第6章-土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)

第六章

土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)

soiltextureandstructure第一節(jié)質(zhì)地瞧！顆粒大小多么不勻一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）巖石

Rock

礦物mineral風(fēng)化作用weathering母質(zhì)Parentmaterial成土作用soilformation土粒Soilparticle物理風(fēng)化physical化學(xué)風(fēng)化chemical生物風(fēng)化biological原生礦物primary次生礦物secondary？？由于風(fēng)化的強(qiáng)弱不同，成土條件不同，形成的土壤顆粒大小是否相同？答案（一）礦質(zhì)土粒的來源一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（二）土粒概念soilparticle土粒soilparticle：土壤中各種粒徑的固相顆粒依據(jù)存在的狀態(tài)：?jiǎn)瘟＃簊ingleparticle復(fù)粒：compoundparticle依據(jù)粒徑大?。▎瘟＃ㄈ┩寥懒＜?jí)particlesizes1.粒級(jí)概念（fraction)：土壤顆粒的大小分級(jí)2.粒級(jí)劃分依據(jù)：粒級(jí)劃分的表觀依據(jù)（或依賴的指標(biāo)）：依據(jù)單個(gè)顆粒的粒徑大小進(jìn)行。

那么土壤顆粒的粒徑有何實(shí)際含義（？），顆粒的形狀（？）“土粒”是構(gòu)成土壤固相骨架的基本顆粒。

單粒：相對(duì)穩(wěn)定的土壤礦物質(zhì)的基本顆粒，不包括有機(jī)質(zhì)（團(tuán)聚體）。復(fù)粒（團(tuán)聚體）：由若干單粒團(tuán)聚而成的次生顆粒為復(fù)粒或團(tuán)聚體。礦質(zhì)土粒以礦物質(zhì)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期穩(wěn)定存在，構(gòu)成土壤固相骨架，可以一單粒形式存在，也可以以復(fù)粒形式存在。有機(jī)質(zhì)土粒很少單獨(dú)存在于土壤中，有的被小動(dòng)物吞噬或微生物分解，或者與礦物質(zhì)土粒結(jié)合成復(fù)粒。復(fù)粒的別稱，粘團(tuán)，有機(jī)無機(jī)復(fù)合體，初級(jí)微團(tuán)聚體。通常所說的土粒，不做特殊說明的土粒均為礦質(zhì)單粒。土粒小結(jié)單粒復(fù)粒礦質(zhì)土粒有機(jī)質(zhì)土粒一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）

土壤顆粒絕非標(biāo)準(zhǔn)球形，是各種不規(guī)格形狀的，那么，粒徑的含義就并非它們的真實(shí)直徑或半徑-當(dāng)量直徑（有效直徑）equivalentdiameteroreffectivediameterofsoilparticle:與標(biāo)準(zhǔn)球形顆粒沉降速度相同的土粒直徑——土壤顆粒分析的基礎(chǔ)。3.粒級(jí)分類制（classificationsystemsofsoilseparates)

土壤顆粒大小是連續(xù)分布的，要確定土壤顆粒的分級(jí)需要研究土壤顆粒大小和性狀間關(guān)系，找到由量變到質(zhì)變的分界點(diǎn)，突變點(diǎn)，就可以作為劃分類別的依據(jù)。受人為因素的影響，當(dāng)前土壤粒級(jí)分類制有：土壤粒級(jí)分類系統(tǒng)(三級(jí)分類制)

classificationsystemsofsoilseparates國(guó)際制(ISSS)InternationalSoilScienceSociety(1930)美國(guó)制(USDA)U.SDepartmentofagriculture(1951)蘇聯(lián)制Качинский(1957)粒級(jí)名稱粒徑/mm粒級(jí)名稱粒徑/mm粒級(jí)名稱粒徑/mm石礫gravel>2石塊stone粗礫gravel>3.02~3石塊каменствя石礫гравий>31~3粗砂coarsesand細(xì)砂finesand2~0.20.2~0.02極粗砂粒verycoarsesand粗砂粒coarsesand中砂粒mediumsand細(xì)砂粒finesand極細(xì)砂粒veryfinesand1~20.5~10.25~0.50.1~0.250.05~0.1粗砂粒

Песоккрупный中砂粒

Песоксредний細(xì)砂粒

Песокмелкий0.5~10.25~0.50.05~0.02粉粒silt0.02~0.002粉粒silt0.002~0.05粗粉砂Пылькрупная中粉砂Пыльсредная細(xì)粉砂Пыльмелкая0.01~0.050.005~0.010.001~0.005粘粒clay<0.002粘粒clay<0.002粘粒

