土壤的理化性質(zhì)課件

第二篇土壤的理化性質(zhì)1精品課件第六章土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和孔隙狀況

SoilTexture,Structure

andPorosity2精品課件Contents第一節(jié)

土壤質(zhì)地Soiltexture

第二節(jié)

土壤結(jié)構(gòu)Soilstructure

第三節(jié)

土壤孔性和土體構(gòu)造Soilporosityandsoilconstruction

3精品課件第一節(jié)土壤質(zhì)地

Soiltexture4精品課件一、土粒和粒級土粒Soilparticle土壤顆粒——土粒，通常指礦質(zhì)土粒。Soiparticlesarethefundamentalofsoilstructureformation.Functionofsoilparticlesisdeterminedbyitscomposition,structureandbehavior.

多孔結(jié)構(gòu)的骨架吸、保、供、調(diào)土壤肥力的實體。按土粒成分分為礦物質(zhì)土粒和有機(jī)質(zhì)土粒。土壤礦粒大小不均，形狀多樣，有的成片成塊、有的成粒成塵；有的單個存在，稱為單粒；有的相互粘結(jié)為聚集體，稱為復(fù)粒。5精品課件標(biāo)準(zhǔn)土壤Standardsoil土?！饣瑢嵭膱A球6精品課件

當(dāng)量粒徑Equivalentgrainsizeofsoilparticle

與其靜水沉降速度相同的圓球直徑。原理：Stokeslaw,1845

顆粒沉降速度與有效直徑有關(guān)影響因子：重力加速度g顆粒密度ρs液體的密度ρf液體的黏度η顆粒半徑r7精品課件土粒大小分級——粒級

sizecategory

Theprincipalpropertiesofsoilmineralparticlesinanenvironmentcontextaretheirsize,shape,natureofsurface,orientationandmineralogy.Soilparticlesarevarydramaticallyinsizefromlargeboulders(severalmindiameter),throughcobblesandpebbles(severalcmindiameter)tosand,siltandclay(<2mmindiameter).Soilscientistsareconcernedtheparticleswiththe<2mmsizerange,whichisreferredtoasthefinefractionorfineearth.土粒分級是根據(jù)礦物質(zhì)單粒的大小來劃分，不考慮化學(xué)成分的差異。Theproportionbyweightofthesizecategoriesisdefinedastheparticlesizedistribution.土壤中不同大小顆粒的組成比例在土壤學(xué)上稱為顆粒組成（或機(jī)械組成）。8精品課件共同點：均為四級：

gravel礫石、sand砂粒、silt粉粒和clay黏粒。分級標(biāo)準(zhǔn)國際制(internationalsystem)美國制(U.Ssystem)中國制(Chinasystem)卡慶斯基制(Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture)9精品課件粒徑(mm)中國制(1987)卡慶斯基制(1957)美國制(1951)國際制(1930)3～2石礫石礫石礫石礫2～1極粗砂粒粗砂粒1～0.5粗砂粒物理性砂粒粗砂粒黏砂粒0.5～0.25中砂粒中砂粒0.25～0.2細(xì)砂粒細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.2～0.1細(xì)砂粒0.1～0.05極細(xì)砂粒0.05～0.02粗粉粒粗粉粒粉粒0.02～0.01粉粒0.01～0.005中粉粒物理性黏粒中粉粒0.005～0.002細(xì)粉粒細(xì)粉粒0.002～0.001粗黏粒黏粒黏粒0.001～0.0005細(xì)黏粒黏粒粗黏粒0.0005～0.0001細(xì)黏粒＜0.0001膠質(zhì)黏粒常見土壤粒級制10精品課件

11精品課件二、各級土粒的組成和性質(zhì)Introduction土粒成分既繼承了巖石和母質(zhì)的特點，又有別于母質(zhì).包含了生物活動的產(chǎn)物;反映了地區(qū)水、熱條件帶來的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和富集特點。12精品課件粒徑（mm）石英長石云母角閃石其它礦物2-0.250.25-0.050.05-0.010.01-0.005<0.005粗砂粒細(xì)砂粒粗粉粒細(xì)粉粒黏粒8681726310141215810－－72166－4257－34371.各粒級土粒的礦物組成

各粒級土粒的礦物組成有明顯差別：土粒越粗，石英越多;土粒越細(xì)，云母、角閃石等明顯增多。不同粒級土粒的礦物組成（％）

土壤粒級名稱粒徑（mm）SiO2R2O3CaOMgOP2O5K2O+Na2OCO2非石灰性土壤粗砂粒1-0.293.92.80.40.50.050.80細(xì)砂粒0.2-0.0494.03.20.50.10.11.50粗粉粒0.04-0.0189.46.60.80.30.12.30細(xì)粉粒0.01-0.00274.218.31.60.30.24.20黏粒<0.00253.234.71.61.00.44.90石灰性土壤細(xì)砂粒0.25-0.0584.38.33.20.6－－2.5粗粉粒0.05-0.0179.710.33.30.6－－2.1中粉粒0.01-0.00562.217.37.62.00.25.05.3細(xì)粉粒0.005-0.00142.724.612.73.1－－9.5黏粒<0.00139.029.914.15.10.36.010.12.各粒級土粒的化學(xué)成分

各粒級土粒的礦物組成不同，決定其化學(xué)成分存在差異：隨著土壤單粒由大到小，磷、鉀、鈣、鎂、鐵等養(yǎng)分含量逐漸增加，而SiO2含量逐漸減少。不同土壤粒級的化學(xué)成分（平均％）3、各級土粒的基本特征礫石和砂粒（>0.02mm）風(fēng)化碎屑，礦物成分和母巖基本一致，不能充分反映土壤形成條件；特性：粒徑大，比表面積小，無可塑性和粘結(jié)性；養(yǎng)分釋放慢，有效養(yǎng)分缺乏；土粒表面吸濕性和吸肥性很小。粒間孔隙大，透水、排水快；脹縮性??；易溶性養(yǎng)分亦隨水流失。因此，礫石和砂粒對水熱缺乏保存和調(diào)節(jié)能力；保水性極差，熱容量小而保溫能力也很差。功能：構(gòu)成土體的粗骨架和大孔隙，使土體具有良好通透性，為根系插入與深扎、空氣與水進(jìn)入土體提供方便通道，通過水分入滲傳導(dǎo)熱量；礫石和砂粒含量高的土壤易冷易熱，易干易濕，容易受到污染。土壤侵蝕得只剩下礫石和砂粒，是生態(tài)環(huán)境惡化的重要指標(biāo)。如山區(qū)“石山化”，平原“沙漠化”等。15精品課件粉(砂)粒（0.02-0.002mm）顆粒大小介于黏粒和砂粒之間;巖石礦物物理風(fēng)化的極限產(chǎn)物;礦物成分有原生的，也有次生的。特性

