土壤基本性质

第四章土壤基本性质内容提要土壤孔性1土壤结构性2土壤耕性3土壤胶体4土壤的交换吸收性5土壤酸碱性与缓冲性6第一节土壤孔性一、土壤孔性

（一）定义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。它是孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土层中分布情况的综合反映。

一、土壤孔性（二）土壤密度与容重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。一般取矿物质密度的平均数2.65g/cm3作为土壤密度。土壤比重（相对密度）

土壤比重=土壤密度/水密度土壤容重

土壤容重指单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量。旱地作物适宜的容重为1.1～1.3g/cm3。

土壤容重的用途判断土壤松紧度计算土壤质量及各组分（如土壤水分、有机质、养分和盐分等）的含量计算土壤孔度、三相比例１：若土壤容重为１.15g/cm3，则每亩耕层土壤（０～20ｃｍ）的总质量为多少？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（三）孔隙度及其计算土壤中孔隙总量占土壤体积的百分数称孔隙度。1.土壤总孔隙度=（1-容重/土壤密度）×100%2.公式：P%=98.947-32.995D↓

容重(0.68-1.82)一般总孔隙度为30%-60%，50%适宜。计算土壤三相比

孔隙度＝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

固相率50%左右；容积含水率25-30%；气相率15-25%

习题：若土壤容重为1.25g/cm3,土壤密度2.5g/cm3,土壤质量含水量20%，计算三相比。孔隙度＝１－土壤容重／土壤密度固相率＝１－孔隙度＝土壤容重／土壤密度=50%液相率（土壤容积含水量）＝土壤质量含水量×土壤容重=20%*1.25=25%气相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率=25%当量孔径当量孔径是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙的形状及其均匀性无关。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）当量孔径与土壤水吸力成反比，土壤水吸力愈大，则当量孔径愈小。(四)孔隙类型(四)孔隙类型（1)无效孔隙：指土壤中最小的孔隙，d<0.002mm，对作物为无效。（2)毛管孔隙：d0.002-0.02mm,具有毛管作用，对作物为有效水。这种孔隙为毛管孔隙。（3)非毛管孔隙：d>0.1mm，没有毛管作用，不能保水，但是通气透水的通道，对水分和空气(土壤)很重要。影响因素：土壤结构有机质含量土壤质地土粒排列方式土粒的排列方式对孔隙度的影响方体排列的孔隙度为47.46%（左）三斜六面体排列的孔隙度为25.95％（右）土壤松紧孔隙状况与土壤肥力，作物生长关系:1)与土壤肥力如果土壤过松、过紧、孔隙配合不当，就会造成水多气少，或水少气多，影响养分的转化及保存，孔隙度不同土壤热状况不同，各因素不协调。2)与作物生长

孔隙小，紧实的粘性土壤，种子发芽困难，难于做苗齐，根系下扎也困难，尤其对直根系作物更不利。土壤过松，根系不能与土粒密接，造成吸水吸肥困难，根扎不稳，易死苗、倒伏。第二节土壤结构一、土壤结构土壤结构体:组成土壤的颗粒，在外力作用下，通过有机或无机胶体粘结在一起，形成各种大小、各种形状的团聚体。土壤结构性:土壤结构体的数量、大小、形状及其相互排列的状况和孔隙状况等综合特性称为土壤结构性。土壤结构影响着土壤水肥气热的供应能力，反应土壤肥力水平，是土壤的一种重要物理性质。一、土壤结构土壤结构类型1)块状结构体：立方体型，纵轴与横轴大致相等，边角不明显，内部紧实。2)核状结构体：近似核桃状，外部棱角明显。3)柱状结构体：纵轴大于横轴，呈直立柱状。4)棱柱状结构体：与柱状结构相似。5)片状结构体：水平轴特发达。6)团粒结构和粒状结构：指土壤中近于圆球状的团

聚体。良好团粒结构具备的条件①有一定的结构形态和大小；②有多级孔隙；③有一定的稳定性；水稳性和非水稳性。降水、灌水和农机具的机械作用是土壤结构破坏的主要原因；④有抵抗微生物分解破碎的能力。二、土壤结构性土壤团粒示意图二、土壤结构性土壤的团粒结构对土壤的水、肥、气、热协调作用:1)能协调水分和空气的矛盾。2)能协调有机质中养分的消耗和积累的矛盾。3)能稳定土壤温度，调节土热状况。4)具有良好的物理机械性，改良耕性，有利于根系伸展。另外团粒结构的土壤粘着性、粘结性都低减少了耕作阻力，提高了工作效率和质量。二、土壤结构性团粒结构的形成:1）土粒的粘聚单粒变复粒，并进一步胶结成较大结构体的过程。土粒的粘聚主要经过胶体的凝聚作用、水膜的粘结作用和胶结作用2）成型动力主要有生物作用、干湿交替作用、冻融交替作用、土壤耕作的作用。单个土粒团聚体微团粒砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖质土粒土粒土粒Ca2+腐殖质创造团粒结构的措施：1）农业措施：①深耕与施肥②正确的土壤耕作③合理的轮作制作④调节土壤阳离子组成⑤合理灌溉、晒垡和冻垡2）土壤结构改良剂的应用：

