第3章 土壤的基本性质2013

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1、土壤孔径
土壤孔径，指与一定的水吸力相当的孔径，叫 做当量孔径或实效孔径，它与孔隙的形状及其 均匀性无关。 土壤水吸力与当量孔径的关系用茹林公式表示： ｛d｝＝3／｛T｝
式中：ｄ—孔隙的当量孔径，单位ｍｍ；
Ｔ—土壤水吸力，单位kPa；大括号表示 量的数值
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２、土壤孔隙类型
3、水膜的粘结作用
粘粒表面一般带负电，可以吸引极性水分子，使土
定向排列成水膜，即粘粒—水膜—粘粒连接在一起。
4、外力作用
①根系与掘土动物在土壤中活动
②干湿交替与冻融交替
③耕作等土壤管理措施。
（五）土壤孔性和结构性的调节
良好结构创造了良好的作物生长环境，但良好 结构并不易形成也不易保持，大水漫灌，土壤压板， 有机质减少等都造成结构破坏，所以不良结构需改 良，常见措施有：
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土壤容重的作用
容重是十分重要的基本数据，在农业上，建筑、筑 路、桥梁工程常用。
①反映土壤松紧度，计算土壤孔隙度；决定种植作 物的类型。 ②计算土壤重量：ｍｓ＝Ｓ· ｈ· ｄ（ｍｓ土重，Ｓ面 积，ｈ土层深度，ｄ容重） 。 ③计算土壤水分、有机质、养分、盐分数量等，作 为灌溉、排水、施肥的依据。
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（二）土壤孔隙比
土壤孔隙比：是土壤中孔隙容积与土粒容 积的比值，也可以表示土壤孔隙的数量， 结构良好的耕层土壤的孔隙比应≥１
孔隙比＝孔隙容积／土粒容积 ＝孔隙容积／（土壤容积－孔隙容积） ＝孔隙度／（１－孔隙度）
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（三）土壤孔隙类型
土壤孔隙度或土壤孔隙比只说明土壤孔隙 “量”的问题，并未反映土壤孔隙“质” 的差别，即使两种土壤的孔隙度和孔隙比 相同，如果大小孔隙的数量分配不同，则 它们的保水、蓄水、通气以及其他性质也 会有显著的差别。
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＝（田间持水量－凋萎含水量）×容重×
１００％
（3）通气孔隙：当量孔径约为>0.002 ｍｍ， 土壤水吸力<150 Pa，毛管作用明显减弱。这 种孔隙中的水分主要受重力支配而排出，是 水分和空气的通道，经常为空气所占据，故 又称空气孔隙。
大孔：直径>0.02mm，相应的土壤水吸力小于 1.5×104 Pa，排水速度快，作物根能伸入其中。 小孔：直径0.02～0.002mm，排水速度较慢，常见 作物的根毛和某些真菌的菌丝体能进入其中。
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第三章 土壤的基本性质
土壤孔性
物理性质 结构性 化学性质
土壤胶体
吸收性能
耕性
……
土壤酸碱性
……
第一节 土壤孔性、结构性、耕性
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一、 土壤孔性
土壤孔隙：土壤中土粒或团聚 体之间以及团聚体内部的空隙。
植物根系伸展和土壤动物、 微生物活动的地方 容纳水分和空气的空间 物质和能量交换的场所
② 阳离子：盐碱土中，Na+吸水使土壤胀缩性
增加，湿时膨胀粘闭，干时收缩形成柱状结构
的土壤。
4、土壤松紧性
直接影响土壤耕作难易和耕
作质量，松紧性用坚实度表示，坚实度是指 土壤抗压缩的阻力，用压缩单位土体所需的
力来表示，单位kg/cm3。
5、土壤结持性 土壤在不同含水量时所表现 出来的性状。当土壤含水量由少至多时，土 壤结持状态由：
1、片状结构体：农民称卧土，水平轴发育大大超 过纵轴，呈扁平状，厚度1-5mm。常出现于犁底层 和雨后或灌溉结壳。
2、柱状、棱柱状结构体 ：在结构体形成时纵轴发育 大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构 体。边面棱角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干 旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心 底土中，群众称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质 胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。
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（一）土壤孔隙度
孔隙容积 土壤孔隙度= 土壤容积 ×100% = 土壤容积-土粒容积 ×100% 土壤容积 土粒容积 = 1土壤容积 ×100% 土壤重量/相对密度 = 1×100% 土壤重量/｛容重｝ ｛容重｝/相对密度 ×100% = 1-
