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1、上节回顾,1、名词解释:密度、容重、孔隙度、团粒结构; 2、计算:容重、孔隙度相关计算; 3、土壤孔隙的类型及其作用; 4、土壤结构体的类型? 5、团粒结构在维持土壤肥力方面的作用?,土壤的相对密度:单位体积土壤固体颗粒(不含孔隙)的烘干重与同体积水重之比。 土壤容重:自然状态下单位体积土壤(包括孔隙体积)的烘干重。 土壤孔隙度(孔度):指一定体积的土壤中,孔隙的体积占整个土壤体积的比例(%),也叫总孔隙度。,土壤容重的用处* 计算工程土方量: 土壤面积*土层厚度*容重 估算各种土壤成分储量: 土壤面积*土层厚度*容重*成分含量 计算土壤孔隙度: (1-容重/密度)*100% 计算土壤储水量及
2、灌水(或排水)定额 土壤面积*土层厚度*容重*含水量,单位换算,练习题:,耕层土壤(20cm)容重为1.2g/cm3, 该土壤田间持水量为50%,若作物生长所需土壤水分含量为田间持水量的70%,求每公顷土壤灌溉量? 灌溉量=10000m2*20 cm*1.2 g/cm3*50%*70% =10000m2*0.2m*1.2 t/m3*50%*70% =840 t= 840 m3,非活性孔隙 0.02mm,孔隙类型,土壤孔隙类型,(无效孔隙),(水分借毛管引力),(空气通道、漏水漏肥),土壤适宜通气状况,总孔隙50% 非活性孔隙尽量少 通气孔隙10%+ 通气孔隙:毛管孔隙=1:1 or 1:2,4
3、 土壤孔隙状况与土壤肥力,“上虚下实” 上层土壤质地疏松,有适 量的通气孔隙,透水透气 下层质地比较紧实,毛管 孔隙多,保水保肥,增施有机肥能够改善土壤孔隙状况,土壤结构体的类型,孔隙少,水气不通,微生物活动弱,养分无法释放,拉断根系,土粒排列紧凑,基本是毛管孔隙,几乎无大孔隙,不利于根系发育和透水通气保水,团粒结构是农业生产上理想的土壤结构 小水库 小肥料库 空气走廊 易于耕作,团粒结构与土壤肥力,第三节 土壤耕性,第三节 土壤耕性,土壤耕作 土壤物理机械性(力学性质) 土壤耕性与管理,耕作的概念 耕作是在作物种植以前,或在作物生长期间,为了改善植物生长条件而对土壤进行的机械加工。,土壤耕作
4、,耕作的基本目的主要有三个方面: (1)改良土壤结构 (2)把作物残茬和有机肥料掩埋并掺和到土壤中去 (3)控制杂草或其它不需要的植株,土壤耕作,土壤耕作,1、犁地 2、整地(耙地) 3、中耕 4、其它耕作作业,土壤耕作,土壤物理机械性(力学性质),土壤的物理机械性* 指土壤受外力作用(耕作)时发生形变,表现出一系列动力学的特性,包括黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性等。,土壤黏结性 (cohesiveness),土粒之间相互吸引黏结的性能 力学本质:范德华力、库伦力、水膜表面张力等 连结方式:土粒-水膜-土粒 影响因素: 土壤比面及其影响因素(粘粒矿物,有机质) 土壤含水量, 适度含水量时粘结性
5、最强 抵抗外力破碎,对耕作产生阻力,土壤物理机械性(力学性质),土壤粘附外物的性能 连接方式:土粒水膜外物 影响因素: 活性表面与含水量 在土壤湿润时才能产生 增加耕作阻力,降低耕作质量,土壤黏着性 (stickiness),土壤物理机械性(力学性质),表1 各种土壤的粘结力及对铁片的粘着力,土壤物理机械性(力学性质),土壤物理机械性(力学性质),土壤可塑性 (plasticity)*,土壤在一定含水量范围内,可以被外力任意改变成各种形状,外力消失或干燥后,仍保持所改变的形状的性能。,上塑限(流限):水分增加到土壤变为 流体,塑性刚消失时土壤水分含量 下塑限(塑限):土壤刚开始出现塑性 时的土
