第三章 土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地與孔性

第三章

土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地與孔性主要內(nèi)容(重點(diǎn))：1教學(xué)目標(biāo)與要求：2教學(xué)方式與手段：3課時(shí)安排與進(jìn)度：41.土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）2.土壤孔性和土體構(gòu)造掌握土壤基質(zhì)的基本特性；掌握砂粒、粉粒、粘粒的分級標(biāo)準(zhǔn)、了解不同的質(zhì)地分類制，掌握質(zhì)地土壤的生產(chǎn)性質(zhì)，掌握團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與肥力特性。幻燈，動畫演示；計(jì)算訓(xùn)練；實(shí)驗(yàn)分析；課時(shí)數(shù)：2

一、土壤粒級及其特性

1、土壤粒級的概念土粒是土壤中的各種固體顆粒，通常將土粒假定為球形，大小以直徑來計(jì)算。按照土壤粒徑大小及性質(zhì)而劃分成的若干組即為粒級。同一粒級的土粒，成分和性質(zhì)基本一致，粒級間則有明顯差異。2、土壤粒級劃分標(biāo)準(zhǔn)

目前我國多采用國際制和蘇聯(lián)卡慶斯基制兩種分類標(biāo)準(zhǔn)。

粒級的基本級別：石礫、砂粒、粉粒、粘粒；

第一節(jié)土壤質(zhì)地當(dāng)量粒徑(毫米)中國制(1987)卡欽斯基制(1957)美國農(nóng)部制(1951)國際制(1930)3-2石礫石礫石礫石礫2-1極粗砂粒粗砂粒1-0.5粗砂粒物理性砂粒粗砂粒粗砂粒0.5-0.25中砂粒中砂粒0.25-0.2細(xì)砂粒細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.2-0.1細(xì)砂粒0.1-0.05極細(xì)砂粒0.05-0.02粗粉粒粗粉粒粉粒0.02-0.01粉粒0.01-0.005中粉粒物理性粘粒中粉粒0.005-0.002細(xì)粉粒細(xì)粉粒0.002-0.001粗粘粒粘粒粘粒0.001-0.0005細(xì)粘粒粘粒粗粘粒0.0005-0.0001細(xì)粘粒<0.0001膠質(zhì)粘粒石礫砂粒粉粒粘粒常見的土壤粒級制2024/5/143、各粒級的組成和基本性質(zhì)石塊石礫砂粒粉粒粘粒礦物組成原生礦物原生、次生次生原生礦物多························少··············很少次生礦物很少························少················多化學(xué)組成：SiO2鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、磷等高··················································低少··················································多水分：毛管水無··············很少············少··············多通氣、透水性大··················································小可縮性、脹縮性、粘結(jié)性、粘著性無·································有·············大比面小··················································大保水、保肥能力無····································有·············大形狀單粒單粒單粒單粒復(fù)粒溫度變幅大···················較大·················小2024/5/14

顆粒越粗，含石英及原生礦物越多，顆粒越細(xì)，含次生礦物越多各粒級土粒的礦物組成有明顯差別：土粒越粗，石英越多;土粒越細(xì)，云母、角閃石等明顯增多。2024/5/14二、土壤質(zhì)地及其利用1、土壤質(zhì)地

土壤機(jī)械組成（顆粒組成）：土壤中各級土粒所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。（砂粒+粉粒+粘粒=100%）

土壤質(zhì)地：根據(jù)土壤機(jī)械組成相近與否而劃分的土壤組合。具有相似組成的土壤劃為一類。

質(zhì)地的基本類別：砂土、壤土、黏土。

2024/5/142、土壤質(zhì)地分類國際制土壤質(zhì)地分類質(zhì)地劃分原則：以粘粒含量為標(biāo)準(zhǔn)：粘土組：>25%粘壤組：15-25%砂土和壤土組：<15%質(zhì)地劃分原則:以粉砂粒含量≥45%作為“粉砂質(zhì)”土壤定名。以砂粒含量55-85%作為“砂質(zhì)”土壤定名2024/5/14中國制土壤質(zhì)地分類1砂土及壤砂土

