土壤科學(xué)原理與實(shí)踐(質(zhì)地與結(jié)構(gòu)).ppt

1、賣花姑娘 (重復(fù)四遍) 賣花來呦，賣花來呦， 媽媽有病，我來賣花， 花兒朵朵，朵朵花兒， 誰來買朵 玫瑰花 賣花來呦，賣花來呦， 媽媽有病，我來賣花， 花兒朵朵，朵朵花兒， 誰來買朵 玫瑰花,土壤科學(xué)原理和實(shí)踐 （土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)） 侯彥林 中國科學(xué)院研究生院 2010年秋季學(xué)期,第一節(jié) 土壤三相組成 一、土壤的密度和容重 二、土壤的三相和孔隙 第二節(jié) 土壤質(zhì)地 一、土粒和粒級 二、各級土粒的組成和性質(zhì) 三、土壤的機(jī)械組成和質(zhì)地 四、不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用 改良,第三節(jié) 土壤結(jié)構(gòu) 一、土壤結(jié)構(gòu)體 二、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的發(fā)生 第四節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造 一、土壤的孔性和孔度 二、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的多級孔度模

2、型 三、當(dāng)量孔徑 四、土體構(gòu)造,第一節(jié) 土壤三相組成 土壤是由固、液、氣三相構(gòu)成的分散體，眾多的土粒堆聚成一個多孔的松散體，即土壤的固相骨架（基質(zhì)、基模）；水、空氣、土居生物都在骨架內(nèi)部的孔隙中移動、生活；所以，固相骨架內(nèi)的大小土粒組成和土粒排列方式如何，對土壤水、肥、氣、熱狀況以及土壤生物有重要影響和制約。,一、土壤的密度和容重 三相容積比是土壤的重要物理性質(zhì)，土壤密度和容重是計算其的重要參數(shù)。 (一)土壤密度（土壤比重或真比重） 土壤密度：單位容積固體土粒（不包括粒間 的容積）的質(zhì)量（多以重量表示）（g/cm3）;,石英的密度為：2.602.68； 腐殖質(zhì)密度： 1.41.8； * 表土密

3、度??； * 質(zhì)地粗密度大； * 紅壤密度大（含鐵錳結(jié)核的砂粒）； * 多數(shù)土壤密度2.62.7，常用密度2.65。 測定方法：簡介,(二)土壤容重 1. 土壤容重(土壤假比重) 土壤容重：田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質(zhì)量或重量（g/cm3;t/m3）；和比重單位一樣。 其質(zhì)量以105110烘干土計； 其受密度和孔隙影響，疏松多孔容重??；,* 一般為1.01.5， * 自然沉實(shí)的表土為1.251.35， * 剛耕翻的可小于1， * 底土可大至1.41.6， * 建筑工地的可達(dá)1.82.0。,用途： A 土壤孔隙度=1-容重/密度（固相比例） 固相比例=單位容積土體質(zhì)量/單位

4、容積土粒質(zhì)量 1.325 2.65 如：當(dāng)1cm3容積土粒質(zhì)量為2.65g時，當(dāng)容重為1.325g/cm3時，固相比例=0.5，即有一半是孔隙。,如：密度平均為2.65，當(dāng)容重取1.01.5時 ，孔隙度分別為：0.6230.434（平均 約為50%的孔隙） B 工程土方量（質(zhì)量）=面積X厚度X容重 如：10000m2面積，0.2m厚，容重1.15t/m3， 則, 土壤質(zhì)量=230萬kg=2300噸,C 土壤成分（有機(jī)質(zhì)、可溶鹽分、養(yǎng)分、污染物）的含量 土壤成分的含量=面積X厚度X容重X含量 如：1hm2農(nóng)田0.2m厚容重1.3g/cm3，有機(jī) 質(zhì)重量含量15g/kg，則耕層有機(jī)質(zhì)儲 量=100

5、00 X 0.2 X 1.3 X 0.015 = 39.0 t 增加1g/kg需要=39/15*2=4噸,D D-1 土壤容積含水量%= 重量含水量%（30%） X 容重 =30% X 1.2 =36% =土壤水質(zhì)量/干土質(zhì)量 X 100 X 干土質(zhì)量/土壤總體積 =0.36g/1.2g X 100 X 1.2g/1cm3 =0.36g/1g/1cm3 /1.2g X 100 X 1.2g/1cm3 =30% X 1.2 =36% 如：容重為1.2cm3，即1cm3土體中干土重量1.2g, 1.2g干土含水30%即0.36g水，水的密度近 似1 g/1cm3，則：計算如上。,D-2 土壤容積含

