土壤的孔性结构与耕性

土壤的孔性结构与耕性第一页，共五十页，2022年，8月28日主要内容：3.1土壤孔性3.2土壤结构性（重点）3.3土壤耕性与物理机械性第二页，共五十页，2022年，8月28日WhatisSoil?第三页，共五十页，2022年，8月28日Sand+Silt+Clay=100%Texture=Clay20%Sand30%Silt50%Clay第四页，共五十页，2022年，8月28日3.1土壤孔性土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙叫做土壤孔隙。孔隙性（孔性）：它是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土层中分布情况的综合反映。第五页，共五十页，2022年，8月28日一、孔隙度或孔隙比——数量指标指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。孔隙度＝1－固相率＝液相率＋气相率

指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。旱地耕层土壤以50%～５６％适宜大多数作物生长。一般砂土孔度30%-45%，壤土40%-50%，粘土45%-60%。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。第六页，共五十页，2022年，8月28日二、孔隙分级——质量指标（二）孔隙分级根据当量孔径大小

孔隙类型及其作用可分为：非活性孔隙<0.002mm通气孔隙>0.06mm（一）当量孔径***：相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。与孔隙的形状及其均匀性无关。土壤的真实孔径往往无法实际测定。土壤水吸力与当量孔径的关系式为：

d=3/Td为孔隙的当量孔径（mm）T为土壤水吸力（100Pa）第七页，共五十页，2022年，8月28日非活性孔隙*：又称无效孔、束缚水孔，这是土壤中最细微的孔隙。根毛和微生物不能进入此孔隙，因此其中的养分和水分难以被植物利用。对作物生长来说，非活性孔度愈小愈好。

第八页，共五十页，2022年，8月28日毛管孔隙*：

也称贮水孔隙，植物细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细菌可在其中生活。在保证良好通气性的前提下，毛管孔隙度愈大愈好。

第九页，共五十页，2022年，8月28日通气孔隙*：

当量孔径>0.06mm的孔隙,其中>0.2mm的粗孔植物的细根可伸入其中；0.2∽0.06mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。旱地耕层土壤通气孔隙度在10%~20%为佳。第十页，共五十页，2022年，8月28日小孔隙大孔隙孔隙度47.46%孔隙度24.51%砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒第十一页，共五十页，2022年，8月28日三、土壤的密度和容重土壤孔隙一般很难直接测定，常常通过土壤容重和土壤密度来计算。同时在土壤其他性状的研究中，其应用也十分广泛。

（一）土壤密度土壤密度指单位容积固体土粒（不包括孔隙）的干质量。土壤密度的大小主要决定于土壤矿物质的密度和有机质的密度。有机质的密度为1.25-1.40g/cm3；矿物密度大多在2.6-2.7之间；由于有机质含量很少，所以一般取矿物质密度的平均数2.65g/cm3作为土壤密度。第十二页，共五十页，2022年，8月28日第十三页，共五十页，2022年，8月28日（二）土壤容重***

单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量。土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内,夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。

旱地作物适宜的容重为1.1～1.3g/cm3。第十四页，共五十页，2022年，8月28日土壤容重的在农业上的应用：1）反映土壤松紧状况相同质地时，疏松的土壤容重较小，紧实的土壤容重较大。不同质地时，一般砂土〉壤土〉粘土。2)计算土壤三相比孔隙度＝Ｖ孔／Ｖ土体＝（Ｖ土体－Ｖ固体）／Ｖ土体＝１－Ｖ固体／Ｖ土体＝１－（ｗ／土壤密度）／（ｗ／土壤容重）＝１－土壤容重／土壤密度固相率＝１－孔隙度＝土壤容重／土壤密度液相率（土壤容积含水量）＝土壤质量含水量×土壤容重气相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率土壤三相比＝固相率：液相率：气相率适宜的土壤三相百分数为：固相率50%左右；容积含水率25-30%；气相率15-25%。第十五页，共五十页，2022年，8月28日３)计算土壤的重量以及土壤中各组分（如土壤水分、有机质、养分和盐分等）的含量

