第2章-土壤物理性质
土壤学第二章 土壤性质(水文)
Ca使土壤颗粒凝聚，形成水稳性结构体
2. 影响土壤养分有效性
养分离子从土壤胶体上被交换到土壤溶液中， 易被作物吸收（有效性提高），但也易流失
提问
土壤 A
阳离子组成 [cmol(+)/Kg]
K+ Ca2+ Mg2+ Fe3+ Al3+ H+ NH4+
6.6
6.4
3.8
0.4
成分的淋失，使土壤逐渐酸化；干旱地区，降雨量远远低于蒸发量
第二章 土壤的基本性质
（Soil basic characteristics）
§2-1 土壤孔隙性与结构性 §2-2 土壤胶体与离子交换作用 §2-3 土壤酸碱性 §2-4 土壤通气性与氧化还原性 §2-5 土壤热性质 §2-6 土壤养分状况
§2-1 土壤孔隙性与结构性
§ 2-1 soil porosity 、structure
度”）
旱地土壤在1.14～1.26g/cm3之间最适宜。 （2）影响因素：
土壤的矿物组成和含量 土壤有机质含量 土壤质地 土壤结构 土壤松紧度 人类活动
3. 土壤孔隙度：土壤孔隙的数量指标，即单位体
积土壤中孔隙体积占整个土壤体积的百分数。
孔隙体积 土壤孔隙度 100% 土壤体积
土壤体积-土粒体积 100% 土壤体积
土壤中带正电荷胶体吸附的阴离子与土壤溶液中阴 离子相互交换的作用。 类型： （1）易被土壤吸附的阴离子：磷酸根（H2PO4HPO42- 、PO43-）、硅酸根（HSiO3-、SiO32-）、某 些有机酸根（C2O42-）； （2）很少或不被吸附的离子：Cl-、NO3- NO2-，易 随水流失； （3）中间类型的阴离子：SO42-、CO32-、HCO3-、 某些有机酸（CH3COO-）。
土壤物理性质
中質地壤性土
例題 1
有一濕土壤質量為1000克，體積為640立方公 分，置於烘箱中乾燥後，質量為800克，假 設其固體密度(s)為2.65克/立方公分。
試計算其總體密度(b)、孔隙率()、空孔比 (e)、含水率()、飽和度(s) 、質量濕度(w) 。
M t 1000g ; Vt 640cm3 ; s 2.65 g cm3
質地分量(texture fraction)
國際土壤學會(International Soil Science Society, ISSS)
土壤(<2mm)，石礫(>2mm) 砂粒(sand) (20μm ～2mm) 坋粒(silt)(2μm ～20μm) 黏粒(clay)(<2μm)
質地分量(texture fraction)
Sandy clay loam （砂質黏壤土）
練習
例二：
25 % sand， 60 % silt ， 15 % clay
Silt loam （坋 質壤土）
練習
例三：
20 % sand， 30 % silt ，50 % clay
Clay （黏土）
黏
細質地黏性土
粗質地砂性土
體積濕度與飽和度之關係
s
f when s 100%
then f 1 b s
土壤質地(soil texture)
係指土壤中顆粒粒徑範圍而言 組成特定土壤之顆粒是大、是小，或是
中等，或其粒徑範圍 土壤中各粒徑範圍間質量的比例，為土
壤的永久屬性，用以表示其物質組成之 特徵
飽和度(degree of saturation)
土壤中水分體積與孔隙體積之相對值 乾燥土壤為0，完全飽和時為100% 完全飽和很少能達到，縱使在極濕之土
第二章土壤理化性质
库布其沙漠治理
二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度 ）
（一）土壤的比重与容重
土壤比重：单位体积土壤固相物质的重量（不包括土壤孔隙体积 ）和同体积水的重量之比，无单位。一般土壤比重为2.65， 测 定方法：比重计法；
土壤容重：单位体积原状土体（包括固体和孔隙在内）的干土重
。单位为g/cm3, 一般为1.325 g/cm3。（环刀法）
土壤所获得的的辐射能与地理纬度 、地形条件、地表物质、季节变化 和植被覆盖有关系
（二）土壤的热平衡
土壤所获得的太阳能转化为热能 以后，主要部分消耗于土壤水分 的蒸发及与大气层间的湍流交换 上，一部分被生物活动所消耗， 很少一部分通过热交换传导至土 壤底层。
土壤固相物质组成、土壤质地和土壤结构 是决定土壤许多重要物理特性的物质基础，而 土壤颗粒密度、土壤密度、孔隙度、土壤磁性 和土壤颜色则是反映土壤物质组成和土壤发生 条件的重要定量指标。
第一节 土壤物理性质
一、土壤结构及意义
（一）土壤结构以其形态类型
