土壤孔性和结构性

土壤孔性和结构性第1页，课件共66页，创作于2023年2月第三章土壤孔性、结构性和耕性第2页，课件共66页，创作于2023年2月教学目标第一节土壤的孔性第二节土壤的结构性第三节土壤的耕性第3页，课件共66页，创作于2023年2月土壤孔隙状况

土壤是一个疏松多孔体，既有颗粒与颗粒之间的粒间孔隙，也有团聚体与团聚体之间的结构孔隙。孔隙的大小、几何形状、多少以及在土壤不同层次中分配关系都是极为复杂的。土壤孔隙担负着保存水分和通气(气体交换)双重功能。孔隙大小和多少对于协调土壤水气矛盾至关重要。土壤孔隙是微生物活动的场所，是植物根系伸展的主要通道。可见，孔隙性状是土壤的重要质量指标。第一节土壤的孔性第4页，课件共66页，创作于2023年2月一、土壤孔性

是土壤孔隙的数量、孔隙的大小及其比例、以及孔隙在土层中分布情况的综合反映。孔隙的数量决定着土壤中气、液两相的总量，孔隙的大小及其比例决定着气、液两相的比例。

第一节土壤的孔性第5页，课件共66页，创作于2023年2月小孔隙大孔隙第一节土壤的孔性第6页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性土壤孔隙度：单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数

土粒

容积

=

（

1—

土壤

容积

╳

）

100%

土壤容积

—

土粒容积

=

土壤容积

╳

100%

孔隙容积

土壤孔隙度=

土壤容积

╳

100%

(一)土壤孔隙度一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。第7页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性1、土壤比重和容重土壤比重(soilspecificgravity)：单位容积(不含粒间孔隙)固体土粒的干重与4℃时同体积水重之比，也称土壤相对密度。4℃时水的密度为1g.cm-3，因此土粒密度(单位容积固体土粒的干重)与土壤比重数值相等，但土壤比重无单位。常用土壤密度值：2.65g/cm3。第8页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性土壤容重：单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量。土壤容重值多介于1.0-1.5g/cm3范围内,夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0g/cm3。土壤容重（g/cm3)

土壤容重（g/cm3)

泥炭蓬松盐土灰化层黑钙土耕层沼泽土0.20~0.500.80~1.000.80~1.001.10~1.301.10~1.30黄土土壤碱化层土壤龟裂层灌溉后土壤结壳1.35~1.501.50~1.701.70~1.901.60~1.90典型土壤容重对于大多数植物来说，土壤容重在1.14-1.26g/cm3之间比较适宜第9页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性松紧程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松适合稍紧紧实<1.01.0~1.141.14~1.261.26~1.30>1.30>6060~5656~5252~50<50容重、孔隙度与土壤松紧程度关系土壤容重一般是比重的一半左右第10页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性2.土壤容重作用

(1)计算工程土方量

土壤重量=土壤体积×土壤容重(2)估算各种土壤成分储量

设耕层厚度0.2m，容重1.3t/m3，有机质含量，15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。

1hm2（104m2）0.2m土层计：

土壤=10000×0.2×1.3=2600t

有机质储量=2600×0.015=39.0t

全氮储量=2600×0.00075=1.95t(3)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3t/m3。1hm2的1m土层储水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250m3/hm2=325mm第11页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性