2砂壤3壤土4粉壤5砂粘壤6粘壤7粉粘壤8砂粘土9壤粘土10粉粘土11粘土12重粘土國際制土壤質(zhì)地三角圖2024/5/14(3)美國農(nóng)業(yè)部制國際制土壤質(zhì)地三角圖砂粒粘粒粉粒2024/5/143.各類質(zhì)地特性特性及改良砂土類粘土類壤土類機(jī)械組成砂粒為主，砂粒＞50%粘粒較多，粘粒高于30%砂、粘粒(大、小孔隙)配比恰當(dāng)；特點(diǎn)介于砂、粘土之間；理想土壤；礦物組成石英為主次生礦物為主水分狀況透水、排水很快，保水、抗旱性差，易干旱透水、排水不良，保水、蓄水能力強(qiáng)，耐干旱灌水措施少量多次，選擇耐旱品種一次可以多灌些通氣狀況大孔隙多，透氣性好，好氣性微生物，有機(jī)質(zhì)難積累小孔隙多，通氣難，嫌氣性微生物，有機(jī)質(zhì)易積累養(yǎng)分狀況貧乏，保肥耐肥、供肥性差，施肥見效性快，肥效孟，肥勁短比較豐富，供肥能力強(qiáng)，肥效慢，肥勁長4.土壤質(zhì)地與土壤肥力（1）砂質(zhì)土壤：

通透性強(qiáng)；

保蓄性弱；養(yǎng)分含量低；氣多水少；溫度高，土溫變化快。應(yīng)加強(qiáng)抗旱保墑措施，注意灌水技術(shù)；少量多次的及時(shí)施肥，注意基肥與追肥并重，防止發(fā)生苗木早衰現(xiàn)象。晚秋時(shí)節(jié)，苗木容易遭受凍害，對林木注意加強(qiáng)防寒措施。（2）壤質(zhì)土壤：

砂粘適中；通氣透水性好；養(yǎng)分豐富；耕性表現(xiàn)良好。

壤質(zhì)土壤中水、肥、氣、熱以及植物扎根條件協(xié)調(diào)，適種范圍較廣，是農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)較為理想的質(zhì)地類型。

（3）粘質(zhì)土壤：

保水保肥性強(qiáng)；養(yǎng)分含量豐富；土溫比較穩(wěn)定；

通氣透水性差，易滯水受澇。

由于土質(zhì)粘重，耕性不好，苗木根系伸展范圍小，林木易成風(fēng)倒樹種。在生產(chǎn)上應(yīng)該注意改良粘質(zhì)土壤，同時(shí)注意苗木的前期施肥和整個(gè)生長期的中耕、松土。頁巖上發(fā)育的黃壤剖面、貴州西南5.土壤質(zhì)地剖面√√√××夾砂層夾粘層黏性土壤性土沙性土2024/5/14砂質(zhì)土粘質(zhì)土6.不良質(zhì)地的利用改良（1）利用：因土種植砂質(zhì)土：生育期短、晝夜溫差大的作物如塊根、塊莖類（地瓜、花生、蘿卜）黏質(zhì)土：生育期長、需肥量大的作物，水稻等2024/5/14（2）土壤質(zhì)地改良措施

客土法--砂摻粘、粘摻砂；灌淤；引洪放淤；引洪漫沙；

深耕法--深耕、深翻；

生物法--先鋒作物；

有機(jī)肥法--廄肥、草皮泥等有機(jī)肥；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。

土壤結(jié)構(gòu)體（或稱結(jié)構(gòu)單位）：土壤中的固體顆粒很少以單粒存在，多是單個(gè)土粒在各種因素綜合作用下相互粘合團(tuán)聚，形成大小、形狀和性質(zhì)不同的團(tuán)聚體，稱為土壤結(jié)構(gòu)體。

土壤結(jié)構(gòu)性指土壤中結(jié)構(gòu)體的大小、形狀、及相互排列組合形式等性質(zhì)。第二節(jié)土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)體二、土壤結(jié)構(gòu)體的類型塊狀、核狀：

>10cm大塊狀

5-10cm小塊狀

0.5-5cm碎塊狀柱狀、棱柱狀：

>5cm大

3-5cm中

<3cm小團(tuán)粒：10-0.25mm微團(tuán)粒:<0.25mm

1.塊狀結(jié)構(gòu)體：其長、寬、高三軸大體近似，邊面棱不甚明顯，在土壤質(zhì)地比較粘重、缺乏有機(jī)質(zhì)的土壤中容易形成，特別是土壤過濕或過干耕作時(shí)最易形成。