很多性質(zhì)介于黏粒和砂粒之間，只有微弱的可塑性、脹縮性和毛管力；粘結(jié)力在濕時明顯，干時微弱。粉粒很容易進(jìn)一步風(fēng)化，是土壤養(yǎng)料的潛在供應(yīng)力，這與其礦物組成有一定關(guān)系。粉粒含量高的土壤往往是地區(qū)性水土流失和干旱威脅的內(nèi)在原因。土壤含有適量粉粒，對黏土來說有利于“化塊”，促進(jìn)大土塊分裂，形成較小土團(tuán)；對沙土而言能增加其保水、保肥和保溫能力。16精品課件黏粒（<0.002mm）

顆粒細(xì)小，是礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物，也可能是土壤溶液中化學(xué)反應(yīng)的生成物；礦物質(zhì)成分與原來母質(zhì)有所不同，屬于次生礦物?；瘜W(xué)成分中二氧化硅含量比砂粒和粉粒要少得多。功能黏粒是土壤形成過程中的新生產(chǎn)物，是土壤膠體的主要組成部分，它的類型和性質(zhì)能反映出土壤形成的條件和作用。特性

黏粒細(xì)，比表面積大，粒間孔隙很小，其中的水分難于移動；<1μm的細(xì)孔，微生物無法進(jìn)入生存，基本失去孔隙的意義；表面吸濕性強，有顯著毛管作用和強烈的吸水膨脹、失水收縮的特點；有較強的持水性能，透水緩慢，排水困難，透氣不暢；黏粒有很強的粘結(jié)性、可塑性等，黏粒相互粘結(jié)形成土壤團(tuán)聚體、土團(tuán)或土塊，干時土塊易于龜裂，遇水分散。微細(xì)的黏粒還有膠體特征，能吸附養(yǎng)料；

含黏粒多的土壤保水、保肥力強，有效養(yǎng)分儲量較多。17精品課件

土壤顆粒粒級與理化性狀的關(guān)系圖式(據(jù)Pierzynski，2000)18精品課件三、土壤的機(jī)械組成和質(zhì)地（一）土壤機(jī)械組成Soilmechanicalcomposition土壤中各級土粒的百分含量，又稱土壤顆粒組成。估算土壤比表面積確定土壤質(zhì)地評價土壤結(jié)構(gòu)性其它測定土壤顆粒組成(或機(jī)械組成)的方法，稱為土壤顆粒分析(或機(jī)械分析)。主要用途19精品課件測定方法首先把土壤樣品進(jìn)行前處理，取粒徑小于2mm的組分，去掉有機(jī)質(zhì)，充分分散（加分散劑）過篩和沉降直徑大于0.05~0.02mm的部分用過篩的方法區(qū)分直徑小于0.05~0.02mm的部分用沉降的方法確定沉降原理：Stokeslaw,1845

顆粒沉降速度與有效直徑有關(guān)20精品課件21精品課件ShawPipetusedforparticle-sizeanalysisofthe<2-mmfractionattheUSDA-NRCSSoilSurveyLaboratory22精品課件CoulterLS230ParticleSizeAnalyzer23精品課件（二）土壤質(zhì)地Soiltexture按土壤顆粒組成進(jìn)行分類，將顆粒組成相近而土壤性質(zhì)相似的土壤劃分為一類并給予一定名稱，稱為土壤質(zhì)地(Soiltexture)。

質(zhì)地相同的土壤，顆粒組成基本相似(但不完全相同)，這些土壤常具有類似的一些理化性質(zhì)和肥力特征。每種土壤有一個質(zhì)地名稱，它概括反映了土壤內(nèi)在的某些基本特性。24精品課件國際制Internationalsystem黏土(clay)類根據(jù)黏粒(clay)含量將質(zhì)地分為三類：<15%黏壤土(clayloam)類黏粒含量砂土(sand)類、壤土(loam)類15%—25%>25%凡砂粒含量大于55%的，在質(zhì)地名稱前冠“砂質(zhì)(sandy)”根據(jù)粉砂粒(silt)含量:凡粉砂粒含量大于45%的，在質(zhì)地名稱前冠“粉砂質(zhì)(siltyclay)”根據(jù)砂粒(sand)含量:1、土壤質(zhì)地分類系統(tǒng)25精品課件質(zhì)地類別質(zhì)地名稱各級土粒質(zhì)量(%)黏粒（<0.002mm）粉砂粒（0.02-0.002mm）砂粒(2-0.02mm)砂土類砂土及壤質(zhì)砂土0-150-1585-100壤土類砂質(zhì)壤土壤土粉砂質(zhì)壤土0-150-150-150-4530-4545-10055-8540-550-55黏壤土類砂質(zhì)黏壤土黏壤土粉砂質(zhì)黏壤土15-2515-2515-2530-020-4545-8555-8530-550-40黏土類砂質(zhì)黏土壤質(zhì)黏土粉砂質(zhì)黏土黏土重黏土25-4525-4525-4545-6565-1000-200-4545-750-350-3555-7510-550-300-550-35國際制土壤質(zhì)地分類Clay<0.002mmSand0.05-2mmSilt0.002-0.05mm

等邊三角形的三個邊分別表示砂粒、粉粒、黏粒的含量。根據(jù)土壤中砂粒、粉粒、黏粒的含量，在圖中查出其點位再分別對應(yīng)其底邊作平行線（逆時針方向），三條平行線的定點即為該土壤的質(zhì)地。美國制AmaricansystemTriangulargraph(三角圖)27精品課件

28精品課件卡欽斯基制

Kachinskyclassificationsystemofsoiltexture質(zhì)地組質(zhì)地名稱不同土壤類型的＜0.01mm粒級含量灰化土紅黃壤、草原土堿化土、堿土砂土sand松砂土0～50～50～5緊砂土5～105～105～10壤土loam砂壤土sandyloam10～2010～2010～15輕壤土lightloam20～3020～3015～20中壤土mediumloam30～4030～4520～30重壤土heavyloam40～5045～6030～40黏土clay輕黏土lightclay50～6560～7540～50中黏土mediumclay65～8075～8550～65重黏土heavyclay＞80＞85＞65①、根據(jù)物理性黏粒(physicalclay)含量將土壤分為三大質(zhì)地類型九種質(zhì)地②、根據(jù)砂粒(砂質(zhì))、粗粉粒(粗粉質(zhì))、中細(xì)粉粒(粉質(zhì))、黏粒含量(黏質(zhì))，進(jìn)一步劃分質(zhì)地，確定質(zhì)地詳細(xì)名稱:第二優(yōu)勢粒級＋第一優(yōu)勢粒級＋質(zhì)地名稱③、根據(jù)石礫(gravel)含量，查下表，冠在質(zhì)地詳細(xì)名稱前大于1毫米的石礫含量%石質(zhì)程度<0.5非石質(zhì)土0.5—5.0輕石質(zhì)土5.0—10.0中石質(zhì)土>10.0重石質(zhì)土29精品課件川農(nóng)大農(nóng)場幾種類型土壤的顆粒組成及詳細(xì)質(zhì)地命名（卡氏制）土壤名稱

