土壤基本性質(zhì)

第四章土壤基本性質(zhì)內(nèi)容提要土壤孔性1土壤結(jié)構(gòu)性2土壤耕性3土壤膠體4土壤的交換吸收性5土壤酸堿性與緩沖性6第一節(jié)土壤孔性一、土壤孔性

（一）定義土壤中土粒或團聚體之間以及團聚體內(nèi)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層中分布情況的綜合反映。

一、土壤孔性（二）土壤密度與容重土壤密度土壤密度指單位容積固體土粒（不包括孔隙）的干質(zhì)量。一般取礦物質(zhì)密度的平均數(shù)2.65g/cm3作為土壤密度。土壤比重（相對密度）

土壤比重=土壤密度/水密度土壤容重

土壤容重指單位容積原狀土壤（包括孔隙）的干質(zhì)量。旱地作物適宜的容重為1.1～1.3g/cm3。

土壤容重的用途判斷土壤松緊度計算土壤質(zhì)量及各組分（如土壤水分、有機質(zhì)、養(yǎng)分和鹽分等）的含量計算土壤孔度、三相比例１：若土壤容重為１.15g/cm3，則每畝耕層土壤（０～20ｃｍ）的總質(zhì)量為多少？６６７×０.２×１.１５×１０３＝１５３４１０ｋｇ≈1.5×１０5ｋｇ=150ｔ例２：若土壤全氮為０.１％，計算每畝耕層土壤含氮量？１５０ｔ×０.１％＝１５０ｋｇ例３：若土壤含水量為５％，要求灌水后達到２０％，則每畝需灌水多少？１５０ｔ×（２０％－５％）＝２２.５ｔ（三）孔隙度及其計算土壤中孔隙總量占土壤體積的百分數(shù)稱孔隙度。1.土壤總孔隙度=（1-容重/土壤密度）×100%2.公式：P%=98.947-32.995D↓

容重(0.68-1.82)一般總孔隙度為30%-60%，50%適宜。計算土壤三相比

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（土壤容積含水量）＝土壤質(zhì)量含水量×土壤容重氣相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率

固相率50%左右；容積含水率25-30%；氣相率15-25%

習題：若土壤容重為1.25g/cm3,土壤密度2.5g/cm3,土壤質(zhì)量含水量20%，計算三相比?？紫抖龋剑保寥廊葜兀寥烂芏裙滔嗦剩剑保紫抖龋酵寥廊葜兀寥烂芏?50%液相率（土壤容積含水量）＝土壤質(zhì)量含水量×土壤容重=20%*1.25=25%氣相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率=25%當量孔徑當量孔徑是指與一定的土壤水吸力相當?shù)目讖?它與孔隙的形狀及其均勻性無關(guān)。土壤水吸力與當量孔徑的關(guān)系式為：d=3/Td為孔隙的當量孔徑（mm）、T為土壤水吸力（100Pa）當量孔徑與土壤水吸力成反比，土壤水吸力愈大，則當量孔徑愈小。(四)孔隙類型(四)孔隙類型（1)無效孔隙：指土壤中最小的孔隙，d<0.002mm，對作物為無效。（2)毛管孔隙：d0.002-0.02mm,具有毛管作用，對作物為有效水。這種孔隙為毛管孔隙。（3)非毛管孔隙：d>0.1mm，沒有毛管作用，不能保水，但是通氣透水的通道，對水分和空氣(土壤)很重要。影響因素：土壤結(jié)構(gòu)有機質(zhì)含量土壤質(zhì)地土粒排列方式土粒的排列方式對孔隙度的影響方體排列的孔隙度為47.46%（左）三斜六面體排列的孔隙度為25.95％（右）土壤松緊孔隙狀況與土壤肥力，作物生長關(guān)系:1)與土壤肥力如果土壤過松、過緊、孔隙配合不當，就會造成水多氣少，或水少氣多，影響?zhàn)B分的轉(zhuǎn)化及保存，孔隙度不同土壤熱狀況不同，各因素不協(xié)調(diào)。2)與作物生長

