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1、主要内容包括 2 1土壤孔性2 2土壤结构性2 3土壤物理机械性质与耕性 第2章土壤物理性质 2 1土壤孔 隙 性 土壤是极为复杂的多孔体 土壤孔隙的类型及其分布变化多端 不同的孔隙在土壤肥力上的意义不同 重点 掌握土壤密度的应用 土壤孔隙度的概念 土壤孔隙类型难点 土壤密度和土粒密度的区别 当量孔径 2 1 1土粒密度 土壤比重 和土壤密度 土壤容重 1 土粒密度 土壤比重 1 概念 土粒密度是指单位体积的固体土粒 固体部分 的质量 单位体积不包括粒间孔隙 2 单位 克 立方厘米 g cm3 百万克 立方米 Mg m3 吨 立方米 3 影响大小的因素 影响土粒密度大小的因素是固体部分的组成
2、矿物质和有机质 土壤矿物质的种类 有机质含量 有机质含量的多少对土粒密度的影响 4 土壤密度常用值 通常取2 65克 立方厘米 g cm3 为土粒密度的常用值 多数土壤矿物的密度在2 6 2 7克 立方厘米 g cm3 左右 平均为2 65克 立方厘米 g cm3 有机质的密度为1 25 1 40克 立方厘米 g cm3 2 土壤密度 又叫土壤容重 1 概念 单位体积原状土壤干土的质量 2 单位 克 立方厘米 g cm3 百万克 立方厘米 Mg m3 3 影响土壤密度的因素 质地 结构 有机质含量 松紧程度 紧实度 等 主要通过影响孔隙而影响容重 比较沙质土 粘质土的土壤密度大小 4 大小 土
3、壤密度的范围一般在1 0 1 6g cm3之间 耕层土壤多在1 2 1 3g cm3左右 5 土壤密度的用途 计算土土壤质量 密度 体积举例计算 一亩耕层土壤质量等 一般按15万公斤 实际质量为多少 计算土壤各组分质量 如土壤养分量 土壤中水分量 举例计算 计算有机质 氮 磷和钾等的质量 依据土壤密度的大小判断土壤的松紧程度 密度小的土壤疏松 而密度大的土壤坚实 计算土壤的固体 液体和气体的百分比 计算土壤的孔隙度 2 1 2 土壤孔度与孔隙比1 土壤孔隙度1 概念 土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土壤孔度 又称总孔度 它是衡量土壤孔隙的数量指标 土壤孔隙是土壤固相部分所占容积以外的空
4、间 也就是液相和气相在土壤中所占的空间 由于土壤孔隙容积很难直接测定出来 所以孔隙度需要根据土壤密度 土壤容重 和土粒密度 土壤比重 来计算 2 孔隙比 土壤孔隙的数量 也可以用孔隙比表示 它是指土壤中孔隙容积和固相土粒容积的比值 孔隙比 孔隙容积 土粒容积 孔隙度 1 孔隙度 例如土壤土壤孔隙度 为55 则土壤孔隙比为55 1 55 1 22 对植物生长而言 土壤孔隙比为稍大于1为好 3 孔隙的类型 土壤孔隙度和孔隙比只能说明孔隙容积与固相容积在数量上的比例 它并不能反应土壤孔隙性质的差别 即使两种土壤的孔隙度与孔隙比完全相同 如果两种土壤大小孔隙的数量和分配不同 那么它们在保水 导水 通气
5、及其它的性质也会有差异 1 当量孔径土壤孔隙的形状和连通情况非常复杂 孔径的大小也变化多端 它们并非有规则的形状 在土壤学上所说的孔隙直径是指与一定的土壤水吸力相当的孔径 称当量孔径或有效孔径 d 当量孔径 T 土壤水吸力100Pa 2 孔隙的分级通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级 非活性孔隙 毛管孔隙和通气孔隙 非活性孔隙 非活性孔 土壤孔隙中最细微的部分 当量孔隙在0 002mm以下 土壤水吸力为1500KPa以上 这种孔隙中 几乎是被土粒表面的吸附水所充满 土粒对这些水有较强的分子引力 使它们不易运动 也不易损失 无效孔径中植物的根与根毛难以伸入 供水性差 这部分水不能为植物所利