人工制成的胶结物质，水解聚丙烯晴钠盐等。溶于水施入土壤转化为不溶态吸附在土粒表面，使土粒相互粘结。计算题：一公顷地，耕层深度为20cm，土壤容重为1.15g/cm3，比重为2.651）计算耕层土重和总孔隙度。2）已知现在土壤含水量为5%，要求灌水后达到25%，应补充多少水？3）经测定，土壤有机质含量为2%，计算土壤有机质的重量。第三节土壤耕性土壤耕性是指土壤在耕作时所表现出来的特性，它是土壤物理性质和物理机械性质的综合反映。一、土壤耕性的内容主要包括三个方面：耕作的难易程度良好的土壤耕性要求耕作时，阻力要尽可能地小，以使节约劳力和能源。耕作质量的好坏良好的土壤耕性要求耕作后土质要疏松，以有利于根系的穿插、保温、保墒、通气和养分转化。宜耕期的长短良好的土壤耕性耕作要求土壤的宜耕期尽可能地长。二、土壤物理机械性质土壤的物理机械性质是土壤动力学性质的统称，它主要包括粘结性、粘着性、可塑性、膨胀性以及其它受外力作用后而变形的性质。（一）粘结性和粘着性粘结性

粘结性指土粒与土粒之间相互吸引而粘结在一起的性质。其中的粘结力主要有分子引力、静电引力、水膜的表面张力等物理引力，也有氢键及其它化学键能的参与。土壤的粘结性使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作时产生阻力的主要原因之一。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。影响粘结性和粘着性因素土壤质地土壤含水量土壤结构土壤腐殖质含量粘土矿物的类型土壤代换性阳离子的组成（二）可塑性可塑性指土壤在在一定含水量范围内，可被外力作用任意塑造成各种形状，外力消失和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能。影响土壤可塑性的因素土壤含水量

土壤质地粘粒越多，质地越细，可塑性越强粘土矿物的类型和代换性阳离子的种类

蒙脱石大于高岭石，水云母居中

有机质含量（三）土壤胀缩性土壤吸水后膨胀，干燥后收缩的性质称为土壤的胀缩性。土壤胀缩性越强，对生产越不利，当土壤膨胀时，会对周围土壤产生强大的压力，可能会对植物根系产生机械损伤，土壤干燥收缩时，可能会拉断植物根系。影响土壤胀缩性的因素粘土矿物的类型蒙脱石＞高岭石代换性阳离子的种类三、土壤耕性改良增施有机肥；掺砂或粘土改良质地；促建团粒结构；掌握宜耕含水量及宜耕时期。第四节土壤胶体及特性一、土壤胶体（soilcolloid）的概念（一）土壤胶体的概念土壤胶体土壤胶体是指土壤中最细微的颗粒，胶体颗粒的直径一般在1-100nm之间，实际上土壤中小于1000nm的粘粒都具有胶体的性质。严格说来，土壤胶体是一种准胶体。二、土壤胶体的类型及其电荷特征土壤胶体分类：无机胶体层状硅酸盐粘土矿物、氧化物粘土矿物

有机胶体土壤中的腐殖质有机--无机复合胶体土壤胶体的主要存在形式。三、土壤胶体构造

胶体微粒在构造上可分为胶核、决定电位离子层和补偿离子层

胶体微粒

胶粒胶核双电层决定电位离子层（内）补偿离子层（外）非活性离子层扩散层四、土壤胶体的主要性质胶体具有巨大的表面能土壤胶体微粒半径越小，则比面越大，表面能越大，吸附分子态物质的能力也越强。胶体具有带电性永久电荷可变电荷:随pH的变化而变化的土壤电荷.胶体的凝聚性和分散性

在土壤中土壤胶体处在凝胶状态时，有利于水稳性团粒的形成，有利于改善土壤结构。例如石膏零点电荷：如果在某个pH值时，粘土矿物表面上即不带正电荷，也不带负电荷，其表面电荷等于零，此时的pH值称为零点电荷（ZPC）。第五节

土壤的交换吸收性一、土壤的吸收性能的定义与作用（一）定义

土壤的吸收性能是指土壤能吸收、保留土壤溶液中的分子和离子，悬浮液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。（二）作用与意义土壤的吸收性能与土壤保肥、供肥性关系密切；土壤的吸收性能能影响到土壤的酸碱性以及缓冲性等化学性质；土壤的吸收性能能直接或间接地影响到土壤的结构性、物理机械性、水热状况等。二、土壤吸收性能的类型按照吸收性能产生的机制，土壤吸收性能分为以下几种类型：（一）土壤机械吸收（二）土壤物理吸收（三）土壤的化学吸收（四）生物吸收（五）土壤的物理化学吸收(离子交换吸收)二、土壤的离子代换吸收作用（一）土壤的阳离子交换（二）土壤的阴离子交换