（

=

=

土壤容积

-

土粒容积

=

土壤容积

╳

100%

孔隙容积

土壤孔隙度=

土壤容积

╳

100%

土壤重量/容重

容重

1

-

土粒

容积

（

1-

土壤

容积

╳

）

100%

土壤重量/土粒密度

=

1

-

（

比重

╳

）

100%

×100%第12页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性

=

1-孔隙度

孔隙度

孔隙容积

土壤孔隙比=

土粒容积

结构良好的耕层土的孔隙比应≥1第13页，课件共66页，创作于2023年2月第一节土壤的孔性(二)土壤孔隙类型土壤孔隙的持水功能和毛管水上升情况成为孔隙分类的主要依据第14页，课件共66页，创作于2023年2月非活性孔隙：当量孔径<0.002mm的孔隙，根毛和微生物不能进入此孔隙毛管孔隙：当量孔径为0.02～0.002mm的孔隙,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。通气孔隙：当量孔径>0.02mm的孔隙,其中>0.2mm的粗孔植物的细根可伸入其中；0.2-0.02mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。第一节土壤的孔性第15页，课件共66页，创作于2023年2月正立方体是排列是最松散的f=47.54三斜立方体排列是最紧密的f=25.95（二）土壤颗粒的排列方式条件：刚性的光滑等直径球体土壤颗粒的实际排列远比此复杂第16页，课件共66页，创作于2023年2月土壤孔隙的主要功能：是容纳土壤水分和空气的空间；是土壤中物质、能量贮存和交换的场所；是众多土壤动物、微生物活动的地方；是植物根系固着、伸展并从土壤吸取水分、养料之处。第一节土壤的孔性第17页，课件共66页，创作于2023年2月四.土壤孔性与作物生长关系对于作物生长而言，需要考虑以下3个方面问题：（一）对孔隙度（量）的要求（二）对孔隙类型的要求（三）土体内孔隙分布要求第一节土壤的孔性第18页，课件共66页，创作于2023年2月对于大多数作物适宜的孔隙状况：

耕层土壤总孔隙度为50~60%，其中通气孔隙度为8~10%以上，如能达到15~20%为最好；土体内的孔隙垂直分布为“上虚下实”。上部耕层(0~15cm)的孔度为55%左右，通气孔度15~20%，底层土壤(15~30cm)孔度和通气孔度分别为50%和10%左右。第19页，课件共66页，创作于2023年2月对于大多数作物适宜的孔隙状况：上虚有利于通气和种子的发芽，破土。“下实则有利于保水和扎稳根系。“上虚下实”是相对而言，下层必须保证一定孔度，有利于根系伸展，扩大觅水觅肥空间，有利于微生物活动，有利于土壤排水等。第20页，课件共66页，创作于2023年2月过松的土壤，土粒间黏结力弱，大孔隙占优势，虽然耕作起来容易，但太松也使植物根系难以扎稳，保水能力差，易漏风跑墒，土壤养分也容易随降水或灌水流失。过紧实的土壤，小孔隙数量多，土壤通气透水性差，一是容易产生地面积水或地表径流，二是土内空气缺乏，影响微生物活动和养分转化；三是影响耕作质量、幼苗出土和植物根系的正常发育。第21页，课件共66页，创作于2023年2月

土壤孔性的影响因素及其调控

外界因素

影响因素

…

…

有机质含量

有机质含量高的土壤孔度大，容重小，通气孔多；

土壤结构性

结构体（土团）内部较紧实，多小孔隙；结构体间则多

为大孔隙；不同结构体类型孔隙状况不同土壤质地

粘土孔度大，但以小孔隙为主，砂土孔度小，但以通气

孔隙为多；

土壤性质

土粒排列方式

不同松紧状况土壤孔度不同；

排列疏松，大孔隙多一些；排列紧实则相反；

降雨或灌溉

土壤容重变化：灌（降）水前小于灌（降）水后

施肥

土壤容重变化，施肥前大于施肥后，施有机肥小于施化肥耕作

土壤容重变化：耕作前大于耕作后；

其它

第22页，课件共66页，创作于2023年2月一、土壤结构体（一）土壤结构的概念

土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。这个定义，包含着两重含义：结构体和结构性。通常所说的土壤结构多指结构性（structurality）。土壤结构体或称结构单位，它是土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。

第二节土壤结构性第23页，课件共66页，创作于2023年2月(一)土壤结构体和土壤结构性的概念土壤结构体:指土壤中的土粒在内外因素综合作用下形成大小、形状、性质不同的团聚体，如土团、土块、土片等。土壤结构性：结构体在土壤中的类型、数量、排列形式、孔隙状况以及稳定性的综合特性。

