第三章 土壤的孔性结构性与耕性

第三章土壤的孔性结构性与耕性第1页，课件共53页，创作于2023年2月第一节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2页，课件共53页，创作于2023年2月一、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%。

第3页，课件共53页，创作于2023年2月二、孔隙分级——质量指标（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）（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毛管孔隙0.06-0.002mm通气孔隙>0.06mm第4页，课件共53页，创作于2023年2月非活性孔隙*：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5页，课件共53页，创作于2023年2月毛管孔隙*：

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6页，课件共53页，创作于2023年2月通气孔隙*：

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7页，课件共53页，创作于2023年2月小孔隙大孔隙第8页，课件共53页，创作于2023年2月三、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9页，课件共53页，创作于2023年2月第10页，课件共53页，创作于2023年2月（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11页，课件共53页，创作于2023年2月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12页，课件共53页，创作于2023年2月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13页，课件共53页，创作于2023年2月四、影响土壤孔性的因素及其调控

（一）内因：质地、结构、有机质（二）外因：自然因素（气象变化）

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14页，课件共53页，创作于2023年2月一、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。第二节土壤结构性自然界的土壤中，土壤固体颗粒很少以单粒形式存在，一般都会胶结成大小、形状、性质不一的团聚体。

第15页，课件共53页，创作于2023年2月二土壤结构（体）的类型

似立方体型

条柱型

扁平型

似球型

第16页，课件共53页，创作于2023年2月不良结构体：

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17页，课件共53页，创作于2023年2月单个土粒团聚体微团粒三、土壤团粒结构的形成过程复粒第18页，课件共53页，创作于2023年2月土壤团粒体第19页，课件共53页，创作于2023年2月四、土壤团粒结构的形成条件胶结物质

１）有机胶体：腐殖质、蛋白质、多糖等。２）无机胶体：层状铝硅酸盐、铁铝氧化物（稳定性较强）

３）胶体的凝聚作用：金属盐类（Ｃａ２＋）４）水膜：细土粒具有表面能，能吸引水分子，通过水分子可使土粒相互联系在一起。

第20页，课件共53页，创作于2023年2月１）生物作用２）干湿交替３）冻融交替４）耕作合理的耕作施肥，有助于团粒结构的形成，不合理的耕作会破坏团粒结构。成型动力第21页，课件共53页，创作于2023年2月砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖质第22页，课件共53页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Ca2+腐殖质第23页，课件共53页，创作于2023年2月土粒土粒土粒Fe2+腐殖质Fe3+Al3+第24页，课件共53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25页，课件共53页，创作于2023年2月五、土壤团粒结构与土壤肥力1、能协调水分和空气的矛盾，稳定土壤温度:

由于团粒结构本身的构造特点，决定其具有恰当的大小孔隙比，而水分与空气是互为消长的关系.适宜的水汽比例，使土壤的温热状况适中，既有利于升温又具有稳温性，不会产生骤冷骤热2、水和气：

团粒之间的大孔隙通水、透气，保证良好的通气，透水性；小孔隙蓄水，可保蓄水分。3、热（温度）：适宜的水汽比例，导致土壤稳热状况适中，即利于升温而又具有稳温性，不会产生骤冷、骤热的现象，第26页，课件共53页，创作于2023年2月4、能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾（保肥与供肥）

大孔隙通气良好，有机物质分解，供给植物需要的养分，小孔隙蓄水，通气性差，有机物质分解较慢，使有机质得以保存。第27页，课件共53页，创作于2023年2月5、改良耕性和有利于作物根系伸展。

