土壤矿物物组成与特性

第一章土壤矿物质[本章导读]在了解土壤和土壤肥力的基础上，本章重点理解土壤母质的概念与性质，土壤母质的常见类型；土壤粒级、土壤质地的概念、分类标准；不同粒级土粒的矿物组成、化学组成和基本特性；重点掌握不同质地土壤的肥力特征、生产特性、利用和改良途径及措施。

土壤是由固、液、气三相物质组成的自然体，其中，固相部分由许多大小不等的矿物质颗粒和有机质颗粒组成。对于一般土壤来说（自然植被茂密的森林土壤和草原土壤除外），土壤矿物质颗粒约占土壤固相部分的95%以上，是构成土壤的最基本的物质，与土壤性质关系密切。第一节土壤母质一、土壤母质的概念（P27）

裸露在地表的岩石矿物，经各种风化作用形成疏松的、粗细不同的矿物颗粒的地表堆积体，因为它是形成土壤的基础，故称之为土壤母质，或成土母质。二、土壤母质的来源土壤是由裸露在地表坚硬、巨大的岩石，经过风化作用和成土作用而形成：岩石（经各种风化作用）→母质（经成土作用）→土壤。土壤最初来源是岩石，而岩石又是由一种或多种矿物组成，所以我们对土壤的认识需要从认识岩石和矿物开始：

1.地壳的元素组成地壳的元素组成中含有元素周期表中绝大多数的元素，但这些元素在含量上有很大的差异。1）：地壳的元素组成中主要成分是O（46.40%～49.52%）、Si（25.75%～29.50%）、Al（7.45%～8.80%）、Fe（4.20%～5.10%）这四种元素。尤其是O、Si这两种元素占75%以上，而O占了近一半，所以O、Si、Al、Fe这四种元素对土壤性质有深远的影响，土壤的很多性质与这四种元素密切相关。2）：某些植物生长的必需营养元素：比如：Mn、Zn、Cu、B、Mo等不仅含量少，而且都以难溶性的化合物封闭在坚硬的岩石中，处于极分散的状态，植物难于吸收利用。

所以地壳由原来的状态变成能生长植物的肥沃土壤，中间需要经过一个极其复杂的质变过程。坚硬的岩石必须崩解、碎裂，分解成母质，植物营养元素才能被释放、被集中，空气和水分才能流通，肥力才可以发展，土壤才能形成。2.矿物（1）概念：矿物是指天然存在于地壳中有一定的化学组成、物理特性、内部构造的化合物或单质元素。在已经发现的自然界的3000多种矿物中，绝大多数是化合物、结晶质、固态的。少数是单质、非结晶质、液态的。矿物是岩石的组成部分。（2）分类：按照矿物的起源可分为：原生矿物和次生矿物

（3）主要成土矿物的组成和特性：见P21表1-1。3、岩石（rock）概念：是在地质作用下，由一种或多种矿物有规律组合而成的集合体，它具有一定的结构和构造特征。分类：自然界中岩石种类繁多，根据其成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。（1）岩浆岩：由岩浆冷凝以后而形成的岩石。我们还可以根据岩石中SiO2含量多少来划分岩浆岩的类型：SiO2＞65%酸性岩；52%～65%中性岩；45%～52%基性岩；＜45%超基性岩

共同特征：没有层次、没有化石、不含有机沉淀物。（2）、沉积岩：各种先成岩（岩浆岩、变质岩、原有的沉积岩）经过风化、搬运、沉积，重新固结而成的岩石，或者生物的遗骸、生物新陈代谢所形成的物质沉积以后所形成的岩石。沉积岩种类很多，一般可分为三类：a：碎屑岩：砾岩、砂岩；b：粘土岩：页岩、粘土岩；c：化学岩、生物岩：石灰岩、白云岩。共同特征：有层次、常有化石。（3）变质岩：地壳中的岩浆岩、沉积岩、原有的变质岩由于受到地壳的运动或岩浆活动的影响，在高温、高压的条件下，使岩石内部发生激烈变化，使矿物发生重新结晶或重新排列，甚至化学成分发生激烈变化而形成的新岩石。共同特征：岩石致密坚硬，不易风化，呈片状组织。常见的主要的成土岩石见P23表1-23.岩石矿矿物的风化形形成了土壤母母质岩石的风化作作用：地壳表面坚硬硬而巨大的岩岩石，在外界界因素的作用用下逐渐发生生崩解破碎和和分解作用，，岩石由大块块→小块→细细粒，同时岩岩石的矿物组组成和化学组组成发生改变变的过程。按照风化作用用的因素和特特点可分为物物理风化、化化学风化、生生物风化三种种类型。1)、物理风风化：岩石受受物理因素作作用而崩解碎碎裂的过程。。物理风化的因因素主要是：温度度引起的热胀胀冷缩，冰冻冻的挤压，流流水的冲刷，，风、冰川等等自然动力的的磨蚀、根系系的穿插等。。其结果使岩石石由大块→小块块→细粒，使岩石有了对对水分和空气气的通透性，，为岩石的进一一步风化，尤尤其是化学风风化创造条件件，但没有改变岩石的矿物组组成和化学组组成。2)、化学风风化：岩石由由于受到化学学因素作用而而引起的破坏坏过程。这些化学作用过程程主要包括：：溶解作用、水水解作用、水水化作用、氧氧化作用等。。其中水解作用能使使岩石中的矿矿物发生彻底底分解，引起起岩石内部矿矿物组成和性性质的彻底改改变，所以水解作用被认认为是化学风风化中最主要要的作用和基基本环节。化学风化的结结果：使岩石石进一步分解解，彻底改变变了原来岩石石的矿物组成成和性质，产生了一批新新的次生粘土土矿物，它们的颗粒粒很细，一般般均＜0.001㎜，呈呈胶体分散状状态，使母质开始具具有吸附能力力、粘性和可可塑性，并出出现了毛管现现象，有一定的蓄水水性，同时也也释放了一些可可溶性盐，是植物养分分的最初来源源。