6、壤含水量 塑性值(塑性指数):上下塑限之差,湿,干,塑 性 值,土壤物理机械性(力学性质),土壤可塑性 (plasticity),质地粘重,塑性强 一定含水量范围内才有塑性 有机质含量:增加上、下塑限 (塑性值不变) 吸附阳离子的种类:钠饱和塑性强,影响土壤可塑性的因素,土壤物理机械性(力学性质),表2 各种质地土壤的塑性值(含水量%),土壤物理机械性(力学性质),土壤物理机械性(力学性质),表3 钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限(含水量%),土壤物理机械性(力学性质),土壤吸水后体积膨胀、干燥后收缩的性质。,土壤物理机械性(力学性质),土壤胀缩性 (swell-shrinking property
7、 ),使土壤物理性质恶化 水、气、热交换受阻 柱状结构,保水差 根系损伤或撕断,土壤胀缩性 (swell-shrinking property ),粘粒含量越高,土壤胀缩性越强 2:1粘土矿物含量越高,土壤胀缩性越强 阳离子对土壤胀缩性影响的顺序:,土壤在本身重量及外力作用下由松变紧、孔隙度减小的现象。,土壤物理机械性(力学性质),土壤压实 (compaction),现象:土壤黏闭 使物理性质恶化 总孔隙度和大孔隙降低,连续性减弱 透水通气变差 影响生物活性、养分转化 影响根系伸展 增加耕作耗能,土壤物理机械性(力学性质),土壤压实的防治 合理耕作,过湿时不作业 少耕、免耕 农机具改进 深耕结
8、合施有机肥,土壤耕性*指耕作时土壤所表现出来的一系列力学性质的总称。,耕性评价标准 耕作难易(阻力大小) 质地轻、有机质高、结构好的阻力小 耕作质量 耕后土垡松散、容易耙碎、松紧适中、孔隙状况好 宜耕期长短 质地轻适耕期长,粘重则宜耕期短,要求:阻力小、质量好、宜耕时间长,土壤耕性与管理,土壤耕性与管理,土壤宜耕期*是指土壤含水量适宜进行耕作的时段范围,在宜耕期内,耕作消耗的能量最少,团粒化效果最好。 用时间来表示宜耕期是不准确的。 晴天时适宜耕作的时间短,阴天时适宜耕作的时间长; 有风时适宜耕作的时间短,无风时适宜耕作的时间长;,影响耕性因素 土壤水分 宜耕期:土壤结持性、胀缩性、压实性等最
9、弱,耕作最省力、耕作质量最高时土壤水分含量范围 质地 质地粘重难耕,宜耕范围窄 有机质 O.M.高,宜耕范围宽,质量高,土壤耕性与管理,土壤湿度与耕性的关系,土壤耕性与管理,改善耕性的措施 掌握宜耕期(宜耕的土壤含水量) 增施有机肥 改良土壤质地 创造良好土壤结构,(1)看地表土色情况 地表外白里黑,半干半湿,是正适宜耕作的土壤湿度。 (2)用手检查 取土置于手中握紧后放开,看土是否松散,或将土在手中捏成团,然后将手松开,土团落地散碎,即为土壤宜耕状态。 (3)试耕 试耕后土壤被耕锄抛散,不粘机具,则适宜耕作。,掌握土壤宜耕状态可以从下面几点着手:,本节思考题,1、名词解释:土壤耕性、土壤塑性
10、、宜耕期 2、土壤物理机械性及其影响因素? 3、土壤耕性的评价标准?,第四节 土壤酸碱性,第四节 土壤酸碱性,第四节 土壤酸碱性,土壤酸度 土壤碱度 土壤缓冲能力 土壤酸碱度与土壤肥力和植物生长,土壤酸度(Soil Acidity),土壤酸化过程:土壤中的盐基离子被淋失,致酸离子 H+和Al3+积累。,土壤酸度,土壤pH4.0,长期定位试验观测结果,上节回顾,土壤物理机械性 土壤耕性评价标准 土壤宜耕期,1. 土壤耕性,土壤的物理机械性* 指土壤受外力作用(耕作)时发生形变,表现出一系列动力学的特性,包括黏结性、黏着性、可塑性*、胀缩性等。,土壤可塑性 (plasticity)*,土壤在一定含
11、水量范围内,可以被外力任意改变成各种形状,外力消失或干燥后,仍保持所改变的形状的性能。,1. 土壤耕性,土壤耕性*指耕作时土壤所表现出来的一系列力学性质的总称。,耕性评价标准 耕作难易(阻力大小) 质地轻、有机质高、结构好的阻力小 耕作质量 耕后土垡松散、容易耙碎、松紧适中、孔隙状况好 宜耕期长短 质地轻适耕期长,粘重则宜耕期短,要求:阻力小、质量好、宜耕时间长,1. 土壤耕性,土壤宜耕期*是指土壤含水量适宜进行耕作的时段范围,在宜耕期内,耕作消耗的能量最少,团粒化效果最好。 用时间来表示宜耕期是不准确的。 晴天时适宜耕作的时间短,阴天时适宜耕作的时间长; 有风时适宜耕作的时间短,无风时适宜耕
