第3章土壤的基本性狀-1物理性質(zhì)

1、第三章 土壤的基本性狀第一節(jié) 土壤的孔性 一、土壤密度重與容重一、土壤密度重與容重(particle density and bulk density) 1、土壤比重：單位體積土粒（不包括孔隙）、土壤比重：單位體積土粒（不包括孔隙）的烘干重與同體積水重相比。的烘干重與同體積水重相比。 組分密度組分密度石英2.60-2.68赤鐵礦4.90-5.30正長石2.54-2.57磁鐵礦5.03-5.18斜長石2.62-2.76三水鋁石2.30-2.40白云母2.77-2.88高嶺石2.61-2.68黑云母2.70-3.10蒙皂石2.53-2.74角閃石2.85-3.57伊利石2.60-2.90輝石3.1

2、5-3.90腐殖質(zhì)1.40-1.80纖鐵礦3.60-4.10表 土壤礦物和腐殖質(zhì)的比重粒徑（mm)腐殖質(zhì)(g/kg)比重（g/cm3)全土樣29.52.620.1-0.0502.660.05-0.014.32.660.01-0.00514.82.620.005-0.00153.72.59 10，毛管孔隙與非毛管孔，毛管孔隙與非毛管孔隙比為隙比為24:1。 第二節(jié)第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性(pedality) 一、概念一、概念 1、土壤中的顆粒以相互膠結(jié)成各種形狀和大小不一土壤中的顆粒以相互膠結(jié)成各種形狀和大小不一的土團(tuán)形式存在，這種土團(tuán)稱為的土團(tuán)形式存在，這種土團(tuán)稱為結(jié)構(gòu)體或團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)體或團(tuán)

3、聚體。土。土壤中結(jié)構(gòu)體的大小、形狀和排列狀況稱為壤中結(jié)構(gòu)體的大小、形狀和排列狀況稱為土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性。 2、土壤結(jié)構(gòu)性影響著土壤水、肥、氣、熱狀況，可土壤結(jié)構(gòu)性影響著土壤水、肥、氣、熱狀況，可反映土壤肥力水平。反映土壤肥力水平。 3、不同土壤、同一土壤的不同層次，其結(jié)構(gòu)體不一不同土壤、同一土壤的不同層次，其結(jié)構(gòu)體不一樣。并受人類生產(chǎn)活動的影響。樣。并受人類生產(chǎn)活動的影響。二、土壤結(jié)構(gòu)體的類型及其特性二、土壤結(jié)構(gòu)體的類型及其特性1、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)：呈粒狀和小團(tuán)塊狀，大體成球形。、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)：呈粒狀和小團(tuán)塊狀，大體成球形。 1）團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)：土粒膠結(jié)成長寬高三軸長度近似、土）團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)：土粒膠結(jié)成長寬高

4、三軸長度近似、土粒直徑約為粒直徑約為0.25-10 mm（油菜籽至黃豆大小），近似油菜籽至黃豆大?。?，近似圓球形的結(jié)構(gòu)體。肥沃旱地土壤表土的結(jié)構(gòu)形態(tài)；具有圓球形的結(jié)構(gòu)體。肥沃旱地土壤表土的結(jié)構(gòu)形態(tài)；具有水穩(wěn)定性和不易為機(jī)械力破壞。水穩(wěn)定性和不易為機(jī)械力破壞。 2）粒狀結(jié)構(gòu)：大小與團(tuán)粒近似，結(jié)構(gòu)邊面有棱角。一）粒狀結(jié)構(gòu)：大小與團(tuán)粒近似，結(jié)構(gòu)邊面有棱角。一般存在于有機(jī)質(zhì)含量較低、熟化程度較差的土壤表層。般存在于有機(jī)質(zhì)含量較低、熟化程度較差的土壤表層。3）微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)（微團(tuán)聚體）：直徑小于）微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)（微團(tuán)聚體）：直徑小于0.25 mm的結(jié)的結(jié)構(gòu)體。此結(jié)構(gòu)在水稻土的耕層中最為重要。構(gòu)體。此結(jié)構(gòu)在水稻土