（一）土壤的阳离子交换

1、土壤的阳离子交换作用：

带负电荷的土壤胶体所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子发生交换而达到动态平衡的过程。

２、土壤阳离子交换作用的特点：可逆反应，可快速达到平衡：动态平衡等当量交换（等价交换）：维持电中性符合质量作用定律：３、土壤的阳离子交换能力

土壤的阳离子交换能力指一种阳离子将土壤胶体上的另外一种阳离子交换下来的能力。影响因素：a、电荷的数量：M3+＞M2+＞M+b、离子半径和离子水化半径：对于同价的离子，离子半径越大，水合半径越小，交换能力越强。H+的交换能力比两价的Ca2+、Mg2+离子大。c、离子浓度：浓度愈大，交换能力愈强。

4.土壤阳离子交换量（CationExchangeCapacity，CEC）定义：在pH值为7时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子的厘摩尔数.单位：cmol/kg阳离子交换量是评价土壤肥力的一个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大小。CEC>20，保肥力强；10<CEC<20，保肥力中等；

CEC<10，保肥力弱影响土壤阳离子交换量的因素：

(1)胶体的类型和数量:胶体数量愈多阳离子交换量愈大。胶体类型：腐殖质＞蛭石＞蒙脱石＞伊利石＞高岭石(2)土壤质地

:质地越粘重，粘粒越多，CEC越大(3)土壤pH:pH上升可以增加土壤可变负电荷的数量，从而使土壤阳离子交换量增加。５、土壤的盐基饱和度定义：在土壤胶体所吸附的阳离子中，盐基离子的数量占所有吸附的阳离子的百分比，叫盐基饱和度。土壤胶体上吸附的阳离子基本上可分为两类：致酸离子：H+、Al3+,它们会使土壤变酸。盐基离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等，盐基离子为植物所需的速效养分。。盐基饱和的土壤具有中性或碱性反应；而盐基不饱和的土壤则具有酸性反应，为酸性土壤

100%计算公式：盐基饱和度的作用：（1）可以反映土壤的酸碱性（2）判断土壤肥力水平(二)土壤的阴离子代换吸收作用1易于被土壤吸收的阴离子：如H2PO4-、HPO42-、PO43-，硅酸和某些有机酸的阴离子。2很少吸收或甚至不能吸收的阴离子，Cl-、NO3-、NO2-3介于两者间的阴离了SO42-、CO32-、有机酸根等土壤胶体带正电，吸收阴离子，亦属于可逆反应。(三)

离子吸收代换作用在土壤上的意义使土壤具有保肥供肥性能。2)使土壤具有缓冲性能和稳肥性。3)调节土壤的物理状况

，提高肥力，用石膏改良盐碱土Ca2+→Na+，合理排灌排除Na盐。达到改良目的。

第六节土壤酸碱性与缓冲性一、土壤酸性土壤酸性产生（1）胶体上吸附的H+或Al3+

（2）生命活动碳酸和有机酸的解离（3）土壤粘土矿物铝氧层铝的活化（4）施肥（5）酸雨土壤酸度的类型

1）活性酸度：是由土壤溶液中游离氢离子而造成的酸度，用pH表示。pH土壤酸碱度pH土壤酸碱度<4.5极强酸性7.5-8.5碱

性4.5-5.5强酸性8.5-10强碱性5.5-6.5酸

性>10极强碱性6.5-7.5中

性2）潜在性酸度指土壤胶体上比较牢固地吸附着氢离子和铝离子，这些阳离子不被其它阳离子代换出来不显酸性，称为潜在性酸。a.代换性酸用过量的中性盐(1NKCl或1NNaCl)溶液处理，代换出H+、Al3+，进入土液，所显的酸度。cmol/kg）或pH。b.水解性酸

用强碱弱酸盐(1N醋酸钠)溶液处理所代换出的H+和Al3+所显出的酸度。cmol/kg。二、土壤碱性1、土壤碱度的形成

土壤中碱性盐的水解：例如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙等。交换性Na的水解二、土壤碱性

2、土壤碱度指标

（１）总碱度（碱度）总碱度是指土壤溶度或灌溉水中CO32—、HCO3—的总量。

（2）碱化度（钠碱化度，ＥＳＰ）

三、土壤酸碱反应对土壤养分和植物生长的影响土壤酸碱反应对土壤养分的影响酸性：Fe、Al＋PO33-→沉淀，降低了P的有效性;Fe、Mn、Cu、Zn可溶性增加，有效性提高。碱性：pH7.5-8.5，Ca固定PO43-。pH达9以上，Na+增加，对微生物的活动和养分的有效性都有不利的影响。土壤酸碱反应对植物生长的影响

对大多数作物来说，pH6.0～7.5为宜酸性指示植物：铁芒箕、映山红、杜鹃、松树和茶等；碱性指示植物：芨芨草、碱灰菜和碱蓬等；石灰性指示植物：苍耳、甘草和柏木等。

土壤酸碱性的调节1、土壤酸性的调节酸性土壤通常通过施用石灰，人为地调节土壤酸度。酸性土改良中常用水解性酸度的数值作为计算石灰施用量的依据。石灰需要量＝土壤体积×容重×阳离子交换量（1-盐基饱和度）×５６／２例：某红壤的pH为5.0,耕层