3)、生物风风化：矿物在在生物影响下下所引起的破破坏作用；主要表现为植物根系系的穿插插作用，动物的穴穴居习性对岩岩石引起起的机械械破碎作作用，以以及生物生命命活动产生的CO2、O2以及分泌泌的各种种有机酸酸、无机机酸能加加速化学学风化的的进程。。生物风化化的结果果：一方面加加速岩石石的风化化，更重重要的能能使风化化产物中中的植物营营养元素素能在母母质表层层累积和和集中，，同时累累积了有有机质，，发展了肥肥力，所所以生物参与与风化作作用，也也就意味味着成土土作用的的开始。三、土壤壤母质的的新性质质岩石风化化的结果果产生了了母质，，母质与岩岩石相比比产生了了一些新新的特性性：1.具具有了了分散性性。物理风化化使岩石石由大块块→小块块→碎屑屑，由致致密坚硬硬态→疏疏松态，，具有了了分散性性。2.初初步具具有了通通气透水水、蓄水水和吸附附物质的的性能。。化学风化化和生物物风化使使碎屑变变为较细细的颗粒粒，于是是土粒表表面积增增大了，，具有了了一定的的吸附能能力；同同时粒间间存在着着大小不不同的孔孔隙，使使母质初初步具有有了透水水通气、、蓄水和和吸附物物质的性性能。3.含含有一一定的可可溶性养养分。在各种风风化作用用下，处处于不溶溶状态的的营养元元素从岩岩石矿物物中释放放出来，，形成可可溶性的的物质，，如Ca、Mg、K、、Na的的碳酸盐盐、硫酸酸盐等。。与岩石相相比，土土壤母质质初步具具备了水水、肥、、气、热热条件，，但与土土壤相比比，水肥肥气热还还不能很很好地统统一，它它只是为为肥力的的进一步步发展打打下基础础，为成成土作用用创造条条件。四、土壤壤母质的的类型及及特征：：根据风化化产物搬搬运动力力和沉积积特点的的不同，，可把成成土母质质分为以以下几类类：1、残积积物：也也称残积积母质，未经外外力搬运运而残留在原原地的风风化产物物，多分布布在山地地和丘陵陵的较高高部位。。2、坡积积物：在重力和和雨水冲冲刷作用用下，将将山坡上上的风化化物搬运运到坡脚脚或谷地地堆积而而成。3、洪积积物：由于山山区临时时性洪水水爆发，，洪水夹夹带岩石石碎屑、、砂粒、、粘粒等等物质沿沿山坡下下泻到平平缓地带带沉积而而成的堆堆积物，，形状扇扇形。4、冲积积物：岩石风化化产物受受河流经经常性流流水的侵侵蚀和搬搬运，在在流速减减缓时沉沉积于河河谷地区区的冲积积物。5、湖积积物：湖水泛泛滥沉积积而成的的沉积物物。6、海积积物：由于海岸岸上升或或江河入入海回流流的淤积积物露出出水面形形成。7、风积积物：风力吹来来的泥砂砂堆积而而成。8、黄土土：是第四纪纪沉积物物，是风风力堆积积而成。。9、红土土：又称第四四纪红色色粘土，，分布在在我国南南方，多多呈红色色、红棕棕色，质质地粘重重，养分分少。第二节土土壤壤的矿物物组成及及特性一、矿质质土粒（一）土土壤的矿矿物组成成坚硬的岩岩石及其其矿物经经过一系系列风化化、成土土过程之之后形成成的大大大小小的的颗粒物物质，统统称为土土壤矿物物质（soilmineral））。土壤壤矿物质质颗粒的的大小及及其在土土壤中所所占的比比例决定定着土壤壤的基本本特性。。土壤矿物物质颗粒粒按其来来源可分分为两类类：原生矿物物：指那些在风化过过程中未改变化化学组成成，而遗留留在土壤壤中的原原始成岩岩矿物。。主要是石石英和由由正长石石、斜长长石、白白云母、、黑云母母、辉石石、角闪闪石等组组成的原原生硅酸酸盐矿物物。它们们对土壤壤肥力的的作用有有两方面面，一方方面构成成土壤的的“骨骼骼”；另另一方面面通过风风化而释释放各种种养分，，但这个个过程是是极其缓缓慢的。。次生矿物物：在风化及及成土过过程中新形成的矿物，，也称为为粘土矿矿物或粘粘粒矿物物。次生矿物物以结晶晶层状铝铝硅酸盐盐矿物为为主，还还有相当当数量的的晶态和和非晶态态的Si、Fe、Al氧化物物和水化化氧化物物等。（二）土土壤矿物物质的化化学组成成各粒级土土粒的矿矿物组成成不同，，其化学学成分也也发生相相应变化化：砂粒和粉粉粒中SiO2含量高，粘粒中中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量量较多。。随着土壤壤单粒由由大到小小，SiO2含量逐渐渐减少，，磷、钾钾、钙、、镁、铁铁等养分分含量逐逐渐增加加。因此，不不同粗细细的土粒粒，对土土壤植物物养分的的供应潜潜力不同同。（三）、、土壤的的机械组组成1、土壤壤粒级（1）、、土壤粒粒级的概概念:（陆欣P29））土壤矿物物质颗粒粒以单粒粒和由单单粒粘合合而成的的复粒一一起存在在。单粒直径径大小不不同，其其组成和和性质也也随之变变化，据据此将土土壤单粒粒划分为为若干粒粒径等级级，即为为土壤粒粒级(soilseparates)，，或称粒粒组(particlegroup)。。换言之之，根据土壤壤单粒直直径大小小和性质质变化而而划分的的土粒级级别称为为粒级（（粒组））。同一粒级级的土粒粒，成分分和性质质基本一一致，粒粒级间则则有明显显差别。。平时所说说的砂粒粒、粉粒粒和粘粒粒就是粒粒级的名名称。（二）、、各级土土粒的性性质土粒的物物理性质质在0.01mm和0.001mm处有明明显变化化。