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1、土壤相对密度（Soil specific gravity） 土壤相对密度：即土壤比重，指单位容积 的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与 4℃时同体积水重之比，无量纲。由于4℃ 时水的密度为1g/cm3，所以土壤比重的数值 就等于土壤密度（单位容积土粒的干重）。
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衡量土壤孔隙的指标
土壤孔隙度（Soil Porosity)：土壤孔隙的数量， 即单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分 数。表示土壤中各种大小孔隙的总和。决定着土壤 中气、液两相的总量。 土壤孔隙比：指土壤中孔隙容积与土粒容积的比 值。 土壤孔隙类型：土壤孔隙的大小和比例，以及在 上下土层的分布。决定着气、液两相的比例。
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从农业生产需要来看，旱作土壤耕层通气孔隙应 保持在10%以上，大小孔隙之比为1:2～4较为合适。
通气孔度=通气孔容积/土壤容积×100%
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（四）影响土壤孔性的因素
1、土壤质地
粘质土孔隙度 45 ～ 60% 之间，以毛管孔和非活性 孔为主 ； 砂质土孔隙度33-45%，通气孔较多； 壤质土孔隙度 45-52%，有适量通气孔又有较多毛
管孔，水气协调，利于作物生长。 2、土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构 而孔度较高。 3、自然因素和土壤管理等
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（五）土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生 长的关系
1、土壤孔隙状况与土壤肥力 （1）影响土壤松紧状况
（2）影响土壤保水、通气能力
（3）影响养分的有效化和保肥供肥性能
（4）影响土壤的增温与稳温
土壤中两性物质的存在氨基酸氯化铵盐氨基酸钠在极强酸性土壤中在极强酸性土壤中phph44铝以正三价离子状态存在态存在每个每个alal33周围有周围有66个水分子围绕个水分子围绕当加入碱类当加入碱类时时66个水分子中即有一二个解离出个水分子中即有一二个解离出hh来中和来中和ohoh时带有时带有ohoh的铝离子很不稳定的铝离子很不稳定与另一个相同的铝离子与另一个相同的铝离子结合结合在结合中在结合中两个两个ohoh被两个铝离子所共用被两个铝离子所共用并且并且代替了两个水分子的地位代替了两个水分子的地位结果这两个铝离子失去两结果这两个铝离子失去两个正电荷个正电荷
2、土壤孔隙状况与作物生长
土壤孔隙状况主要影响作物根系的穿插和 生长。
二、 土壤结构性
（一）土壤结构性的概念
土壤结构体是指土壤中的土粒相互黏结团聚
成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤
结构体。
土壤结构性是指土体中土壤结构体的大小、
类型、数量、品质及其相互排列方式和相应
的孔隙状况等的综合特性。
（二）土壤结构体的类型
团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；
团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和供肥的 矛盾； 团粒结构可提高土壤耕作质量； 团粒结构有利于根系生长 2、其它结构与土壤肥力 土体中水肥气热不协调，因此为不良结构体。
（四）土壤结构形成
第一阶段：由原生土粒（分散的单个土粒）黏结
形成为初级的次生土粒（复粒）或较大的土体；
精耕细作，增施有机肥
合理轮作倒茬；
调节土壤阳离子组成，改良土壤酸碱性质
合理灌溉、晒垡和冻垡 施用土壤结构改良剂：胡敏酸、树脂胶、纤维 素黏胶、藻醣酸、褐煤、泥炭
三、 土壤耕性
土壤耕性指土壤在耕作时反映出来的特性。从三
方面评价：
1、耕作的难易； 2、耕作质量的好坏； 3、适耕期长短。
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２、土壤容重（Soil bulk density）
土壤容重：指单位容积土体（包括孔隙在内的原 状土）的干重。单位为g/cm3或t/cm3。 不同土壤容重差别较大，受以下因素影响： ①土壤内部性状：土粒排列、矿物组成和 含量、有机质含量、质地、结构、松紧度等。 砂质土容重1.2～1.8 g/cm3 ，粉质土1.0～ 1.5 g/cm3 。 ②降水和人为生产活动，耕层变幅较大。
⑤土壤结构。