1.土壤结构体：土粒（单粒和复粒）因胶结、凝聚等作用形成大小、形 状不同的团聚体。 2.土壤结构：土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。按形状可分为块状 、片状和柱状三大类型；按其大小、发育程度和稳定性等，再分为团（粒 ）状、块状、棱柱或柱状、片状等结构。
土壤容重是土壤发生学重要参数、是计算土壤孔隙度、水分和养 分含量、和土层重量的必须指标，是评价土壤物理性质和肥力水 平的重要依据。
（二）土壤的孔隙性
土壤的多孔性称为孔隙性， 孔隙所占体积的百分比，称
为孔隙度
土壤孔隙度%=（1-容重/比重）×100%
•土壤孔隙包括毛管孔隙（直径小于0.1 mm）和非毛管孔隙（ 直径大于0.1mm），毛管孔隙使土壤具有持水能力；非毛管 孔隙使土壤具有透水性和通气性。
土壤的物理性质
2、卡庆斯基土壤质地分类标准
这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘 粒含量，将土壤划分为9级。详见表。
5
3、我国土壤质地分类标准
中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北 方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种， 质地名称详见表。
6
沙性土 壤性土 黏性土
7
（三）不同质地土壤的肥力特点 1、砂质土：
教学要求
1、掌握土壤质地概念和不同质地土壤的肥力特点。 2、掌握土壤孔隙度、比重、容重、土壤黏结性、 黏着性、可塑性和耕性等有关概念。 3、掌握土壤容重在农业中的应用。 4、掌握耕作对土壤的影响。 5、了解改善土壤质地和土壤结构的相关措施。 6、了解土壤团粒结构的形成和所需的条件。 7、熟悉土壤结构的类型及基特性。
大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100计）
持水隙度 85～90 70～80 60～70 50～60 40～50 25～40 重壤土 中壤土 轻壤土 砂壤土 砂 土
24
4、孔隙在土壤中的分布
一般土壤耕层（0-15cm）的总孔隙度为50-60%， 其中通气孔隙度为15-20%。底层（15-30cm）分 别为50%（总）和10%（气）为宜。
25
不同质地的土壤孔隙状况％
土壤质地 土壤孔隙度 粘 土 50～60 45～50 45～50 45～50 40～45 30～35
在干燥状态下，以手掌中研磨时的感觉来初步 判断土壤属于那一类质地。
砂土：松散易碎，砂粒可辨，搓揉时发出沙沙声，即 土粒分散不成团。 粗砂土：很粗糙，沙声强，主要是粗砂粒。
15
土壤基本特点
土壤基本特点土壤是地球表面由岩石风化形成的一种自然资源，它是生物生存和发展的基础。
土壤基本特点主要包括物理性质、化学性质和生物学性质。
一、物理性质：1.质地：土壤的质地是指土壤中颗粒的大小和组成。
根据颗粒大小，土壤可分为砂壤、壤土和粉砂壤三种类型。
砂壤颗粒较大，通气性好，但保水能力较差；壤土颗粒适中，保水性和肥力较好；粉砂壤颗粒较小，保水性好，但通气性较差。
2.结构：土壤的结构是指土壤颗粒的排列方式和组合形式。
土壤结构对土壤的透水性、透气性、保水性和肥力等有着重要影响。
常见的土壤结构有块状结构、柱状结构、板状结构等。
3.密度：土壤的密度是指单位体积土壤的质量。
土壤密度越大，说明土壤颗粒之间的空隙越小，通气性和透水性越差。
土壤密度的大小对作物的根系发育和生长有直接影响。
4.湿度：土壤湿度是指土壤中水分的含量。
土壤湿度对植物生长和发育具有重要影响，过多的湿度会导致土壤缺氧，过少的湿度则会造成干旱。
二、化学性质：1.酸碱性：土壤的酸碱性是指土壤中酸性或碱性物质的含量。
酸性土壤一般含有较多的酸性离子，如氢离子、铝离子等；碱性土壤则含有较多的碱性离子，如氢氧根离子、钙离子等。
土壤的酸碱性对植物的吸收和利用养分有重要影响。
2.肥力：土壤的肥力是指土壤中养分的含量和可利用性。
肥沃的土壤富含有机质和各种养分，适宜植物生长。
贫瘠的土壤养分含量较低，不利于植物的生长发育。
3.氧化还原性：土壤的氧化还原性是指土壤中氧气和水的存在状态。
氧化还原性对土壤中微生物的生长和活动有重要影响，也能影响土壤中有机物和无机物的转化过程。
三、生物学性质：1.土壤微生物：土壤中存在着大量的微生物，如细菌、真菌、放线菌等。
这些微生物对土壤有机物的分解和养分的循环有重要作用，也能促进土壤的结构形成和改良。
2.土壤动物：土壤中常见的动物有蚯蚓、蚂蚁、蜈蚣、蟹类等。