孔隙小，緊實的粘性土壤，種子發(fā)芽困難，難于做苗齊，根系下扎也困難，尤其對直根系作物更不利。土壤過松，根系不能與土粒密接，造成吸水吸肥困難，根扎不穩(wěn)，易死苗、倒伏。第二節(jié)土壤結(jié)構(gòu)一、土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)體:組成土壤的顆粒，在外力作用下，通過有機或無機膠體粘結(jié)在一起，形成各種大小、各種形狀的團聚體。土壤結(jié)構(gòu)性:土壤結(jié)構(gòu)體的數(shù)量、大小、形狀及其相互排列的狀況和孔隙狀況等綜合特性稱為土壤結(jié)構(gòu)性。土壤結(jié)構(gòu)影響著土壤水肥氣熱的供應(yīng)能力，反應(yīng)土壤肥力水平，是土壤的一種重要物理性質(zhì)。一、土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)類型1)塊狀結(jié)構(gòu)體：立方體型，縱軸與橫軸大致相等，邊角不明顯，內(nèi)部緊實。2)核狀結(jié)構(gòu)體：近似核桃狀，外部棱角明顯。3)柱狀結(jié)構(gòu)體：縱軸大于橫軸，呈直立柱狀。4)棱柱狀結(jié)構(gòu)體：與柱狀結(jié)構(gòu)相似。5)片狀結(jié)構(gòu)體：水平軸特發(fā)達。6)團粒結(jié)構(gòu)和粒狀結(jié)構(gòu)：指土壤中近于圓球狀的團

聚體。良好團粒結(jié)構(gòu)具備的條件①有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)和大小；②有多級孔隙；③有一定的穩(wěn)定性；水穩(wěn)性和非水穩(wěn)性。降水、灌水和農(nóng)機具的機械作用是土壤結(jié)構(gòu)破壞的主要原因；④有抵抗微生物分解破碎的能力。二、土壤結(jié)構(gòu)性土壤團粒示意圖二、土壤結(jié)構(gòu)性土壤的團粒結(jié)構(gòu)對土壤的水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)作用:1)能協(xié)調(diào)水分和空氣的矛盾。2)能協(xié)調(diào)有機質(zhì)中養(yǎng)分的消耗和積累的矛盾。3)能穩(wěn)定土壤溫度，調(diào)節(jié)土熱狀況。4)具有良好的物理機械性，改良耕性，有利于根系伸展。另外團粒結(jié)構(gòu)的土壤粘著性、粘結(jié)性都低減少了耕作阻力，提高了工作效率和質(zhì)量。二、土壤結(jié)構(gòu)性團粒結(jié)構(gòu)的形成:1）土粒的粘聚單粒變復粒，并進一步膠結(jié)成較大結(jié)構(gòu)體的過程。土粒的粘聚主要經(jīng)過膠體的凝聚作用、水膜的粘結(jié)作用和膠結(jié)作用2）成型動力主要有生物作用、干濕交替作用、凍融交替作用、土壤耕作的作用。單個土粒團聚體微團粒砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖質(zhì)土粒土粒土粒Ca2+腐殖質(zhì)創(chuàng)造團粒結(jié)構(gòu)的措施：1）農(nóng)業(yè)措施：①深耕與施肥②正確的土壤耕作③合理的輪作制作④調(diào)節(jié)土壤陽離子組成⑤合理灌溉、曬垡和凍垡2）土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用：

人工制成的膠結(jié)物質(zhì)，水解聚丙烯晴鈉鹽等。溶于水施入土壤轉(zhuǎn)化為不溶態(tài)吸附在土粒表面，使土粒相互粘結(jié)。計算題：一公頃地，耕層深度為20cm，土壤容重為1.15g/cm3，比重為2.651）計算耕層土重和總孔隙度。2）已知現(xiàn)在土壤含水量為5%，要求灌水后達到25%，應(yīng)補充多少水？3）經(jīng)測定，土壤有機質(zhì)含量為2%，計算土壤有機質(zhì)的重量。第三節(jié)土壤耕性土壤耕性是指土壤在耕作時所表現(xiàn)出來的特性，它是土壤物理性質(zhì)和物理機械性質(zhì)的綜合反映。一、土壤耕性的內(nèi)容主要包括三個方面：耕作的難易程度良好的土壤耕性要求耕作時，阻力要盡可能地小，以使節(jié)約勞力和能源。耕作質(zhì)量的好壞良好的土壤耕性要求耕作后土質(zhì)要疏松，以有利于根系的穿插、保溫、保墑、通氣和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化。宜耕期的長短良好的土壤耕性耕作要求土壤的宜耕期盡可能地長。二、土壤物理機械性質(zhì)土壤的物理機械性質(zhì)是土壤動力學性質(zhì)的統(tǒng)稱，它主要包括粘結(jié)性、粘著性、可塑性、膨脹性以及其它受外力作用后而變形的性質(zhì)。（一）粘結(jié)性和粘著性粘結(jié)性

粘結(jié)性指土粒與土粒之間相互吸引而粘結(jié)在一起的性質(zhì)。其中的粘結(jié)力主要有分子引力、靜電引力、水膜的表面張力等物理引力，也有氫鍵及其它化學鍵能的參與。土壤的粘結(jié)性使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作時產(chǎn)生阻力的主要原因之一。粘著性

