑性(plasticity)：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。SiO2·zH20等，常以胶膜形态包被在一土壤胶粒(soilcolloid)通常带有负电土体产生不等的变形而依脆弱线开裂成小块（1）阳离子凝聚(cationcoagulation)团粒结构透水性好，可接纳大量降水土壤塑性(soilplasticity)土壤含水量（质量%）形状：同柱状结构，棱角尖锐明孔径愈小，其中水分冰点愈低。粘结性和粘着性

土壤粘结性是土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。土壤粘着性是土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着外物表面的性能。第47页，共55页。影响土壤粘结性和粘着性的因素有：

土壤质地土壤含水量土壤结构土壤腐殖质含量