第二章 耕作與土壤物理力學性質

1、第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-281第二節(jié)第二節(jié) 土壤的物理機械性質土壤的物理機械性質第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、土壤組成及基本物理性質一、土壤組成及基本物理性質二、二、主要物理力學性質主要物理力學性質一、耕作方法一、耕作方法二、耕地的作用和農業(yè)技術要求二、耕地的作用和農業(yè)技術要求三、耕地機械的種類三、耕地機械的種類土壤耕作機械是對農田土壤進行機械處理使之適合于農作物生長土壤耕作機械是對農田土壤進行機械處理使之適合于農作物生長的機械。這類機械種類很多，包括耕地、整地、作畦、起壟、中的機械。這類機械種類很多，包括耕地、整地、作畦、起壟、中耕、除草、松土

2、、鎮(zhèn)壓等各種田間作業(yè)所用的機械。耕、除草、松土、鎮(zhèn)壓等各種田間作業(yè)所用的機械。土壤是耕作機械的工作對象，其特性對機械的選用、設計和研究來土壤是耕作機械的工作對象，其特性對機械的選用、設計和研究來說是不可缺少的基礎資料，因此有必要對土壤有一個基本的認識。說是不可缺少的基礎資料，因此有必要對土壤有一個基本的認識。第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-282 傳統(tǒng)耕作法（精細耕作法）傳統(tǒng)耕作法（精細耕作法） 一、耕作方法一、耕作方法少耕法（免耕法）少耕法（免耕法）50年代，蘇聯學者馬爾采夫發(fā)明，即年代，蘇聯學者馬爾采夫發(fā)明，即 無犁壁深松耕作，無犁壁深松耕作，7

3、0年年代引入我國。代引入我國。少耕法改變了以犁耕為中心的耕作方法，大大減少或完全免去少耕法改變了以犁耕為中心的耕作方法，大大減少或完全免去耕耘作業(yè)，把種子直接播在前茬地上。耕耘作業(yè)，把種子直接播在前茬地上。減少或免去犁耕作業(yè)，使耕層只松不翻。減少或免去犁耕作業(yè)，使耕層只松不翻。1. 實質實質第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-283土壤表面緊密，不易被雨水沖走，也可抵抗風蝕；土壤表面緊密，不易被雨水沖走，也可抵抗風蝕；覆蓋的前茬作物殘茬，可減少土壤水分的蒸發(fā)，同時又是土壤覆蓋的前茬作物殘茬，可減少土壤水分的蒸發(fā)，同時又是土壤有機質的來有機質的來 源，當降

4、水時可減少雨水對土壤的沖源，當降水時可減少雨水對土壤的沖 擊，故大大提高擊，故大大提高了保土、保水、保肥了保土、保水、保肥 的能力；的能力；深松土層，可破壞犁底層，改善耕層結構，又可調節(jié)土壤中固、深松土層，可破壞犁底層，改善耕層結構，又可調節(jié)土壤中固、液、氣三相比例，便于作物生長；液、氣三相比例，便于作物生長；減少耕作次數，可降低作業(yè)成本，節(jié)省能源，還可減少機組對減少耕作次數，可降低作業(yè)成本，節(jié)省能源，還可減少機組對土壤的壓實。土壤的壓實。2. 優(yōu)點：優(yōu)點：少耕法會帶來草荒和病蟲害。少耕法會帶來草荒和病蟲害。3.缺點：缺點：播種時，種子宜用種子包衣劑包衣，防止蟲害提高出苗率；播種時，種子宜用種

5、子包衣劑包衣，防止蟲害提高出苗率；土壤消毒技術；土壤消毒技術； 需用廣譜型除莠劑和高效低毒的農藥，以防治病、蟲、草害。需用廣譜型除莠劑和高效低毒的農藥，以防治病、蟲、草害。每隔每隔23年犁耕一次。年犁耕一次。通過上述方法可減少病蟲害和草害。通過上述方法可減少病蟲害和草害。4.少耕法配套技術：少耕法配套技術：返回返回第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-284應有良好的翻土性和覆蓋性，鋪垡均勻整齊，避免立垡和回垡，耕后地表應有良好的翻土性和覆蓋性，鋪垡均勻整齊，避免立垡和回垡，耕后地表應平整；應平整；應有良好的碎土性能，旱田耕后土層蓬松，水田要求斷條尺寸小，