6、用 故称为无效孔隙 毛管孔隙 2 毛管孔隙 capillarypore 当量孔径约为0 02 0 0002mm 土壤水吸力约150Kpa 1500Kpa 具有毛管作用 水分可借助毛管弯月面力保持贮存在该类孔隙中 植物细根 原生动物和真菌等难以进入毛管孔隙中 但植物根毛和一些细菌可在其中活动 其中保贮的水分可被植物吸收利用 通气孔隙 空气孔隙或大孔隙 当量孔径大于0 02mm 相应的土壤水吸力小于150KPa 通气孔隙的水分主要受重力支配而排出 不具有毛管作用 成为空气成为空气流动的通道 所以叫通气孔或非毛管孔 通气孔隙 空气孔隙或大孔隙 的数量和大小决定土壤的通气性和透水性能的重要因素之一 旱
7、地土壤通气孔在10 20 之间为佳 各级孔隙的孔度 土壤孔隙度 1 土壤密度 土粒密度 100非活孔度 凋萎含水量 土壤密度 容重 毛管孔度 田间持水量 凋萎含水量 土壤密度 容重 通气孔度 总孔隙度 毛管孔度 非活孔度 2 1 3土壤孔隙状况与土壤肥力 作物生长的关系 1 影响土壤孔隙状况的因素土壤孔隙状况的影响因素主要有土壤质地 土壤有机质含量 土壤结构状况等 2土壤孔隙状况与土壤肥力土壤孔隙状况直接影响土壤水 气 热状况 影响养分转化和有效性 3土壤孔隙状况与作物生长从农业生产需要来看 旱作土壤耕层的土壤总孔度为50 56 通气孔度不低于10 大小孔隙之比在1 2 4 较为合适 但是 各
8、种作物对土壤松紧和孔隙状况的要求也略有不同 因为各种作物 蔬菜 果树等的生物学特性不同 根系的穿插能力不同 2 2土壤结构 性 2 2 1土壤结构体与结构性土壤的固 液 气三相的比例关系是调节土壤水 肥气和热的基础 土壤结构最能体现土壤自身对各种肥力因素调节能力的物理性质 它包括 土壤结构性 和 土壤结构体 两方面的内容 土壤中的土粒通过不同的机制相互团聚成大小 形状和性质不同的土团 土块或土片 这就是土壤的结构体 土壤中各种结构体的类型 数量 大小 形状 性质及其相互排列和相应的孔隙状况等综合特性 即土壤的结构性 土壤结构体的类型 1 块状结构2 核状结构3 柱状结构4 片状结构5 团粒结构
9、 土壤结构体示意图 1 块状结构 cloddystructure 长 宽 高三轴大体近似 似立方体型 边面不明显 棱角明显 呈不规则无定形 内部紧实 根据其大小可进一步划分为 大块状结构 直径大于10cm 小块状结构直径5 10cm 俗称 坷垃 但有些较块状结构小 直径3 5厘米 甚至更小 称为碎块状 块状结构常出现的土壤和土层 常出现在熟化度较低的表层土壤或有机质缺乏而粘重的土壤 由于耕作不当 如过干或过湿耕作 易形成块状结构 块状结构的影响 块状结构较多时 结构间出现大孔隙 漏水 透风 跑墒 冬季易受干旱和冻害 在这土壤上 播种发芽出苗 盐碱土上养 坷垃 减少表层盐分的积累 2 核状结构体
10、 长 宽 高三轴大体近似 边面棱角分明 较块状为小 常见多棱角的碎块 这种碎块系由石灰质 氢氧化铁胶体胶结而成 表面光滑内部十分紧实 俗称 蒜瓣土 核状结构常出现在粘重土壤的心土 底土层 核状结构的性能较块状结构为好 3 柱状或棱柱状结构 纵轴远大于横轴 在土体中直立 俗称 立土 棱角不明显的称为柱状结构体 常出现于半干旱地带的心土和底土中 以碱土中最为典型 棱角明显的称为棱柱状结构体 常出现于干湿交替的心土层中此类结构体内部紧实 孔隙少 通气不良 但结构体之间的裂隙会漏水漏肥 4 片状结构体 横轴大于纵轴 呈扁平状 由于水的沉积和机械压力所形成 常出现土壤的犁底层中 地表结壳和板结也属于此类
11、 此结构土粒排列紧密 通透性差 对种子发芽和植物生长不利 4 团粒结构体 指近似球形的较疏松的多孔的土团 直径约为0 25 10mm 其中小于0 25mm的称为微团粒 理想的团粒大小在2 3mm 群众称之为 米糁子 蚂蚁蛋 团粒常出现在表土中 具有良好的物理性能 是肥沃土壤的结构体 有机质和钙离子含量高的土壤 有利于团粒结构的形成 在黑钙土的表层和肥沃的菜园土土壤中 团粒结构数量多 通常说 土壤结构体 往往是指团粒结构 团粒结构是指近似球形 疏松多孔的小团聚体 其直径约为0 25 10mm 粒径 0 25mm以下的 称微团粒 生产中最理想的团粒结构粒径为2 3mm 是一种较好的土壤结构类型 2
