第三章 土壤的孔性結構性與耕性

第三章土壤的孔性結構性與耕性第1頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)土壤孔性土壤中土?；驁F聚體之間以及團聚體內部的空隙叫做土壤孔隙?？紫缎裕仔裕核峭寥揽紫抖?、大小孔隙搭配比例及其在土層中分布情況的綜合反映。第2頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三一、孔隙度或孔隙比——數(shù)量指標指單位土壤容積內孔隙所占的百分數(shù)?？紫抖龋?－固相率＝液相率＋氣相率指單位土壤容積內孔隙所占的百分數(shù)。旱地耕層土壤以50%～５６％適宜大多數(shù)作物生長。一般砂土孔度30%-45%，壤土40%-50%，粘土45%-60%。

第3頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三二、孔隙分級——質量指標（一）當量孔徑***：

相當于一定的土壤水吸力的孔徑，單位為毫米。與孔隙的形狀及其均勻性無關。土壤的真實孔徑往往無法實際測定。土壤水吸力與當量孔徑的關系式為：

d=3/Td為孔隙的當量孔徑（mm）T為土壤水吸力（100Pa）（二）孔隙分級根據(jù)當量孔徑大小

孔隙類型及其作用可分為：非活性孔隙<0.002mm毛管孔隙0.06-0.002mm通氣孔隙>0.06mm第4頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三非活性孔隙*：又稱無效孔、束縛水孔，這是土壤中最細微的孔隙。根毛和微生物不能進入此孔隙，因此其中的養(yǎng)分和水分難以被植物利用。對作物生長來說，非活性孔度愈小愈好。

第5頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三毛管孔隙*：

也稱貯水孔隙，植物細根、原生動物和真菌不能進入毛管孔隙中，但根毛和細菌可在其中生活。在保證良好通氣性的前提下，毛管孔隙度愈大愈好。

第6頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三通氣孔隙*：

當量孔徑>0.06mm的孔隙,其中>0.2mm的粗孔植物的細根可伸入其中；0.2∽0.06mm的中孔是原生動物、真菌和根毛的棲身地。旱地耕層土壤通氣孔隙度在10%~20%為佳。第7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三小孔隙大孔隙第8頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三三、土壤的密度和容重土壤孔隙一般很難直接測定，常常通過土壤容重和土壤密度來計算。同時在土壤其他性狀的研究中，其應用也十分廣泛。

（一）土壤密度土壤密度指單位容積固體土粒（不包括孔隙）的干質量。土壤密度的大小主要決定于土壤礦物質的密度和有機質的密度。有機質的密度為1.25-1.40g/cm3；礦物密度大多在2.6-2.7之間；由于有機質含量很少，所以一般取礦物質密度的平均數(shù)2.65g/cm3作為土壤密度。第9頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三（二）土壤容重***

單位容積原狀土壤（包括孔隙）的干質量。土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范圍內,夯實的土壤容重則可高達1.8-2.0克/厘米3。

旱地作物適宜的容重為1.1～1.3g/cm3。第11頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土壤容重的在農業(yè)上的應用：1）反映土壤松緊狀況相同質地時，疏松的土壤容重較小，緊實的土壤容重較大。不同質地時，一般砂土〉壤土〉粘土。2)計算土壤三相比孔隙度＝Ｖ孔／Ｖ土體＝（Ｖ土體－Ｖ固體）／Ｖ土體＝１－Ｖ固體／Ｖ土體＝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（土壤容積含水量）＝土壤質量含水量×土壤容重氣相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率土壤三相比＝固相率：液相率：氣相率適宜的土壤三相百分數(shù)為：固相率50%左右；容積含水率25-30%；氣相率15-25%。第12頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三３)計算土壤的重量以及土壤中各組分（如土壤水分、有機質、養(yǎng)分和鹽分等）的含量例１：若土壤容重為１．１５g/cm3，則每畝耕層土壤（０～２０ｃｍ）的總重為多少？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第13頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三四、影響土壤孔性的因素及其調控

