土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性與耕性

1、第五章第五章 土壤的孔性、結(jié)構(gòu)性和耕性 教學目標教學目標：1、 掌握土壤掌握土壤孔性孔性相關的概念、相關的概念、孔隙類型孔隙類型；2、 土壤土壤孔性評價標準孔性評價標準與調(diào)控與調(diào)控3、了解了解土壤的結(jié)構(gòu)體的土壤的結(jié)構(gòu)體的種類種類4、了解了解團粒結(jié)構(gòu)團粒結(jié)構(gòu)形成掌握其與形成掌握其與肥力的關系肥力的關系5、學習土壤學習土壤耕性耕性與與土壤物理機械性等土壤物理機械性等（概念）（概念）第一節(jié)第一節(jié) 土壤孔性土壤孔性第三節(jié)第三節(jié) 土壤耕性土壤耕性第二節(jié)第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性目目 錄錄第一節(jié)第一節(jié) 土壤孔性土壤孔性1、土壤孔隙度的概念及計算2、土壤密度和容重3、土壤孔隙度的分級4、土壤孔性的評價及其

2、影響因子一、土壤孔隙度概念及計算一、土壤孔隙度概念及計算小小 孔孔 隙隙大大 孔孔 隙隙 土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分率土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分率，稱為固相率、液相率和氣相率。，稱為固相率、液相率和氣相率。 三者之比即是土壤三者之比即是土壤三相組成三相組成%100%100%100土體容積空氣容積氣相率土體容積水容積液相率土體容積固相容積固相率1、三相比、三相比 2 2、土壤孔隙度、土壤孔隙度( (或孔度或孔度) )： 單位土壤容積內(nèi)孔隙所占的百分數(shù)。 孔隙度孔隙度1固相率固相率 液相率氣相率液相率氣相率 孔隙比孔隙容積土粒容積3、適宜的土壤三相比為： 固相率

3、50%左右， 容積含水率25-30%， 氣相率15-25%。砂土砂土 3045 壤土壤土 40-50% 粘土粘土 45-60% 泥炭土泥炭土 80 結(jié)構(gòu)良好的壤土和粘土的孔度高達結(jié)構(gòu)良好的壤土和粘土的孔度高達55-65%，甚至在甚至在70以上。以上。4、總孔度的范圍、總孔度的范圍 所有孔隙體積的總和占整個土壤體積的比例，叫做土壤總孔隙度（簡稱總孔度或孔度），以百分數(shù)（）或小數(shù)表示。 最松和最緊的排列最松和最緊的排列方體排列的孔度為方體排列的孔度為47.46%（左）（左） 三斜六面體排列的孔度為三斜六面體排列的孔度為24.51（右）（右） 二、土壤的密度和容重二、土壤的密度和容重 （一）土壤密度

4、（一）土壤密度 1、土壤密度：單位容積固體土粒、土壤密度：單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙的容積不包括粒間孔隙的容積)的質(zhì)的質(zhì)量（實用上量（實用上 多以重量代替，克多以重量代替，克/厘米厘米3）。）。表 4-1 土 壤 中 常 見 組 分 的 密 度 (克 /厘 米3)石 英正 長 石斜 長 石白 云 母黑 云 母角 閃 石輝 石纖 鐵 礦2.60 2.682.54 2.572.62 2.762.77 2.882.70 3.102.85 3.573.15 3.903.60 4.10赤 鐵 礦磁 鐵 礦三 水 鋁 石高 嶺 石蒙 皂 石伊 利 石腐 殖 質(zhì)4.90 5.305.03 5.182.

5、30 2.402.61 2.682.53 2.742.60 2.901.40 1.80 2、土壤比重、土壤比重：單位體積的固體土粒的重量與同體積水 的重量之比。無量綱。數(shù)值與土壤密度相等。多數(shù)土壤的密度為多數(shù)土壤的密度為2.62.7克克/厘米厘米3，在機械分析中計算各，在機械分析中計算各級土粒的沉降速率時，往往采用級土粒的沉降速率時，往往采用“常用密度值常用密度值”即即 常用土壤密度值：常用土壤密度值： 2.65克克/厘米厘米3。注意在同一土壤中在同一土壤中,不同大小土粒的腐殖質(zhì)含量和礦物組成不同，不同大小土粒的腐殖質(zhì)含量和礦物組成不同，因而其密度也不同。因而其密度也不同。表42 一種森林土壤