粒径径大于0.01mm的的粒级，，一般无无可塑性性和胀缩缩性，但但有一一定的透透水性，，其吸湿湿力、保保肥力和和粘结力力等都很很微弱。。而小小于0.01mm的土土粒，则则具有明明显的可可塑性和和胀缩性性，但无无透水性性，其吸吸湿力、、保肥力力和粘结结力等都都有突出出的增加加。小于于0.001mm的土土粒，这这种突增增更明显显。1.石砾砾及砂粒粒石砾及砂砂粒是风风化碎屑屑，其其所含矿矿物成分分和母岩岩基本一一致，不不能充分分反映土土壤形成成条件。。它们们形状不不一，无无可塑性性和粘结结力，因因而砂粒粒多的土土壤是松松散的。。又因其其粒径大大，与与外界接接触面小小，所以以经受化化学风化化的机会会也少，，养分的的释放很很慢，有有效养养分缺乏乏。由于于比表面面小，所所以土粒粒的表面面吸湿性性和吸肥肥力都很很小。又又因为他他们粒间间孔隙大大，所所以透水水性强，，排水易易，通气气良好，，但易溶溶性的养养分也易易于随水水流失。。石砾和和砂粒的的另一特特点，即即它们不不会因干干湿而胀胀缩。2.粘粒粒粘粒颗粒粒细小，，是化化学风化化的产物物，其所所含的矿矿物质成成分和原原来母质质有所不不同，属属于次生生矿物一一类。从从化学成成分讲，，粘粒中中的SiO2比比砂粒和和粉粒要要少得多多。(1)颗颗粒细细，表面面吸湿性性强，粒粒间孔隙隙很小，，有明显显的毛管管作用，，透水缓缓慢，排排水困难难，通气气不畅。。(2)粘粘结力强强，常成成土团或或土块；；单独的的粘粒很很多成片片状，所所以粘土土的可塑塑性和胀胀缩性显显著，干干时土块块易于龟龟裂。(3)粘粘粒本身身含养分分丰富，，且由于于土粒细细小，比比面大，，粘粒中中的微细细者，还还具有胶胶体特性性，能能吸附养养分，所所以土粒粒的表面面吸肥力力和整个个土体的的保肥力力都较强强，有效效养分的的储量较较多。(4)由由于粘粒粒是土壤壤形成过过程中的的新生产产物，所所以它的的类型和和性质能能反映出出土壤形形成的条条件和作作用。3.粉（（砂）粒粒颗粒大小小介于粘粘粒和砂砂粒之间间。其其矿物成成分中有有原生的的，也有有次生的的。粉粒粒只有微微弱的可可塑性和和胀缩性性；粘粘结力在在湿时明明显，干干时减弱弱。它的的很多性性质介于于砂粒和和粘粒之之间。粉粉粒很容容易进一一步风化化。（2）、、土壤粒级级的分类类（陆欣P30））土粒分级级一般是将将土粒分分为石砾、砂粒、粉粒和粘粒四级。①国国际制土土粒分级级：特点：十十进位制制，易于于记忆，，但人为为性大。。②卡卡庆斯基基制：前苏联土壤壤学家卡庆庆斯基提出出的土壤粒粒级分类标标准,既细细致又简明明，细致方方案对粉粒粒划分较细细，符合我我国许多土土壤中粉粒粒多样化的的特点；简明方案则则先以粒径1mm为界界分出粗骨骨和细土两两部分，而细土中又又以粒径0.01mm为界划划分出“物物理性砂粒粒”和“物物理性粘粒粒”，运用起来易易于掌握，，我国多采采用此制。。③中国制二、土壤质质地（一）土土壤质地的的概念自然界的土土壤不是只只由单一粒粒级的颗粒粒所组成，，而是由大大小不同的的各级土粒粒以各种比比例关系自自然地混为为一体。1、土壤质地：：土壤中各各粒级土粒粒含量（重重量）百分分率的组合合，叫做土土壤质地。。（二）土壤壤质地分类类（陆欣P31）：根根据土壤中中各粒级土土粒含量（（重量）百百分率进行行的土壤分分类，称为为土壤质地地分类。（三）不同同质地土壤壤的肥力特特征及利用用管理1、砂质土土1)肥肥力特征征表现为：：(1)蓄水水力弱（2）保肥肥能力差（3）养分分含量少(4)通气气性、透水水性好(5)土温温变化快（6）易耕耕作。<2>利用用管理①选择耐旱旱品种，保保证水源，，即时灌溉溉，尽可能能以秸秆覆覆盖土面，，以防止蒸蒸发。②多施有机机肥料，施施用有机肥肥料要注意意“少量多多次”，勤勤施、少施施，防止后后期脱肥。。③由于温差差变化大，，不利于某某些作物生生长，但对对作物体内内碳水化合合物积累有有利，能提提高薯类及及其它块根根作物产量量。④有的容易易闭结，做做水田时应应注意边耕耕作边插秧秧。*热性土：：早春时节，，随着气温温逐渐回升升，砂土易易于转暖，，因而有““暖土”之之称，亦叫叫“热性土土”。*冷性土：：早春时节，，随着气温温逐渐回升升，粘土土土温上升较较慢，因而而有“冷土土”之称，，亦叫“冷冷性土”。。2、粘质土土(1)肥力力的特征：：（1）保水水性好（2）保肥肥性好（3）养分分含量丰富富(4)通气气性、透水水性差(5)土温温比较稳定定（6）耕耕作比较困困难。〈2〉利用用管理①注意排水水措施，采采用深沟高高畦、窄垄垄等办法，，以利于作作物生长。。②过于粘重重的土壤，，宜把肥料料施于根际际，适当增增加施肥量量。③对粘着力力过强、有有机质特别别缺乏的““死泥土””，应多施施有机肥料料，以改善善土壤结构构。3、壤质土土总体上讲土土壤质地对对土壤肥力力和性质有有着重要的的影响，但但它不是决决定土壤肥肥力的唯一一因素，一一种土壤在在质地上的的缺点，可可以通过改改良土壤结结构和调节节土壤颗粒粒组成而得得到改善。。