顆粒組成（%）質(zhì)地名稱物理性黏粒砂粒粗粉粒中細(xì)粉粒黏粒石礫白鱔泥（蘋果園）62.410.926.728.833.60粉黏質(zhì)輕黏土黃泥小土(張家坪)43.838.218.031.012.80粉砂質(zhì)中壤土白鱔泥（張家坪）49.524.226.331.318.20粉質(zhì)重壤土半泥砂（沙灣）38.029.033.018.020.00粗粉質(zhì)中壤土石骨子土(老板山)31.056.412.619.211.830重石質(zhì)粉砂質(zhì)

？？？

中國制Chinasystem（）中國制土壤質(zhì)地分類質(zhì)地類別質(zhì)地名稱不同粒級的顆粒組成（%）砂粒（1-0.05mm）粗粉粒（0.05-0.01mm細(xì)黏粒（<0.001mm）砂土粗砂土細(xì)砂土面砂土>70≥60-≤70≥50-60---<30壤土砂粉土粉土≥20<20≥40砂壤土壤土≥20<20<40砂黏土≥50-≥30黏土粉黏土壤黏土黏土重黏土----≥30-35≥35-40≥40-≤60>6031精品課件2、質(zhì)地的定性確定——憑手接觸的感覺，搓條法等取少量土樣，加適量水濕潤，然后放在手上，用手來回搓，搓至均勻能檢測為度。

砂土：握時成團(tuán)，放開松散，不能搓成條。

砂壤土：搓條時只能搓成大于3毫米的短條。輕壤土：搓成大于3毫米細(xì)條，但容易斷裂。中壤土：能搓成完整細(xì)條，彎曲時易斷裂。重壤土：土能搓成完整細(xì)條，彎曲成圓圈時有裂縫。黏土：能搓成完整細(xì)條，能彎曲成圓圈。32精品課件3、不同質(zhì)地土壤的肥力特征

礫質(zhì)土水粒間孔隙大，毛管作用弱，透水性強而保水性弱，水氣易擴(kuò)散，易干不易澇；表層石礫可減少水分蒸發(fā)氣大孔隙多，通氣性好，一般不會累積還原物質(zhì)熱水少氣多，溫度容易上升，稱為熱性；有利于早春作物播種。養(yǎng)分含量少，保肥力弱，肥效快，肥勁猛，但不持久，易造成作物后期脫肥早衰肥少石礫，對機(jī)具有一定磨損；中礫石土應(yīng)將粗石塊除去；多礫石土需進(jìn)行改良耕性33精品課件砂質(zhì)土Sandysoil水粒間孔隙大，毛管作用弱，透水性強而保水性弱，水氣易擴(kuò)散，易干不易澇氣大孔隙多，通氣性好，一般不會累積還原物質(zhì)熱水少氣多，溫度容易上升，稱為熱性有利于早春作物播種。養(yǎng)分含量少，保肥力弱，肥效快，肥勁猛，但不持久，易造成作物后期脫肥早衰肥松散易耕耕性34精品課件

黏質(zhì)土Claysoil水粒間孔隙小，毛管細(xì)而曲折，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流,保水抗旱力強，易澇不易旱氣小孔隙多，通氣性差，容易累積還原性物質(zhì)熱水多氣少，熱容量大，溫度不易上升，稱冷性土，對早春作物播種不利養(yǎng)分含量較豐富且保肥力強，肥效緩慢，穩(wěn)而持久，有利于禾谷類作物生長，籽實飽滿。早春低溫時，由于肥效緩慢易造成作物苗期缺素肥耕性差，粘著難耕耕性35精品課件壤質(zhì)土Loamysoil

土壤性質(zhì)兼具黏質(zhì)土和砂質(zhì)土的優(yōu)點，而克服了它們的缺點。耕性好，宜種廣，對水分有回潤能力，是較理想的質(zhì)地類型。36精品課件優(yōu)良組合(choicenesscombination)

4、土壤質(zhì)地層次性由于母質(zhì)、土壤物質(zhì)淋溶淀積和人為耕作管理等原因，土壤剖面中不同質(zhì)地層次的排列組合。不良組合(badnesscombination)黏蓋砂砂蓋黏37精品課件38精品課件5、土壤質(zhì)地改良(soiltextureimprovement)砂摻黏黏摻砂客土法大量施用有機(jī)肥施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑(soilconditioner)改良土壤結(jié)構(gòu)(adaptedsoiltexture)清雍正河北玉田圍田水利工程示意圖第二節(jié)土壤結(jié)構(gòu)

Soilstructure41精品課件ConceptofsoilstructureSoilstructureisdefinedintermsofthesize,shape,andarrangementofparticles,aggregatesandpores.土壤結(jié)構(gòu)是土粒相互之間的結(jié)合狀態(tài)，有不同大小和形狀。個體內(nèi)部的小孔隙和個體之間的大孔隙同時存在于土層而發(fā)揮其調(diào)控水、氣流通和保持的作用。土壤結(jié)構(gòu)通過孔隙調(diào)配達(dá)到水分與空氣及熱量的同時存儲。土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。42精品課件

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。土壤結(jié)構(gòu)體Soilstructuralunit(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)。43精品課件一、土壤結(jié)構(gòu)體1、土壤結(jié)構(gòu)體類型塊狀、團(tuán)塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀、片狀、板狀、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。44精品課件

塊狀結(jié)構(gòu)

Cloddystructure(blocky)

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)而黏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。45精品課件團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)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。46精品課件核狀結(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：在黏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。47精品課件柱狀結(jié)構(gòu)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。48精品課件棱柱狀結(jié)構(gòu)Primaticstructure

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：黏重土壤的底土，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。49精品課件

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。50精品課件團(tuán)粒結(jié)構(gòu)Granularstructure(aggregate)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，<0.25mm者稱微團(tuán)粒(microaggregate)，水稻土中多為微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。51精品課件良好團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具備的條件有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)和大??；有多級孔隙；有一定的穩(wěn)定性；有抵抗微生物分解破碎的能力。52精品課件2、土壤剖面上結(jié)構(gòu)體的形態(tài)