（一）內因：質地、結構、有機質（二）外因：自然因素（氣象變化）

人工管理措施：灌溉、施肥、耕作等．農業(yè)生產上常采用施用有機肥、適宜耕作等調控土壤孔性。第14頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三一、土壤結構體和土壤結構性土壤結構是土粒（單粒和復粒）的排列、組合形式。包含著兩重含義：結構體和結構性。土壤結構體：又稱土壤結構，是指原生土粒（單粒）和次生土粒（復粒）的排列與組合狀況。土壤結構性：指土壤結構體在土壤中的類型、數(shù)量、相互排列方式孔隙狀況以及其穩(wěn)定性（水穩(wěn)性、力穩(wěn)性、生物穩(wěn)定性）的綜合特性。通常所說的土壤結構多指結構性。第二節(jié)土壤結構性自然界的土壤中，土壤固體顆粒很少以單粒形式存在，一般都會膠結成大小、形狀、性質不一的團聚體。

第15頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三二土壤結構（體）的類型

似立方體型

條柱型

扁平型

似球型

第16頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三不良結構體：

塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀和片狀結構體總孔隙度小，結構體內部主要是小的非活性孔隙，結構體之間大的通氣孔隙，往往成為漏水漏肥的通道。植物根系很難穿扎，干裂時常扯斷根系。良好結構體：團粒結構體不僅總孔隙度大，而且有多級孔隙，大小孔隙分配適當，兼有蓄水和通氣的雙重作用，團粒之間排列疏松易于耕作。孔隙性質是評價結構性重要指標，良好的土壤結構性應該具備土壤總孔隙度大，大小孔隙的分配要適當?shù)?7頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三單個土粒團聚體微團粒三、土壤團粒結構的形成過程復粒第18頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土壤團粒體第19頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三四、土壤團粒結構的形成條件膠結物質

１）有機膠體：腐殖質、蛋白質、多糖等。２）無機膠體：層狀鋁硅酸鹽、鐵鋁氧化物（穩(wěn)定性較強）

３）膠體的凝聚作用：金屬鹽類（Ｃａ２＋）４）水膜：細土粒具有表面能，能吸引水分子，通過水分子可使土粒相互聯(lián)系在一起。

第20頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三１）生物作用２）干濕交替３）凍融交替４）耕作合理的耕作施肥，有助于團粒結構的形成，不合理的耕作會破壞團粒結構。成型動力第21頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖質第22頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土粒土粒土粒Ca2+腐殖質第23頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土粒土粒土粒Fe2+腐殖質Fe3+Al3+第24頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三團粒結構體的穩(wěn)定性**：

機械穩(wěn)定性；生物穩(wěn)定性；水穩(wěn)定性；第25頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三五、土壤團粒結構與土壤肥力1、能協(xié)調水分和空氣的矛盾，穩(wěn)定土壤溫度:

由于團粒結構本身的構造特點，決定其具有恰當?shù)拇笮】紫侗?，而水分與空氣是互為消長的關系.適宜的水汽比例，使土壤的溫熱狀況適中，既有利于升溫又具有穩(wěn)溫性，不會產生驟冷驟熱2、水和氣：

團粒之間的大孔隙通水、透氣，保證良好的通氣，透水性；小孔隙蓄水，可保蓄水分。3、熱（溫度）：適宜的水汽比例，導致土壤穩(wěn)熱狀況適中，即利于升溫而又具有穩(wěn)溫性，不會產生驟冷、驟熱的現(xiàn)象，第26頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三4、能協(xié)調土壤有機質中養(yǎng)分的消耗和積累的矛盾（保肥與供肥）

大孔隙通氣良好，有機物質分解，供給植物需要的養(yǎng)分，小孔隙蓄水，通氣性差，有機物質分解較慢，使有機質得以保存。第27頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三5、改良耕性和有利于作物根系伸展。

團粒之間接觸面積減少而大大減弱了土壤的粘結性與粘著性，改善土壤耕性；并且團粒間疏松多孔，利用根系伸展，而團粒內部，孔隙小利于根系的固定和支撐。

總之團粒結構使土壤孔性良好，協(xié)調土壤水肥氣熱的能力強，耕性優(yōu)良。

第28頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三六、土壤結構的改善與恢復增施有機肥——提供有機膠體擴種綠肥牧草、實行合理耕作——提供膠結物質和成型動力。科學的農田土壤管理——合理灌溉（噴灌、滴灌等），水旱輪作、曬壟、凍壟，適耕期合理耕作，調節(jié)土壤ｐＨ值等第29頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三施用土壤結構改良劑天然高聚物（胡敏酸、樹脂膠等）、天然無機物（膨潤土、沸石）：所用原料多，施用量達，且形成的團聚體穩(wěn)定性差。人工合成高聚物（水解聚乙烯，乙酸乙烯脂等）可快速形成團聚體，并維持３～５年，但價格昂貴，施用技術高，一般不含養(yǎng)分。目前處于適用階段。近年來，腐殖酸類肥料是一類較有發(fā)展前景的改良劑。