5、的耕層中最為重要。2、塊狀和核狀結(jié)構(gòu)：土粒相互交結(jié)成不規(guī)則的土塊，、塊狀和核狀結(jié)構(gòu)：土粒相互交結(jié)成不規(guī)則的土塊，內(nèi)部緊實(shí)，長、寬、高三者大致相似，稱為塊狀結(jié)構(gòu)；內(nèi)部緊實(shí)，長、寬、高三者大致相似，稱為塊狀結(jié)構(gòu)；按大小分為大塊狀按大小分為大塊狀(10cm)和小塊狀結(jié)構(gòu)。若土團(tuán)邊面和小塊狀結(jié)構(gòu)。若土團(tuán)邊面棱角明顯，形狀似核棱角明顯，形狀似核(1-3cm)為核狀結(jié)構(gòu)。常出現(xiàn)在有為核狀結(jié)構(gòu)。常出現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)含量少，質(zhì)地粘重的土壤表層、底土和心土層。機(jī)質(zhì)含量少，質(zhì)地粘重的土壤表層、底土和心土層。這類結(jié)構(gòu)的土壤，水肥氣熱及耕性等條件較差。這類結(jié)構(gòu)的土壤，水肥氣熱及耕性等條件較差。3、柱狀和棱柱狀：土粒膠結(jié)成縱

6、軸長于橫軸的柱狀體。、柱狀和棱柱狀：土粒膠結(jié)成縱軸長于橫軸的柱狀體。邊面明顯有一定形狀，頂部園而底部平，為柱狀結(jié)構(gòu)；邊面明顯有一定形狀，頂部園而底部平，為柱狀結(jié)構(gòu)；若邊面有明顯棱角者為棱柱狀結(jié)構(gòu)。常出現(xiàn)在質(zhì)地粘重、若邊面有明顯棱角者為棱柱狀結(jié)構(gòu)。常出現(xiàn)在質(zhì)地粘重、有機(jī)質(zhì)缺乏的心土和底土層。有機(jī)質(zhì)缺乏的心土和底土層。4、片狀結(jié)構(gòu)：土粒排列成水平狀，三軸中兩軸特別、片狀結(jié)構(gòu)：土粒排列成水平狀，三軸中兩軸特別發(fā)育，縱軸特別短的結(jié)構(gòu)體。長期耕作受壓，使土粒發(fā)育，縱軸特別短的結(jié)構(gòu)體。長期耕作受壓，使土粒粘結(jié)成堅實(shí)緊密的薄土片，成層排列（犁底層）。其粘結(jié)成堅實(shí)緊密的薄土片，成層排列（犁底層）。其孔隙組成基

7、本上是毛管孔隙，沒有大孔隙，透水通氣孔隙組成基本上是毛管孔隙，沒有大孔隙，透水通氣保水性能較差。影響作物扎根和上下層水、氣、熱的保水性能較差。影響作物扎根和上下層水、氣、熱的交換以及對下層養(yǎng)分的利用。交換以及對下層養(yǎng)分的利用。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的肥力價值團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的肥力價值1）增加土壤的蓄水量，提高土壤通氣、透水、保）增加土壤的蓄水量，提高土壤通氣、透水、保水、供水性；水、供水性；2）具有較好的保肥供肥性能，持續(xù)提供植物養(yǎng)分；）具有較好的保肥供肥性能，持續(xù)提供植物養(yǎng)分；3）團(tuán)粒結(jié)構(gòu)富含有機(jī)質(zhì)土色較暗，有利保持土溫；）團(tuán)粒結(jié)構(gòu)富含有機(jī)質(zhì)土色較暗，有利保持土溫；4）改善土壤耕性和有利于作物根系伸展。）改善土壤

8、耕性和有利于作物根系伸展。三、土壤結(jié)構(gòu)的形成三、土壤結(jié)構(gòu)的形成1、土粒的團(tuán)聚、土粒的團(tuán)聚1 1）土粒的凝聚作用：土壤膠體表面帶有電荷）土粒的凝聚作用：土壤膠體表面帶有電荷2 2）有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用：有機(jī)質(zhì)起膠結(jié)劑的作用）有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用：有機(jī)質(zhì)起膠結(jié)劑的作用3 3）無機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)和粘結(jié)作用：氧化物、碳酸鈣。）無機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)和粘結(jié)作用：氧化物、碳酸鈣。4 4）毛管力作用：）毛管力作用：2、土塊的崩解、土塊的崩解1）生物作用）生物作用2）干濕交替作用）干濕交替作用3）凍融交替作用）凍融交替作用4）土壤耕作的作用）土壤耕作的作用四、土壤結(jié)構(gòu)的管理四、土壤結(jié)構(gòu)的管理1、合理的土壤耕作：耕作的最佳含水量為

