土壤的孔性結(jié)構(gòu)性和耕性(與“土壤”有關(guān)文檔共55張)

3.1土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性第一部分：土壤的孔性第二部分：土壤的結(jié)構(gòu)性第三部分：土壤的耕性第1頁，共55頁。土壤孔度

土壤孔隙量孔隙度（總孔度）：孔隙容積/土壤容積x100%孔隙比：孔隙容積/土壤容積土壤孔性

土壤孔隙的大小和大小孔隙的分布第一部分：土壤孔性第2頁，共55頁。當(dāng)量孔徑(有效孔徑)（比較當(dāng)量粒徑)假想圓管的直徑,用以描述具有相似性質(zhì)土壤的孔隙大?。ㄅc一定的水分吸力[或張力]相對應(yīng)的孔徑）茹林公式d=3/hd：當(dāng)量孔隙直徑，mmh：土壤水分吸力，cm水柱高，或mbar

第3頁，共55頁。土壤孔度的計算

利用土壤容重和土壤密度薄片觀察（土壤微形態(tài)）--偏振光顯微鏡第4頁，共55頁。土粒密度(比較土壤比重、土壤相對密度）單位容積固體土粒（不包括粒間孔隙的容積）的質(zhì)量(g/cm3或t/m3)與土壤組成有關(guān)，常用土壤密度值2.65g/cm3土壤密度的用途：計算土壤孔度計算土壤三相組成用于機(jī)械組成分析計算第5頁，共55頁。組分密度(g/cm3)組分密度(g/cm3)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蒙脫石2.53～2.74角閃石2.85～3.57伊利石2.60～2.90輝石3.15～3.90腐殖質(zhì)1.40～1.80纖鐵礦3.60～4.10

土壤中常見組分的密度第6頁，共55頁。土壤比重土壤密度。第7頁，共55頁。土壤容重(soilbulkdensity)自然狀態(tài)下單位容積土壤的質(zhì)量(g/cm3或t/m3)土壤容重的范圍1.0-1.5g/cm3理想<1.35g/cm3

第8頁，共55頁。疏松排列緊密排列47.46%24.51%孔隙度第9頁，共55頁。土壤容重的的用途：計算土壤孔隙度（松緊度）孔隙度＝（1－容重/比重）×100%估算各種土壤重量及成分儲量

土壤重量=土壤體積×土壤容重計算土壤儲水量及灌水定額

1hm2的1m土層儲水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250m3/hm2

第10頁，共55頁。影響土壤容重的因素通過影響孔隙土壤質(zhì)地土壤結(jié)構(gòu)自然因素（動物孔穴等）人為因素（耕作，壓實，結(jié)構(gòu)改良劑等）土壤有機(jī)質(zhì)含量第11頁，共55頁。土壤容重和土壤比重（土壤密度）測定土壤容重的測定

環(huán)刀（容重圈）法土壤密度的測定

比重瓶法第12頁，共55頁。土壤三相組成計算

固相率=（容重/土壤密度）x100%土壤含水量（質(zhì)量%）=（土壤水質(zhì)量/干土質(zhì)量）x100%土壤含水量（容積%）=土壤含水量（質(zhì)量%）x土壤容重孔隙度=1－固相率=1－(容重/土壤密度）x100%氣相率=1－容積含水率土壤孔隙比=孔隙度/(1-孔隙度)第13頁，共55頁。土壤孔隙分級

毛管孔隙0.001-0.1（0.06)mm貯存孔隙0.001-0.03mm)第三節(jié)土壤孔性和土體構(gòu)造第14頁，共55頁。毛管孔隙(capillarypore)孔徑：0.02(0.06)—0.002(0.0002)mm。水分水吸力在T=3/0.06=50百帕至T=3/0.002=1500百帕之間，對植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生長和活動。第15頁，共55頁。