илглинистый膠粒илколлоидный膠體

коллоид0.005~0.0010.0001~0.0005<0.0001石礫砂粒粉粒粘?；玖＜?jí)TexturalGroupParticlesize(mm)Clay<0.002Silt0.002-0.02

Sand>0.02土壤粒級(jí)分類系統(tǒng)(二級(jí)分類制)

蘇聯(lián)制:由卡慶斯基（Качинский）依據(jù)土粒的礦物組成和化學(xué)組成及其某些理化性狀,如陽離子交換量、最大吸濕量、持水量、膨脹和收縮性的變化規(guī)律于1957年將11級(jí)分類制歸并為兩個(gè)大組。被我國(guó)和東歐諸國(guó)普遍采用。注意：采用不同的分類制，顆粒分析時(shí)樣品處理要求通過不同級(jí)別的篩孔。以上粒級(jí)劃分都是以當(dāng)量直徑為依據(jù).注意：物理性砂粒和砂粒的區(qū)別；物理性粘粒和粘粒的區(qū)別砂泥上限為1mm粒級(jí)分類制Theparticlesofdifferentsizesleadtothephysicalandchemicalpropertiesofsoil.Asaresult,severalclassificationsystemshavebeendevelopedaroundtheworld.>0.002mm顆粒在懸液中無布朗運(yùn)動(dòng),而<0.002mm顆粒則顯示出明顯布朗運(yùn)動(dòng).故粘粒界限定于0.002mm。粒級(jí)分類的實(shí)質(zhì)依據(jù)是（？）一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀1.粒級(jí)不同礦物組成不同一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀2.表面特性不同：表面積及表面能一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀3.物理性狀不同一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀4.化學(xué)組成不同粒徑mm化學(xué)成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OP2O51~0.283.929.341.121.790.381.781.210.080.2~0.0473.8713.474.213.051.051.731.530.120.04~0.0170.1514.045.862.151.051.483.890.210.01~0.00267.2118.917.851.451.632.511.270.29<0.00244.0827.6721.810.581.611.100.960.36顆粒愈小，氧化物多，營(yíng)養(yǎng)程度高；顆粒愈粗，SiO2多，土壤愈貧瘠。一.礦質(zhì)土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀5.生物性狀不同

不同粒級(jí)顆粒上微生物類型和數(shù)量、酶等的差異是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)!!!!!!!!!

大顆粒是土壤的骨骼，細(xì)小的粘粒是肌肉，要特別重視小顆粒尤其是膠體顆粒（納米土壤或土壤中納米材料研究）重視土壤中粘粒（clay）

Mineralpropertieschangeradicallywithdecreasingsizebelowabout1to5m(0.005).Claymineralsarethemostabundantoftheclay-sizedminerals.Clayhasthreemeaninginsoilscience,andtheyareeasytoconfuse,asthespecificmeaningdependsonthecontext.Clayis（1）afractionofthesoil,(2)atextureclassname,and,(3)aclassofminerals.Particlessmallerthan1m(0.001)arecolloidalparticles.Themineralcolloidsarethemostimportantmineralfractionofthesoilbecauseoftheirphysicalandchemicalreactivity.Claydescribesagroupofmineralshavingspecialpropertiesthatmakethemimportanttosoils’chemicalandphysicalproperties,evenwhentheyarepresentonlyinsmallamounts.問：從顆粒組成上講，土壤之間的不同之處在哪里？在各粒級(jí)的含量的百分?jǐn)?shù)組成不同----質(zhì)地二.土壤質(zhì)地（soiltexture)一.概念：1.機(jī)械組成（mechanicalcomposition)：不同粒級(jí)（sand，silt，clay)顆粒的組成比例（百分比）。注意:這里僅僅是一個(gè)定量化的概念，實(shí)質(zhì)就是三種粒級(jí)顆粒的重量百分比。簡(jiǎn)單地把土壤顆粒分為砂粒、粉砂粒，粘粒3級(jí)，再分別稱重，獲得百分含量比。沒有依賴任何其它性狀，故叫機(jī)械組成。

自然界各地土壤由于成土條件不同，機(jī)械組成肯定都有不同之處。這就是土壤性質(zhì)的空間變異性，是一種客觀存在。各類土壤嚴(yán)格地講，機(jī)械組成不同。因此，有必要按照機(jī)械組成相似性進(jìn)行土壤分類----質(zhì)地土壤質(zhì)地(soiltexture)≠