6、表層各級土粒的密度粒級（粒徑毫米）腐殖質(zhì)（克/千克)密度(克/厘米3)全土樣0.100.050.050.010.010.0050.0050.0010.00129.504.314.853.764.22.622.662.662.622.592.591、土壤容重、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)量或重量粒和孔隙）的質(zhì)量或重量(克克/厘米厘米3或噸或噸/米米3）。）。 曾稱土壤假比重。曾稱土壤假比重。 它的數(shù)值總是小于土壤密度，兩者的質(zhì)量均以它的數(shù)值總是小于土壤密度，兩者的質(zhì)量均以105110下烘干土計。下烘干土計。 單位容積原狀土壤

7、（包括孔隙）的質(zhì)量。單位容積原狀土壤（包括孔隙）的質(zhì)量。 （二）土壤容重（二）土壤容重 土壤容重值多介于土壤容重值多介于1.0-1.51.0-1.5克克/ /厘米厘米3 3范圍內(nèi)范圍內(nèi), , 夯實的土壤容重則可高達夯實的土壤容重則可高達1.8-2.01.8-2.0克克/ /厘米厘米3 32、土壤容重的用處、土壤容重的用處： （1）計算土壤孔隙度）計算土壤孔隙度 根據(jù)實測土壤的容重與密度，按下式根據(jù)實測土壤的容重與密度，按下式計算：計算：密度容重孔隙度1（2）計算工程土方量）計算工程土方量 （3）估算各種土壤成分儲量）估算各種土壤成分儲量 （4）計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額）計算土壤儲水量

8、及灌水（或排水）定額 3、影響容重值的因素、影響容重值的因素 o質(zhì)地質(zhì)地o結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)o有機質(zhì)含量有機質(zhì)含量o各種自然因素各種自然因素o人工管理措施人工管理措施1.1.非活性孔隙非活性孔隙：當量孔徑 0.02 mm的孔隙, 其中 0.2 mm的粗孔植物的細根可伸入其中；0.2-0.02 mm的中孔是原生動物、真菌和根毛的棲身地。 4.適宜的孔隙狀況： 耕層土壤（015cm）的總孔隙度為5060%，其中通氣孔隙度為1520%； 底層土壤（1530 cm）分別為50%和10%。（一）孔性評價（一）孔性評價1、總孔度適宜，一般、總孔度適宜，一般旱地土壤旱地土壤，總孔隙度應，總孔隙度應 50%或稍高或稍高

9、因此，在評價其生產(chǎn)意義時，因此，在評價其生產(chǎn)意義時，孔隙分布比孔隙度孔隙分布比孔隙度更為重要更為重要2、各級孔隙搭配適宜，、各級孔隙搭配適宜， 50%總孔隙度前提下，空氣孔隙度總孔隙度前提下，空氣孔隙度10%，一般為，一般為15-20% 無效孔隙盡量減少，毛管孔隙盡量增加。這樣的孔隙分布無效孔隙盡量減少，毛管孔隙盡量增加。這樣的孔隙分布 才能保證作物正常生長發(fā)育才能保證作物正常生長發(fā)育3、上虛下實，上粗下細，、上虛下實，上粗下細，保水保肥、托水托肥保水保肥、托水托肥四、土壤孔性的評價及影響因子土壤孔性與作物生長土壤孔性與作物生長 適于作物生長發(fā)育的土壤孔性指標適于作物生長發(fā)育的土壤孔性指標 孔

10、度孔度 通氣孔度通氣孔度旱地旱地 50-56% 8-10%（15-20更好）更好） 土體內(nèi)土體內(nèi) 上虛下實上虛下實 30cm耕層：耕層： 上部（上部（0-15cm）55% 15-20% 下部（下部（15-30 cm）50% 10%上虛上虛：有利于通氣，透水和種子萌發(fā)破土：有利于通氣，透水和種子萌發(fā)破土下實下實：有利于保水肥和扎根：有利于保水肥和扎根1土壤質(zhì)地（二）影響孔性的因素（二）影響孔性的因素質(zhì)質(zhì) 地地比比 重重容容 重重孔孔 隙隙 度度無無 效效 孔孔隙隙 度度毛毛 管管 孔孔孔孔 隙隙 度度無無 效效 孔孔隙隙 度度 +毛毛 管管 孔孔隙隙 度度空空 氣氣 孔孔隙隙 度度緊緊 砂砂 土