土壤动物通过活动和排泄物可以改善土壤结构和通气性，促进土壤的肥力和养分循环。
3.植物：土壤是植物生长和发育的基质，植物的根系通过土壤吸收水分和养分。
土壤的物理化学性质
土壤的物理化学性质壤是发育于地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质，是地球陆地表面的脆弱薄层土壤是各种陆地地形条件下的岩石风化物经过生物、气候诸自然要素的综合作用以及人类生产活动的影响而发生发展起来的。
接下来店铺为你整理了土壤的物理化学性质，一起来看看吧。
土壤的物理性质(1)土壤质地和结构土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。
根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂(直径2.0~0.2mm)、细砂(0.2~0.02mm)、粉砂(0.02~0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)。
这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。
土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。
砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。
粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。
壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。
它可分为微团粒结构(直径小于0.25mm)、团粒结构(0.25~10mm)和比团粒结构更大的各种结构。
团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.25~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。
具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。
无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于植物根系扎根和生长。
土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。
(2)土壤水分土壤水分能直接被植物根系所吸收。
土壤的物理性质
土壤的物理性质1、 土壤的温度：土壤的温度在土壤中的分布于变化时是土壤热量状况的反映。
土壤温度状况也是土壤系统分类中的重要诊断特性。
2、 土壤的孔隙（1） 土壤孔隙度： 土壤的孔隙状况取决于土壤的质地和土壤的结构，土壤的孔隙度在不同类型的土壤和同一类型土壤不同发生层中都是不相同的。
土壤孔隙度通常不直接测定，而是通过土壤相对密度和容量的数据来计算获取的。
%100-1⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=土壤相对密度土壤容量土壤孔隙度 （2） 影响土壤孔隙的因素土壤孔隙度、孔径大小和大小孔隙的比例，决定与土粒的粗细以及土粒排列和团聚的形式。
影响土壤孔隙状况的因素主要有以下几种。
a. 土壤质地b. 土粒排列松紧与土壤结构c. 有机物质（3） 土壤相对密度和容重以动态观点及非线性动力学理论和方法来探索地质环境演化在自然因素与人为因素双重的作用下环境产生变化, 而这些因素的变化在许多情况下是无序的,是一个非线性问题。
非线性动力学理论和方法研究,在国际上已成为热点问题。
要了解和掌握这些因素变化, 就要通过长期的连续的对环境各要素进行监测, 取得必要的资料,从而来认识它。
因此, 国际上非常重视建立不同级别的(即全球性的、国家级的、地区性的) 长期的环境监测网站。
收集环境变化记录资料, 作为全球环境变化研究的科学依据,也是地球系统科学的重要组成部分。
这种以研究环境和生态系统为目的的不同级别的长期监测网站的建立已成为国际性趋势。
例如美国的长期生态研究网络、亚洲—太平洋地区的全球变化网络、中国生态系统研究网络、欧洲全球变化研究网络等等(方精云等, 2000) [10 ] 。
以各类环境监测数据为基础, 采用动态观点及非线性动力学理论和方法, 综合性地来探索地质环境演化的特点和地质环境灾变预报的可能性。
212 从不同空间尺度研究地球环境演化着眼于地球是个复杂系统, 是个多层次结构,以及通过各圈层相互作用的演化过程, 来研究全球性环境变化。