（四四））土土壤壤质质地地的的改改良良1、、增增施施有有机机肥肥料料无论论是是砂砂质质土土还还是是粘粘质质土土，，增增施施有有机机肥肥，，提提高高土土壤壤OM含含量量，，都都能能起起到到改改良良土土壤壤的的作作用用，，因因为为OM的的粘粘结结力力和和粘粘着着力力比比砂砂粒粒大大，，但但是是比比粘粘粒粒小小，，可可以以克克服服砂砂土土过过砂砂，，粘粘土土过过粘粘的的缺缺点点。。另外外，，OM还还能能促促进进土土壤壤结结构构的的形形成成，，使使土土体体疏疏松松，，增增加加砂砂土土的的保保肥肥性性。。2、、掺掺砂砂、、掺掺粘粘，，客客土土调调剂剂对于于砂砂土土地地可可以以掺掺入入粘粘土土、、河河沟沟中中的的淤淤泥泥，，对对粘粘土土可可以以掺掺入入砂砂土土，，从从而而达达到到改改良良土土壤壤质质地地的的目目的的。。3、、翻翻淤淤压压砂砂、、翻翻砂砂压压淤淤从土土壤壤的的剖剖面面层层次次看看，，有有的的砂砂土土下下面面有有淤淤粘粘土土，，有有的的粘粘土土下下面面有有砂砂土土，，可可以以先先把把表表土土翻翻到到一一边边，，再再把把下下层层土土翻翻上上来来，，使使上上、、下下层层的的土土壤壤混混合合，，可可以以达达到到改改良良土土壤壤质质地地的的目目的的。。4、、引引洪洪漫漫淤淤、、引引洪洪漫漫砂砂利用用洪洪水水中中携携带带的的泥泥砂砂来来改改良良砂砂土土和和粘粘土土。。但但要要注注意意引引洪洪漫漫淤淤改改良良砂砂土土时时，，要要提提高高进进水水口口，，以以减减少少砂砂粒粒的的流流入入量量，，引引洪洪漫漫砂砂时时则则要要降降低低入入水水口口，，以以使使有有更更多多的的粗粗砂砂进进入入。。5、、根根据据不不同同的的土土壤壤质质地地采采用用不不同同的的耕耕作作管管理理措措施施。。思考考题题：：1.何何为为土土壤壤有有机机质质？？土土壤壤有有机机质质有有哪哪些些类类型型？？2.土土壤壤有有机机质质的的矿矿质质化化过过程程和和腐腐殖殖化化过过程程的的概概念念？？影影响响有有机机质质转转化化的的因因素素有有哪哪些些？？试试说说出出3.土土壤壤有有机机质质的的矿矿质质率率和和腐腐殖殖化化系系数数的的概概念念？？4.土土壤壤有有机机质质在在土土壤壤肥肥力力上上有有哪哪些些作作用用？？如如何何保保持持耕耕地地土土壤壤有有机机质质的的平平衡衡？？5.有有机机残残体体的的C/N，，微微生生物物生生命命活活动动,有有机机质质的的分分解解速速度度和和N素素供供应应水水平平之之间间的的关关系系如如何何?6.某某农农田田耕耕层层土土壤壤有有机机质质含含量量为为18g/kg，，其其矿矿化化率率为为3.2%，，耕耕层层中中根根茬茬残残留留量量为为80kg/667m2，根根茬茬的的有有机机质质含含量量为为800g/kg，，腐腐殖殖化化系系数数为为45%，，为为使使土土壤壤有有机机质质保保持持平平衡衡，，每每年年每每667m2需投投入入圈圈肥肥多多少少kg?(已已知知圈圈肥肥中中有有机机质质的的含含量量为为360g/kg，，腐腐殖殖化化系系数数为为26.8%，，耕耕层层土土重重为为150000kg/667m2）第三三章章土土壤壤孔孔性性、、结结构构性性和和耕耕性性[本本章章导导读读]本章章主主要要介介绍绍土土壤壤的的基基本本物物理理性性质质，，包包括括土土壤壤的的孔孔隙隙性性质质和和土土壤壤的的结结构构性性。。要要求求了了解解土土壤壤孔孔隙隙和和土土壤壤结结构构的的作作用用，，掌掌握握土土壤壤孔孔性性和和土土壤壤结结构构性性的的概概念念，，理理解解土土壤壤孔孔隙隙数数量量与与类类型型与与土土壤壤通通气气性性和和土土壤壤保保水水性性之之间间的的关关系系，，土土壤壤团团粒粒结结构构的的形形成成和和创创造造途途径径。。土壤孔性性、结构构性是土土壤两项项重要的的物理性性质，对对土壤理理化性状状、肥力力因素、、植物根根系的生生长发育育均有重重大影响响。它影影响到土土壤肥力力各因素素之间的的协调、、作物根根系的伸伸展、土土壤水分分的渗透透、通气气状况、、微生物物活动以以及土壤壤养分的的转化、、供应等等。土壤壤孔性、、结构性性易受自自然因素素影响和和人为调调控，是是研究土土壤肥力力和壤培培肥首先先探索的的土壤基基本性质质。所以以，人们们通过一一系列措措施，创创造良好好的结构构状况与与松紧状状况，使使之具有有适宜的的土壤孔孔隙和良良好的孔孔性，从从而提高高土壤肥肥力，为为作物生生长创造造良好的的土壤物物理环境境条件。。第一节土土壤孔孔性自然状态态的土体体，由于于土粒与与土粒、、土团与与土团之之间通过过点和面面的接触触，形成成大小不不等、形形状各异异的空间间，这些些空间就就称为土壤孔隙隙。土壤孔孔隙不仅仅是土壤壤水分和和空气存存在的空空间，也也是物质质和能量量交换的的通道。。土壤孔性性(soilporiness)是指土土壤孔隙隙的性质质。土壤孔性性通常包包括孔隙隙的数量量（总量量）、类类型（孔孔隙的大大小）及及分配（（大小孔孔隙隙的的比例））三个方方面。前者决定定着液、、气两相相的总量量，后两两者关系系到液、、气两相相的比例例。所以以为了满满足作物物对水分分和空气气等的需需要，有有利于根根系的伸伸展和活活动，要要求土壤壤不仅应应有适量量的孔隙隙，而且且大小空空隙的比比例也要要适宜。。