3、土壤可塑性：指土壤在一定含水范围内受外力作
用而发生变形，当外力消失后土壤继续保持变形的 性状。
影响土壤可塑性强弱因素：
① 土壤含水量：塑性值（塑性指数）=上塑限
－下塑限；
② 质地：塑性值粘土>17，壤土=7-17，砂壤
土<7,砂土=0。（表3-3）
③ 粘土矿物种类，蒙脱土＞高岭石；
2、胶结剂的胶结作用
促进形成结构的胶结剂三类：
＜1＞无机胶体 铁、铝、锰氧化物和二氧化硅等，
它们以胶膜状包裹于土粒表面，把土粒胶结在一起， 通过脱水形成具有水稳性的结构。一般形成不良结 构体。 ＜2＞粘粒 本身是形成结构的物质基础又是胶结剂。
＜3＞有机物质 它们与粘粒结合形成有机无机复合
物，促进团粒结构形成，且稳定性强。
耕作阻 力
耕作质 量
大
小
大
大
大
小
成硬土块 成小土块
土壤比重数值的大小主要决定于土壤的物质组 成：
①与土壤矿物组成和含量有关，如：石英2.65， 正长石2.54～2.58，高岭石2.6～2.65，蒙脱 石2.00～2.20。大多数土壤矿物的相对密度在 2.6～2.7，一般取平均值2.65作为土壤比重。 ②与土壤有机质含量有关，表土层有机质含量 高，比重小于心土、底土，有机质比重1.25～ 1.40g/cm3。
（１）非活性孔，又叫无效孔、束缚水孔，是土 壤中最细微的孔隙，当量孔径一般＜0.002 ｍｍ， 土壤水吸力＞1500 Pa。这种孔隙几乎总是被土 粒表面的吸附水所充满，土粒对这些水有强烈吸 附作用，故保持在这种孔隙中的水分不易运动， 也不能被植物吸收利用。这类孔隙与土粒的大小 和分散程度密切相关，即土粒愈细或愈分散，则 非活性孔愈多，非活性孔增多，土壤透水通气性 差，耕性恶化，易板结，粘土中这种孔隙较多。
第二个阶段：由初级的复粒在各种胶结物的作用
下进行团聚或由土粒粘结成的土体沿一定方向破
裂而成。
1、凝聚作用：单个细小土粒是胶体，它们相互 碰撞时，当电荷斥力小于分子引力时就相互碰撞 凝聚在一起。 促进胶粒发生凝聚作用的措施如下： （1）改变土壤中交换性阳离子种类 各类交换性阳离子对胶体的凝聚力大小顺序是Fe3+ ＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+ （2）增加电解质浓度 农业生产中采用耕翻晒田， 冻垡等措施提高土壤电解质浓度，促使粉粒相互 凝聚形成团粒、微团粒结构。 （ 3 ）土壤中加入多价阳离子促进不可逆凝聚作 用的进行
非活性孔度＝非活性孔容积／土壤容积×１００％
（２）毛管孔隙：当量孔径约为0.002～0.02 ｍｍ，土壤水吸力约为150 ~1500 Pa，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。壤土和结构好的土壤此孔隙 较多。 毛管孔度＝毛管孔容积／土壤容积×１００％
3、块状结构体、核状结构体 块状结构：农民称之为“坷垃”，纵轴与水平轴大体 相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土 中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘 重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。 核状结构：表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结 而成，常出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之 为“蒜瓣土”。
④ 阳离子代换量：Na+会使土壤分散，Ca2+使
土壤凝聚 ⑤ 有机质
4、土壤胀缩性：指土壤吸水膨胀和失水收缩
的性能。
土壤膨胀时使植物根系受到挤压而受伤，
并使土壤孔隙变小，影响透水透气和散热吸
热状况；
土壤收缩时影响土壤胀缩性的因素：
① 土壤胶体：蒙脱石>高岭石
坚硬→酥软→可塑→粘韧→浓浆→薄浆。
土壤结持性与土壤耕性的关系
土壤含 水量 土壤结 持状态 主要性 状 干燥 坚硬 具有固体 性质，不 能捏合成 团 湿润 酥软 松散无可 塑性，易 成团但不 成块 潮湿 可塑 泞湿 粘韧 多水 极多水
浓泥浆 薄泥浆 可受重 成悬浮体， 力影响 容易流动 而流动
有可塑性，可塑性 无粘着性 和粘着 性
（一）影响土壤耕性的因素
1 、土壤粘结性：土粒间由于分子引力而相互 粘结在一起的性质，它使土壤具有抵抗破碎和 分散的能力。粘结性的强弱用粘结力表示，单 位kg/cm2。 2 、土壤粘着性：指土壤在一定含水量范围内 粘附外物的性能，用粘着力表示。是由土粒-水 分子-外物之间的分子引力引起的。
影响土壤粘结性和粘着性因素： ①土壤质地； ②含水量； ③有机质含量； ④代换性离子种类；
4、团粒结构
有机质丰富的自然土壤与耕作土壤
中，为近似球形疏松多孔的小土团。0.25-10 mm 之间，<0.25 mm称微团粒,是形成团粒的基础，在
提高水稻土和农业土壤肥力具重要作用。
5、无结构 中。
土粒分散，不能粘合在一起，常见于砂土
（三）土壤结构体与土壤肥力
1.团粒结构与土壤肥力 团粒结构具有较适宜的孔性（多级孔隙）；