（又稱無效孔隙）孔徑<0.002mm(<0.0002mm)水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤對水的吸力很強(qiáng)，水分對植物基本無效非活性孔隙(inactivepore)第16頁，共55頁。通氣孔隙(aerationpore)孔徑＞0.02(0.06)mm，透水通氣，通常有空氣存在其中，同時植物根毛、根系和微生物均可在通氣孔隙中活動。第17頁，共55頁。土壤孔性與土壤肥力理想的土壤三相組成3)孔隙度>50%(壤土和粘土）通氣孔隙8-15%(旱作）第18頁，共55頁。一、土壤結(jié)構(gòu)體（soilconfiguration)（一）土壤結(jié)構(gòu)體概念1、土壤結(jié)構(gòu)性(soilstructurality)土壤中單粒、復(fù)粒的數(shù)量、大小、形狀、性質(zhì)及其相互排列和相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性。第二部分：土壤結(jié)構(gòu)性(soilstructure)第19頁，共55頁。

2、土壤結(jié)構(gòu)體（soilconfiguration）

土粒在膠結(jié)物(有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、氧化鐵)的作用下，相互團(tuán)聚在一起形成大小、形狀、性質(zhì)不同的土團(tuán)。第20頁，共55頁。1、塊狀結(jié)構(gòu)(cloddystructure)

形狀：立方體型，縱軸和橫軸大體相等，邊面不明顯，內(nèi)部緊實。

產(chǎn)生條件：熟化度較低的表層土壤或缺乏有機(jī)質(zhì)而粘重的底土多為塊狀結(jié)構(gòu)。

大小劃分：大塊狀結(jié)構(gòu),直徑>10cm;小塊狀結(jié)構(gòu)直徑5～10cm。(二)土壤結(jié)構(gòu)體種類（soilconfigurationtype）第21頁，共55頁。2

、團(tuán)塊狀(crumbystructure)

形狀：與塊狀相似，較塊狀結(jié)構(gòu)小，略呈圓形，表面不平。

大小劃分：大團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，直徑5～3cm；團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑3～1cm；小團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑<1cm。第22頁，共55頁。3、核狀結(jié)構(gòu)(nuttystructure)

形狀：立方體型，邊面明顯的多棱角碎塊，內(nèi)部緊實，泡水后不易散碎。

產(chǎn)生條件：在粘重的心土層或由氫氧化鐵膠結(jié)土粒后形成核狀結(jié)構(gòu)。

大小劃分：大核狀，直徑>1cm；核狀，直徑7～10mm；小核狀，5～7mm。第23頁，共55頁。4、柱狀(columnarstructure)

形狀：側(cè)面，橫斷面形狀不規(guī)則。

產(chǎn)生條件：柱狀結(jié)構(gòu)是堿化土壤的標(biāo)志特征，常在干旱半干旱地帶的底土出現(xiàn)。

大小劃分：大柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小柱狀結(jié)構(gòu)，<3cm。第24頁，共55頁。5、棱柱狀結(jié)構(gòu)(prismaticstructure)

形狀：同柱狀結(jié)構(gòu)，棱角尖銳明顯，橫斷面略呈三角形。

產(chǎn)生條件：粘重土壤的底土，由于干濕交替頻繁形成棱柱狀結(jié)構(gòu)。

大小劃分：大棱柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；棱柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小棱柱狀結(jié)構(gòu)，<3cm。第25頁，共55頁。6、片狀、板狀結(jié)構(gòu)(platystructure)

形狀：橫軸遠(yuǎn)大于縱軸，呈扁平狀結(jié)構(gòu)體。

產(chǎn)生條件：雨后土壤表面結(jié)殼或老耕作土壤犁底層。

大小劃分：>3mm者為板狀，<3mm者為片狀。第26頁，共55頁。7、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)(granularstructure)

形狀：近似于球形，疏松多孔的小土團(tuán)稱團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，是含有機(jī)質(zhì)豐富肥沃土壤的標(biāo)志特征。