Morphologyofsoilstructuralunitinsoilprofile

53精品課件54精品課件3、土壤結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性

土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括力穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)體的力穩(wěn)定性也稱機(jī)械穩(wěn)定性，是指土壤結(jié)構(gòu)體抵抗機(jī)械壓碎的能力。

生物穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體抵抗微生物分解的能力。水穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體浸水后不易分散的性能。二、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及原理土壤團(tuán)聚體形成分兩個階段：①原生土粒（分散的單粒）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團(tuán)或次生復(fù)粒(secondarycompoundparticle)(微團(tuán)聚體(microaggregate))；②復(fù)粒進(jìn)一步粘結(jié)，或由土體在機(jī)械力作用下破裂成型，變?yōu)楦鞣N大小和形狀的結(jié)構(gòu)體。56精品課件（一）團(tuán)粒的形成過程

Formingprocessesofgranular(aggregate)切割造型過程粘結(jié)團(tuán)聚過程“多級團(tuán)聚說”膠體凝聚作用無機(jī)物質(zhì)的粘結(jié)作用有機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)作用及復(fù)合作用水的作用生物參與凍融交替根系切割干濕交替耕作動物作用57精品課件膠體的凝聚作用

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。

常見陽離子凝聚能力：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+

增加介質(zhì)中電解質(zhì)濃度也可促進(jìn)膠粒凝聚。

58精品課件水膜(waterfilm)的膠結(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)。SoilparticleSoilparticle59精品課件

土壤膠體的膠結(jié)作用(cementation)

a、簡單的無機(jī)物質(zhì)

土壤中CaCO3、CaSO4及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。b、黏粒(clay)黏粒具有巨大的表面積，粘結(jié)力很強，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。60精品課件（二）團(tuán)粒的多級孔性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是經(jīng)過多級復(fù)合、團(tuán)聚形成的：

單粒復(fù)粒（初級為團(tuán)聚體）微團(tuán)粒（二、三級微團(tuán)聚體）團(tuán)粒（大團(tuán)聚體）每一級復(fù)合和團(tuán)聚，產(chǎn)成相應(yīng)大小的一級孔隙，因此團(tuán)粒內(nèi)部有從小到大的多級（3-5級）孔隙。61精品課件（三）團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制

Micromechanismofgranular(aggregate)formation

黏團(tuán)說

黏團(tuán)是由黏粒的定向排列和靜電引力而形成的直徑小于5μm的土體，是形成微團(tuán)粒和團(tuán)粒的基本單元。黏團(tuán)是以片狀黏粒相互締合（面—面、面—邊、邊—邊）而成的。有機(jī)膠體常參與黏團(tuán)形成，粉粒和砂粒也可通過黏團(tuán)和有機(jī)膠體而參與黏團(tuán)形成。62精品課件土壤團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制

Soilaggregationmodel63精品課件等電凝聚說黏粒礦物顆粒以帶負(fù)電荷為主，但有局部的正電荷；腐殖質(zhì)和鐵、鋁氧化物等可變電荷膠體在低pH（等電點以下）時呈正電性，因此在土壤微域可同時出現(xiàn)正、負(fù)電荷點兒相互凝聚。多次等電凝聚可形成多級微團(tuán)粒。等電凝聚機(jī)制在較小微團(tuán)粒形成中可起重要作用。+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-64精品課件土壤結(jié)構(gòu)體的類型影響土壤通氣透水能力，及土壤水分有效性；結(jié)構(gòu)體狀況影響土壤松緊程度，影響根系伸展、發(fā)育；影響物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的流動；土壤結(jié)構(gòu)體的類型、數(shù)量及其穩(wěn)定性還決定著土壤抗蝕能力三、土壤結(jié)構(gòu)性的評價1、一般性評價

塊狀、柱狀、片狀、核狀等結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成，沒有多級孔隙,不能協(xié)調(diào)水、氣。而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體是經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚而成，稱為良好的結(jié)構(gòu)體。66精品課件1.水分方面：既能較好地接受降水，蓄積水分、減少土壤沖刷，又能使土壤水分蒸發(fā)減慢，從而使水分得到充分利用2.養(yǎng)分方面：是很好的養(yǎng)分保存和供應(yīng)場所,并且能協(xié)調(diào)而持久地供應(yīng)。3.空氣方面：不同大小的孔隙共存且搭配得當(dāng)，使水氣協(xié)調(diào)。4.熱量方面：水氣協(xié)調(diào)，土溫也比較穩(wěn)定。5、耕作阻力小，耕作質(zhì)量好2、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上的意義Theimportanceofgranularstructureonsoilfeitility68精品課件四、土壤結(jié)構(gòu)性與土壤侵蝕

在水、風(fēng)等因素的作用下，土粒隨地表徑流沿坡面或侵蝕溝向下流失的現(xiàn)象成為土壤侵蝕。當(dāng)降水強度大時，地表土壤，特別是裸露坡地的土壤容易發(fā)生侵蝕。土壤因子對侵蝕的影響可概括地用下式表示：E=KD/A·P·p式中E—土壤侵蝕度；

K—比例常數(shù)；

D—土壤分散系數(shù)

A—土壤表層的滲入量；

P—土層的滲透度；

p—表示土壤顆粒大小。

暴雨繼續(xù)時，降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過土壤的滲透能力，土壤侵蝕作用就取決于表層土壤顆粒與其下部顆粒的結(jié)合力大小，團(tuán)聚化程度高、壘結(jié)疏松的土壤反而比表面平滑緊密的土壤易受侵蝕。顆粒越小，粘結(jié)力越強，越有利于抵抗侵蝕。土壤結(jié)構(gòu)性與土壤侵蝕的關(guān)系

暴雨初期，結(jié)構(gòu)性好的土壤由于透水性強，不易形成徑流，在結(jié)構(gòu)性差的土壤上才容易產(chǎn)生徑流，并把細(xì)碎的土粒帶走。在土壤團(tuán)聚化程度高、抗分散能力強的地方，即使產(chǎn)生微弱徑流，水中含有的細(xì)土量也很少。71精品課件土壤結(jié)構(gòu)管理Soilstructuremanagement施用有機(jī)肥合理耕作與曬垡、凍垡合理輪作水分管理施用石膏或石灰，調(diào)節(jié)土壤陽離子組成施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑(soilconditioner)72精品課件土壤孔隙性質(zhì)——孔性土壤孔隙總量（總孔度）大、小孔隙分配（分級孔度），包括連通情況和穩(wěn)定程度