6、水量深度=土壤容積含水量 X 土層深度 WATER36% 7.2cm SOIL 如含水36%，土層厚度為：20cm，底面積1cm2，則，體積為20cm3，總含水深度：為20cm3 X 36% /1cm2 =7.2cm D-3 土壤儲水量=土壤容積含水量按深度的累加 如：020cm含水7.2cm，2040含水5.8cm，合計13cm。 D-4 土壤灌溉（排水）定額=目標(biāo)量-現(xiàn)實(shí)量（容積含水量） 如：50%-20%,2. 浸水容重 可反映水稻土浸水條件下土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)和淀實(shí)程度的指標(biāo)；是實(shí)驗(yàn)室測定的指標(biāo)，不是田間自然狀態(tài)的； 浸水容重=干土質(zhì)量（取風(fēng)干土測水后）/沉淀容積（風(fēng)干、磨細(xì)、浸泡、攪拌、靜

7、置、測量體積） 3. 影響容重值的因素 質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)、自然因素、管理措施；,二、土壤的三相和孔隙 土壤實(shí)容積=固相+液相 土壤孔隙容積=液相+氣相，以孔隙度和孔隙比表示之。 （一）三相組成和孔隙度 1. 三相組成指標(biāo) 固相率=固相容積/土體容積 X 100% 液相率=液相容積/土體容積 X 100% 氣相率=氣體容積/土體容積 X 100% 三相比：三者數(shù)值之比,2. 土壤孔隙度（土壤孔度） 土壤孔隙度=1-固相比例 =1-容重/密度 =液相率+氣相率 3. 孔隙比(單位土體內(nèi)) 孔隙比=孔隙容積/土粒容積 （不是土體）,（二）三相組成和孔隙的測定和計算 1. 固相率=容重/密度 2.

8、液相率 土壤含水量（質(zhì)量%）=土壤水重量/干土質(zhì)量 土壤含水率（容積%）=土壤含水量（質(zhì)量%） X 土壤容重,3. 氣相率 土壤孔隙度=1-固相率=1-容重/密度 =液相率+氣相率 氣相率=土壤孔隙度-容積含水率 4. 實(shí)容積(固、液兩相之合)率 實(shí)容積率：用實(shí)容積儀測定土壤實(shí)容積率和容積含水率。 固相率=實(shí)容積率-容積含水率 氣相率=1-實(shí)容積率 土壤三相比=固相率：容積含水率：氣相率,（三）三相組成的適宜范圍和表示方法 旱地適宜三相比為： 50%：25%30%：15% 25% 氣相低于8%5%抑制根系和微生物。 表示法：列表法、圖示法等。,第二節(jié) 土壤質(zhì)地 一、土粒和粒級 （一）土粒的種類

9、 分礦質(zhì)土粒和有機(jī)質(zhì)土粒，常指前者，因后者常復(fù)合存在數(shù)量少； 單粒（原生土粒）：單獨(dú)存在，如沙土；一般 土粒是指單粒 復(fù)粒（次生土粒）：單粒相互聚集，如粘土；,（二）土壤粒級(粒組)土粒大小的分組 土粒是不規(guī)則的，難以直接測定其真實(shí)直徑。 1.當(dāng)量（有效）粒徑與理想土壤 在土壤顆粒分析中，以圓篩的孔徑作土粒的有效粒徑；細(xì)粒部分根據(jù)顆粒半徑與顆粒在靜水中沉降速率的關(guān)系即斯托克斯定律，計算不同粒級土粒在靜水中的沉降速度，把土?？醋鞴饣膶?shí)心圓球，取與此粒級沉降速率相同的圓球直徑，作為其當(dāng)量粒徑。,v = 2/9 ( s-w ) g r2 / v: 土粒（圓球）沉降速度 s、w ：土粒（可取2.65

10、）和水的密度 g: 重力加速度 r：土粒（圓球）半徑 : 水的粘滯系數(shù) (伊塔) 實(shí)心圓球假設(shè)不符合土壤真實(shí)情況，所以 實(shí)際應(yīng)用時要加各種修正參數(shù)。,2. 土粒大小分級粒級制 一般包含4組：石礫、砂粒、粉粒（粉沙）、粘粒（包括膠粒）。 問題：界限是人定的，最好定在理化性質(zhì)轉(zhuǎn)折處，不同土壤轉(zhuǎn)折點(diǎn)不同；不同分級制與分散處理方法有關(guān)，如有人認(rèn)為應(yīng)包含有機(jī)質(zhì)，如何做到完全分散土粒？,四大土壤粒級制 名稱 組 (制定年代,使用情況) 國際 礫 (粗和細(xì))砂 粉 粘 （1930） 2 20.20.02 0.020.002 1 10.05 0.050.002 1 10.05 0.050.001 1 10.0

11、5 0.050.002 0.002 （轉(zhuǎn)折點(diǎn)） 特點(diǎn)：在卡欽斯基基礎(chǔ)上制定，粘粒上限從0.001提升到0.002，與美國和國際制一樣；粘粒分為2組，細(xì)組與卡制的粘粒組一樣，粗細(xì)組性質(zhì)差別很大；,傷痕 2002/2/7晚 傷痕，對于每個人而言，也許過去曾經(jīng)有過；也許未來難以逃脫。傷痕 ，也許是肉體的；也許是心靈的；也許是肉體和心靈雙重的。傷痕，也許很 大，大得一生都難以愈合；也許很小，小得明天就會忘掉。 治愈肉體上的傷痕，醫(yī)療上有各種方法。但治愈心靈上的傷痕，有什么 更好的辦法？據(jù)說，時間是治愈心靈傷痕的良藥，許多人的傷痕都由它治好 。但我想，治愈傷痕的最佳良藥也許是自己，是自己的精神或心靈。