9、、合理的土壤耕作：耕作的最佳含水量為70%-80%2、合理輪作與間套種：、合理輪作與間套種：3、增施有機(jī)肥料、增施有機(jī)肥料4、改良土壤的化學(xué)性質(zhì)、改良土壤的化學(xué)性質(zhì)5、土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用、土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 土壤的力學(xué)性質(zhì)與耕性土壤的力學(xué)性質(zhì)與耕性 土壤物理機(jī)械性是指土壤受外力作用（耕作）時土壤物理機(jī)械性是指土壤受外力作用（耕作）時發(fā)生形變，表現(xiàn)出一系列動力學(xué)的特性，如結(jié)持性、發(fā)生形變，表現(xiàn)出一系列動力學(xué)的特性，如結(jié)持性、脹縮性、壓板等。脹縮性、壓板等。一、土壤結(jié)持性一、土壤結(jié)持性(consistence)概念：概念：在不同含水量時土粒在外力作用下表現(xiàn)的可在不同含水量時土粒在外

10、力作用下表現(xiàn)的可移動性，它是不同含水量下土壤的粘結(jié)性、粘著性、移動性，它是不同含水量下土壤的粘結(jié)性、粘著性、塑性等的綜合表現(xiàn)。塑性等的綜合表現(xiàn)。 1. 土壤粘結(jié)性（土壤粘結(jié)性（cohesiveness） 指土粒之間通過各種引力作用引互粘合的性能。指土粒之間通過各種引力作用引互粘合的性能。粘結(jié)力粘結(jié)力： 范德華力、庫侖力、水膜表面張力以及范德華力、庫侖力、水膜表面張力以及氫鍵。氫鍵。 連接方式：連接方式：土粒土粒水膜水膜土粒土粒 影響因素：影響因素： 土壤的比表面和含水量（粘粒礦物，有機(jī)質(zhì)），土壤的比表面和含水量（粘粒礦物，有機(jī)質(zhì)）， 適度含水量時粘結(jié)性最強(qiáng)。適度含水量時粘結(jié)性最強(qiáng)。2、土壤粘著

11、性（stickiness） 1土粒粘附外物的性能土粒粘附外物的性能 2主要借助水膜的作用主要借助水膜的作用 3連接方式：連接方式： 土粒土粒水膜水膜外物外物 4影響因素影響因素： 活性表面與含水量活性表面與含水量 開始出現(xiàn)粘著性的含水量高于最初出現(xiàn)粘結(jié)性開始出現(xiàn)粘著性的含水量高于最初出現(xiàn)粘結(jié)性的含水量。的含水量。3、可塑性（plasticity） 指土壤在外力作用下可任意改變形狀，當(dāng)外力消指土壤在外力作用下可任意改變形狀，當(dāng)外力消失后，仍能保持變化了的形狀的性能（過干，過失后，仍能保持變化了的形狀的性能（過干，過濕均不表現(xiàn)塑性）。濕均不表現(xiàn)塑性）。 建立在粘結(jié)性的基礎(chǔ)上建立在粘結(jié)性的基礎(chǔ)上下塑

12、性下塑性(upper plastic limit)：土壤開始出現(xiàn)塑性時的土壤含水量。：土壤開始出現(xiàn)塑性時的土壤含水量。上塑性上塑性(lower plastic limit) ：水分增加到土壤剛變?yōu)榱黧w，塑性：水分增加到土壤剛變?yōu)榱黧w，塑性消失時的土壤含水量。消失時的土壤含水量。塑性指數(shù)塑性指數(shù)(plastic index)：上、下塑性之差為塑性值或塑性指數(shù)：上、下塑性之差為塑性值或塑性指數(shù)各種質(zhì)地土壤塑性值(含水量%)質(zhì)地物理性粘粒含量下塑性 上塑性塑性值中壤偏重 4016-1934-4018-21中 壤28-4018-2032-3412-16輕壤偏中24-30213110輕壤偏砂20-252