2.核狀結(jié)構(gòu)體：長、寬、高三軸大體近似，邊面棱角明顯，比塊狀結(jié)構(gòu)體小，一般多為石灰或鐵質(zhì)作為膠結(jié)劑，在結(jié)構(gòu)面上有膠膜出現(xiàn)，故常具水穩(wěn)性，這類結(jié)構(gòu)體在粘重而缺乏有機(jī)質(zhì)的表下層土壤中較多。

3.柱狀結(jié)構(gòu)體：呈立柱狀，棱角明顯有定形者稱為棱柱狀結(jié)構(gòu)體，棱角不明顯無定形者稱為擬柱狀結(jié)構(gòu)體，常出現(xiàn)于半干旱地帶的表下層，以堿土、堿化土表下層或粘重土壤心土層中最為典型。

4.片狀結(jié)構(gòu)體：呈扁平狀，往往由于流水沉積作用或某些機(jī)械壓力所造成，常出現(xiàn)于森林土壤的灰化層、堿化土壤的表層和耕地土壤的犁底層。在雨后或土壤灌溉后所形成的地表結(jié)殼或板結(jié)層，也屬于片狀結(jié)構(gòu)體。

5.團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體：通常指土壤中近乎球狀的小團(tuán)聚體，其直徑約為0.25-10mm，具有水穩(wěn)定性，對土壤肥力諸因素具有良好作用，農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)中最理想的團(tuán)粒粒徑為2-3mm。粒徑＜0.25mm者稱為微團(tuán)粒，是形成團(tuán)粒的基礎(chǔ)。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體一般存在于腐殖質(zhì)較多、植物生長茂盛的表土層中。

塊狀結(jié)構(gòu)（左）和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)（右）對比圖三、土壤結(jié)構(gòu)體的形成

土壤結(jié)構(gòu)體的形成大體可分為兩個(gè)階段：

第一階段由原生土粒凝聚膠結(jié)，形成初級復(fù)?；蛑旅芡翀F(tuán)；

第二階段則由初級復(fù)?；蛐⊥翀F(tuán)進(jìn)一步粘結(jié)，或聚合成大土塊，或由土體在機(jī)械力作用下破裂成型，形成各種大小和形狀不同的結(jié)構(gòu)體。塊狀、核狀、柱狀和片狀結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成。

而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)則是經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚而成。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成的條件包括兩方面，即膠結(jié)物質(zhì)和成型動力。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成1.膠結(jié)物質(zhì)有機(jī)膠體：主要包括腐殖質(zhì)、多糖類和微生物的菌絲體及其分泌物等，其中腐殖質(zhì)最為重要。無機(jī)膠體：包括鋁硅酸鹽粘粒、鐵鋁氫氧化物（Fe2O3·xH2O、Al2O3·yH2O）、硅酸膠體（SiO2·2H2O）和二氧化錳的水合物（MnO2·nH2O）等簡單的無機(jī)膠體。粘粒表面的膠膜鈣及其他陽離子：陽離子與土壤中帶負(fù)電荷的膠體（腐殖質(zhì)和粘粒等）相互吸引，產(chǎn)生凝聚作用，膠結(jié)土粒。2、成型動力

干濕交替凍融交替生物作用土壤耕作四、土壤結(jié)構(gòu)性的評價(jià)

塊狀、柱狀、片狀、核狀等結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成，沒有多級孔隙，不能協(xié)調(diào)水氣。而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體是經(jīng)過多次復(fù)合和團(tuán)聚而成，稱為良好結(jié)構(gòu)體。2024/5/14為什么說團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)是良好的結(jié)構(gòu)體？１.空氣方面：不同大水的孔隙共存且搭配得當(dāng)，使水氣協(xié)調(diào)。２.養(yǎng)分方面：是很好的養(yǎng)分保存和供應(yīng)場所，并且能較好地協(xié)調(diào)快速而持久地供應(yīng)。３.水分方面：既能較好地接受降水，蓄積水分、減少土壤沖刷，又能使土壤水分蒸發(fā)減慢，從而使水分得到充分利用４.熱量方面：水氣協(xié)調(diào)的土壤土溫也比較穩(wěn)定。五、土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括力穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