土壤孔性決定于土壤的質(zhì)地、松緊度、有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)等。土體構(gòu)造：上下土層的孔隙分配、連通情況。

第三節(jié)土壤孔性和土體構(gòu)造

Soilporosityandsoilconstruction

73精品課件一、土粒密度（比重）和土壤密度（容重）

Soildensityandbulkdensity（一）土粒密度(土壤比重)

Soilparticledensity

單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙)的質(zhì)量

(g/cm3)礦物組成有機(jī)質(zhì)含量土壤質(zhì)地影響因素多數(shù)土粒密度為2.6~2.7g/cm3，常用密度值2.65g/cm3。74精品課件土壤中常見組分的密度組分密度(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3.60～4.1075精品課件（二）土壤密度(土壤容重)Soilbulkdensity田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體(含土粒和粒間孔隙)的質(zhì)量或重量。(g/cm3)土壤容重受土壤密度和孔隙兩方面的影響。一般情況下，土壤容重值多介于1.0~1.5g/cm3范圍內(nèi)。土粒密度和土壤容重均以105~110℃下烘干土計。76精品課件土壤容重的用途計算土壤孔隙度(soilporosity)

孔隙度＝（1－容重/密度）×100%土壤重量=土壤體積×土壤容重計算工程土方量77精品課件設(shè)耕層厚度0.2m，容重1.3t/m3，有機(jī)質(zhì)含量15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。估算各種土壤成分儲量土壤=10000×0.2×1.3=2600t有機(jī)質(zhì)儲量=2600×0.015=39.0t全氮儲量=2600×0.00075=1.95t1hm2(104m2)、0.2m土層計：78精品課件1hm2的1m土層儲水量：

=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250m3/hm2

=325mm

設(shè)土層厚度1m，土壤含水量25%，容重為1.3t/m3。計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額公式79精品課件影響容重的因素有機(jī)質(zhì)Soilorganicmatter

質(zhì)地Texture結(jié)構(gòu)Structure

緊實度(degreeofcompaction)80精品課件

土壤固、液、氣三相容積比，反映土壤水、氣關(guān)系。二、土壤的三相和孔隙81精品課件土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分?jǐn)?shù)，稱固（液、氣）相率。三者之比即為土壤三相比。1、土壤三相比threephaseratio多數(shù)旱地作物，適宜的固、液、氣三相比為：0.5∶0.25～0.3∶0.15～0.2582精品課件

總孔度Soilporosity

Porosityisameasureofthepercentagevolumeofporespace,andcanbedeterminedindirectlyfromparticleandbulkdensityasfollows:2、土壤孔性與孔度所有孔隙體積的總和占整個土壤體積的比例。

土壤孔性是指能反映土壤孔隙總?cè)莘e的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土層中的分布狀況等的綜合特性。83精品課件84精品課件土壤總孔度大體上可以反映土壤的松緊程度于孔隙密度。利用土壤比重和容重就可以計算出土壤總孔隙度。根據(jù)土壤容重就可以大體判斷土壤的總孔度與松緊程度，從而略知土壤結(jié)構(gòu)狀況。土壤比重2.65是不同容重的土壤總孔隙度（V/V）土壤容重（g/cm3）1.01.11.21.31.41.51.6總孔度(%)63585550474340松緊度松松適當(dāng)適當(dāng)適當(dāng)緊堅實85精品課件土壤孔隙比土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。固相率(solidphaseratio)＝(容重/比重)×100%液相率(liquidphaseratio)＝(水分重量百分率×容重)×100%氣相率(gasphaseratio)＝(孔度－液相比)×100%86精品課件

土壤孔度分級

按照土壤中孔隙的大小及功能進(jìn)行分類。與土壤水吸力相當(dāng)?shù)目紫吨睆椒Q為當(dāng)量孔徑。T=3/D

D為孔隙直徑(mm)。T為水吸力，可理解為土壤對水的吸力，單位為厘米或百帕(hpa)當(dāng)量孔徑(equivalentporediameter)茹林公式87精品課件非活性孔隙(inactivepore):

又稱無效孔隙，孔徑<0.002mm,水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤對水的吸力很強，水分對植物基本無效。毛管孔隙

(capillarypore):

孔徑：0.02—0.002mm。水分水吸力在T=3/0.02=150百帕至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。通氣孔隙(aerationpore):

孔徑＞0.02mm，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。土壤孔隙非活性孔度=調(diào)萎系數(shù)×土壤容重調(diào)萎系數(shù)=最大吸濕量×1.5~2.0毛管孔度=(毛管持水量-調(diào)萎系數(shù))×土壤容重通氣孔度=總孔度－毛管孔度－非活性孔度88精品課件

3、土壤孔隙的影響因素質(zhì)地黏土孔隙小，以無效孔隙和毛管孔隙占優(yōu)勢，但孔隙數(shù)量多，土壤總孔隙度高；砂土以通氣孔隙為主，但數(shù)量少，土壤總孔隙度低；壤土的孔隙度居中。

結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多土壤疏松，孔隙狀況好土壤有機(jī)質(zhì)含量含量多的土壤總孔隙度高土粒排列自然因素和土壤管理47.46%24.51%91精品課件92精品課件93精品課件三、土體構(gòu)造耕層構(gòu)造:

耕層三相比和上下層緊實狀況，人為耕作活動創(chuàng)造對生產(chǎn)有利的耕層構(gòu)造。（三項比2:1:1較合適）質(zhì)地剖面(textureprofile):主要有上砂下黏（上松下緊）、上黏下砂（上緊下松）和夾層型

結(jié)構(gòu)剖面(structureprofile)：與質(zhì)地剖面關(guān)系密切。耕層結(jié)構(gòu)受人為活動影響大，心土、底土結(jié)構(gòu)主要是自然過程的產(chǎn)物，改良難度大?？锥绕拭妫褐饕獩Q定于質(zhì)地剖面和結(jié)構(gòu)剖面。作物適宜的土壤孔度剖面：上虛下實。通氣孔度8-10%以上。94精品課件本章小結(jié)一、核心名詞

1.土壤容重2.土壤比重

3.土壤結(jié)構(gòu)體4.土壤結(jié)構(gòu)性

5.土壤孔度6.當(dāng)量孔徑

7.團(tuán)粒結(jié)構(gòu)8.毛管孔隙95精品課件什么是土壤容重？土壤容重有哪些用途？什么是土壤質(zhì)地?不同質(zhì)地土壤的特性如何?如何改良土壤質(zhì)地?2.什么是土壤孔隙度？土壤孔隙有哪些類型？各有何特點？3.土壤結(jié)構(gòu)類型有哪些？團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上有何作用？4、計算容重為1.2g/cm3,含水量為25％的土壤的固、液、氣三相比（土壤比重2.65）。二、思考題96精品課件一、土壤的力學(xué)性質(zhì)二、土壤的耕性第七章土壤力學(xué)性質(zhì)與耕性一、土壤的力學(xué)性質(zhì)