粘著性指土壤在一定含水量的情況下，土粒粘著于外物表面的性質(zhì)。土壤粘著性是由土?！馕?，相互之間的分子引力引起的，這種性質(zhì)會使土壤在耕作時粘著農(nóng)具，增加摩擦阻力，造成耕作困難。影響粘結(jié)性和粘著性因素土壤質(zhì)地土壤含水量土壤結(jié)構(gòu)土壤腐殖質(zhì)含量粘土礦物的類型土壤代換性陽離子的組成（二）可塑性可塑性指土壤在在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力作用任意塑造成各種形狀，外力消失和土壤干燥后，仍能保持其變形的性能。影響土壤可塑性的因素土壤含水量

土壤質(zhì)地粘粒越多，質(zhì)地越細，可塑性越強粘土礦物的類型和代換性陽離子的種類

蒙脫石大于高嶺石，水云母居中

有機質(zhì)含量（三）土壤脹縮性土壤吸水后膨脹，干燥后收縮的性質(zhì)稱為土壤的脹縮性。土壤脹縮性越強，對生產(chǎn)越不利，當土壤膨脹時，會對周圍土壤產(chǎn)生強大的壓力，可能會對植物根系產(chǎn)生機械損傷，土壤干燥收縮時，可能會拉斷植物根系。影響土壤脹縮性的因素粘土礦物的類型蒙脫石＞高嶺石代換性陽離子的種類三、土壤耕性改良增施有機肥；摻砂或粘土改良質(zhì)地；促建團粒結(jié)構(gòu)；掌握宜耕含水量及宜耕時期。第四節(jié)土壤膠體及特性一、土壤膠體（soilcolloid）的概念（一）土壤膠體的概念土壤膠體土壤膠體是指土壤中最細微的顆粒，膠體顆粒的直徑一般在1-100nm之間，實際上土壤中小于1000nm的粘粒都具有膠體的性質(zhì)。嚴格說來，土壤膠體是一種準膠體。二、土壤膠體的類型及其電荷特征土壤膠體分類：無機膠體層狀硅酸鹽粘土礦物、氧化物粘土礦物

有機膠體土壤中的腐殖質(zhì)有機--無機復合膠體土壤膠體的主要存在形式。三、土壤膠體構(gòu)造

膠體微粒在構(gòu)造上可分為膠核、決定電位離子層和補償離子層

膠體微粒

膠粒膠核雙電層決定電位離子層（內(nèi)）補償離子層（外）非活性離子層擴散層四、土壤膠體的主要性質(zhì)膠體具有巨大的表面能土壤膠體微粒半徑越小，則比面越大，表面能越大，吸附分子態(tài)物質(zhì)的能力也越強。膠體具有帶電性永久電荷可變電荷:隨pH的變化而變化的土壤電荷.膠體的凝聚性和分散性

在土壤中土壤膠體處在凝膠狀態(tài)時，有利于水穩(wěn)性團粒的形成，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)。例如石膏零點電荷：如果在某個pH值時，粘土礦物表面上即不帶正電荷，也不帶負電荷，其表面電荷等于零，此時的pH值稱為零點電荷（ZPC）。第五節(jié)

土壤的交換吸收性一、土壤的吸收性能的定義與作用（一）定義

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離子，懸浮液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力。（二）作用與意義土壤的吸收性能與土壤保肥、供肥性關(guān)系密切；土壤的吸收性能能影響到土壤的酸堿性以及緩沖性等化學性質(zhì)；土壤的吸收性能能直接或間接地影響到土壤的結(jié)構(gòu)性、物理機械性、水熱狀況等。二、土壤吸收性能的類型按照吸收性能產(chǎn)生的機制，土壤吸收性能分為以下幾種類型：（一）土壤機械吸收（二）土壤物理吸收（三）土壤的化學吸收（四）生物吸收（五）土壤的物理化學吸收(離子交換吸收)二、土壤的離子代換吸收作用（一）土壤的陽離子交換（二）土壤的陰離子交換

（一）土壤的陽離子交換

1、土壤的陽離子交換作用：

帶負電荷的土壤膠體所吸附的陽離子與土壤溶液中的陽離子發(fā)生交換而達到動態(tài)平衡的過程。

２、土壤陽離子交換作用的特點：可逆反應(yīng)，可快速達到平衡：動態(tài)平衡等當量交換（等價交換）：維持電中性符合質(zhì)量作用定律：３、土壤的陽離子交換能力

土壤的陽離子交換能力指一種陽離子將土壤膠體上的另外一種陽離子交換下來的能力。影響因素：a、電荷的數(shù)量：M3+＞M2+＞M+b、離子半徑和離子水化半徑：對于同價的離子，離子半徑越大，水合半徑越小，交換能力越強。H+的交換能力比兩價的Ca2+、Mg2+離子大。c、離子濃度：濃度愈大，交換能力愈強。