土壤的機(jī)械組成，而是根據(jù)機(jī)械組成相近似劃分的土壤類型。即土壤中各粒級(jí)土粒含量(質(zhì)量)百分比的組合，及其所表現(xiàn)的粘砂性質(zhì)。如壤土、砂土、粘土等。Soilsareacombinationofsand,silt,andclaywhoserelativeproportionsdeterminethesoilstexture.每種質(zhì)地的土壤機(jī)械組成都有一定的變化范圍。土壤質(zhì)地的類別和特點(diǎn)，主要繼承成土母質(zhì)的類型和特點(diǎn)，但還有耕作、施肥、排灌、平整土地的人為影響。質(zhì)地是土壤的自然屬性，反映母質(zhì)來源及某些成土特征，對(duì)肥力有很大影響。土壤質(zhì)地是土壤分類系統(tǒng)中基層分類單元。二.土壤質(zhì)地（soiltexture)注意:

①質(zhì)地既有定量概念(以機(jī)械組成為依據(jù)劃分的)，也有定性的內(nèi)容(如人的感覺和它的生產(chǎn)性狀)Atexturalclassisadefinedrangeofparticlesizedistributionwithsimilarbehaviorandmanagementneeds.②質(zhì)地主要表達(dá)的是土壤中占優(yōu)勢(shì)粒級(jí)的顆粒（predominantsize，orsizerangeofparticle），但任何質(zhì)地類型土壤決非由一種粒級(jí)的顆粒組成。

③質(zhì)地屬于土壤的靜態(tài)物理性質(zhì)（staticsoilphysicalproperty）（因?yàn)橄鄬?duì)變化較小，但絕不是永遠(yuǎn)不變的）④質(zhì)地是以土壤機(jī)械組成（sand、silt、clay）為指標(biāo)體系，以基本理化性狀為科學(xué)依據(jù)進(jìn)行分類的。相同的質(zhì)地類型其粒級(jí)是在規(guī)定的范圍內(nèi)變化的。因而也有人為因素參與，目前有許多分類制。--如何分類？二.土壤質(zhì)地（soiltexture)二.土壤質(zhì)地（soiltexture)二.質(zhì)地分類制1.美國(guó)分類制二.土壤質(zhì)地（soiltexture)2.國(guó)際分類制三角分類制的使用技術(shù)除此，還可以查表確定質(zhì)地名稱和用其他方法！2.卡慶斯基二級(jí)分類制2.卡慶斯基二級(jí)分類制

目前普遍采用的是卡慶斯基制。注意：在研究工作中選擇分類體系是極其重要的第一步。關(guān)系到樣品的準(zhǔn)備。質(zhì)地命名時(shí)，如何對(duì)待石礫含量？依據(jù)實(shí)礫含量多少以形容詞形式冠在確定得知名稱前三.土壤質(zhì)地性狀三.土壤質(zhì)地性狀孔性滲透性侵蝕性三.土壤質(zhì)地性狀漲縮性毛管水上升高度決定了對(duì)地下水的利用，也決定了鹽堿土的形成3.不同質(zhì)地土壤基本性狀generalcharacteristicsofsoiltexture特性characteristics砂土Sand壤土loam粉砂壤土Silt粘土clay感覺feel粗砂gritty粗砂gritty滑膩silky塊、粘Cloudyorplastic鑒別Identification疏松loose粘結(jié)cohesive指紋狀Showsfingerprint光澤Givesshinystreak內(nèi)排水Internaldrainage強(qiáng)Excessive好good正常Fair較差Fair-poor植物有效水Plantavailablewater低Low中等Medium高High高High牽引力Drawbarpull高Light高light中等medium重Heavy耕性Tillability容易Easy容易Easy中等Medium困難Difficult徑流潛勢(shì)Runoffpotential低Low較低Low-medium高High較高M(jìn)edium-high導(dǎo)水性Water-transportability低Low中等Medium高High高High風(fēng)蝕性Winderodibility高High中等Medium低low低Low土壤質(zhì)地類型性狀總結(jié)質(zhì)地類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)農(nóng)業(yè)利用砂土sand透水性強(qiáng)。耐澇通氣良好對(duì)作物根系阻力小土壤溫差大-暖性土耕性好，不龜裂-輕土性燥-易促易控-燥性土保水性差，不抗旱保肥力差，養(yǎng)分易淋失；養(yǎng)分貧瘠（瘦土）；易漏水漏肥，易淀漿板結(jié)（片狀礦物）