6、土垡架應有良好的碎土性能，旱田耕后土層蓬松，水田要求斷條尺寸小，土垡架空，以利于通風曬垡；空，以利于通風曬垡；耕深一致，溝底平整，耕深不均勻度耕深一致，溝底平整，耕深不均勻度4%；不得有重耕或漏耕。不得有重耕或漏耕。二、耕地的作用和農業(yè)技術要求二、耕地的作用和農業(yè)技術要求 作用作用翻轉土層，恢復地力，改善土壤結構；翻轉土層，恢復地力，改善土壤結構；通過覆蓋植被消滅雜草和病蟲害；通過覆蓋植被消滅雜草和病蟲害；將作物殘茬和肥料、農藥混合到土壤中以增其效用；將作物殘茬和肥料、農藥混合到土壤中以增其效用；松碎土壤，增加空隙度，使雨水易于滲入，空氣得以流通，有利于作物松碎土壤，增加空隙度，使雨水易于滲入

7、，空氣得以流通，有利于作物根系發(fā)育。根系發(fā)育。農藝要求農藝要求返回返回第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-285切土、碎土能力強，多用于耕地后的整地作業(yè)。切土、碎土能力強，多用于耕地后的整地作業(yè)。返回返回三、耕地機械的種類三、耕地機械的種類 鏵式犁鏵式犁圓盤犁圓盤犁歷史最悠久，使用最廣，翻土和覆蓋性能為其他耕地機具所不及。歷史最悠久，使用最廣，翻土和覆蓋性能為其他耕地機具所不及。多用于沼澤地，用于鏵式犁難于入土的干硬土壤或粘濕土壤，多用于沼澤地，用于鏵式犁難于入土的干硬土壤或粘濕土壤，我國很少使用。我國很少使用。旋耕機旋耕機第二章第二章 耕作與土壤的物理

8、力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-286第二節(jié)第二節(jié) 土壤的物理機械性質土壤的物理機械性質耕作層土壤由耕作層土壤由固、液、氣固、液、氣三相組成，固相顆粒主要為礦物質，也有的是三相組成，固相顆粒主要為礦物質，也有的是有機無機物相結合的顆粒，液、氣兩相是土壤中的活躍部分。非毛管孔有機無機物相結合的顆粒，液、氣兩相是土壤中的活躍部分。非毛管孔隙的孔徑較大（一般隙的孔徑較大（一般0.1mm），其中充滿氣體，是通氣透水的通道。），其中充滿氣體，是通氣透水的通道。非毛管孔隙度一般為非毛管孔隙度一般為1320%。一、土壤組成及基本物理性質一、土壤組成及基本物理性質（如圖示如圖示）整個土體大致可分

9、為整個土體大致可分為耕作層、犁底層、心土層和底土層耕作層、犁底層、心土層和底土層。耕作層耕作層是是最重要的層次，應有一定厚度的土層，要有豐富的有機質和合適的最重要的層次，應有一定厚度的土層，要有豐富的有機質和合適的總空隙度，其中毛管空隙度（總空隙度，其中毛管空隙度（d0.1mm）應在）應在3740%之間，才之間，才能保持良好的通透性能。在耕層中，能為植物吸收的是毛管水，最能保持良好的通透性能。在耕層中，能為植物吸收的是毛管水，最為有效的空隙是毛管孔隙。為有效的空隙是毛管孔隙。第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-287土壤顆粒有土壤顆粒有石塊、石礫石塊、石

10、礫、砂粒、粉粒和粘粒砂粒、粉粒和粘粒等。粘粒含量的多少，等。粘粒含量的多少，對土壤的強度、耕性等有重要影響。土壤中粘粒含量越大，則土對土壤的強度、耕性等有重要影響。土壤中粘粒含量越大，則土粒之間的凝聚力越大，耕作時不易破碎，犁耕阻力也大。粒之間的凝聚力越大，耕作時不易破碎，犁耕阻力也大。 土壤的機械組成土壤的機械組成通常是指直徑在通常是指直徑在3mm以下的細小顆粒，按直以下的細小顆粒，按直徑大小，它分為砂粒（徑大小，它分為砂粒（0.053mm）、粉粒）、粉粒(0.0010.05mm)和粘和粘粒粒(0.001mm)。按土壤質地，可將土壤分為按土壤質地，可將土壤分為砂土、壤土和粘土砂土、壤土和粘土