土壤的力學(xué)性質(zhì)指土壤顆粒之間及土壤與外物之間的相互作用

，包括：粘結(jié)性粘著性塑性脹縮性耕作阻力1、土壤粘結(jié)性和粘著性cohesivenessandadhesiveness

土壤粘結(jié)性是土粒間通過各種引力而粘結(jié)在一起的性質(zhì)。這種性質(zhì)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。土壤粘著性是土壤在一定含水量條件下，土粒粘附在外物（如農(nóng)具）上的性質(zhì)。土壤過濕耕作，土粒粘著農(nóng)具，增加土粒與金屬間的摩擦阻力，使耕作困難。影響土壤粘結(jié)性和粘著性的因素①土壤質(zhì)地：土壤愈細(xì)，接觸面愈大，粘結(jié)性和粘著性愈強。②土壤含水量：含水量愈少，土粒距離愈近，分子引力愈大，粘結(jié)性愈強，故干燥土塊破碎甚為困難。③土壤結(jié)構(gòu)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)可使土團(tuán)接觸面減少，因而其粘結(jié)性和粘著性降低，土壤疏松易耕。④土壤腐殖質(zhì)含量：腐殖質(zhì)含量增加可減弱黏土的粘結(jié)性，因為腐殖質(zhì)在土粒外圍形成薄膜，改變了黏粒接觸面的性質(zhì)。⑤土壤代換性陽離子的組成：不同的陽離子種類可影響土粒的分散和團(tuán)聚。100精品課件2、土壤塑性(soilplasticity)

概念（1）塑性(plasticity)：指土壤可塑性是指土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力造形，當(dāng)外力消失或土壤干燥后，仍能保持其塑形不變的性能。土壤塑性是片狀黏粒及其水膜造成的。（2）上塑限(upperplasticlimit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最大含水量，又稱流限（liquidlimit）。（3）下塑限(lowerplasticlimit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最小含水量，又稱塑限(plasticlimit)。（4）塑性值(plasticindex)：上塑限和下塑限的差值，又稱塑性指數(shù)（plasticitynumber）。塑性值愈大表示土壤塑性愈強。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量％表示之，它們的數(shù)值隨著黏粒含量的增加而增大。

101精品課件土壤可塑性的影響因素：水分含量：干土沒有可塑性，當(dāng)水分含量逐漸增加時，土壤才表現(xiàn)出可塑性。下塑限（塑限）：土壤開始呈現(xiàn)可塑狀態(tài)時的水分含量稱下塑限。上塑限（流限）：土壤失去可塑性而開始流動時的土壤含水量稱上塑限。土壤質(zhì)地：土壤中黏粒愈多，質(zhì)地愈細(xì)，塑性愈強。一般而言，代換性陽離子土壤有機(jī)質(zhì)土壤含鹽量等102精品課件各種質(zhì)地土壤的塑性值（含水量％）

下塑限上塑限塑性值黏土黏壤土壤土砂壤土砂土23～3016～2210～15<10041～5028～4017～27<16018～2012～177～12<70鈣或鈉飽和的黏粒礦物的塑限(含水量%)

鈣飽和鈉飽和

下塑限上塑限下塑限上塑限蒙脫石高嶺石6336177739726700523、脹縮性swellingandshrinking土壤含水量變化引起的或在含有水分的情況下因溫度而變化引起的土壤體積的變化。土壤脹縮性強會對植物根系產(chǎn)生機(jī)械損傷，易拉斷植物根系。土壤脹縮性的影響因素土壤膠體類型交換性陽離子質(zhì)地結(jié)構(gòu)105精品課件4、土壤耕作阻力土壤的抗壓性、抗楔性和抗位移等力學(xué)特性等，是構(gòu)成土壤耕作阻力的主要因素?？剐ㄈ胄钥箟盒晕灰谱枇κ苜|(zhì)地、結(jié)構(gòu)、含水量等影響106精品課件二、土壤耕性及其改良

土壤耕性是指土壤在耕作過程中表現(xiàn)出來的特性，它是土壤物理機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)。土壤耕性包括：

第一，耕作阻力：指土壤在耕作時產(chǎn)生的阻力大小。不同土壤的耕作阻力大小不同，如砂質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)多或結(jié)構(gòu)良好的土壤，耕作阻力小;相反，質(zhì)地黏重、有機(jī)質(zhì)少及結(jié)構(gòu)不良的土壤，耕作阻力大。第二、耕作質(zhì)量：指土壤在耕作后所表現(xiàn)的狀況。凡是耕后土壤疏松、細(xì)碎、平整，孔隙狀況適中，有利于種子發(fā)芽出土及幼苗生長者為耕作質(zhì)量好，反之，為耕作質(zhì)量差。第三、宜耕期：指土壤適于耕作的時間長短，也可以說是耕作對土壤水分狀況要求的嚴(yán)格程度。

土壤耕性與土壤的物理機(jī)械性能、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)和水分含量等因素有關(guān)土壤的結(jié)持狀態(tài)與耕性、水分狀況的關(guān)系

土壤的結(jié)持性consistence指不同含水量下土壤具有的粘結(jié)、粘著或抗變形、斷裂的屬性。土壤耕性的改良措施

增施有機(jī)肥料合理灌排，適時耕作客土法土壤少耕法、免耕法

少耕和免耕技術(shù)少耕是指在常規(guī)耕作基礎(chǔ)上盡量減少土壤耕作次數(shù)或全田間隔耕種、減少耕作面積的一類耕作方法。此方法有覆蓋殘茬，蓄水保墑和防水蝕、風(fēng)蝕的作用，但在雜草危害嚴(yán)重時，應(yīng)配合雜草防除措施。免耕又稱零耕、直接播種，是指農(nóng)作物播種前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播種，播后和農(nóng)作物生育期間也不使用農(nóng)具進(jìn)行土壤管理的耕作方法。110精品課件少耕、免耕的依據(jù)：用生物措施代替土壤耕作。用化學(xué)措施及其他新技術(shù)代替土壤耕作。采用先進(jìn)的農(nóng)機(jī)具代替土壤耕作。111精品課件少耕、免耕的優(yōu)點：(少耕、免耕和覆蓋，可減輕水蝕和風(fēng)蝕以及土壤水分蒸發(fā)；秸稈覆蓋使表土有機(jī)質(zhì)增加。土壤好氣性分解減慢，利于有機(jī)質(zhì)積累；農(nóng)耗時間減少；節(jié)約成本。112精品課件少、免耕存在的問題：（1）多年少免耕后多數(shù)土壤有變緊實的趨勢；（2）耕作表層有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分富化而下層貧化；（3）影響有機(jī)肥、化肥與殘茬的翻埋，土肥難于融合；（4）雜草蟲害增多；（5）殘茬覆蓋導(dǎo)致地溫下降。113精品課件第八章土壤熱性質(zhì)