11、土2 .6 9 2 .7 31 .4 5 1 .6 03 8 4 63 6 4 02 8砂砂 壤壤 土土2 .6 9 2 .7 21 .3 7 1 .5 44 6 5 04 73 3 4 24 0 4 62 8輕輕 壤壤 土土2 .7 0 2 .7 41 .4 0 1 .5 24 3 4 95 1 03 0 4 14 0 4 62 6中中 壤壤 土土2 .7 0 2 .7 41 .4 0 1 .5 54 3 4 96 1 22 8 4 04 0 4 63 7重重 壤壤 土土2 .7 0 2 .7 41 .3 8 1 .5 44 3 4 97 1 52 5 3 94 0 4 62 5輕輕 粘粘

12、土土2 .7 3 2 .7 81 .3 5 1 .4 44 8 5 21 53 0 3 74 5 5 21 4中中 粘粘 土土2 .7 3 2 .7 81 .3 0 1 .4 54 8 5 21 4 1 92 6 3 64 5 5 22 6重重 粘粘 土土2 .7 3 2 .7 81 .3 2 1 .4 04 8 5 24 8 5 20 4砂：孔度?。ㄉ埃嚎锥刃。?8-46%），均一，大孔隙居多。），均一，大孔隙居多。粘：孔度大，孔徑均一，以毛管孔和非毛管孔為主粘：孔度大，孔徑均一，以毛管孔和非毛管孔為主壤：孔度居中（壤：孔度居中（43-50%）孔徑分布適中。）孔徑分布適中。2土粒排列方式理想

13、土壤理想土壤：假定全部土粒都是大小相等的剛性光滑球體，：假定全部土粒都是大小相等的剛性光滑球體，當球體呈松排列時其孔隙度為當球體呈松排列時其孔隙度為47.64, 緊排列時則孔隙度緊排列時則孔隙度為為25.95球形土粒的松緊排列球形土粒的松緊排列真實土壤真實土壤：鑲嵌；土團、根孔、蟲孔以及裂隙的存在：鑲嵌；土團、根孔、蟲孔以及裂隙的存在3土壤結(jié)構(gòu)土壤孔隙狀況與土粒的團聚土壤孔隙狀況與土粒的團聚1.單粒單粒 2.一級團聚一級團聚 3.二級團聚二級團聚 4.三級團聚三級團聚孔隙度增加的順序為：孔隙度增加的順序為：26.64559 704 4土壤管理土壤管理深耕深耕1米對土壤松緊和孔隙的改善狀況米對土

14、壤松緊和孔隙的改善狀況取取樣樣深深度度 容容重重(%) 孔孔隙隙度度(%) 空空氣氣孔孔隙隙(%)(cm) 深深耕耕前前 播播種種前前* 深深耕耕前前 播播種種前前 深深耕耕前前 播播種種前前 015 1.28 1.31 52.3 51.2 14.32 12.203045 1.42 1.34 47.7 50.7 6.5 11.36080 1.40 1.28 48.8 53.2 4.5 14.180100 1.44 1.28 46.9 52.1 5.8 10.4100120 1.53 44.0 3.9 *即即深深耕耕后后5 5土壤有機質(zhì)含量土壤有機質(zhì)含量有機物質(zhì)本身疏松多孔，又能促進土壤良好結(jié)構(gòu)

15、的形成有機物質(zhì)本身疏松多孔，又能促進土壤良好結(jié)構(gòu)的形成 （三）土壤孔性調(diào)節(jié)（三）土壤孔性調(diào)節(jié)1、改良土壤質(zhì)地狀況、改良土壤質(zhì)地狀況2、建立良好的土壤結(jié)構(gòu)體、建立良好的土壤結(jié)構(gòu)體3、增施有機肥料、種植綠肥、增施有機肥料、種植綠肥4、加強土壤有效管理、加強土壤有效管理 增施增施22.5t/hm2有機肥，總孔隙度有機肥，總孔隙度35.4%上升為上升為38.7% 毛管孔隙度毛管孔隙度23.4%上升為上升為28.7% 林地土壤管理，林地土壤管理，土內(nèi)爆破松土土內(nèi)爆破松土 新墾林地較次生稀疏灌叢林地土壤容重下降新墾林地較次生稀疏灌叢林地土壤容重下降0.14g /cm3總孔隙度、毛管孔隙度分別提高了總孔隙度