第二节土壤结构性第24页，课件共66页，创作于2023年2月土壤结构性的含义

土壤松紧状况如何不仅直接影响到植物根系的伸展和植物的生长发育，而且还影响着土壤水分运动(渗透与蒸发)、土壤空气(数量与质量)变化以及土壤养分(含肥料)的转化与供应等。土壤的松紧状况主要决定于土壤的孔性、结构性和耕性等重要物理性状；土壤的孔性如何决定于土壤质地、有机质含量及土壤结构性；

第二节土壤结构性第25页，课件共66页，创作于2023年2月土壤结构体第26页，课件共66页，创作于2023年2月单粒结构粒状结构片状结构块状结构柱状结构棱柱状结构土壤结构是指自然状况下，由于自然因素和人类耕作是土壤颗粒间相互胶结成不同形状和性质的团聚体第27页，课件共66页，创作于2023年2月不良结构：

块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体总孔隙度小，主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，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。

第二节土壤结构性第28页，课件共66页，创作于2023年2月土壤肥力特点：

块状结构体间粒间孔隙过大，不利于蓄水保水，易透风跑墒，出苗难；出苗后根不着土造成“吊根”现象，影响水、肥吸收；内部紧实，不利于扎根；核状结构体小孔隙过多，尤其是非活性孔隙过多，孔性不良，水、气不协调。

第二节土壤结构性第29页，课件共66页，创作于2023年2月垂直轴方向发达的条柱型结构体

主要类型：柱状结构体和棱柱状结构体；土壤肥力特点：结构体内部紧实，孔隙小而少，通气不良，根系难以伸入；结构体间易形成大的垂直裂隙，成为水、肥下渗通道，造成跑水、跑肥；

第二节土壤结构性第30页，课件共66页，创作于2023年2月良好结构： 团粒结构体不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。

第二节土壤结构性第31页，课件共66页，创作于2023年2月土壤团粒体第32页，课件共66页，创作于2023年2月团粒结构体的稳定性：机械稳定性；生物稳定性；水稳定性；

第二节土壤结构性第33页，课件共66页，创作于2023年2月由单粒凝聚成复粒。由复粒相互粘结形成微团、团粒。在机械力的作用下，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。土壤团粒结构体的形成

第二节土壤结构性第34页，课件共66页，创作于2023年2月土壤团粒结构体形成机制：

胶体的凝聚作用；水膜的粘结作用；胶结作用；干湿交替；冻融交替；耕作措施；生物作用

第二节土壤结构性第35页，课件共66页，创作于2023年2月单个土粒团聚体微团粒形成阶段与步骤第36页，课件共66页，创作于2023年2月第37页，课件共66页，创作于2023年2月砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖质第38页，课件共66页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Ca2+腐殖质第39页，课件共66页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Fe2+腐殖质Fe3+Al3+第40页，课件共66页，创作于2023年2月团粒结构体

土壤肥力特点：①具有多级孔隙；团粒内部多为毛管孔隙，团粒之间多为通气孔隙。大孔隙通气、透水，小孔隙保水、蓄水。能协调水分和空气的矛盾。（原因与其形成过程有关）

第二节土壤结构性第41页，课件共66页，创作于2023年2月团粒结构体的土壤肥力特点：②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾；大孔隙有充足的氧气供应，好气性微生物活动旺盛，有机质分解快；小孔隙中有机质进行嫌气分解，速度慢而使养分得以保存。

第二节土壤结构性第42页，课件共66页，创作于2023年2月③能稳定土壤温度，调节土壤热量状况；④团粒结构降低了土粒间的粘着性、粘结性，减少了耕作阻力，提高了耕作质量，土壤耕性好；⑤有利于作物根系的伸展和生长；团粒间较疏松，根系穿插容易；团粒内部相对紧密，有利于根系的固着；团粒结构体的土壤肥力特点：

第二节土壤结构性第43页，课件共66页，创作于2023年2月目标：恢复和促进土壤团粒结构的形成，改良不良结构性状。

措施：

（1）增施有机肥料；（2）合理轮作；（3）正确耕作；（4）科学的土壤管理：合理灌溉、晒垡；酸性土壤施用石灰，碱性土壤施用石膏改良等；（5）应用土壤结构改良剂；土壤结构的改善和恢复