12、不是每個有過心靈傷痕的人都能痊愈，也不是每個康復(fù)的人都一生在心 靈深處留下陰影。傷痕，也許一時是最痛苦的，也許一生都是痛苦的；但有 些人也許會將曾經(jīng)有過的傷痕化作熱愛生活的巨大動力和源泉，從此過上幸 福、美滿、充實(shí)、浪漫的生活。 許多名人都有過傷痕，他/她們都用心靈的力量和親朋的情誼把傷痕治愈 ，并作為燦爛生命中的美麗花朵而開發(fā)。因此，傷痕也許并非完全是壞事， 也許可以作為人成熟的標(biāo)志。磨練筋骨和意志也許是所有成才人的必經(jīng)之路 。大難不死必有后福，起碼可以使人更加懂得生活的真正意義。 心靈的傷痕，其實(shí)是人類精神世界不可缺少的一顆璀璨明珠。天大的傷 痕不是已經(jīng)過去了嗎？就算是上帝安排的吧！出于公

13、平，上帝明天也會安排 點(diǎn)快事，否則，誰還愿做上帝的子孫？,二、各級土粒的組成和性質(zhì) （一）各級土粒的礦物組成和化學(xué)組成 1.土粒的礦物組成 砂粒和粗粉粒（物理性砂粒）：石英；正長石、白云母； 中、細(xì)粉粒：硅酸鹽礦物斜長石、輝石、角閃石、黑云母； 次生礦物：硅酸鹽礦物斜長石、輝石、角閃石、黑云母的化 學(xué)風(fēng)化和生物化學(xué)風(fēng)化；,非硅酸鹽礦物（原生和次生的）：磷灰石、黃鐵礦、石膏結(jié)核、石灰結(jié)核、和各種易溶性鹽類，可存在各級土粒中；水稻土中的鐵錳結(jié)核多存在與砂粒級中； 2. 土粒的化學(xué)組成和化學(xué)性質(zhì) SiO2含量隨顆粒由粗到細(xì)逐漸減少，二三氧化 物和鹽基逐漸增多；所以細(xì)土中養(yǎng)分含量多。,（二）土壤粒級的

14、物理性質(zhì) 砂粒和粉粒：不規(guī)則的多邊形，有的近乎球形；云母顆粒則呈片狀，粘多為片狀或棒狀。 隨著顆粒的變細(xì)，最大吸濕水、最大分子持水量、毛管水上升高度、濕膨性都增大；滲透系數(shù)減小。,卡欽斯基制,三、土壤的機(jī)械組成和質(zhì)地 （一）土壤機(jī)械組成 土壤各粒級的相對含量，即為機(jī)械組成或顆粒組成，由此可確定質(zhì)地。 用途：A確定土壤質(zhì)地 B估算土壤比面 C土壤結(jié)構(gòu)性評價,（二）土壤質(zhì)地 概念：是根據(jù)機(jī)械組成劃分的土壤（粗細(xì)）類型；一般分：砂土、壤土、粘土；每種質(zhì)地的機(jī)械組成都是有一定變化范圍的，質(zhì)地不等于機(jī)械組成；質(zhì)地是土壤十分穩(wěn)定的自然屬性；反映母質(zhì)來源及成土過程某些特征，對肥力有很大的影響，是土壤基層分類

15、的主要依據(jù)之一。 2. 質(zhì)地分類制 沒有統(tǒng)一；每種分類制都與其顆粒分析標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械分析前分散方法配套；但都分為砂、壤、粘，卡氏分物理性砂粒和粘粒。,名稱 特點(diǎn) 國際制 砂粒 壤粒 粘粒 分12類； 圖4-3 2-0.02 0.020.002 25%為粘土組 當(dāng)粉粒 45%冠“粉質(zhì)” 當(dāng)砂粒 55%85%冠“砂質(zhì)”；85%壤砂土、砂土 美國制 砂粒 壤粒 粘粒 分12類； 圖4-4 20.05 0.050.002 0.002 劃3條平行線 卡氏制 簡制按物理性粘粒含量并根據(jù)不同土壤類型劃分； 詳制以簡制為基礎(chǔ)，按最多和次多冠名，用于基層分類和大比 例尺制圖 表4-6 表4-7 中國制 采用卡氏制的