第30頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)土壤耕性一、土壤耕性的內容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。耕作質量的好壞

良好的土壤耕性要求耕作后土質要疏松，以有利于根系的穿插、保溫、保墑、通氣和養(yǎng)分轉化。宜耕期的長短（適宜耕作的土壤含水量范圍）

良好的土壤耕性耕作要求土壤的宜耕期盡可能地長。第31頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土壤力學性質與宜耕期的關系

第32頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三（一）土壤粘結性

粘結性指土粒與土粒之間相互吸引而粘結在一起的性質。是耕作時產生阻力的主要原因之一。

力學本質：范德華力、氫鍵、庫侖力、水膜表面張力。粘結性的影響因素：1、土壤比面及其影響因素2、土壤含水量二、土壤物理機械性質第33頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三(二)土壤粘著性

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。土壤粘著性是由土粒——水——外物，相互之間的分子引力引起的，這種性質會使土壤在耕作時粘著農具，增加摩擦阻力，造成耕作困難。

第34頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第35頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三各種土壤的粘結力及對鐵片的粘著力土壤干土的相對粘結力(以灰色純粘土作為100)濕土對鐵片的粘著力(磅/英尺2)1.硅質純砂土2.腐殖質3.菜園土4.砂粘土5.壤粘土6.灰色純粘土0.08.77.657.368.8100.03.88.86.47.910.617.2第36頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三土壤表現(xiàn)塑性的含水量范圍是土粒間的水膜已厚到允許土?；瑒幼冃危譀]有喪失其粘結性的范圍

(三)土壤塑性土壤在外力的作用下變形，當外力撤消后仍能保持這種變形的特性第37頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第38頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三影響土壤可塑性的因素

土壤含水量

當土壤開始出現(xiàn)可塑狀態(tài)時的水分含量——下塑限，隨著土壤水分含量的增加，當土壤失去可塑性而開始流動時的土壤含水量——上塑限。上塑限－下塑限=塑性值（塑性指數(shù)）土壤質地

土壤中粘粒越多，質地越細，可塑性越強有機質含量

OM能提高上塑限和下塑限，一般不改變塑性值，由于下塑限提高，就減少了產生可塑性的機會。故施用有機肥可延長旱地宜耕期，改善土壤耕性的目的。第39頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三………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頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三各種質地土壤的塑性值（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頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三三、合理耕作耕作時，選擇土壤粘結性最小，粘著性尚未出現(xiàn)時進行，這樣耕作阻力小，耕后土壤質量好。塑性范圍內不宜耕作。

若任務緊迫，不得不在不適宜的含水量條件下耕作，原則上應寧干勿濕，以免形成大量難打碎的土塊等。

選擇旱地土壤的宜耕狀態(tài)：表土細裂，土塊外干內濕取一把土拈緊時可粘結成團，放開自然落地，土團松散；試耕，土塊不黏附農具為宜。第42頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三（三）幾種主要耕作方法

1、傳統(tǒng)耕作方法2、深松耕作法

①創(chuàng)造適宜的土壤緊實度；②提高土壤水的保蓄量；③促進根系的發(fā)育；第43頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三3、免耕和少耕法20世紀60年代正式提出了免耕法。

根據(jù)1983年統(tǒng)計，美國三種耕作法的面積，免耕法是1300萬英畝，少耕法是11280萬英畝，傳統(tǒng)耕作法是19610萬英畝，免耕法中以玉米、大豆面積最大，分別為506萬英畝和492萬英畝，其余為高梁、棉花、蔬菜、小粒谷物和更新草地等。免耕法在美國西部占有很大比重。第44頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三免耕法主要由三個環(huán)節(jié)組成：殘茬覆蓋聯(lián)合免耕播種機應用廣譜的除草劑第45頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三殘茬覆蓋第46頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三免耕后土壤蚯蚓數(shù)量增加第47頁，共53頁，2023年，2月20日，星期三第48頁，共5