“少肥一把草，多肥立即倒”勤澆水勤施肥（少量多次）；宜種塊根塊莖、入土結(jié)莢，易促易控作物（棉花）和生產(chǎn)糖分作物；播量（少）播深畦子短而寬；防寒及時(shí)發(fā)小苗不發(fā)老苗粘土clay保水保肥力強(qiáng)供肥緩（口緊）、穩(wěn)養(yǎng)分豐富抗旱力強(qiáng)；易起漿“大糞不過丘，清水淌肥田”通氣透水性差，易積水；土壤溫度回升慢（冷性土）土緊耕性差-重土；升降溫慢，干時(shí)緊實(shí)堅(jiān)硬濕時(shí)泥爛，耕作費(fèi)力?！笆┓室娦?，后勁倒也足”灌水和施肥少次多量；宜種種子籽粒小、須根系、生育期長(zhǎng)作物和水稻；播量多，播種宜淺不宜深；精細(xì)整地、破除板結(jié)、勤中耕松土、畦子宜窄而長(zhǎng)；重視有機(jī)肥使用。發(fā)老苗不發(fā)小苗壤土loam具備了砂土和粘土優(yōu)點(diǎn)，是旱地農(nóng)業(yè)最為理想的質(zhì)地類型。群眾叫二合土（三砂七泥或四砂六泥），即發(fā)小苗也發(fā)老苗水田較為理想的質(zhì)地類型為粘土中國(guó)土壤質(zhì)地分布規(guī)律（一）土壤剖面質(zhì)地分層原因1.自然因子：（1）河流沉積，季節(jié)性水流的產(chǎn)生，緊出砂慢出泥，不緊不慢出兩合。（2）

風(fēng)成（3）土壤形成過程產(chǎn)生—?dú)埛e粘化和淀積粘化剖面質(zhì)地層次性反映了土壤形成特征和氣候變遷問題。2。人為因素帶水耕作沉積原因，在犁底層和耕層間分化出砂層

四.土壤質(zhì)地層次性（texturalprofile)四.土壤質(zhì)地層次性（二）基本類型肥力特征要注意土壤質(zhì)地的層次性表現(xiàn)為上砂下粘、上粘下砂或砂粘相間。上砂下粘：膠泥底、上浸地，托水又托肥；上粘下砂：砂礫底、菜藍(lán)地，漏水又漏肥。上部為輕壤質(zhì)，下層為中壤~重壤，這種土壤既有利于種子出苗，又利于苗期根系下扎吸水吸肥，對(duì)土壤水、肥、氣、熱狀況具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。有利于植物生長(zhǎng)。這種土稱為“蒙金土”。

蒙金土上層為砂壤-輕壤，而下層為中壤到重壤較理----蒙金土的剖面構(gòu)型（或叫上輕下重型）五.不良土壤質(zhì)改良（一）摻砂摻粘，客土法改良（客土加入本中）“黃泥巴（粘土）見了砂，好像孩子見了媽”，“紅膠泥河面砂，糊里糊涂大石八”。--因地制宜。事例：河套平原運(yùn)紅泥就地固沙丘，運(yùn)風(fēng)沙土改良紅泥土“。（二）翻淤壓砂或翻砂壓淤（三）引洪漫淤或引洪漫砂（一年洪水三年肥）--寧夏的灌淤土（四）增施有機(jī)肥料（五）因土種植因土種植是揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮不同質(zhì)地土壤生產(chǎn)潛力的有效途徑，農(nóng)諺說“砂地棉花，膠土瓜（南瓜）,石子地里種芝麻”等。說明根據(jù)作物土宜特性安排種植能收到增產(chǎn)效果。一般認(rèn)為：薯類、花生、西瓜、棉花、豆類、杏等較適宜于砂壤土；小麥玉米、水稻、高粱等較適宜于粘質(zhì)土壤。（六）生物改良營(yíng)造農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)，種植綠肥作物等—防風(fēng)固沙。粘土施用膨化巖石類。珍珠巖、膨化頁巖、巖棉、陶粒、浮石、硅藻土等。在草坪建植中，不要用粉煤灰或爐渣（堿性）六.土壤質(zhì)地測(cè)量簡(jiǎn)易土壤質(zhì)地的測(cè)定方法砂土：能見到或感覺到單個(gè)砂粒。干時(shí)抓在手中，稍松開后即散落；濕時(shí)可捏成團(tuán)，但一碰即散。