例１：若土壤容重为1.15g/cm3，则每亩耕层土壤（0～20cm）的总重为多少？

667×0.2×1.15×10３＝153410kg≈1.5×105ｋｇ=150ｔ例２：若土壤全氮为0.1％，计算每亩耕层土壤含氮量？

150ｔ×0.1％＝150ｋｇ例３：若土壤含水量为５％，要求灌水后达到20％，则每亩需灌水多少？

150ｔ×（20％－５％）＝22.5ｔ第十六页，共五十页，2022年，8月28日四、影响土壤孔性的因素及其调控

（一）内因：质地、结构、土粒的排列方式、有机质（二）外因：自然因素（气象变化）：降雨、干旱等

人工管理措施：灌溉、施肥、耕作等．农业生产上常采用施用有机肥、适宜耕作等调控土壤孔性。第十七页，共五十页，2022年，8月28日3.2土壤结构性一、土壤结构体和土壤结构性

土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。包含着两重含义：结构体和结构性。土壤结构体：又称土壤结构，是指原生土粒（单粒）和次生土粒（复粒）的排列与组合状况。土壤结构性：指土壤结构体在土壤中的类型、数量、相互排列方式孔隙状况以及其稳定性（水稳性、力稳性、生物稳定性）的综合特性。通常所说的土壤结构多指结构性。第十八页，共五十页，2022年，8月28日土壤结构性的含义

“土壤结构”一词，实际上包含两方面的含义，一是泛指具有调节土壤物理性质的“结构性”，二是指各种不同的结构体的形态特性。土壤结构性反映了土壤的一种重要的物理性质的状态，主要指土壤中单粒和复粒、(包括各种结构体)的数量、大小、形状，性质及其相互排列、相应的孔隙状况等综合特性。任何一种土壤，除质地为纯沙外，各级土粒由于不同原因相互团聚成大小；形状和性质不同的土团、土块、土片，称为土壤的结构体。这些不同形态的结构体，在土壤中的存在及排列状况，会改变土壤的孔性，直接影响土壤肥力、养分运转及耕性的变化。也可以说，土壤结构性的好坏最终体现在土壤孔径的分布上；第十九页，共五十页，2022年，8月28日土壤结构体第二十页，共五十页，2022年，8月28日二、土壤结构的类型及其特性（一）似立方体型1、块状结构体2、核状结构体坷垃蒜瓣土第二十一页，共五十页，2022年，8月28日（二）条柱型1、柱状结构体2、棱柱状结构体立土第二十二页，共五十页，2022年，8月28日（三）扁平型（薄片型）1、片状结构体2、鳞片状结构体卧土、平搓土第二十三页，共五十页，2022年，8月28日（四）似球形的粒状结构体1、团粒结构：0.25-10mm2、微团聚体：<0.25mm蚂蚁蛋、米糁子第二十四页，共五十页，2022年，8月28日不良结构体：

块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体总孔隙度小，结构体内部主要是小的非活性孔隙，结构体之间大的通气孔隙，往往成为漏水漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯断根系。良好结构体：团粒结构体不仅总孔隙度大，而且有多级孔隙，大小孔隙分配适当，兼有蓄水和通气的双重作用，团粒之间排列疏松易于耕作。孔隙性质是评价结构性重要指标，良好的土壤结构性应该具备土壤总孔隙度大，大小孔隙的分配要适当第二十五页，共五十页，2022年，8月28日土壤团粒体土壤团粒结构的形成的两个阶段：

第一阶段是由单粒凝聚成复粒。

第二阶段则由复粒相互黏结，团聚成微团粒、团粒，或在机械力作用下，大块土垡破碎成各种大小、形状各异的粒状或团粒状结构体。第二十六页，共五十页，2022年，8月28日三、土壤团粒结构

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径为2-3mm,是一种较好的土壤结构类型。第二十七页，共五十页，2022年，8月28日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。单个土粒团聚体微团粒第二十八页，共五十页，2022年，8月28日2．团粒结构形成的必备条件①胶结物质：有机胶体、无机胶体及胶体凝聚物质。②成型动力：土壤生物的作用；干湿交替、冻融交替和晒垡作用；在适宜土壤含水量下进行耕作等。团粒结构体的稳定性：机械稳定性；生物稳定性；水稳定性；第二十九页，共五十页，2022年，8月28日3.团粒结构体与土壤肥力