一、土壤壤密度、、容重和和孔隙度度㈠土壤壤密度土壤密度度：是指单位位体积固固体土粒粒(不包包括粒间间孔隙））的干重重，其单位是是g/cm3或t/m3。土壤密度度值主要要取决于于土壤矿矿物组成成，有机机质含量量对它也也有一些些影响。。多数土土壤矿物物的密度度在2.6～2.7左左右，平平均2.65。。有机质质的密度度在1.25～～1.40之间间，土壤密度度一般取取2.65。㈡土壤壤容重土壤容重重：是指单位位容积原原状土(包括粒粒间孔隙隙）的干干重，单单位为g/cm3或t/m3。土壤容容重的数数值大体体在1.00～～1.80之间间。影响土壤壤容重的的因素主主要是土土壤质地地、土壤壤有机质质含量、、土壤结结构状况况和土壤壤耕作等等。一般来讲讲，土质质粘重、、有机质质含量低低、无团团粒结构构和经常常受到耕耕作挤压压的土壤壤容重相相对较大大，反之之较小。。对多数作作物来讲讲，土壤壤容重在在1.0～1.3之间间较为适适宜。在水田土土壤处于于完全浸浸水状态态时，单单位容积积土壤干干重称为为浸水容重重。水田土土壤耕作作层浸水水容重一一般变化化在0.5～0.6g/cm3之之间。土壤容重重是土壤壤重要的的基本数数据，其其重要性性表现在在以下几几个方面面：(1)根据土壤壤容重判断土壤壤的松紧紧状况。对相同同质地的的土壤来来讲，疏疏松多孔孔的土壤壤容重小小，紧实实而缺少少团粒结结构的土土壤容重重大。(2)根根据容重重可以计算算一定面面积，一一定厚度度的土壤壤质量。例如，1hm2土地耕作作层厚度度为0.20m，容重重为1.15t/m2,则它的的总质量量为：10000×0.20×1.15=2300(t)所以，我我们通常常按每公公顷耕层层土壤的的质量为为2300t，，折合合每667m2耕层土重重约150t即150000kg计算。。(3)计计算土土壤中各各种组分分的数量量。根据土土壤质量量可计算算出土壤壤各组分分的实际际含量，，如土壤壤含水量量、有机机质含量量、养分分含量和和盐分含含量等，，作为灌灌排、施施肥、改改良土壤壤的依据据。例如如，土壤壤有机质质含量为为2%，，求1hm2耕层土壤壤中有机机质的总总量是多多少？150000××15×2%=45(t)即1hm2耕层土壤壤的有机机质总量量为45t。(4)计计算土土壤孔隙隙度（5）计计算土壤壤三相比比三、土土壤孔隙隙状况（一）土土壤孔性性1、土壤壤孔隙度度和孔隙隙比在一定体体积原状状土内，，孔隙的的体积占占整个土土壤体积积的百分分数称为为土壤孔隙隙度，也称为土土壤总孔孔隙度。。它是衡量量土壤孔孔隙数量量的指标标。孔隙隙度大，，孔隙体体积所占占的比例例大；；反之则则小。一一般在实实际工作作中是通通过土壤壤容重和和密度来来换算。。如下式式：土壤孔隙隙度（%）=（（1-容容重/密密度）××100土壤孔隙隙的数量量也可用用土壤孔隙隙比表示。它是土壤壤中孔隙隙容积与与土粒容容积的比比值。其值为1或稍大大于1为为好。土壤孔隙隙比=孔孔隙度/（1-孔隙度度）（二）土土壤孔孔隙的大大小分级级孔隙度反反映了土土壤孔隙隙“量””的方面面，并未未说明土土壤孔隙隙“质””的方面面。而土土壤孔隙隙大小的的差异，，也会对对土壤保保水、透透水、通通气以及及其它性性质产生生显著的的影响。。1、当量量孔径（equivalentdiameter）土壤学中中的孔隙隙直径是是指与一一定吸水水力相当当的孔径径称当量孔径径或有效效孔径。。它与孔隙隙的形状状和均匀匀性无关关。当量量孔隙与与土壤吸吸力呈反反比，孔孔隙愈小小则土壤壤水吸力力愈大。。当量孔隙隙与土壤壤吸力的的关系按按下式计计算：d=3/s式中：d-为为孔隙的的当量孔孔径，单单位为mm；s-为为土壤水水吸力，，单位为为千帕（（Kpa）或厘厘米水柱柱高（cmH2O）当量孔径径与土壤壤水吸力力成反比比，孔隙隙越小则则土壤水水吸力越越大。每每一当量量孔径与与一定的的土壤水水吸力相相对应。。例如，，当土壤壤水吸力力为10kPa时，，当量孔孔径为0.3mm。也也就是说说，此时时的土壤壤水分是是保持在在孔径为为0.3mm以以下的孔孔隙中，，而在大大于0.3mm的孔隙隙中则无无水。通常将土土壤孔隙隙分为三三种类型型：非活性孔孔隙、毛毛管孔隙隙和通气气孔隙。。1.非活活性孔隙隙这是土壤壤中最细微的孔隙，，当量孔孔径约在在0.002mm以下下，土壤壤水吸力力在150kpa以上上。在这这种孔隙隙中，几几乎总是是被土粒粒表面的的吸附水水所充满满。土粒粒对这些些水有极极强的分分子引力力，使之之不易运运动，也也不易损损失，不不能为植植物所利利用。这这种孔隙隙在肥力力上没有有意义，，故称为为无效孔隙隙或非活性性孔隙。。2.毛管管孔隙是指土壤壤中毛管管水所占占据的孔孔隙，当量孔孔径约为为0.02～～0.002mm。毛毛管孔隙隙中的土土壤水吸吸力约为为15～～150kpa。毛毛管孔隙隙当中的的水分受受毛管力力的作用用，能够够运动，，易被植植物吸收收。这种种孔隙主主要作用用是保蓄蓄有效水水分。3.通气气孔隙这种孔隙隙比较粗大，当量孔孔径大于于0.02mm，相相应的土土壤水吸吸力小于于15kpa，，这部分分孔隙，，所含的的水分极极易在重重力的作作用下向向深层土土壤渗透透，不具具有毛管管力，成成为空气气流动的的通道。。