力穩(wěn)定性也稱機(jī)械穩(wěn)定性，是指土壤結(jié)構(gòu)體抵抗機(jī)械壓碎的能力。

生物穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體抵抗微生物分解的能力。

水穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體浸水后不易分散的性能。六、土壤結(jié)構(gòu)體的改善

合理耕作與灌溉，增施有機(jī)肥料

種植綠肥和牧草，合理輪作

改良土壤酸堿性

應(yīng)用土壤結(jié)構(gòu)改良劑

土壤孔隙：是指土?；蛲翀F(tuán)之間的空隙。

土壤孔性：是指能夠反映土壤孔隙總?cè)莘e的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土層中的分布狀況等的綜合特性。第三節(jié)土壤孔性一、土壤孔隙容積的數(shù)量表示土壤孔隙度(%)=(1－土壤密度／土粒密度)×100

一般土壤孔隙度在30%-60%之間。對多數(shù)林木生長而言，土壤孔隙度以50%,或稍＞50%為好土壤孔隙比=孔隙度／（1－孔隙度）

林木生長表現(xiàn)來看，土壤孔隙比為1或稍＞1為好二、土粒密度和土壤密度1.土粒密度：單位容積固體土粒（不包括粒間孔隙）的質(zhì)量。單位用g/cm3或t/m3表示。土粒密度與水的密度之比，叫做土粒相對密度。A、土粒密度大小取決于土壤礦物質(zhì)顆粒組成和土壤有機(jī)質(zhì)含量B、通常情況下，土粒相對密度取多數(shù)土壤的平均值2.65名稱密度(g/cm3)名稱密度(g/cm3)正長石2.54-2.58斜長石2.62-2.76石英2.60-2.70白云母2.76-3.10黑云母2.80-3.20角閃石、輝石2.90-3.60方解石2.71-2.90磷灰石3.16-3.22白云石2.80-2.90赤鐵礦4.90-5.30高嶺石2.60-2.65褐鐵礦3.60-4.00蒙脫石2.53-2.74腐殖質(zhì)1.20-1.80有機(jī)質(zhì)含量越高，土粒密度越??；常用2.65g/cm3土壤中常見組分的密度2024/5/14思考：土壤容重大好還是小好?2.土壤密度（土壤容重）：自然狀態(tài)下，單位容積（包括土粒和孔隙體積）土壤的烘干質(zhì)量。單位用g/cm3或t/m3表示。影響因素：A、質(zhì)地砂質(zhì)土壤密度多在1.4-1.7g/cm3之間；粘質(zhì)土壤密度在1.1-1.6g/cm3之間；壤質(zhì)土壤則介于以上二者之間。B、結(jié)構(gòu)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多的土壤密度相應(yīng)降低。C、有機(jī)質(zhì)富含腐殖質(zhì)的土層一般結(jié)構(gòu)良好，比較疏松，密度較小，約為0.8-1.2g/cm3。D、土粒排列方式1.1-1.3g/cm3之間疏松排列緊密排列47.46%24.51%孔隙度三、土壤孔隙類型

土壤的真實(shí)孔徑往往無法實(shí)際測定。當(dāng)量孔徑：相當(dāng)于一定的土壤水吸力的孔徑，單位為毫米。

當(dāng)量孔徑與土壤水吸力的關(guān)系為：d=3/T

式中d—孔隙的當(dāng)量孔徑，mm；

T—土壤水吸力，100Pa；非活性孔隙<0.002mm毛管孔隙0.02-0.002mm通氣孔隙>0.02mm孔隙類型1.非活性孔隙（或稱無效孔隙、微孔隙）

非活性孔隙指土壤中最細(xì)小的孔隙，其直徑<0.002mm（土壤水吸力>1.5×105Pa）。由于孔隙過小，土粒表面所吸附的水膜已將其充滿，其中水分的保存依靠極強(qiáng)的分子引力，不能移動，不能被植物吸收利用，成為無效水，因此，也稱無效孔隙。

無效孔隙度%=（無效孔隙容積/土壤容積）×1002.毛管孔隙

毛管孔隙較無效孔隙粗，直徑范圍為0.002mm-0.02mm(土壤水吸力1.5×105Pa-1.5×104Pa)之間，這種孔隙具有明顯的毛管作用，所以水分能借助毛管引力保存在孔隙中，并靠毛管引力向各個(gè)方向移動，且移動速度快，易于被植物吸收利用。

毛管孔隙度%=（毛管孔隙容積/