16、、毛管孔隙度分別提高了2.79%和和1.29% 第二節(jié)第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性一、概念二、土壤結(jié)構(gòu)體的類型三、土壤結(jié)構(gòu)的形成因素四、土壤結(jié)構(gòu)與土壤侵蝕的關系五、土壤結(jié)構(gòu)性評價六、土壤結(jié)構(gòu)與土壤肥力七 、土壤結(jié)構(gòu)的改良第二節(jié)第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)土粒的排列方式土粒的排列方式二、土壤結(jié)構(gòu)類型根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)體的形狀： 塊狀、核狀、粒狀、團粒、柱狀（棱柱狀、柱狀）、片狀、板狀。 土壤結(jié)構(gòu)體土壤結(jié)構(gòu)體1、塊狀結(jié)構(gòu)體：（1 1）長、寬、高大體相似，無）長、寬、高大體相似，無明顯的棱角。明顯的棱角。（2 2）直徑）直徑10cm10cm的為大塊狀；的為大塊狀；5cm5cm的為碎塊狀；的為碎塊狀；5-10c

17、m5-10cm的為的為塊狀，北方群眾稱作塊狀，北方群眾稱作“土坷土坷垃垃”。（3 3）有機物質(zhì)缺乏、質(zhì)地粘重）有機物質(zhì)缺乏、質(zhì)地粘重（中壤質(zhì)以上）的土壤表層。（中壤質(zhì)以上）的土壤表層。 （一）不良結(jié)構(gòu)：2 2、核狀結(jié)構(gòu)體：、核狀結(jié)構(gòu)體： （1 1）長、寬、高大體相似，有明顯）長、寬、高大體相似，有明顯的棱角。的棱角。（2 2）直徑為）直徑為10-20cm10-20cm，群眾叫它，群眾叫它“蒜瓣土蒜瓣土”、“雞糞土雞糞土”。（3 3）有機物質(zhì)缺乏、質(zhì)地粘重（中）有機物質(zhì)缺乏、質(zhì)地粘重（中壤質(zhì)以上）的土壤下層。壤質(zhì)以上）的土壤下層。（4 4）堅硬而泡水不散，在土壤團聚）堅硬而泡水不散，在土壤團聚體

18、分析時，易被誤認為是水穩(wěn)性團聚體分析時，易被誤認為是水穩(wěn)性團聚體，但它不具備多孔特性。體，但它不具備多孔特性。 3、片狀結(jié)構(gòu)體：（1）結(jié)構(gòu)體呈扁平狀，農(nóng)民叫它“臥土”。（2）由于流水沉積或某些機械壓力所造成。（3）耕作土壤的犁底層。（4）土壤有機物質(zhì)貧乏?；一恋幕一瘜邮堑湫偷钠瑺罱Y(jié)構(gòu) 棱柱狀結(jié)構(gòu)是在干濕交替頻繁的情況下所形成的。4、柱狀結(jié)構(gòu)體：（1）圓柱狀：也稱為擬柱狀，棱角不很明顯，主要發(fā)生在堿化層中，成為堿土的特征結(jié)構(gòu)。（2）棱柱狀結(jié)構(gòu)：屬于干旱半干旱地區(qū)的一種土壤結(jié)構(gòu)類型團粒狀結(jié)構(gòu)最理想的結(jié)構(gòu)（二）良好結(jié)構(gòu)單個土粒單個土粒團聚體團聚體微團粒微團粒第一階段：第一階段：單粒（或粘單粒（或粘