第二节土壤结构性第44页，课件共66页，创作于2023年2月土壤结构改良剂：

能够将土壤颗粒粘结在一起形成团聚体的物质，包括天然物质和人工合成的高分子物质。第45页，课件共66页，创作于2023年2月第三节土壤耕作性第46页，课件共66页，创作于2023年2月一、耕作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。第三节土壤耕作性第47页，课件共66页，创作于2023年2月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。第48页，课件共66页，创作于2023年2月二、耕作的基本作业1、犁地2、整地3、中耕4、其它耕作作业

第三节土壤耕作性第49页，课件共66页，创作于2023年2月土壤物理机械性1、土壤粘结性：土粒之间相互吸引而粘结的性质。由于有水，实际是“土粒—水膜—土粒”之间的粘结作用。粘结力的本性是范得华力、氢键、库伦力、水膜的表面张力共同作用的结果。粘结性和粘着性：耕作时产生阻力的主要原因。

第三节土壤耕作性第50页，课件共66页，创作于2023年2月土壤物理机械性2、土壤粘着性：指土粒附着在外物上的性质。由于有水，实际是“土粒—水—外物”相互吸引的性能。粘着性也是在一定的含水两范围表现。干时无粘着，水太多时，粘着力也减到太弱。第三节土壤耕作性第51页，课件共66页，创作于2023年2月土壤物理机械性3、土壤塑性：在一定水分下，土壤在外力作用下产生一定的形状，外力撤消后仍保持其形状的性能。土壤塑性表现与否，也取决于土壤含水量。土壤在塑性范围内不宜耕作，一方面阻力大，另方面耕作时形成的土团、土块容易保持，不易散碎；

第三节土壤耕作性第52页，课件共66页，创作于2023年2月土壤耕性:是指耕作时土壤所表现出来的一系列物理性和物理机械性的总称。土壤耕性好坏判断标准：1）耕作难易2）耕作质量3）宜耕期长短第三节土壤耕作性第53页，课件共66页，创作于2023年2月含水量情况

干燥

湿润

潮湿

泥泞

饱和

过饱和

土壤状态

坚硬

酥软

软

粘韧

浓浆

粘滞

液态

流动

粘结性

强

少

粘着性

无

无

弱

有

有

无

土壤

物理

性质

可塑性

无

无

有

有

无

无

耕作阻力

大

小

大

大

大

小

耕作质量

成土块

不散碎

易碎

土块

土块

浓泥浆

稀泥浆

宜耕性

不宜

宜旱耕

不宜

不宜

不宜

水耕

土壤物理机械性与耕性的关系第54页，课件共66页，创作于2023年2月

土壤耕性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。第三节土壤耕作性第55页，课件共66页，创作于2023年2月土壤宜耕期

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；第三节土壤耕作性第56页，课件共66页，创作于2023年2月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，这种状态称为土壤粘闭干耕燥整是防止土壤粘闭的重要耕作方法，尤其对质地较粘重的土壤。水田土壤的干耕燥整，主要在冬季进行。

第三节土壤耕作性第57页，课件共66页，创作于2023年2月土壤压板问题

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。第三节土壤耕作性第58页，课件共66页，创作于2023年2月轮作与培肥

合理轮作可利用作物根系来改良耕层构造。不同作物的根系在土壤中所起的作用不同，有的作物根系庞大，能提供大量有机胶结物质，在生长过程中根系就能促进结构的形成

第三节土壤耕作性第59页，课件共66页，创作于2023年2月三、免耕和少耕法20世纪60年代正式提出了免耕法。

根据1983年统计，美国三种耕作法的面积，免耕法是1300万英亩，少耕法是11280万英亩，传统耕作法是19610万英亩，免耕法中以玉米、大豆面积最大，分别为506万英亩和492万英亩，其余为高梁、棉花、蔬菜、小粒谷物和更新草地等。免耕法在美国西部占有很大比重。免耕法主要由三个环节组成：一是残茬覆盖二是联合免