三、影影响土壤壤孔性的的因素土壤孔性性主要受受来自于于外部环环境条件件（自然然因素、、人为因因素）和和土壤本本身某些些属性的的影响，，而其中中则以内内因为主主导，自自然因素素与人为为因素是是影响土土壤本身身属性进进而影响响土壤孔孔性的。。1．土壤壤质地(soiltexture)在土壤有有机质含含量不高高的情况况下，土土壤质地地是影响响孔性的的基本因因素。砂砂土孔隙隙度小，，通气孔孔隙度较较多；而而无结构构的粘土土则相反反，孔隙隙度较大大，但通通气孔隙隙较小；；壤土的的孔隙度度居中，，其各种种孔隙分分布比较较适当。。2．土土粒排列列方式土壤质地地相同，，一定容容积的土土壤，由由于土粒粒排列方方式不同同，其孔孔隙度和和大小孔孔隙的分分配有很很大差别别。3．土壤结结构(soilstructure)同样质地地的土壤壤，若有有团粒结结构存在在，会改改善土壤壤的松紧紧和孔隙隙状况，，其容重重变小（（可在1.0~1.2Mg/m3以下），，孔隙度度相应增增大（一一般在55%~60%之间，，有的甚甚至可达达60%~70%），，大小孔孔隙的比比例也可可得到改改善。4．土壤有有机质(soilorganicmatter)土壤有机机质本身身疏松多多孔，同同时能促促使土壤壤良好结结构的形形成，所所以富含含有机质质的土壤壤孔隙度度较高，，泥炭土土的孔隙隙可达80%以以上。因因此，增施有机机肥料是是改善土土壤孔性性的有效效措施。。5.人为为因素（耕作、、灌排、、践踏等等），自自然因素素（降水水、重力力等）。。四.土土壤孔性性与肥力力和作物物生长的的关系适宜植物物生长发发育的土土壤孔隙隙度指标标，因植植物种类类、种植植制度、、土壤类类型和土土壤所处处的地形形部位而而异。就农业生生产需要要来看，，旱地要要求总孔孔隙度在在50%～55%左右右，通气气孔度在在8-10%以以上，大大小孔隙隙的比值值为1：：2～4，孔隙隙在土体体的垂直直分布，，要求是是在0～～5㎝耕耕层内总总孔隙度度为55%左右右，通气气孔隙度度在15%～20%上上下，而而下部总总孔隙度度为50%，通通气孔隙隙度为10%左左右。水水田耕层层土壤总总孔隙度度要在50%～～60%之间，，其中通通气孔隙隙度要在在8%～～10%以上。。第二节土土壤结结构性一、土壤壤结构性性的概念念通常所说说的“土土壤结构构”一词词，实际际上包含含两方面面的意义义：一是是作为土土壤物理理性质之之一的““土壤结结构性””；一是是指“土土壤结构构体（soilstructuralbody）”。各各种土壤壤及其不不同的层层次，往往往具有有不同的的结构体体和结构构性。土土壤的结结构性影影响着土土壤中水水、肥、、气、热热状况，，从而在在很大程程度上反反映了土土壤肥力力水平，，是土壤壤的一种种重要物物理性质质。土壤结构构体：在自然界界中土壤壤固体颗颗粒一般般不呈单单粒存在在，而是是在土壤内内外因素素的综合合作用下下，土粒粒相互团团聚成大大小、形形状和性性质不同同的团聚聚体，这这些团聚聚体就称称为土壤壤结构体体。土壤结构构性：是指土壤壤结构体体的种类类、数量量及其在在土壤中中的排列列方式所所反应出出的特性性。二、土壤壤结构类类型、特特征及改改良土壤结构构体的类类型，通通常是根根据结构构体的大大小，外外形以及及与土壤壤的关系系划分的的。有些些结构对对作物生生长不利利，农业业上称为为不良的的结构体体；有些些则有利利，称为为良好的的结构体体。常见的土土壤结构构体有下下列几种种：（一））块状状结构构和核核状结结构1.块块状结结构土块形形状呈呈不规规则的的立方方体，，表面面不平平，界界面与与棱角角不明明显，，其长、宽宽、高高三轴轴大体体近似似，大的直直径大大于10㎝㎝，小小的直直径也也有5㎝，，俗称称“坷垃”。土土质偏偏粘而而又缺缺乏有有机质质的耕耕作层层在耕耕作不不当时时最易易形成成块状状结构构。2.核核状结结构也是近立方方体形形，所不不同的的是核状结结构表表面光光滑并并有胶胶膜，，结构构紧实实而稳稳定，，界面面与棱棱角明明显清清晰，较块状状为小小，其中大大的直直径在在1㎝㎝～2㎝或或稍大大，小小的直直径也也有0.5㎝～～1㎝㎝。俗俗称““蒜瓣土土”。在在土质质粘重重而又又缺乏乏有机机质的的心、、底土土中多多见。。特征：：内部紧紧实，，在表表土相相互支支架会会加速速水分分蒸发发，同同时有有压苗苗现象象。改良：（1））在降降雨或或灌水水湿度度适当当时进进行耙耙耱，，使坷坷垃破破碎。。（2））冬季季冻后后压土土，将将坷垃垃压碎碎。（3））利用用冬灌灌后的的冻融融交替替作用用也可可以破破碎一一部分分坷垃垃。（4））根本本办法法是增增加土土壤有有机质质含量量、改改良土土壤质质地以以及在在宜耕耕期耕耕作。。（二））柱状状结构构棱柱状状结构构这类结结构垂直轴轴远大大于水水平轴轴，呈立柱柱状，，俗称““立土土”。。其中中棱角角明显显的称称为棱棱柱状状结构构。这类结结构常常出现现在心心、底底土层层中，，是在在干湿湿交替替的作作用下下形成成的。。碱土土和碱碱化土土壤的的心土土层常常有柱柱状结结构。。特征：：坚硬紧紧实，，干旱旱时常常出现现大裂裂缝，，漏水水漏肥肥，过过湿时时土粒粒膨胀胀粘闭闭，通通气不不良。。