12、 2 2土壤结构的评价 土壤结构性的评价要从两方面衡量 一是从土壤整体来看 如结构体的类型 大小 数量和孔隙状况 二是从结构体本身来看 如结构体的外形 大小 数量及品质 即稳定性及孔性 1 土壤结构体的孔隙状况块状 核状 柱状 棱柱状和片状结构体内部致密 孔隙细小 总孔隙度小 结构体内部多为无效孔隙 有效水少 空气难以流通 根系难以穿扎 结构体之间又是较大的裂隙 虽然可通气 但往往成为漏水漏肥的通道 因此 缺乏保水供水 保肥供肥能力较强的毛管孔隙 没有适当的大小孔隙的比例 不是理想的结构体 团粒结构是经过多级团聚而成 具有多级孔隙 总孔隙度大 团粒内部主要是毛管孔隙 团粒之间主要是通气孔隙 大
13、小孔隙并存 搭配适当 水气各得其所 协调水气矛盾 2 土壤结构体的稳定性 土壤结构体的稳定性包括机械稳定性 生物稳定性和水稳定性 机械稳定性又称力稳定性 forcestability 是指土壤结构体抵抗机械压碎的能力 结构体的机械稳定性越大 在耕锄等管理过程中被破坏的就越少 结构的力稳定性主要决定于结构体内部的黏结力 生物稳定性 biologicalstability 是指结构体抵抗微生物分解的能力 主要决定于与结构体结合的有机物的性质以及相互结合的方式 水稳定性 waterstability 是指结构体浸水后不易分散的性能 水稳定性强的结构体不易因降雨或灌溉而造成破坏 有的结构体浸水后极易分
14、散 称为水不稳定性结构体 2 2 3土壤结构体的形成 1 土壤结构体的形成土壤结构体的形成可分为两个阶段 第一阶段是由原生土粒 分散的单粒 黏结胶结形成初级的复粒 或微团聚体 或致密的土团 第二阶段由复粒或小土团进一步黏结 在外力作用下成型 形成各种大小 形状 性质的结构体 胶体的凝聚作用可使单粒聚合成复粒 并进一步胶结成较大的结构体 块状 柱状和片状结构通常是由单粒 singleparticle 直接黏结而成 或初级复粒 compoundparticle 黏结而成的土体 沿一定方向破裂而成 它们没有经过多次复合和团聚作用 团粒结构 clusterstructure 则是各种胶结物质在成型动力
15、作用下 使初级复粒进一步逐级黏合 胶结 团聚 一次形成第二级 第三级 微团聚体 再经多次团聚 使若干微团聚体胶结起来 成为各种大小性状不同的团粒结构体 团粒结构的形成条件包括两方面 即胶结物质和成型动力 2 胶结物质 土壤中的胶结物质大体上有以下三类 1 有机胶体有机胶体是土壤中重要的胶结物质 在有机质的参与下形成的团粒一般具有水稳性和多孔性 具有胶结作用的有机物质种类很多 如腐殖质 多糖类 蛋白质等 许多微生物的分泌物和菌丝也具有团聚作用 其中腐殖质最为重要 腐殖质中胡敏酸的缩合度高 相对分子量大 具有较强的胶结能力 2 无机胶体包括层状硅酸盐类黏粒 含水氧化铁铝 硅酸及氧化锰的水合物等 黏
16、粒具有巨大的比表面和表面能 黏结力强 在结构形成中起重要作用 块状结构或柱状结构均被无机物质黏结而成 氧化铁铝胶体脱水后不可逆或可逆缓慢 形成牢固的结构体具有水稳性和力稳性 3 钙和其它阳离子阳离子与土壤中带负电荷的胶体 腐殖质和黏粒等 相互吸引 产生凝聚作用 胶结土粒 二价 三价阳离子的凝聚能力强 一价阳离子 凝聚能力弱 土粒易分散 在农业生产中常用Ga2 石灰或石膏 来促进土壤凝聚 促进土壤结构的改善 3 成型动力 团粒结构的形成条件除需要胶结物质外 还必须要有外力推动作用才能形成稳定的独立结构体 主要的成型动力有 1 生物作用包括植物根系 蚯蚓等动物和微生物的作用 2 干湿交替土壤具有湿胀干缩的性能 土壤干湿交替的不断发生 土体就不断被分割 利于团粒的形成 3 冻融交替冻融交替经过一冬的冻融交替后 土壤结构状况得到改善 4 土壤耕作合理及时的耕作 可促进团粒结构的形成 2 2 4团粒结构与土壤肥力 1 团粒结构的特点良好的团粒结构一般应具备以下特点 1 有一定的结构形态和大小旱地一般以直径为0 25 10mm 边面不明显的球形较好 其中又以1 3mm的大小较理想 过大或过小对形成