12、作的时间长;,1. 土壤耕性,影响耕性因素 土壤水分 宜耕期:土壤结持性、胀缩性、压实性等最弱,耕作最省力、耕作质量最高时土壤水分含量范围 质地 质地粘重难耕,宜耕范围窄 有机质 O.M.高,宜耕范围宽,质量高,1. 土壤耕性,土壤湿度与耕性的关系,水的解离 Dissociation of H2O 碳酸解离 Dissociation of H2CO3 有机酸的解离 Dissociation of organic acid 酸雨 Acid rain:我国每年排放SO2约1.71067吨 其它无机酸 Orther inorganic acid 生理酸性肥料(KCl、NH4Cl等)施用等,大气酸沉降
13、 (pH5.6的酸性大气化学物质:SO2、NOx等),干沉降:通过气体扩散,固体物降落到地面,湿沉降:降水携带大气酸性物质到达地面,1.土壤酸度土壤中H+的来源,酸雨(Acid Rain),1995年修缮后,1997年,1.土壤酸度土壤中H+的来源,我国酸雨分布图,1.土壤酸度土壤中Al3+的活化,土壤胶体上交换性H+的饱和度达到一定限度,就会破坏硅酸盐粘粒晶体结构,水铝片(八面体片)中Al就脱离晶格束缚,转化为活性Al3+,进而取代交换性H而成为交换性Al3+。交换性Al3+水解就产生H+:,土壤中酸的存在形式,土壤酸度,活性酸,潜性酸,水解性酸 交换性酸,活性酸(Soil active a
14、cidity)* 由土壤溶液中H+所引起的酸度。代表酸度的强度。,土壤酸度,活性酸(Soil active acidity) 浓度低,用pH值表示,一般pH49。,土壤酸度,我国土壤的酸碱性:pH4.58.9 “东南酸西北碱” 大致可以长江为界(北纬33) 长江以南的土壤为酸性或酸性 长江以北的土壤多为中性或碱性,活性酸-溶液中H+的来源,H2O解离 有机质分解、生物呼吸作用CO2 H2CO3 H+ 有机酸解离H+ 施肥:生理酸性肥料 酸雨:SO2,NOx,土壤酸度,潜性酸(Soil potential acidity)* 吸附在土壤胶体上,且能被代换进入土壤溶液中的H+和Al3+。,土壤酸度
15、,胶体上,溶液中,土壤酸度,潜性酸(Soil potential acidity),土壤酸度,又分为交换酸和水解酸 是土壤酸性的主体,比活性酸大千倍或万倍 Al3+是主要致酸离子,H+占很少一部分 不用pH表示,用H+的 cmol/kg 表示,用中性盐溶液(KCl、NaCl、BaCl2等)浸提土壤时,土壤胶体上交换性的铝离子和氢离子大部分被交换而进入土壤溶液,此时,交换性H+可使溶液酸性增加,而交换性Al3+由于水解作用也使溶液酸性增加。,交换性酸(Soil exchangeable acidity),土壤酸度,水解性酸(Soil hydrolytic acidity),采用弱酸强碱的盐类溶液
16、(通常用的是pH8.5的NaOAc)浸提土壤,把绝大部分的交换性H+和Al3+交换出来而形成的酸度称为水解酸度。,土壤酸度,活性酸和潜性酸的关系,活性酸和潜性酸的总和成为土壤总酸度 活性酸代表土壤酸度的强度,潜性酸代表土壤酸度的容量 潜性酸是主体 二者同时存在并相互转化 施用石灰,不仅要中和活性酸,更要中和潜性酸,土壤酸度,形成机理:土壤中碱性物质的水解反应。,弱酸强碱盐水解(主要) 胶体上吸附的盐基离子(特别是Na+),土壤碱度(Soil Alkalinity),碳酸钙水解(CaCO3CO2H2O体系) CaCO3 + H2O Ca2+ + HCO3 - + OH- CO2 + H2O HCO3- + H+ 石灰性土壤的pH主要受土壤空气中CO2分压控制。pH很少超过8.5. 碳酸钠水解 (盐土特征) Na2CO3+H2O 2Na+HCO3 - +OH- 交换性钠的水解 (碱土特征,pH超