改良：：逐步加加深耕耕层，，结合合施用用有机机肥改改良。。（三））片片状状结构构这类结结构水平轴轴远大大于垂垂直轴轴，呈呈扁平平薄片片状，，俗称称“卧卧土””，老耕地地的犁犁底层层中常常见。。团聚聚体较较弯曲曲的，，称为为鳞片片状结结构。。在雨雨后或或灌水水后所所形成成的地地表结结皮和和板结结层，，也属属于片片状结结构。。特征：：土粒排排列紧紧密，，通透透性差差，不不利于于通气气透水水。改良：（1）雨雨后和和灌水水后中中耕松松土，，破除除地表表结壳壳。（2））消除除旱地地犁底底层的的方法法是深深耕破破碎。（四））团团粒粒结构构团粒结结构是是指近近似球球形的的疏松松多孔孔的小小土团团结构构。直直径在在0.25mm~10mm。。直径径<0.25mm的的称微微团粒粒。团团粒和和微团团粒是是土壤壤中良良好的的结构构体。。微团团粒在在水稻稻土和和旱地地土壤壤中较较多见见。近近些年年我国国学者者陈恩恩凤等等（1994，，2001年））提出出将微微团粒粒划分分为>0.01mm和<0.01mm两类类“特特征微微团聚聚体””。此此外，，也有有人将将<0.005mm的复复粒称称为““粘团团”。。三、团团粒结结构与与土壤壤肥力力（一））良好好团粒粒结构构的特特征1.要要有一一定的的结构构形状状和大大小。。2.要要有多多级孔孔径的的孔隙隙。3.要要有一一定的的稳定定性。。包括括水稳稳性、、机械械稳定定性和和生物物学稳稳定性性。（二））团粒粒结构构在土土壤肥肥力上上的作作用1、团团粒结结构总总孔度度大，，大小小孔隙隙分配配适当当总孔度度大：：水、、气的的总容容量大大；大大小孔孔隙分分配适适当：：蓄水水性与与通气气、透透水性性好，，能同同时进进行。。调节节土壤壤水气气矛盾盾的能能力强强其它的的结构构体土土壤孔孔隙单单调，，大小小孔隙隙分配配不适适当，，而且且总孔孔度小小，调调节土土壤水水气矛矛盾的的能力力弱。。2、、能能协协调调土土壤壤水水分分和和空空气气的的矛矛盾盾在团团粒粒结结构构发发达达的的土土壤壤中中，，团团粒粒与与团团粒粒之之间间的的孔孔隙隙是是通通气气孔孔隙隙，，可可以以通通气气、、透透水水，，能能把把大大量量的的雨雨水水甚甚至至暴暴雨雨迅迅速速吸吸入入土土壤壤。。而而团团粒粒内内部部的的孔孔隙隙有有大大量量的的毛毛管管孔孔隙隙，，可可以以保保存存水水分分，，所所以以团团粒粒结结构构发发达达的的土土壤壤中中，，水水气气能能并并存存，，能能协协调调植植物物对对水水分分、、空空气气的的需需求求。。3、、能能协协调调土土壤壤有有机机质质中中养养分分消消耗耗与与累累积积的的矛矛盾盾在团团粒粒结结构构土土壤壤中中，，团团粒粒之之间间的的大大孔孔隙隙，，可可以以通通气气，，O2供应应充充足足，，有有利利于于好好气气微微生生物物的的活活动动，，能能促促进进OM分分解解，，供供给给作作物物养养分分；；团团粒粒结结构构内内部部的的孔孔隙隙，，因因为为贮贮藏藏有有毛毛管管水水而而缺缺乏乏空空气气，，不不有有利利于于好好气气微微生生物物的的活活动动，，OM分分解解缓缓慢慢，，使使养养分分能能保保存存下下来来。。4、、能能稳稳定定土土壤壤温温度度，，调调节节土土壤壤热热状状况况具有有团团粒粒结结构构的的土土壤壤，，团团粒粒内内部部的的小小孔孔隙隙可可以以保保存存较较多多的的水水分分，，使使土土壤壤热热容容量量增增加加，，使使土土壤壤温温度度保保持持稳稳定定，，不不致致以以迅迅速速升升温温、、降降温温。。5、、改改良良耕耕性性以以及及有有利利于于根根系系的的伸伸展展团粒粒结结构构发发达达的的旱旱地地土土壤壤，，由由于于团团粒粒近近似似球球形形，，团团粒粒与与团团粒粒之之间间的的接接触触面面积积小小，，粘粘结结性性、、粘粘着着性性小小，，使使土土质质疏疏松松便便于于耕耕作作，，也也有有利利于于根根系系的的伸伸展展。。总之之，，团团粒粒结结构构使使土土壤壤孔孔性性良良好好，，协协调调土土壤壤水水肥肥气气热热的的能能力力强强。。应当当指指出出：：不不是是所所有有的的土土壤壤都都需需团团粒粒结结构构，，旱旱耕耕地地只只有有在在中中壤壤以以上上较较迫迫切切需需要要，，砂砂土土形形成成团团粒粒困困难难，，砂砂壤壤土土和和轻轻壤壤土土本本身身就就有有较较适适宜宜的的孔孔径径分分布布。。所所以以盲盲目目地地追追求求团团粒粒结结构构是是不不必必要要的的。。四、、团团粒粒结结构构的的形形成成土壤壤团团粒粒结结构构的的形形成成大大体体上上可可分分为为两两个个阶阶段段:第一一阶阶段段：：是是单单粒粒经经过过凝凝聚聚、、胶胶结结等等作作用用形形成成复复粒粒（（微微团团粒粒））；；第二二阶阶段段：：是是复复粒粒进进一一步步粘粘结结，，在在成成型型动动力力作作用用下下进进一一步步相相互互逐逐级级粘粘合合、、胶胶结结、、团团聚聚，，依依次次形形成成二二级级、、三三级级············微微团团聚聚体体，，再再经经多多次次团团聚聚，，使使若若干干微微团团聚聚体体胶胶结结起起来来，，形形成成各各种种大大小小形形状状不不同同的的团团粒粒结结构构体体。。因此此，，土土壤壤团团粒粒结结构构的的形形成成是是在在多多种种作作用用参参与与下下进进行行的的，，但但归归纳纳起起来来不不外外乎乎两两个个方方面面，，即土土粒粒的的粘粘聚聚和和成成型型动动力力的的作作用用。。