Soilheat一、土壤熱量來源二、土壤表面的輻射平衡及影響因素三、土壤的熱量平衡四、土壤熱性質(zhì)五、土壤溫度114精品課件土壤熱狀況也是土壤重要的肥力因素之一，直接或間接對植物生長產(chǎn)生影響115精品課件一、土壤熱量來源Sourcesofheat

土壤熱量的最根本來源。太陽能的99%為短波輻射。當(dāng)太陽輻射通過大氣層時，一部分熱量被大氣吸收散射，一部分被云層和地面反射，而土壤只吸收其中一少部分。

微生物分解有機(jī)質(zhì)過程是放熱過程。釋放的熱量一部分作為微生物能源，大部分用來提高土溫。

地殼傳熱能力差，對土壤溫度影響極小，可忽略不計

太陽輻射能Solarradiantenergy生物熱Biologicalheat地?zé)酻ndergroundheat116精品課件二、土壤表面的輻射平衡及影響因素

Radiationbalanceonsoilsurfaceanditsinfluencefactors地面輻射平衡Radiationbalance

太陽直接短波輻射(I)地面短波反射(I+H)×α

天空(大氣)短波輻射(H)地面長波輻射E

逆輻射(長波輻射)(G)

以R代表地面輻射能的總收入減去總支出的平衡差值

R=[(I+H)-(I+H)×α]+(G-E)=(I+H)(1-α)-r

I+H——投入地面的太陽總短波輻射(環(huán)球輻射

(I+H)×α——被地面反射出的短波輻射，(α為反射率)r=E-G——是土壤向大氣進(jìn)行長波輻射量(E)與大氣升溫反向土壤輻射量(G)的差值；收入支出SunIGErH大氣吸收云層散射大氣散射云層吸收117精品課件地面輻射平衡的影響因素Influencefactors

太陽的輻射強度Solarradiationintensity

主要取決于氣候；晴天比陰天的輻射強度大。天氣條件相同條件下取決于太陽光在地面上的投射角(日照角)，投射角又受緯度和坡向坡度等影響。地面的反射率Reflectionratioofsoilsurface

太陽入射角、日照高度、地面狀況，地面狀況又包括顏色、粗糙程度、含水狀況、植被及其他覆蓋物狀況地面有效輻射Availableradiationofsurface

云霧、水汽和風(fēng)。強烈吸收和反射地面發(fā)出的長波輻射，減少有效輻射。

118精品課件三、土壤的熱量平衡Heatbalanceofsoil當(dāng)土面獲得太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能時，大部分熱量消耗于土壤水分蒸發(fā)和土壤與大氣之間的湍流熱交換，一小部分被生物活動所消耗，只有很少部分通過熱交換傳導(dǎo)至土壤下層。119精品課件

土壤熱量收支Soilheatbudget

Q——單位時間內(nèi)土壤實際獲得或失掉的熱量；R——輻射平衡；P——土壤與大氣層之間的湍流交換量；LE——水分蒸發(fā)、蒸騰或水汽凝結(jié)而造成的熱量損失或增加的量；

S——土面與土壤下層的之間的熱交換量。正負(fù)雙重號表示不同情況下有土溫增或減的不同方向一般情況下：

白天Q為正值，即土壤溫度升高；夜晚Q為負(fù)值，土表不斷向外輻射損失熱量，溫度降低。Q=R±P±LE+S120精品課件

1、土壤熱容量Heatcapacityofsoil

重量熱容量(Cp)：單位重量土壤溫度升高1℃所需的熱量(J/g·℃)。

容積熱容量(Cv)：單位容積土壤溫度升高1℃所需的熱量(J/cm3·℃)。

土壤組成分復(fù)雜，每種成分的熱容量都不一樣:

Cv=Cp×soil

bulkdensity

四、土壤熱性質(zhì)SoilheatpropertiesSoilmineralparticle:mCv=1.9J/cm3·℃Soilorganicmatter:oCv=2.5J/cm3·℃Soilwater:wCv=4.2J/cm3·℃Soilair:aCv=1.26×10-3

J/cm3·℃121精品課件

mCv、oCv、wCv和aCv分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣的容積熱容量；

Vm、Vo、Vw和Va分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣體積百分?jǐn)?shù)。

氣體的熱容量可忽略，公式可簡化為：

影響土壤熱容量組分中，土壤水有決定性作用。

從土壤三相角度看，液相的土壤水分的熱容量最大，氣相最小；Cv=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw

[J/(cm3·℃)]Cv=mCv·Vm+OCv·Vo+wCv·Vw+aCv·Va土壤熱容量可用三相物質(zhì)熱容量和組成比例計算：

固相中，腐殖質(zhì)熱容量與其他成分相比有明顯優(yōu)勢，其他各組分熱容量彼此差異不大，所以土壤熱容量大小主要決定于土壤水分多少和腐殖質(zhì)含量。但是有機(jī)質(zhì)含量比較固定，很難在短期內(nèi)改善，只有水分是易變量，可以通過灌排調(diào)節(jié)土溫。

122精品課件

2、土壤導(dǎo)熱率Heatconductivityofsoil

土壤具有的將所吸熱量傳到鄰近土層的性質(zhì)。

單位厚度(1cm)土層，溫差1℃，每秒經(jīng)單位斷面

(1cm2)通過的熱量焦耳數(shù)[J/(cm·s·℃)]。導(dǎo)熱性導(dǎo)熱率λQ—流動的熱量A—面積T—時間t1、t2—土層兩端的溫度d—土層厚度熱量傳導(dǎo)方向：高溫處

低溫處123精品課件

土壤組分導(dǎo)熱率Heatconductivityofdifferentsoilcomposition

土壤固體部分Soilsolidparticle

：8.4×10-3~2.5×10-2

J/(cm·s·℃)

土壤水Soilwater

：5.439×10-3~5.858×10-3

J/(cm·s·℃)

土壤空氣Soilair

：2.301×10-4~2.343×10-4

J/(cm·s·℃)