团粒之间接触面积减少而大大减弱了土壤的粘结性与粘着性，改善土壤耕性；并且团粒间疏松多孔，利用根系伸展，而团粒内部，孔隙小利于根系的固定和支撑。

总之团粒结构使土壤孔性良好，协调土壤水肥气热的能力强，耕性优良。

第28页，课件共53页，创作于2023年2月六、土壤结构的改善与恢复增施有机肥——提供有机胶体扩种绿肥牧草、实行合理耕作——提供胶结物质和成型动力。科学的农田土壤管理——合理灌溉（喷灌、滴灌等），水旱轮作、晒垄、冻垄，适耕期合理耕作，调节土壤ｐＨ值等第29页，课件共53页，创作于2023年2月施用土壤结构改良剂天然高聚物（胡敏酸、树脂胶等）、天然无机物（膨润土、沸石）：所用原料多，施用量达，且形成的团聚体稳定性差。人工合成高聚物（水解聚乙烯，乙酸乙烯脂等）可快速形成团聚体，并维持３～５年，但价格昂贵，施用技术高，一般不含养分。目前处于适用阶段。近年来，腐殖酸类肥料是一类较有发展前景的改良剂。

第30页，课件共53页，创作于2023年2月第三节土壤耕性一、土壤耕性的内容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（适宜耕作的土壤含水量范围）

良好的土壤耕性耕作要求土壤的宜耕期尽可能地长。第31页，课件共53页，创作于2023年2月土壤力学性质与宜耕期的关系

第32页，课件共53页，创作于2023年2月（一）土壤粘结性

粘结性指土粒与土粒之间相互吸引而粘结在一起的性质。是耕作时产生阻力的主要原因之一。

力学本质：范德华力、氢键、库仑力、水膜表面张力。粘结性的影响因素：1、土壤比面及其影响因素2、土壤含水量二、土壤物理机械性质第33页，课件共53页，创作于2023年2月(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34页，课件共53页，创作于2023年2月第35页，课件共53页，创作于2023年2月各种土壤的粘结力及对铁片的粘着力土壤干土的相对粘结力(以灰色纯粘土作为100)湿土对铁片的粘着力(磅/英尺2)1.硅质纯砂土2.腐殖质3.菜园土4.砂粘土5.壤粘土6.灰色纯粘土0.08.77.657.368.8100.03.88.86.47.910.617.2第36页，课件共53页，创作于2023年2月土壤表现塑性的含水量范围是土粒间的水膜已厚到允许土粒滑动变形，但又没有丧失其粘结性的范围

(三)土壤塑性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第37页，课件共53页，创作于2023年2月第38页，课件共53页，创作于2023年2月影响土壤可塑性的因素

土壤含水量

当土壤开始出现可塑状态时的水分含量——下塑限，随着土壤水分含量的增加，当土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量——上塑限。上塑限－下塑限=塑性值（塑性指数）土壤质地

土壤中粘粒越多，质地越细，可塑性越强有机质含量

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39页，课件共53页，创作于2023年2月………下塑限----------------上塑限….......…..………….…..下塑限----------------上塑限………旱地宜耕期水田宜耕期含水量第40页，课件共53页，创作于2023年2月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41页，课件共53页，创作于2023年2月三、合理耕作耕作时，选择土壤粘结性最小，粘着性尚未出现时进行，这样耕作阻力小，耕后土壤质量好。塑性范围内不宜耕作。

若任务紧迫，不得不在不适宜的含水量条件下耕作，原则上应宁干勿湿，以免形成大量难打碎的土块等。

选择旱地土壤的宜耕状态：表土细裂，土块外干内湿取一把土拈紧时可粘结成团，放开自然落地，土团松散；试耕，土块不黏附农具为宜。第42页，课件共53页，创作于2023年2月（三）几种主要耕作方法

1、传统耕作方法2、深松耕作法

①创造适宜的土壤紧实度；②提高土壤水的保蓄量；③促进根系的发育；第43页，课件共53页，创作于2023年2月3、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。第44页，课件共53页，创作于2023年2月免耕法主要由三个环节组成：残茬覆盖联合免耕播种机应用广谱的除草剂第45页，课件共53页，创作于2023年2月残茬覆盖第46页，课件共53页，创作于2023年2月免耕后土壤蚯蚓数量增加第47页，课件共53页，创作于2023年2月第48页，