大小劃分：一般為0.25～10mm，(microaggregate)，水稻土中多為微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。第27頁，共55頁。土壤團(tuán)粒體第28頁，共55頁。自然因素（動物孔穴等）薄片觀察（土壤微形態(tài)）一、土壤結(jié)構(gòu)體（soilconfiguration)一、土壤結(jié)構(gòu)體（soilconfiguration)非活性孔隙(inactivepore)第二部分：土壤的結(jié)構(gòu)性部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。1、小水庫(reservoir)團(tuán)稱團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，是含有機(jī)質(zhì)豐富肥沃土壤膨壓的差異使土體產(chǎn)生裂痕，一旦融化，b、水化半徑大的離子凝聚能力弱，反之b、水化半徑大的離子凝聚能力弱，反之第29頁，共55頁。二、土壤結(jié)構(gòu)體（soilconfiguration)的形成

第一階段是土粒在自身的粘結(jié)、凝聚或和外物膠結(jié)作用下粘聚形成致密土體或次生復(fù)粒(secondarycompoundparticle)(微團(tuán)聚體(microaggregate))；

第二階段是團(tuán)聚體(aggregate)進(jìn)一步粘結(jié)形成結(jié)構(gòu)體或致密土體。第30頁，共55頁。1、土粒粘聚(soilparticlecoagulation)（1）陽離子凝聚(cationcoagulation)土壤膠粒(soilcolloid)通常帶有負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的土壤膠粒在陽離子(cation)作用下，發(fā)生相互凝聚。a、高價離子凝聚能力大于低價離子;b、水化半徑大的離子凝聚能力弱，反之則較強(qiáng)。第31頁，共55頁。常見陽離子凝聚能力：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(agriculturalproduction)中，常施用石灰(酸性土)或石膏(堿性土)，利用Ca2+的作用促進(jìn)土粒凝聚。增加介質(zhì)中電解質(zhì)濃度也可促進(jìn)膠粒凝聚。第32頁，共55頁。(2)水膜(waterfilm)的粘結(jié)作用土粒在水膜的作用下，在土粒接觸處形成彎月面，由于彎月面內(nèi)側(cè)的負(fù)壓，把相鄰的土粒團(tuán)聚在一起，形成土團(tuán)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常采用排水曬田、曬壟、凍壟等措施，提高土壤溶液電解質(zhì)的濃度，促進(jìn)土壤膠粒凝聚。第33頁，共55頁。(3)膠結(jié)作用(cementation)

a、簡單的無機(jī)膠體(simplesoilmineralcolloid)土壤中Fe2O3·xH20、Al2O3·yH20、SiO2·zH20等，常以膠膜形態(tài)包被在一起，形成的結(jié)構(gòu)體。往往是致密緊實的結(jié)構(gòu)體，如核狀結(jié)構(gòu)，對協(xié)調(diào)水肥的能力極差。第34頁，共55頁。b、粘粒(clay)粘粒具有巨大的表面積，粘結(jié)力很強(qiáng)，并可通過帶正電和帶負(fù)電邊面的靜電引力使其團(tuán)聚。c、有機(jī)質(zhì)(organicmatter)土壤中的腐殖質(zhì)、多醣類、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素以及許多微生物的分泌物和菌絲均有團(tuán)聚作用。第35頁，共55頁。2、土壤結(jié)構(gòu)的成型（1）干濕交替作用(alternationofdryingandwetting)蒙脫石類的膨脹收縮性強(qiáng)，而水云母類和高嶺石類的膨脹收縮性則較弱。土塊越干，驟然灌水濕潤，這種作用愈明顯，有如“爆破”一樣。促使土體破碎形成結(jié)構(gòu)。第36頁，共55頁。a、當(dāng)干濕交替時，由于脹縮性的差異使土體產(chǎn)生不等的變形而依脆弱線開裂成小塊b、當(dāng)土體吸水時，由于孔隙中閉蓄的空氣所產(chǎn)生的壓力，使土體破碎第37頁，共55頁。（2）凍融交替作用

(alternationoffreezingandthawing)