土壤结构性：是指土粒的排列方式和所产生的孔隙状况。衡量土壤结构性的好坏时，应从两个方面考虑：

一是从土壤整体来着，要考查其结构体的类型、大小、形状、数量及孔陂分配状况等参数；

二是从结构体本身来看，如结构体的外形、大小、数量及品质(即稳定性)。良好团粒结构体具备的条件

(1)要具有一定结构体形状、大小旱地一般以直径为0.25—10mm为宜，边、面不明显，近似球形较好，其中以1～3mm大小为最佳，。水田因经常淹水，不易形成大的团粒结构，<0.25mm的微团粒数量较多而且较稳定.

第三十页，共五十页，2022年，8月28日(2)要有多级孔隙只有当单粒相互凝聚成黏团，黏团相互团聚成微团粒，微团粒再经多次团聚成较大团粒结构体后，才能构成数量多及大小孔隙比例合适的孔隙。

(3)要具有一定的稳定性，即水稳定性、力稳性和生物学稳定性。

水稳性：浸水后不立即散开。

力稳性：一定外力作用下不致受到完全破坏。

生物学稳定性：结构体抗拒微生物对有机物质分解、破碎土粒相连接的能力。第三十一页，共五十页，2022年，8月28日

团粒结构对土壤肥力的调节作用

（１）能调节土壤水分与空气的矛盾

孔隙度高，通气孔隙多，大大改善了土壤透水通气能力，可以大量接纳降水和灌溉水量。

（２）能协调土壤养分的消耗和积累的矛盾（保肥性和供肥性）

（３）稳定土温，调节土壤热状况。

（４）改善土壤耕性和有利于作物根系生长。

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。

第三十二页，共五十页，2022年，8月28日四、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，合理轮作

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。第三十三页，共五十页，2022年，8月28日土壤结构改良剂：由于土壤结构在协调土壤肥力方面的作用很大，近几十年来一些国家曾研究用人工制成的胶结物质，改良土壤结构，这种物质叫土壤结构改良剂或叫土壤团粒促进剂。主要是人工合成的某些高分子化合物，目前已被试用的有水解聚丙烯腈钠盐，或乙酸乙烯酯和顺丁烯二酸共聚物的钙盐等。其团聚土粒的机制是由于它们能溶于水，施入后与土壤相互作用，转化为不可溶态而吸附在土粒表面，粘结土粒成为有水稳性的团粒结构。在我国用得较广泛的是胡敏酸、树脂胶、纤维素粘胶、藻醣酸等。但这些用人工合成的结构改良剂由于价格昂贵，目前还得不到普遍施用和推广，仍处于研究试验阶段。近年来我国广泛开展利用腐殖酸类肥料，可以在许多地区就地取材，利用当地生产的褐煤、泥炭生产腐殖酸类肥料，它是一种固体凝胶物质，能起到很好的结构改良剂作用。

第三十四页，共五十页，2022年，8月28日3.3土壤耕性与物理机械性一、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，包括粘结性、黏着性和可塑性，是土壤受外力后产生的性质。

（一）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。粘结性的影响因素：1、土壤比面及其影响因素2、土壤含水量第三十五页，共五十页，2022年，8月28日(二)土壤粘着性

粘着性指土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着于外物表面的性质。土壤粘着性是由土粒——水——外物，相互之间的分子引力引起的，这种性质会使土壤在耕作时粘着农具，增加摩擦阻力，造成耕作困难。第三十六页，共五十页，2022年，8月28日（三）可塑性土壤在一定含水量范围内，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。第三十七页，共五十页，2022年，8月28日影响土壤可塑性的因素：1.土壤含水量塑性值（塑性指数）=上塑限－下塑限

塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量％表示，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。2.土壤质地