16、0.01和0.001劃分質(zhì)地； 分12類； 表4-8 三元制，但不連續(xù)，不能制圖； 用粗粉粒代替國際制的粉粒； 粉質(zhì)對粘土的影響未反映。,四、不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用改良 （一）不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn) 項目 砂質(zhì)土 粘質(zhì)土 壤質(zhì)土 包括 砂土、粗骨土、砂壤等 粘土、粘壤 理想型 組成 砂粒多，粘粒少 孔隙 粒間孔隙大， 非活性孔多 水入滲 容易，排水快 蓄水量 蓄水少，蒸發(fā)強(qiáng) 毛管水 上升高度小，易干旱 作物 耐旱，塊根塊莖作物，早發(fā)， 耐瘠，早熟 灌溉 少量多次，防漏水肥 覆蓋 覆蓋減少蒸發(fā) 膠體 少，養(yǎng)分少， 施肥 有機(jī)肥；化肥少、勤 熱量 熱容小，升溫降溫快，溫差大 通氣 通氣好，有

17、機(jī)質(zhì)積累少 閉砂田 邊耘邊插，發(fā)棵難，分蘗少 耕性差,土壤粒徑分布累計曲線（中國制劃分標(biāo)準(zhǔn)）： 粘質(zhì)土、壤質(zhì)土、砂質(zhì)土,（二）土壤質(zhì)地剖面 質(zhì)地剖面：土壤不同質(zhì)地層次在剖面中的排列 狀況。 如：砂粘（中位或深位）砂：“蒙金土” 粘砂粘： 砂粘： 粘砂：“倒蒙金土” 每一層次的厚度和深度： 當(dāng)粘土夾層超過2厘米時減緩水分的運(yùn)行；超過10厘米時阻止地下水上升，鹽堿土地區(qū)可阻止鹽分上升。,（三）不同質(zhì)地土壤的利用和改良 客土法 * 直接法； * 引水淤灌； * 就地取材法（如酸性的粘質(zhì)紅壤和石灰質(zhì) 的紫砂土相間分布）； * 農(nóng)田基本建設(shè)中進(jìn)行規(guī)劃搬運(yùn)土壤； * 粉煤灰改良粘質(zhì)土；,2. 深耕、深翻、

18、人造塥 對于砂、粘相間的土層適宜； 砂礫底開墾水田時要移動表土再人造一個弱 拖透水層（塥）； 問題：能否通過使用有機(jī)肥大面積徹底改良土 壤質(zhì)地？,雪 2002/12/23晚 雪揚(yáng)冬月俏， 俏松綠意醉。 醉人更愛夜， 夜風(fēng)送暖雪。,第三節(jié) 土壤結(jié)構(gòu) 土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)是土壤的兩項重要物理性質(zhì)；前者難變，后者可變，可相互補(bǔ)充。 一、土壤結(jié)構(gòu)體 （一）土壤結(jié)構(gòu)的概念 土壤結(jié)構(gòu)：是土粒(單粒和復(fù)粒)的排列、組合形式,包括結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)性,一般指后者。 不同結(jié)構(gòu)體的組合構(gòu)成結(jié)構(gòu)性。,土壤結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)單位：是土?；ハ嗯帕泻蛨F(tuán) 聚成為一定形狀和大小的土塊或土團(tuán); 自然土壤結(jié)構(gòu)體是特征性的： * 黑鈣土表層團(tuán)粒

19、 * 生草灰化土A2片狀 * 堿土B1柱狀 * 紅壤心土層核狀,農(nóng)學(xué)上,通常以100.25mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量判 別結(jié)構(gòu)好壞，多則好，少則差; 也可鑒別改良 效果。 土壤結(jié)構(gòu)性：是由土壤結(jié)構(gòu)體的種類、數(shù)量（ 尤其是指團(tuán)粒結(jié)構(gòu)數(shù)量）及結(jié)構(gòu)體內(nèi)外的孔隙 狀況等產(chǎn)生的綜合性質(zhì)；,（二）土壤結(jié)構(gòu)體分類 1951年美國分類：土壤結(jié)構(gòu)形態(tài)分類制 特點(diǎn)： （1）先按形態(tài)分： * 板（片）狀； * 柱和棱狀； * 塊和球狀； （2）再按結(jié)構(gòu)體大小細(xì)分， （3）最后根據(jù)其穩(wěn)定性分等。,（1）塊狀和核狀結(jié)構(gòu) 塊狀：5cm以上，三個方向大致相等，分： * 大塊狀： 10cm * 小塊狀：105cm * 碎塊狀：50

20、.5cm * 碎屑狀：更小 核狀：碎塊小而邊角明顯的，分： * 大： 1cm * 中：10.7cm * ?。?0.70.5cm 以上多出現(xiàn)在粘土中，表土多大塊狀和塊狀，心土和底土塊狀和碎塊狀；在粘重的心底土中常見核狀結(jié)構(gòu)（由石灰質(zhì)或氫氧化物膠結(jié)而成，堅實(shí)泡水不散）,（2）棱狀和柱狀結(jié)構(gòu) 棱狀：縱軸大于橫軸，下層多出 現(xiàn)，特別是水稻土的潴育 層；常有鐵質(zhì)膠膜包著； 柱狀：邊角不明顯的，常出現(xiàn)在 半干旱的心土和底土中， 堿化層； 按橫軸長度大小分： 大： 5cm 中：53cm ?。?3cm,（3）片狀（板狀）結(jié)構(gòu) 片狀（板狀）：橫軸大于縱軸; 出現(xiàn)部位：沖積土、犁底層、漂灰 層； 按厚度分：板(5