11、三大類。三大類。返回返回第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-288地表地表耕作層耕作層犁底層犁底層心土層心土層底土層底土層土體結構示意圖土體結構示意圖返回返回第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-289二、主要物理力學性質二、主要物理力學性質1.容重：容重：在自然狀態(tài)下單位土壤體積的重量。在自然狀態(tài)下單位土壤體積的重量。vq)(3cmgq土壤重量（含水分），單位：土壤重量（含水分），單位：gv土壤體積，土壤體積， 單位：單位：cm3土壤土壤干容重干容重：扣除土樣中的水分即得之。：扣除土樣中的水分即得之。vq10q1土

12、壤固體顆粒重量土壤固體顆粒重量土壤容重土壤容重=f(孔隙度、固體顆?？紫抖?、固體顆粒b比重比重) 孔隙度孔隙度 ， 當土壤容重為當土壤容重為1kg/dm3時最有利于耕作時最有利于耕作第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-2810田間持水量：田間持水量：土壤中所能保持的最大含水量。土壤中所能保持的最大含水量。%100maxqqqwnqmax最大含水量時的水重最大含水量時的水重q烘干后的土重烘干后的土重絕對濕度：絕對濕度：qqqwq自然狀態(tài)下的土壤重量自然狀態(tài)下的土壤重量q烘干后同體積的土壤重量烘干后同體積的土壤重量2.濕度濕度（又稱含水量）：（又稱含水量）：

13、土壤中含水百分比。土壤中含水百分比。 因砂土的田間持水量較小，當絕對濕度為因砂土的田間持水量較小，當絕對濕度為15%時，砂土摸起來時，砂土摸起來是潮濕的（其相對濕度約為是潮濕的（其相對濕度約為80%）；而重粘土的田間持水量較大，）；而重粘土的田間持水量較大，摸起來幾乎仍似乎干土（其相對濕度僅有摸起來幾乎仍似乎干土（其相對濕度僅有35%），故引入相對濕），故引入相對濕度這一概念。度這一概念。第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-2811相對濕度：相對濕度：土壤絕對濕度與田間持水量的比值?；蛘哒f是自然土土壤絕對濕度與田間持水量的比值?；蛘哒f是自然土 壤的含水量

14、占田間總持水量的百分比。壤的含水量占田間總持水量的百分比。%100max0）水量（土壤吸水至飽和時的含）自然土壤的含水量（qqqqwwwn相對濕度用來對比不同機械組成情況下的土壤含水量。因土壤機械組成相對濕度用來對比不同機械組成情況下的土壤含水量。因土壤機械組成不同，田間持水量的變化范圍很大。不同，田間持水量的變化范圍很大。土壤濕度對耕作質量和牽引阻力的影響土壤濕度對耕作質量和牽引阻力的影響 W 土壤過于干硬，土垡難于破碎，耕作阻力土壤過于干硬，土垡難于破碎，耕作阻力 W 土壤過于潮濕而粘重，土垡呈條狀且不易破碎，犁壁粘土嚴重，出土壤過于潮濕而粘重，土垡呈條狀且不易破碎，犁壁粘土嚴重，出現拖推

15、、擁塞、土垡翻轉不完全和植被覆蓋不嚴密等現象?，F拖推、擁塞、土垡翻轉不完全和植被覆蓋不嚴密等現象。 土壤塑性土壤塑性：在外力作用下使粘土改變形狀而又不破裂的性質。在外力作用下使粘土改變形狀而又不破裂的性質。 上塑限：指土壤出現塑性時的含水量。上塑限：指土壤出現塑性時的含水量。 下塑限：指土壤開始流動時的含水量。下塑限：指土壤開始流動時的含水量。適耕濕度：適耕濕度：對于旱田來說，土壤的相對濕度在對于旱田來說，土壤的相對濕度在4060%的范圍內時，的范圍內時， 較適宜于耕作，此時的土壤濕度稱為適耕濕度。較適宜于耕作，此時的土壤濕度稱為適耕濕度。第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理