4.土壤陽離子交換量（CationExchangeCapacity，CEC）定義：在pH值為7時，每千克土壤中所含有的全部交換性陽離子的厘摩爾數(shù).單位：cmol/kg陽離子交換量是評價土壤肥力的一個指標。它直接反應(yīng)土壤可以提供速效養(yǎng)分的數(shù)量，也能表示土壤保肥能力、緩沖能力的大小。CEC>20，保肥力強；10<CEC<20，保肥力中等；

CEC<10，保肥力弱影響土壤陽離子交換量的因素：

(1)膠體的類型和數(shù)量:膠體數(shù)量愈多陽離子交換量愈大。膠體類型：腐殖質(zhì)＞蛭石＞蒙脫石＞伊利石＞高嶺石(2)土壤質(zhì)地

:質(zhì)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變負電荷的數(shù)量，從而使土壤陽離子交換量增加。５、土壤的鹽基飽和度定義：在土壤膠體所吸附的陽離子中，鹽基離子的數(shù)量占所有吸附的陽離子的百分比，叫鹽基飽和度。土壤膠體上吸附的陽離子基本上可分為兩類：致酸離子：H+、Al3+,它們會使土壤變酸。鹽基離子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+等，鹽基離子為植物所需的速效養(yǎng)分。。鹽基飽和的土壤具有中性或堿性反應(yīng)；而鹽基不飽和的土壤則具有酸性反應(yīng)，為酸性土壤

100%計算公式：鹽基飽和度的作用：（1）可以反映土壤的酸堿性（2）判斷土壤肥力水平(二)土壤的陰離子代換吸收作用1易于被土壤吸收的陰離子：如H2PO4-、HPO42-、PO43-，硅酸和某些有機酸的陰離子。2很少吸收或甚至不能吸收的陰離子，Cl-、NO3-、NO2-3介于兩者間的陰離了SO42-、CO32-、有機酸根等土壤膠體帶正電，吸收陰離子，亦屬于可逆反應(yīng)。(三)

離子吸收代換作用在土壤上的意義使土壤具有保肥供肥性能。2)使土壤具有緩沖性能和穩(wěn)肥性。3)調(diào)節(jié)土壤的物理狀況

，提高肥力，用石膏改良鹽堿土Ca2+→Na+，合理排灌排除Na鹽。達到改良目的。

第六節(jié)土壤酸堿性與緩沖性一、土壤酸性土壤酸性產(chǎn)生（1）膠體上吸附的H+或Al3+

（2）生命活動碳酸和有機酸的解離（3）土壤粘土礦物鋁氧層鋁的活化（4）施肥（5）酸雨土壤酸度的類型

1）活性酸度：是由土壤溶液中游離氫離子而造成的酸度，用pH表示。pH土壤酸堿度pH土壤酸堿度<4.5極強酸性7.5-8.5堿

性4.5-5.5強酸性8.5-10強堿性5.5-6.5酸

性>10極強堿性6.5-7.5中

性2）潛在性酸度指土壤膠體上比較牢固地吸附著氫離子和鋁離子，這些陽離子不被其它陽離子代換出來不顯酸性，稱為潛在性酸。a.代換性酸用過量的中性鹽(1NKCl或1NNaCl)溶液處理，代換出H+、Al3+，進入土液，所顯的酸度。cmol/kg）或pH。b.水解性酸

用強堿弱酸鹽(1N醋酸鈉)溶液處理所代換出的H+和Al3+所顯出的酸度。cmol/kg。二、土壤堿性1、土壤堿度的形成

土壤中堿性鹽的水解：例如碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣等。交換性Na的水解二、土壤堿性

2、土壤堿度指標

（１）總堿度（堿度）總堿度是指土壤溶度或灌溉水中CO32—、HCO3—的總量。

（2）堿化度（鈉堿化度，ＥＳＰ）

三、土壤酸堿反應(yīng)對土壤養(yǎng)分和植物生長的影響土壤酸堿反應(yīng)對土壤養(yǎng)分的影響酸性：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。堿性：pH7.5-8.5，Ca固定PO43-。pH達9以上，Na+增加，對微生物的活動和養(yǎng)分的有效性都有不利的影響。土壤酸堿反應(yīng)對植物生長的影響

對大多數(shù)作物來說，pH6.0～7.5為宜酸性指示植物：鐵芒箕、映山紅、杜鵑、松樹和茶等；堿性指示植物：芨芨草、堿灰菜和堿蓬等；石灰性指示植物：蒼耳、甘草和柏木等。

土壤酸堿性的調(diào)節(jié)1、土壤酸性的調(diào)節(jié)酸性土壤通常通過施用石灰，人為地調(diào)節(jié)土壤酸度。酸性土改良中常用水解性酸度的數(shù)值作為計算石灰施用量的依據(jù)。石灰需要量＝土壤體積×容重×陽離子交換量（1-鹽基飽和度）×５６／２例：某紅壤的pH為5.0,耕層