21、cm)、片、頁、葉 （1cm）、鱗片狀；,（4）團(tuán)粒（粒狀和小團(tuán)塊） 團(tuán)粒：黑鈣土、菜園土70%以上是團(tuán)粒結(jié)構(gòu)； 特點(diǎn)： * 球形，米粒到蠶豆大小； * 表土中出現(xiàn)； * 具有水穩(wěn)性、力穩(wěn)性和多孔性； * 100.25mm,0.25mm為微團(tuán)粒。 * 單?！敖Y(jié)構(gòu)”：砂土,一般地： * 塊狀、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在表土； * 片狀出現(xiàn)在表土和亞表土層； * 核、柱、棱出現(xiàn)在心、底土層。,二、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的發(fā)生 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是多級團(tuán)聚的產(chǎn)物。 （一）團(tuán)粒的形成過程 多級團(tuán)聚說：團(tuán)粒是在腐殖質(zhì)或其它有機(jī) 膠體參與下的多級團(tuán)聚過程，同時發(fā)生切 割造型過程。,粘結(jié)團(tuán)聚過程 （1）凝聚作用 膠體之間，由于（1）多價陽

22、離子存在、（2 ）膠體上正負(fù)電荷靜電力、（3）土粒間的分子 引力等，最后形成“微凝聚體”，但化學(xué)穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，可被一價離子重新分散，所以，凝聚 作用還不能看作是復(fù)粒。,（2）無機(jī)物質(zhì)的粘結(jié)作用 碳酸鈣、硫酸鈣、無定形硅酸、氧化鋁和鐵等 ，還有粘粒本身，都可以把土粒和微凝聚體粘 結(jié)在一起，干燥后成土塊；心、底土中的大塊 狀和棱柱狀由此形成；除氧化鐵鋁外，水穩(wěn)性 差；,（3）有機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)作用及其復(fù)合 包括木質(zhì)素、蛋白質(zhì)、真菌、絲狀菌菌絲；多糖（最重要）、脂肪、蠟等；新施有機(jī)質(zhì)后結(jié)構(gòu)體數(shù)量增加（多糖等膠結(jié)劑的作用）；另外有機(jī)質(zhì)上的陽離子可與礦物質(zhì)土粒形成復(fù)合體，如下圖；,多糖是一種線性的繞曲的高

23、分子聚合體，在其鏈上有-OH基，可與粘粒礦物晶面上的氧原子形成氫鍵而把土粒團(tuán)聚起來；,氫鍵,同腐殖質(zhì)相比，多糖類雖容易被微生物分解，但如果處于復(fù)合體內(nèi)，則難被分解；有機(jī)質(zhì)參與下形成的團(tuán)粒，其表面的水分子被高分子化合物取代，它的親水基與粘粒礦物的活性點(diǎn)相結(jié)合，團(tuán)粒表面被疏水的烴基所覆蓋，減低了水合性和脹縮性，因此具有水穩(wěn)性、力穩(wěn)性。,（4）有機(jī)-礦質(zhì)復(fù)合體 * 分成鐵鋁鍵和鈣鍵結(jié)合的兩種； * 也有人建議分成：臨時性的（季節(jié)的微生 物形成的）和長期性的（多年的腐殖質(zhì)形成的 ）； * 人工結(jié)構(gòu)劑形成的結(jié)構(gòu)體更穩(wěn)定。 （5）蚯蚓和其他小動物的作用 排泄物本身就是團(tuán)粒，同時富含有機(jī)質(zhì)。,2. 切割造型

24、作用 （1）根系：表層團(tuán)粒結(jié)構(gòu) （2）干濕交替：下層棱柱結(jié)構(gòu) （3）凍融交替：秋冬季翻土的作用團(tuán)粒 （4）耕作：有機(jī)肥、耕耙、中耕松土細(xì)碎 結(jié)構(gòu)和團(tuán)粒,（二）團(tuán)粒的多級孔性 多次復(fù)合過程：單粒復(fù)粒（初級微團(tuán)聚體）微團(tuán)粒（二、三級微團(tuán)聚體）團(tuán)粒（大團(tuán)聚體），一般形成35級，不同級別的孔隙隨之形成。 一般地， 微團(tuán)聚體=微團(tuán)粒 團(tuán)聚體=團(tuán)粒,（三）團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制 粘團(tuán) 是形成團(tuán)粒的基本單 元，是由粘粒的定向排列 和靜電引力而形成的一種 直徑小于5m的土體； 分重疊狀（粘土片間可 分開）和內(nèi)生狀粘團(tuán)（粘 土片間由晶格相連不分開 ）。,高嶺石、二三氧化物和綠泥石的粘團(tuán)穩(wěn)定；有機(jī)碳超過20g/kg增