13、2308砂 壤 2023285 4影響塑性的因素 質(zhì)地：塑性值與粘粒含量成正相關(guān)質(zhì)地：塑性值與粘粒含量成正相關(guān) 含水量：含水量： 有機(jī)質(zhì)含量：增加上、下塑限（塑性值不變）有機(jī)質(zhì)含量：增加上、下塑限（塑性值不變） 吸附陽離子的種類：離子種類（鈉飽和塑性強(qiáng)）吸附陽離子的種類：離子種類（鈉飽和塑性強(qiáng)）二、土壤脹縮性二、土壤脹縮性(expansibility)1、土壤吸水后體積膨脹、干燥后土體收縮的性質(zhì)。、土壤吸水后體積膨脹、干燥后土體收縮的性質(zhì)。2、這與土壤的膠體性質(zhì)有關(guān)。、這與土壤的膠體性質(zhì)有關(guān)。三、土壤壓實(shí)三、土壤壓實(shí)(compaction)1、土粒本身重量以及在外力作用下，土壤由松變緊、土粒本

14、身重量以及在外力作用下，土壤由松變緊、孔隙度減小的現(xiàn)象，稱為土壤的壓實(shí)?？紫抖葴p小的現(xiàn)象，稱為土壤的壓實(shí)。2、影響因素：、影響因素：1）水分；）水分；2）質(zhì)地；）質(zhì)地；3）粘粒礦物類型；）粘粒礦物類型；4）有機(jī)質(zhì)含量）有機(jī)質(zhì)含量3、土壤壓實(shí)的治理：、土壤壓實(shí)的治理：1）選擇適宜土壤含水量進(jìn)行耕作；）選擇適宜土壤含水量進(jìn)行耕作；2）少耕、免耕；）少耕、免耕；3）改進(jìn)耕作農(nóng)具；）改進(jìn)耕作農(nóng)具；4）深耕結(jié)合施有機(jī)肥。）深耕結(jié)合施有機(jī)肥。四、土壤耕性四、土壤耕性 (tilth)1、概念：耕作時土壤所表現(xiàn)出來的一系列物理性和物、概念：耕作時土壤所表現(xiàn)出來的一系列物理性和物理機(jī)械性的總稱。理機(jī)械性的總稱。

15、1 1）耕作難易）耕作難易2 2）耕作質(zhì)量的好壞）耕作質(zhì)量的好壞3 3）宜耕期長短）宜耕期長短要求：要求：阻力小、質(zhì)量好、宜耕時間長。阻力小、質(zhì)量好、宜耕時間長。2、影響土壤耕性的因素、影響土壤耕性的因素1 1）水分）水分2 2）質(zhì)地）質(zhì)地3、改善耕性的措施、改善耕性的措施1）掌握宜耕的土壤含水量）掌握宜耕的土壤含水量2）增施有機(jī)肥料）增施有機(jī)肥料3）改良土壤質(zhì)地）改良土壤質(zhì)地4）創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)）創(chuàng)造良好的土壤結(jié)構(gòu)土壤濕度與耕性的關(guān)系土壤土壤濕度濕度干干潮潤潮潤潮濕潮濕濘濕濘濕多水多水極多水極多水土壤土壤特征特征固態(tài)，堅固態(tài)，堅硬，粘結(jié)硬，粘結(jié)性強(qiáng)，無性強(qiáng)，無粘著性和粘著性和塑性塑性 酥軟

16、，粘結(jié)酥軟，粘結(jié)性弱，無粘性弱，無粘著性的塑性，著性的塑性，易散碎易散碎 有可塑性，有可塑性，粘結(jié)性和粘結(jié)性和粘著性極粘著性極弱弱 粘韌，有粘韌，有可塑性和可塑性和粘著性，粘著性，粘結(jié)性極粘結(jié)性極弱弱濃漿狀，可濃漿狀，可塑性消失，塑性消失，但有粘著性，但有粘著性，粘結(jié)性極弱粘結(jié)性極弱稀漿狀，如稀漿狀，如液體一樣易液體一樣易流動，塑性、流動，塑性、粘著性、粘粘著性、粘結(jié)性消失結(jié)性消失耕作耕作阻力阻力大大小小大大大大大大小小耕作耕作質(zhì)量質(zhì)量硬土塊不硬土塊不散碎散碎易散碎，成易散碎，成小塊小塊不散碎，不散碎，成大塊土成大塊土不散碎，不散碎，成大塊土成大塊土易粘農(nóng)具易粘農(nóng)具泥濘狀濃泥泥濘狀濃泥漿漿稀泥漿稀泥漿宜耕宜耕性性不宜不宜宜旱地耕作宜旱地耕作不宜不宜不