砂壤土：干時(shí)手握成團(tuán)，但極易散落；潤(rùn)時(shí)握成團(tuán)后，用手小心拿不會(huì)散開。壤土：干時(shí)手握成團(tuán)，用手小心拿不會(huì)散開；潤(rùn)時(shí)手握成團(tuán)后，一般性觸動(dòng)不至散開。粉壤土：干時(shí)成塊，但易弄碎；濕時(shí)成團(tuán)或?yàn)樗苄阅z泥。濕時(shí)以拇指與食指撮捻不成條，呈斷裂狀。粘壤土：濕土可用拇指與食指撮捻成條，但往往受不住自身重量。粘土：干時(shí)常為堅(jiān)硬的土塊，潤(rùn)時(shí)極可塑。通常有粘著性，手指間撮捻成長(zhǎng)的可塑土條。六.土壤質(zhì)地測(cè)量（一）搓試法（feelmethod）原理：可塑性和粘結(jié)性（二）機(jī)械分析

mechanicalanalysis(四)顆粒分析1.概念:測(cè)定土壤顆粒粒級(jí)組成的方法叫顆粒分析(fractionalanalysis)，也叫機(jī)械分析(mechanicalanalysis)2.機(jī)械分析技術(shù)路線Mechanicalanalysis樣品準(zhǔn)備Samplepreparation分級(jí)定量(Fractionation)去除膠結(jié)劑Removalofcementingagents分散顆粒Dispersionofparticles篩分Sieving沉降法Sedimentation土壤機(jī)械分析主要依賴于兩個(gè)方面:樣品分散情況和準(zhǔn)確分級(jí)定量3.土壤沉降分析(sedimentation)(1)沉降分析基本原理:---Stock’slaw

機(jī)械分析原理被叫做Stock’sLaw于1851(1845)年研究得出了顆粒在液體介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的液體阻力F(viscousdrag)，為顆粒分析奠定了基礎(chǔ)。這是Stock’s的貢獻(xiàn)。當(dāng)顆粒在液體中作勻速沉降運(yùn)動(dòng)時(shí)則有：Stock’slaw溫度對(duì)顆粒沉降影響不同溫度下水的密度和粘滯系數(shù)ValuesofthedensityandViscosityofwater,η,atvarioustemperature溫度(0C)Temperature密度(g/cm3)DensityOfwater粘滯系數(shù)(g/m.s)Viscosityofwater102030400.999700.998200.995650.992221.30371.00190.79820.6540顆粒在200C中沉降速度比在100C中大30%.在300C時(shí)沉降速度比在250C時(shí)快12%

恒溫還有助于防止器壁與懸液內(nèi)部溫度差所產(chǎn)生的液體對(duì)流現(xiàn)象發(fā)生.顆粒分析過程

Determination0fparticlesizedistribution(1)土樣分散處理(dispersionprocess)A.物理分散(mechanicaldispersion):未加化學(xué)分散劑,用機(jī)械方法進(jìn)行的分散過程.—研磨(滾動(dòng))、煮沸、振蕩、攪拌、摩擦、搗潰、洗滌、超聲破（限定功率和頻率，？）優(yōu)點(diǎn):對(duì)土粒破壞作用小,是化學(xué)分散基礎(chǔ).缺點(diǎn):達(dá)不到徹底分散.B.物理-化學(xué)分散(mechanical-chemicaldispersion):加入化學(xué)實(shí)際,結(jié)合物理的方法破壞和去除土壤結(jié)構(gòu)膠結(jié)劑.

國(guó)際法A(標(biāo)準(zhǔn)法):H2O2(hydrogenperoxide)去除有機(jī)質(zhì)(Hu<0.01g/g土?xí)r,可以不去)(CO2↑)稀鹽酸(HCl)去除CaCO3和三氧化二物(離子交換反應(yīng)和石灰反應(yīng),CO2↑).要進(jìn)行抽氣過濾,直至無Ca淋出為止.然后加入鈉鹽。鹽酸溶解了一部分粘粒和無定型化合物,叫做鹽酸洗失量,有時(shí)高達(dá)10~20%要計(jì)入粘粒含量中或者單獨(dú)記錄下來.Качинский法(卡氏法):土樣用0.05MHCl沖洗,將土樣中水溶鹽、石灰、以及交換態(tài)鈣、鎂去除，按照土壤交換容量（CEC）計(jì)算加入鈉鹽。(破壞了碳酸鈣,有機(jī)質(zhì)已不再起作用)C.化學(xué)分散:加入化學(xué)分散劑(鈉鹽)(條件:Na鹽\緩沖性\離子交換不可逆性)

中性土壤Na2