25、加穩(wěn)定性。 粘團(tuán)的形成：片狀 粘粒相互締合而成， 結(jié)合方式有“面-面” 、“面-邊”、“邊- 邊”；有機(jī)膠體也 參與；粉粒和砂粒 也可參與形成。,砂粒,有機(jī)膠體,粘團(tuán),2. 等電凝聚說 正、負(fù)電多級凝聚； 在微團(tuán)粒形成中重要； 正電： 1：1型的斷鍵處； 腐殖質(zhì)、二三氧化物 具有可變電荷，在低 pH時帶正電；,（四）團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上的意義 1. 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤的大小孔隙兼?zhèn)?總孔隙度大，各級別孔隙兼?zhèn)?，利于蓄?、透水、通氣同時進(jìn)行。,2. 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤中水、氣協(xié)調(diào) 非毛管孔隙和毛管孔隙比例適宜，吸水、 保水和提供氣體都較均衡；土表團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遇干 旱而收縮從而切斷毛管水而減少蒸發(fā)。 3. 團(tuán)粒

26、結(jié)構(gòu)土壤的保肥與供肥協(xié)調(diào) 團(tuán)粒表面和空氣接觸，好氣微生物活躍，供 應(yīng)養(yǎng)分充分；團(tuán)粒內(nèi)部（毛管孔隙），嫌氣微 生物為主，利于養(yǎng)分貯藏。,4. 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤適于耕作 團(tuán)粒之間接觸面積小，粘結(jié)性較弱，耕作阻 力小，宜耕時間長。 5. 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤具有良好的耕層構(gòu)造 旱地如此；水田耕層有一定的水穩(wěn)性微團(tuán)粒 （內(nèi)部有閉蓄空氣）。,（五）土壤結(jié)構(gòu)的管理 大多數(shù)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)易被耕作和施肥等措施破壞，因此，保持和恢復(fù)良好的結(jié)構(gòu)狀況是維持和提高土壤地力的重要內(nèi)容。 1. 增施有機(jī)肥 有機(jī)物質(zhì)的分解產(chǎn)物多糖和重新合成的腐 殖物質(zhì)是土壤顆粒的良好團(tuán)聚劑。 措施評價：用量大效果好；秸桿直接還田 配合氮肥比漚制后施入

27、的效果好；水田施入有 機(jī)物料要注意排水，否則水分過多效果不好。,2. 實(shí)現(xiàn)合理輪作 不同作物的根系不同及其分泌物以及殘留量不同，有 利于減少病蟲害發(fā)生。多年生牧草每年提供的蛋白質(zhì) 、碳水化合物以及其他膠結(jié)物質(zhì)比一年生作物多些， 后者耕作頻繁，土壤有機(jī)質(zhì)消耗快，不利于團(tuán)粒形成 。 水稻與冬作輪作： 紫云英增加有機(jī)質(zhì) 和15mm的團(tuán)聚體含量； 禾谷類或油菜對團(tuán)聚 體有破壞作用。,3. 合理的耕作、水分管理及施用石灰或石膏 適宜含水量時耕作；留茬覆蓋、少免耕； 水旱輪作減少淹水時間；酸、堿土改良等。 4. 鹽堿土電流改良 鈉離子被帶代換并淋洗掉。,5. 土壤結(jié)構(gòu)改良劑的應(yīng)用 人工合成的高分子聚合物：

28、 用量：n/1000n/10000； 作用：改土、固沙、護(hù)堤、防水土流失、廢棄 地開墾和綠化等意義重大；如聚丙烯。 自然有機(jī)制劑：醋酸纖維等，效果差； 自然無機(jī)制劑：如膨潤土，硅酸鈉（膨脹性） ；氧化鐵/鋁硅酸鹽、沸石（多 孔性）。,第四節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造 土壤孔性性質(zhì)： * 指土壤孔隙總量及大、小孔隙分布； * 取決于質(zhì)地、松緊度、有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)以及耕作、施肥、灌溉、排水等措施； * 是土壤結(jié)構(gòu)性的反映； * 土壤結(jié)構(gòu)的肥力意義決定于土壤孔性； 問題：為什么團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)上最寶貴的結(jié)構(gòu)？ 答：土壤孔性最佳,一、土壤的孔性與孔度 土壤孔性包括： 總孔度 分級孔度 “土體構(gòu)造”：上下土層的

29、孔隙分布、連通 的問題。,（一）土壤總孔度和孔隙比 土壤孔隙指固相顆?；蚪Y(jié)構(gòu)之間的間隙和 生物穴道，由水、氣所占據(jù)。 粘質(zhì)土壤中水占孔隙較多，砂質(zhì)土壤氣多。,1. 總孔隙度 總孔隙度 = 孔隙體積/土壤體積 X 100% (土壤體積=土粒體積+孔隙體積) =（1-容重/密度） X 100% 推 導(dǎo)： 土壤孔度 =孔隙體積/土壤體積 （* 100% ） =（土壤體積-土粒體積）/土壤體積 = 1 - 土粒體積 / 土壤體積 = 1 - 土粒體積 * 土重 / 土壤體積 *土重 =1-（土重/土壤體積）*（土粒體積/土重） = 1 - 容重 / 密度,理想土壤：假定土粒是相同大小的圓球；最松排列