水分結(jié)冰時體積膨脹增大約9%，對周圍的土體產(chǎn)生壓力而使土壤崩裂。

孔徑愈小，其中水分冰點愈低。造成膨壓的差異使土體產(chǎn)生裂痕，一旦融化，土壤就會沿裂痕酥散。第38頁，共55頁。(3)生物作用(biologicaleffect)

a、植物根系的穿插擠壓，可使土體破碎形成結(jié)構(gòu)。b、土壤中的蚯蚓、昆蟲、蟻類等，對土壤結(jié)構(gòu)形成均有一定作用。(4)土壤耕作(soiltillage)通過合理耕作，在機(jī)械壓力作用下，土體破碎形成結(jié)構(gòu)。同時耕作使土肥相融、促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)的形成。第39頁，共55頁。三、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)(granularstructure)在土壤肥力(soilfertility)上的意義團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有小水庫、小肥料庫、空氣走廊的作用，協(xié)調(diào)水氣狀況能力強(qiáng)，因而是理想的結(jié)構(gòu)體。第40頁，共55頁。1、小水庫(reservoir)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)透水性好，可接納大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigationwater)，而團(tuán)粒內(nèi)部保水性強(qiáng)，天旱(drought)時還可防止水分蒸發(fā)(evaporation)。天旱時表層蒸發(fā)失水后，土體收縮切斷與下層毛管連通性，水分不會由大孔隙流向小孔隙而蒸發(fā)損失。第41頁，共55頁。2、小肥料庫具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，通常有機(jī)質(zhì)含量豐富。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)表面為好氣作用，有利于有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化(mineralization)，釋放養(yǎng)分。團(tuán)粒內(nèi)部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。

3、空氣走廊由于團(tuán)粒之間的孔隙較大，有利于空氣流通(ventilation)第42頁，共55頁。四、土壤良好結(jié)構(gòu)體的培育1、大量施用有機(jī)肥2、實行合理耕作3、實行合理輪作4、施用石膏或石灰5、施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑(soilconditioner)第43頁，共55頁。腐殖質(zhì)

砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒第44頁，共55頁。第三部分：土壤耕性(soiltilth)土壤耕性是指土壤在耕作時所表現(xiàn)的特性，也是一系列土壤物理性質(zhì)和物理機(jī)械性的綜合反映。（1）耕作難易程度（2）耕作質(zhì)量的好壞（3）宜耕期長短

第45頁，共55頁。土壤物理機(jī)械性土壤物理機(jī)械性是多項土壤動力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)稱，它包括粘結(jié)性、粘著性、可塑性、脹縮性以及其它受外力作用后（如農(nóng)機(jī)具的切割、穿透和壓板等作用）而發(fā)生形變的性質(zhì)。

第46頁，共55頁。顯，橫斷面略呈三角形。同時耕作使土肥相融、促進(jìn)良好結(jié)構(gòu)的形成。團(tuán)稱團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，是含有機(jī)質(zhì)豐富肥沃土壤第三節(jié)土壤孔性和土體構(gòu)造--偏振光顯微鏡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常采用排水曬田、曬壟、凍壟等措施，提高土壤溶液電解質(zhì)的濃度，促進(jìn)土壤膠粒凝聚。塑性(plasticity)：指土壤在外力的作用下變形，當(dāng)外力撤消后仍能保持這種變形的特性，也稱可塑性。SiO2·zH20等，常以膠膜形態(tài)包被在一土壤膠粒(soilcolloid)通常帶有負(fù)電土體產(chǎn)生不等的變形而依脆弱線開裂成小塊（1）陽離子凝聚(cationcoagulation)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)透水性好，可接納大量降水土壤塑性(soilplasticity)土壤含水量（質(zhì)量%）形狀：同柱狀結(jié)構(gòu)，棱角尖銳明孔徑愈小，其中水分冰點愈低。粘結(jié)性和粘著性

土壤粘結(jié)性是土粒與土粒之間由于分子引力而相互粘結(jié)在一起的性質(zhì)。土壤粘著性是土壤在一定含水量的情況下，土粒粘著外物表面的性能。第47頁，共55頁。影響土壤粘結(jié)性和粘著性的因素有：

土壤質(zhì)地土壤含水量土壤結(jié)構(gòu)土壤腐殖質(zhì)含量