19、粒）形成初級復?；蛑铝＃┬纬沙跫墢土；蛑旅艿奈F聚粒。穩(wěn)定性密的微團聚粒。穩(wěn)定性差，易分散。差，易分散。 第二階段：第二階段：各種膠結(jié)物各種膠結(jié)物質(zhì)或外力作用，使初級質(zhì)或外力作用，使初級復粒進一步相互逐級粘復粒進一步相互逐級粘合、膠結(jié)、團聚，依次合、膠結(jié)、團聚，依次形成第二級、第三形成第二級、第三級級，再經(jīng)多次聚合，再經(jīng)多次聚合，最終成為大小形狀不同最終成為大小形狀不同的團粒結(jié)構(gòu)體。的團粒結(jié)構(gòu)體。團粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上的意義o小水庫 團粒結(jié)構(gòu)的小水庫作用主要表現(xiàn)為透水性好，可接納大量雨水和灌溉水，而團粒內(nèi)部保水性強，天旱時還可防止水分蒸發(fā)。 o小肥料庫 團粒結(jié)構(gòu)表面為好氣作用，有利于有機質(zhì)的礦質(zhì)

20、化，釋放養(yǎng)分。團粒內(nèi)部則有利于腐殖化，保存養(yǎng)分。 o空氣走廊 空氣走廊作用是由于團粒之間的孔隙較大，有利于空氣流通。 三、土壤結(jié)構(gòu)形成的因素1 1、陽離子：、陽離子： 2 2、水膜的粘結(jié)作用、水膜的粘結(jié)作用 土粒在水膜的作用下，粘結(jié)在一起形成土團。在土粒接觸處形成彎月面，由于彎月面內(nèi)側(cè)的負壓，把相鄰的土粒團聚在一起。但必須指出，水膜粘結(jié)作用形成的土團是沒有水穩(wěn)性的，水分增多，會造成土粒分散。 土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐 殖殖 質(zhì)質(zhì)土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐 殖殖 質(zhì)質(zhì)Fe3+Al3+3 3、其他膠結(jié)物質(zhì)、其他膠結(jié)物質(zhì) （1）簡單的無機膠體 土壤中的Fe2O3xH20、Al2

21、O3Y H20、SiO2Z H20等，常以膠膜形態(tài)包被在一起。（2）粘粒 粘粒具有巨大的表面積，粘結(jié)力很強。 （3）有機質(zhì) 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聚作用。砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉 粒粒粘粒粘粒腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)（三）外力的推動作用（三）外力的推動作用 主要是促使較大土壤顆粒破碎成細小主要是促使較大土壤顆粒破碎成細小顆粒，同時促進小顆粒之間的粘結(jié)。顆粒，同時促進小顆粒之間的粘結(jié)。起外力推動作用的因素有三個方面：起外力推動作用的因素有三個方面： 1 1、土壤生物：、土壤生物：根系的生長（穿插、擠壓、分根系的生長（穿插、擠壓、分泌物及根際微生物）、動物

22、的活動；泌物及根際微生物）、動物的活動；2 2、大氣變化、大氣變化：干濕、凍融交替；：干濕、凍融交替；3 3、人為活動：、人為活動：耕作、施肥。耕作、施肥。四、土壤結(jié)構(gòu)和土壤侵蝕及生態(tài)環(huán)境關系黃土高原沙漠五、土壤結(jié)構(gòu)性的評價2.團粒結(jié)構(gòu)體 不僅總孔隙度大，而且內(nèi)部有多級大量的大小孔隙，團粒之間排列疏松，大孔隙較多，兼有蓄水和通氣的雙重作用。五、土壤結(jié)構(gòu)性的評價 機械穩(wěn)定性：抵抗機械壓碎的能力；如耕 作；可通過人工結(jié)構(gòu)改良劑增加穩(wěn)定性 。 生物穩(wěn)定性：抵抗微生物分解的能力。 水穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)體浸水后不易分散的性能。 4、土壤脹縮性 土壤干時收縮，濕時膨脹的特性。 影響因素 o（1）陽離子 當土壤膠體被強烈解離的陽離子（如鈉）飽和時，膨脹性最強，如交換性Na+被Ca2+置換則膨脹性變?nèi)?。各種陽離子對膨脹的作用次序如下。 o（2）土壤質(zhì)地 土壤質(zhì)地愈粘重，即粘粒含量愈高，尤其是擴展型粘粒礦物（蒙脫石、蛭石等）含量愈高，則脹縮性愈強。 表表4 6 土土壤壤耕耕性性與與土土壤壤結(jié)結(jié)持持狀狀態(tài)態(tài) 土土壤壤水水分分含含量