30、孔度為47.46%, 最緊排列孔度為24.51%； 孔度范圍：砂土30%45%；壤土40%50%； 粘土45%60%；泥炭土可超80%。,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)：土粒微團(tuán)粒團(tuán)粒 團(tuán)粒土壤的孔度比非團(tuán)粒土壤增加1/3至1/2。,2. 土壤孔隙比 土壤孔隙比 = 孔度/（1-孔度）（不是孔隙部分） = 孔隙容積/土粒容積 如：孔度 = 55% 則：土粒 = 45% 土壤孔隙比 = 55/45=1.12,（二）土壤孔度分級 毛管孔度和非毛管孔度 * 毛管水（包括束縛水）占據(jù)的孔隙稱為毛管孔度， * 毛管水不能占據(jù)的大孔隙為非毛管孔隙； * 前者蓄水，后者是通氣和透水過道；,田間持水量(最小持水量或總持水量)： *

31、 劃分毛管水的標(biāo)準(zhǔn)； * 是指遠(yuǎn)離地下水面的土層達(dá)到最大懸著毛管水量時的土壤含水量； * 用容積含水量表示，可用百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示； 毛管水包括束縛水，分類不科學(xué)，為此，卡欽斯 基提出分級孔度分類；,優(yōu)點(diǎn)： * 區(qū)分了團(tuán)聚體內(nèi)和團(tuán)聚體間兩類不同性質(zhì)的 孔隙度； * 明確了毛管孔隙度的概念，區(qū)分出毛管孔度 和束縛水孔度； * 避免了測定真實(shí)孔隙通道大小和彎曲等難題 ，僅根據(jù)對水保蓄和流通功能劃分；,2. 分級孔度分類（9級） 用容積百分?jǐn)?shù)或小數(shù)表示之。 （1）總孔隙度=P總=（1-土壤容重/土壤密度） （2）單個團(tuán)聚體孔隙度 = P單團(tuán) =1-單個團(tuán)聚體容重/土壤密度 （密度相同） （固相容積部分

32、）,（3）團(tuán)聚體（內(nèi)）總孔隙度 = P團(tuán)總 = P單團(tuán)（1-P總）/（1-P單團(tuán)） *當(dāng)存在各種大小團(tuán)聚體時， P單團(tuán)=各級大小團(tuán)聚體的孔隙 度的加權(quán)平均值 理解： （1-P單團(tuán)）=“單個”團(tuán)聚體內(nèi)部固相容積=（如=100） （1-P總）=總團(tuán)聚體固相容積=（如=700） （1-P總）/（1-P單團(tuán)）=“單個”團(tuán)聚體數(shù)量=（如=7） P單團(tuán) *（1-P總）/（1-P單團(tuán)）=團(tuán)聚體（內(nèi)）總孔隙度=（5%*7=35%）,（4）團(tuán)聚體間孔隙度=P團(tuán)間=P總-P團(tuán)總 （5）緊束縛水占有的孔隙度=P緊束 =最大吸濕水 X 土壤容重 / 1.5 (重量%) （重量含水量 X 土壤容重 =土壤容積含水量）

33、1.5: 緊束縛水平均密度 理解：如孔度為45%，則實(shí)際由于水的密度大，所占容積為45%/1.5=30%,（6）松束縛水占有的孔隙度=P松束 =（凋萎含水量-最大吸濕水） X 土壤容重 /1.25(松束縛水平均密度) 束縛水占的孔度=P束=P緊+P松 又稱非活性 孔度或無效孔度。,（7）毛管水占有的孔隙度=P毛 =（田間持水量-凋萎含水量） X 土壤容重 （8）水占孔隙度 = P水 = P緊 + P松 + P毛 = P束 + P毛 （9）氣占孔隙度 = P氣 = P總 - P水,3. 通氣孔度、毛管孔度和非毛管孔度 也可把大小孔隙分三級：即 * 非毛管孔度：通氣 * 毛管孔度：活性孔度 * 非

34、活性孔度：緊、松束縛水所占孔度，死水 容積； * P束（不分緊和松）=凋萎含水量為其上限 * 15bar即1500kpa含水量，取平均密度1.3計算； * 砂土（粘土和有機(jī)質(zhì)少）P束0,1bar=105 pa=100 kpa 1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)=101.325 kpa 1毫米汞柱=133.322pa 4. 土壤薄片觀察 可以了解各級孔隙狀況。 5. 土壤孔隙造影（日本）,二、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的多級孔度模型 按“理想土壤（球粒）”計算： * 初級排列成復(fù)粒以緊排列（立方體）為主； * 復(fù)粒進(jìn)一步復(fù)合成微團(tuán)粒可能有三種方式： 三或四級同樣計算。,*緊-緊：總孔度=24.51+75.49/100*24.