（一一））土土粒粒的的粘粘聚聚下面面几几种种作作用用都都可可使使单单粒粒聚聚合合成成复复粒粒并并进进一一步步胶胶结结成成大大的的结结构构体体。。1．．胶胶体体的的凝凝聚聚作作用用这是是分分散散在在土土壤壤悬悬液液中中的的胶胶粒粒相相互互凝凝聚聚而而析析出出的的过过程程。。带带负负电电荷荷的的粘粘粒粒与与阳阳离离子子（（如如Ca2＋＋）相相遇遇，，因因电电性性中中和和而而凝凝聚聚。。2．．水水膜膜的的粘粘结结作作用用在湿湿润润土土壤壤中中的的粘粘粒粒所所带带负负电电荷荷，，可可吸吸附附极极性性水水分分子子并并使使之之做做定定向向排排列列。。形形成成薄薄的的水水膜膜，，当当粘粘粒粒相相互互靠靠近近时时水水膜膜为为邻邻近近的的粘粘粒粒共共有有，，粘粘粒粒就就通通过过水水膜膜而而联联结结在在一一起起。。3．．胶胶结结作作用用土壤壤中中的的土土粒粒、、复复粒粒通通过过各各种种物物质质的的胶胶结结作作用用进进一一步步形形成成较较大大的的团团聚聚体体，，土土壤壤的的胶胶结结物物质质大大体体上上有有以以下下三三类类：：（1））简单单的无无机胶胶体如含水水的氧氧化铁铁铝（（Fe2O3·xH2O、Al2O3·xH2O）硅硅酸凝凝胶（（SiO··2H2O）和和氧化化锰的的水化化物（（MnO2·nH2O）等等它们们以胶胶膜的的形式式包被被在土土粒表表面。。当它它们由由溶胶胶转为为凝胶胶时，，就会会把土土粒胶胶结在在一起起。由由于凝凝胶的的不可可逆性性，由由此所所形成成的结结构体体具有有很强强的水水稳性性。（2））粘粒粒粘粒是是无机机胶体体的主主要部部分，，它具具有很很大的的表面面积，，一般般带有有负电电荷，，它们们通过过吸收收阳离离子，，在具具有偶偶极距距的水水分子子协助助下，，把土土粒连连接起起来。。水分分减少少后，，原来来被水水分子子联结结的土土体断断裂成成小土土团。。这种种联结结形成成的团团粒往往往不不稳定定，遇遇水易易散碎碎。（3））有机机物质质具有胶胶结作作用的的有机机物质质有：：腐殖殖质、、多糖糖类、、木质质素、、蛋白白质以以及微微生物物的菌菌丝体体及其其分泌泌物等等，其其中以以多糖糖类和和腐殖殖质较较为重重要。。腐殖殖质占占土壤壤有机机质的的50%～～90%，，同时时抗微微生物物的分分解能能力强强，形形成的的团粒粒结构构更稳稳定。。土壤壤有机机质胶胶结形形成的的团粒粒，一一般都都具有有水稳稳性和和多孔孔性，，大小小孔隙隙分配配较为为理想想。（二））成型型动力力在土壤壤粘聚聚的基基础上上，还还需要要一定定的作作用力力才能能形成成稳定定的独独立结结构体体。主主要成成型的的作用用力有有：1.干干湿交交替作作用土壤具具有湿湿胀干干缩的的性能能。当当土壤壤由湿湿变干干时，，土壤壤各部部分胶胶体脱脱水程程度和和速度度不同同，干干缩的的程度度也不不一致致，就就会沿沿粘结结力薄薄弱的的地方方裂开开成小小块；；当土土壤由由干变变湿时时，各各部分分吸水水程度度和速速度不不同，，各部部分受受到的的挤压压力也也不均均匀，，会促促使土土壤破破碎。。2.冻冻融交交替作作用土壤孔孔隙中中的水水分冻冻冰时时，体体积增增大约约9%，对对周围围的土土体产产生压压力而而使土土块崩崩解。。同时时，水水结冰冰后引引起胶胶体脱脱水，，土壤壤溶液液中电电解质质浓度度增加加，有有利于于胶体体的凝凝聚作作用。。秋冬冬翻起起的土土垡，，经过过一冬冬的冻冻融交交替后后，土土壤结结构状状况得得到改改善。。3．生生物作作用植物根根系在在生长长过程程中对对土壤壤的分分割和和挤压压作用用。同同时，，根系系在生生长过过程中中不断断吸水水，造造成根根系土土壤局局部干干燥收收缩，，也可可形成成团粒粒。土土壤中中的掘掘土动动物对对土土粒的的穿插插、切切割、、挤压压而促促使土土块破破裂，，土壤壤中的的蚯蚓蚓、昆昆虫、、蚁类类等对对土壤壤结构构形成成也起起一定定的作作用。。土壤壤中微微生物物、菌菌丝体体对土土粒的的缠绕绕起到到成型型动力力的作作用。。4.土土壤耕耕作的的作用用合理及及时地地耕作作，可可促进进团粒粒结构构的形形成。。耕耙耙把大大土块块破碎碎成块块状或或粒状状，中中耕松松土可可把板板结的的土壤壤变成成为细细碎疏疏松的的粒状状、碎碎块状状结构构。当当然，，不合合理的的耕作作，反反而会会破坏坏土壤壤的结结构。。五、创创造团团粒结结构的的措施施土壤结结构的的形成成和破破坏是是同时时或交交替进进行的的，在在自然然因素素和农农业措措施影影响下下，团团粒结结构无无论怎怎样稳稳定，，也会会被破破坏。。土壤壤中团团粒结结构需需要采采取适适当的的措施施不断断恢复复和培培育新新的结结构。。1.深深耕结结合施施用有有机肥肥料深耕能能加深深耕层层，疏疏松土土壤，，促进进土壤壤熟化化。深深耕结结合施施用有有机肥肥，可可增加加土壤壤腐殖殖质，，有利利于土土肥相相融，，促进进团粒粒结构构的形形成。。2.合合理的的土壤壤耕作作对土壤壤进行行合理理的耕耕、耙耙、耱耱、压压，可可以创创造良良好的的土壤壤结构构。我我国的的农民民有秋秋耕、、冬耕耕冻垡垡、夏夏耕晒晒垡以以及根根据