水的導(dǎo)熱率大于空氣導(dǎo)熱率，當(dāng)土壤含水量低時，由于空氣導(dǎo)熱率很小，因此土壤導(dǎo)熱率小，特別是疏松孔隙多土壤，導(dǎo)熱率小。若含水量低但土壤緊實，熱量可通過土粒(礦物質(zhì))傳導(dǎo)，導(dǎo)熱率則較大。124精品課件土壤導(dǎo)熱率的意義Importanceofheatconductivityofsoil

導(dǎo)熱性好的濕潤表土層白天吸收的熱量易于傳導(dǎo)到下層，使表層溫度不易升高；夜間下層溫度又向上層傳遞以補充上層熱量的散失，使表層溫度下降也不致過低，因而導(dǎo)熱性好的濕潤土壤晝夜溫差較小。125精品課件土壤溫度決定于土壤導(dǎo)熱率和熱容量。如果熱量一定，土壤溫度升高的快慢和難易決定于其熱擴(kuò)散率。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在土層垂直方向上每厘米距離內(nèi)，1℃的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積(1cm3)土壤所發(fā)生的溫度變化，以D表示。

λ→土壤導(dǎo)熱率[J/(cm·s·℃)]

；Cv→土壤容積熱容量(J/cm3·℃)D=λ/Cv(cm2/s)3、土壤熱擴(kuò)散率Heatdiffusivityofsoil126精品課件

影響λ、Cv和D的因素：

質(zhì)地、松緊度、結(jié)構(gòu)及孔隙狀況等土壤水：D=5.021×10-3/4.184土壤空氣：D=2.092×10-4/1.255×10-3土粒：D=8.4×10-3-2.5×10-2/1.9土壤固相物質(zhì)組成穩(wěn)定，土壤熱擴(kuò)散率主要取定于土壤水和空氣的比例。

當(dāng)土壤含水率由小增到某一值時，D逐漸增加至最大值；此時含水量再增加，D反而變小。因為前期含水量增加，λ和Cv都增大，但后期土壤含水量增大，雖然λ增大，但Cv增大更快一些，所以D反而逐漸減小。Effectoftextureandwatercontentonheatdiffusivityofsoil127精品課件五、土壤溫度Soiltemperature土壤溫度是太陽輻射平衡、土壤熱量平衡和土壤熱學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果。

Soiltemperatureisacombinedresultsofsolarradiationbalance,soilheatbalanceandsoilheatproperties.Soiltemperatureisanextremelydynamicproperty,varyingdiurnallyandseasonally,withtheeffectsbeingmostrapidandextremetowardsthesurface.128精品課件土溫日變化Diurnalchangeofsoiltemperature

Onadiurnaltime-scale,soilsareheatedduringthedayandtheeffectgraduallyextendsdownwards.Atnightsoilscoolrapidlyatthesurfaceandheatistransferredupwardsfromwithinthesoil.

土表溫度最高值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r間13～14時，最低溫出現(xiàn)在日出之前。土溫日變幅以表土最大，至40～100cm深處變化幅度小甚至消失。129精品課件

亞熱帶地區(qū)裸露粉壤質(zhì)土壤溫度日變化圖式(據(jù)ScottHD，2000)130精品課件土溫季節(jié)(年)變化Seasonalchangeofsoiltemperature

Seasonalheatingandcoolingcyclesoperateinasimilarmanner,buttheypenetratedeeperintothesoilthandiurnalcyclesbecausethetime-scaleismuchgreater;diurnalcyclesusuallyaffectonlytheupper30cmorso,whereasseasonalcyclescanpenetratetoadepthofseveralmetres.

升溫階段：1月至7月，7月達(dá)最高；降溫階段：7月至次年1月，1月達(dá)最低。土層愈深，最高溫和最低溫達(dá)到的時間落后于表層土壤，稱為“時滯”。溫度的變幅也隨土層深度而縮小，至5～20米深處，土溫年變幅消失。131精品課件

132精品課件緯度坡向坡度北半球南坡接受太陽輻射最多，東南坡、西南坡次之，東坡、西坡、東北坡、西北依次遞減，北坡最低。北半球中緯度地區(qū)（30～600）的南向坡，隨著坡度增加，接受太陽輻射增加。緯度影響土壤表面接受太陽輻射的強度。隨緯度由低到高，自南而北土壤表面接受的輻射強度減弱，土溫由高到低。土溫的影響因素Influencedfactorsofsoiltemperature

Soiltemperatureisinfluencedbyanumberofsoilproperties,inparticulartexture,moistureandorganiccontent,anditisalsoinfluencedbygeographicalcharacteristicsandsoilsurfacecharacteristics.

133精品課件地面覆蓋后既減少吸熱，也減少散熱。海拔高度土壤因素地面覆蓋海拔增高，大氣稀薄，透明度增加，散熱快，土壤吸收熱量增多，所以高山土溫比氣溫高。由于高山氣溫低，地面裸露時，地面輻射增強，隨著高度增加，土溫比平地的低。影響土溫變化的土壤因素，包括土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、松緊度、顏色、濕度、地表狀態(tài)及土壤水汽含量等。134精品課件土溫測定Soiltemperaturedetermination

Soiltemperaturemustbemeasuredfrequentlyandatavarietyofdepths,andareusuallyrecordedelectronicallyusingaseriesofthermistorslinkedtoanautomaticrecorder.135精品課件

土壤溫度的調(diào)節(jié)耕作灌溉和排水覆蓋溫室效應(yīng)136精品課件本章小結(jié)一、概念

土壤熱狀況

土壤熱容量土壤導(dǎo)熱率土壤熱擴(kuò)散率二問答題1、影響土壤溫度狀況的因素有哪些？2、調(diào)節(jié)土壤溫度的措施有哪些？3、對土壤進(jìn)行以水調(diào)溫的理論依據(jù)是什么？137精品課件第九章土壤膠體化學(xué)和表面反應(yīng)SoilColloidalChemistryandSurfaceReaction138精品課件第一節(jié)土壤膠體的表面性質(zhì)

Surfacepropertiesofsoilcolloid

第二節(jié)土壤膠體對陽離子的吸附交換反應(yīng)Adsorptionandexchangeofcationsbysoilcolloids

第三節(jié)土壤膠體對陰離子的吸附與交換

Adsorptionandexchangeofanionsbysoilcolloids

139精品課件

Conceptsofsoilcolloid

Thecolloidisastateofmatterconsistingofveryfineparticlesthatapproachbutneverreachmolecularsizes.(0.2μm~5nm)

Soilscontainlargeamountsofsoilmaterialinacolloidalstate.

Claycomprisesallinorganicsolidssmallerthan0.002mm(2μm)ineffectivediameterandisconsideredacolloid.Soilorganicmatterandplantsolidsalsooccurinthecolloi