土壤中粘粒越多，质地越细，可塑性越强3.有机质含量

OM能提高上塑限和下塑限，一般不改变塑性值，由于下塑限提高，就减少了产生可塑性的机会。故施用有机肥可延长旱地宜耕期，改善土壤耕性的目的。第三十八页，共五十页，2022年，8月28日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23～3016～2210～15<10041～5028～4017～27<16018～2012～177～12<70第三十九页，共五十页，2022年，8月28日（一）概念土壤耕性是指土壤在耕作时及耕作后所表现的一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映，耕性的好坏，密切影响到土壤耕作质量及土壤肥力。二、土壤耕性第四十页，共五十页，2022年，8月28日（二）耕性的内容一般可归纳为三个方面：（1）耕作难易程度农民群众把耕作难易作为判断土壤耕性好坏的首要条件，凡是耕作时省工省劲易耕的土壤，群众称之为“土轻”、“口松”、“绵软”。而耕作时费工费劲难耕的土壤，群众称之为“土重”、“口紧”、“僵硬”等，有机质含量少及结构不良的土壤耕作较难，耕作难易不同，直接影响着土壤耕作效率的高低。（2）耕作质量的好坏土壤经耕作后所表现出来的耕作质量是不同的，凡是耕后土垡松散，容易耙碎，不成坷垃，土壤松紧孔隙状况适中，有利于种子发芽出土及幼苗生长的，谓之耕作质量好，相反则称为耕作质量差。（3）宜耕期长短耕性良好的土壤，适宜耕作时间长，表现为“干好耕，湿好耕，不干不湿更好耕”，而耕性不良的土壤则适耕期短，一般只有一两天，错过适耕期不仅耕作困难，费工费劲，而且耕作质量差，表现为“早上软，晌午硬，到了下午锄不动”，群众称为“时辰土”。适耕期长短与土壤质地及土壤含水量密切相关，壤性砂壤质及砂质土壤适耕期长，而粘质土壤适耕期短。第四十一页，共五十页，2022年，8月28日（三）影响土壤耕性的因素：①土壤质地

土壤愈细，接触面愈大，粘结性和粘着性愈强，所以粘质土壤的粘结性和粘着性都很显著，耕作困难。砂质土则粘结性和粘着性弱，易于耕作。②土壤含水量

水分含量对粘结性有很大影响。含水量愈少，土粒距离愈近，分子引力愈大，粘结性愈强，故干燥土块破碎甚为困难。随着水分含量增加，水膜使土粒间的距离加大，分子引力减弱，粘结性减小。③土壤结构

团粒结构可使土团接触面减少，因而其粘结性和粘着性降低，土壤疏松易耕。据试验，在相同质地条件下，有团粒结构土壤的粘结性比无团粒结构土壤要小2~6倍。第四十二页，共五十页，2022年，8月28日④土壤腐殖质含量

腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了粘粒接触面的性质。据研究，腐殖质能促进良好结构的形成，减少土壤的分散度。腐殖质也可减低粘性土壤的粘着性，腐殖质的粘结力和粘着力都比砂土大，因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。⑤土壤代换性阳离子的组成

不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚。钠、钾等一价阳离子可使土粒分散，导致粘结性、粘着性增大。二价钙、镁离子能促使土壤胶体凝聚，土粒间的接触面积减少，从而降低土壤的粘结性和粘着性。第四十三页，共五十页，2022年，8月28日（四）耕作对土壤的影响土壤耕作可达到的目的：1.打破犁底层，加深耕层，扩大根系范围2.使耕层具有合适的固液气三相比3.恢复和改善耕层团粒结构4.翻压绿肥及其他有机无机肥料5.清除杂草，掩埋虫卵，消灭病虫的温床6.平整田面，防止水土流失第四十四页，共五十页，2022年，8月28日注意土壤耕作、改良土壤耕性（1）防止压板土壤耕作土壤在降雨、灌溉、人、畜践踏与农机具等作用下由松变紧的过程称为土壤压板过程。随着农业机械化的发展，大型机具逐渐增多，今后土壤压板问题必将更加突出。在防止土壤压板方面，除应改进农机具外，应特别注意田间作业。

①首先，必须避免在土壤过湿时进行耕作；

②其次，应尽量减少不必要的作业项目或者实行联合作业，以减轻土壤压板，降低生产成本；

③三是根据条件，试行免耕或少耕法，减少机械压板