35、51=43.0（%） （上一級孔度+上一級內(nèi)部體積百分?jǐn)?shù)*內(nèi)部孔度） *松-松：總孔度=47.64+52.36/100*47.46=72.49（%） *緊-松和松-緊（后者少）： 總孔度=47.64+52.36/100*24.51=60.47（%） 總孔度=24.51+75.49/100*47.64=60.47（%） 理論范圍：43%73%，與實(shí)際土壤相當(dāng)一致。,三、當(dāng)量孔徑 與當(dāng)量顆徑的概念類似。 （一）圓管假設(shè) 把土壤孔隙看作是一組平行的筆直的圓管，采用逐步加壓或負(fù)壓抽吸法測定，根據(jù)圓管中毛管水上升公式（茹林公式）計算相當(dāng)于該壓力（負(fù)壓）下排除水量的直徑，作為該級孔隙的當(dāng)量直徑。,（二）茹

36、林（美國）公式 當(dāng)量孔隙是與一定水分吸力（或張力）相對應(yīng)的孔 隙， h=cos/ g r h: 水在毛管中上升高度，厘米 ：參數(shù)（阿爾法） ：水的表面張力（西格瑪） ：水與土壤孔隙壁間的接觸角（西塔） r： 毛管半徑，厘米 ：水的密度（柔） g：重力加速度,當(dāng)測定時水溫20度時，簡化為： d = 3 / h d: 當(dāng)量孔隙直徑（mm） h：土壤水分吸力（以厘米水柱高或毫巴 表示）,測定方法： * 砂芯板水管平衡裝置0100cm水柱吸力范圍內(nèi) 0.03mm的當(dāng)量孔徑 * 薄層高嶺石板裝置抽氣裝置100-900cm水柱吸力范圍內(nèi) 0.030.003mm * 壓力膜、氣體吸附法、水銀注入法 900c

37、m 0.003mm,一般地， * 大孔隙 0.1mm； * 毛管孔隙 0.10.03mm； * 貯存孔隙 0.03mm，包括束縛水孔隙,四、土體構(gòu)造 土體構(gòu)造：上、下土層構(gòu)成，是質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和 孔度剖面。 （一）耕層構(gòu)造 土壤耕層三相搭配以及上下壘結(jié)叫耕層構(gòu)造； * 旱地三相比2：1：1最好, 即: 50% : 25% : 25%； * 耕層構(gòu)造是人為造成的，使之有利于肥力發(fā)揮和根系伸展。,如： 翻耕、中耕上松下緊實(shí)接納降水 鎮(zhèn)壓上緊下松減少蒸發(fā)孔隙，增加種 子與土的接觸，有利于發(fā)芽 鋪砂、蓋灰、覆草什么作用？ (多接受熱量；保溫；減少水分蒸發(fā)),（二）質(zhì)地剖面 土體構(gòu)造是上下土層質(zhì)地、結(jié)構(gòu)的壘

38、結(jié)造成，其中 主要是質(zhì)地剖面造成的；并受人的影響很少； 1. 上砂（3040厘米為宜）下粘（上松下緊）：蒙金土,2. 上粘下砂（上緊下松）：與1相反，倒蒙金,3. 砂夾粘或粘夾砂（夾層型）：3050厘米夾層,4. 特殊夾層型：如鐵盤層、堿化層等,5. 均一的砂土型（松散型）或粘土型（緊實(shí)型）：,（三）結(jié)構(gòu)剖面 結(jié)構(gòu)剖面（除表層外）主要是成土 過程造成的，尤其是上下行水流和 淋溶作用的影響大，以水稻土為例： 1. 淹育層（A層）團(tuán)粒少，農(nóng)具破壞和水分變動頻繁等 2. 滲育層（P層）有輕微鐵質(zhì)淋溶，塊、棱、柱狀 3. 潴育層（W層）受地下水和季節(jié)性漬水影響，產(chǎn)生鐵錳 新生體，小的棱、柱狀，有膜 4

39、. 潛育層（G層）終年受地下水浸漬，土粒分散，單粒存 在,（四）孔度剖面 土體結(jié)構(gòu)反映在上下層土壤孔隙的分布和疊合、聯(lián)通的狀況即孔隙剖面；是質(zhì)地剖面和結(jié)構(gòu)剖面的綜合反映； 好的孔度剖面： 上虛：015cm：總孔度55%; 通氣孔度15%20%； 下實(shí)：1530cm：總孔度50%; 通氣孔度10%；,1. 計算題 2. 圖、表題 3. 基本概念的理解 4. 綜合論述團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在肥力上作用 (討論題之一) 5. 與實(shí)際問題結(jié)合的題,謝 謝,2003/2/12 水的四季 你的名字，那么多人喜歡，其實(shí)，人們更愛你的品格。 雖說冬天你化作冰雪，給人以寒冷的感覺，但多少人在你的懷抱里，卻 感受著春天的溫暖。你看