16、力學性質2022-3-28123.堅實度堅實度（又稱慣入阻力）（又稱慣入阻力）：是指是指在垂直載荷作用下，土壤不同深度在垂直載荷作用下，土壤不同深度 的抗壓能力。的抗壓能力。（即土壤抵抗物體壓入的能力）（即土壤抵抗物體壓入的能力） 可用堅實度儀測量，也可按下式計算：可用堅實度儀測量，也可按下式計算：hqq0(Kg/cm2)單位壓實力：單位壓實力：壓縮非密實土壤時，使其壓痕容積為壓縮非密實土壤時，使其壓痕容積為1 cm3時所需的力時所需的力稱為單位壓實力。稱為單位壓實力。 各種土壤的單位壓實力各種土壤的單位壓實力土壤類型和狀態(tài)土壤類型和狀態(tài)疏松土疏松土中等沉積土中等沉積土粘重沉積土粘重沉積土粘重

17、而干硬的沉粘重而干硬的沉積土積土單位壓實力單位壓實力(Kg/cm3)0.51.5386101220堅實度和土壤質地、含水量有密切關系。堅實度和土壤質地、含水量有密切關系。q 越大越大 ,則承壓能力和耕作阻則承壓能力和耕作阻力越大。力越大。q單位壓實力單位壓實力(Kg/cm3) h柱塞壓陷深度柱塞壓陷深度第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-2813 應使工作表面光滑，有人研究采用非親水性的合成樹脂，如在犁應使工作表面光滑，有人研究采用非親水性的合成樹脂，如在犁 壁上覆蓋聚四氟乙烯、尿素樹脂和碳素樹脂等，可減少犁體的耕壁上覆蓋聚四氟乙烯、尿素樹脂和碳素樹脂等

18、，可減少犁體的耕 作阻力。合成樹脂的耐磨性、經濟性有待提高；作阻力。合成樹脂的耐磨性、經濟性有待提高； 振動的方法；振動的方法； 在犁壁和土垡之間注入水和空氣。在犁壁和土垡之間注入水和空氣。4.內、外摩擦內、外摩擦內摩擦力：內摩擦力：在土壤內部，土粒和土粒之間的摩擦力稱內摩擦力。在土壤內部，土粒和土粒之間的摩擦力稱內摩擦力。 它與土粒間接觸面形狀、作用在接觸面上的正壓力和土壤濕度有關。它與土粒間接觸面形狀、作用在接觸面上的正壓力和土壤濕度有關。 當當W=25%時，內摩擦系數為時，內摩擦系數為0.71.0外摩擦力：外摩擦力：土壤隨著農具工作部件表面滑動時，所產生的摩擦力為外土壤隨著農具工作部件表

19、面滑動時，所產生的摩擦力為外 摩擦力。消耗拖拉機牽引功率的一半，它與正壓力、土壤質地、摩擦力。消耗拖拉機牽引功率的一半，它與正壓力、土壤質地、 含水量和金屬表面光潔度有關。含水量和金屬表面光潔度有關。減少外摩擦力的方法：減少外摩擦力的方法：第二章第二章 耕作與土壤的物理力學性質耕作與土壤的物理力學性質2022-3-2814土壤凝聚力：土壤凝聚力：土粒與土粒之間的結合力土粒與土粒之間的結合力，與土壤質地、含水量等因素有關。，與土壤質地、含水量等因素有關。 凝聚力大的土壤稱為凝聚力大的土壤稱為重質土重質土，不易破碎，耕作阻力大；，不易破碎，耕作阻力大； 凝聚力小的土壤稱為凝聚力小的土壤稱為輕質土輕質土，易破碎，耕作阻力小。，易破碎，耕作阻力小。附著力：附著力：指指土壤粘附在工作面上的作用力。土壤粘附在工作面上的作用力。主要由水膜的表面張力所造成。主要由水膜的表面張力所造成。與土壤質地、含水量、接觸面的材料和光潔度等因素有關。與土壤質地、含水量、接觸面的材料和光潔度等因素有關。 當摩擦力和附著力大于土壤凝聚力和內摩擦力時，農具工作表面就會粘當摩擦力和附著力大于土壤凝聚力和內摩擦力時，農具工作表面就會粘土，使耕作質量土，使耕作質量 ，牽引阻力，牽引阻力 。土壤類型土壤類型摩擦系數摩擦系數摩擦角摩擦角砂土和砂壤土砂土和砂壤土(疏松疏松)砂土和砂壤土砂土