既研究现代的, 也研究过去地质历史时期(如晚更新世以来, 尤其是全新世时期的古环境变迁) , 同时对21 世纪内全球变化趋势进行预测。
土壤物理性质
2、土壤通气性的度量指标
1）空气孔度 一般将非毛管孔隙度≥10%作为土壤通气性良好 而且分布比较均匀时，作为土壤通气性良好的 标志。
的指标；或将土壤空气孔度占总孔度的1/5～2/5，
2）土壤氧扩散率
即氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢复的速率， 单位mg/(cm2 ·min)。一般要求在30×10-5 ～ 40 ×10-5mg/(cm2 ·min)以上，植物才可良好 生长。
②
含水氧化铁、铝胶体
包括晶质的褐铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大 不同，在溶液偏酸时，解离出OH-，成为 Al(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为Al(OH)2O-带负电。
③ 层状铝硅酸盐粘土矿物
高岭石（kaolinite）
＊带电原因： 一部分电荷是晶格破裂产生的； 另外晶格表面的—OH和—OH2在土壤呈强碱性条 件下，释放出氢质子，导致高岭石带负电荷（可 变电荷）。 ＊带电量的多少：高岭石所带电荷数量较少。
各种阴离子被土壤胶体吸附的顺序如下： F->草酸根>柠檬酸根>PO43-〉AsO43->HCO3>H2BO3->CH3COO->SCN->SO42->Cl->NO3-
根据阴离子吸收的特点，在施肥时，应采取相应措施， 磷肥施用时应防止固定，硝酸态氮肥应防止流失。
Ⅳ 离子吸收代换作用的意义
1、使土壤具有保持和供应养分的能力
（2）意义： 阳离子交换量是评价土壤肥力的一 个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的 数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大 小。
一般认为：<10 cmol/kg，保肥力弱；
土壤的物理性质
土壤的物理性质
1.2土壤孔隙性
(4)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额
设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
公 式
1hm2的1m土层储水量 =10000m2×1m×1.3 t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
1.1土壤质地与土壤结构
土壤质地
物理性粘粒 （＜0.01mm）%
物理性沙粒 （＞0.01mm）%
组别
名称
灰化土类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
灰化土 类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
砂土
松砂土 紧砂土
壤土
砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土
粘土
轻粘土 中粘土 重粘土
0–5 5 – 10
10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 60 60 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 55 55 – 40
40 –50
50 – 60 ＞65
50 –35
35 – 20 ＜20
40 –25
25 – 15 ＜15
100 – 95 95 – 90
90 – 85 85 – 80 80 – 70 70 – 60
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性
土壤物理机械性质
土壤粘结性
土壤粘着性
土壤可塑性
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性 土壤黏结性：土粒与土粒之间相互黏结在一起，抵抗机械破碎 的性能
土壤基本组成土壤物理性质
细砂粒 粗粉粒 中粉粒 细粉粒粗 粘粒 细粘粒
0.005～0.001
－ 15～20
31.0 －
－ －
－ －
160
<0.001
405
（三）土壤质地（soil texture） 1、土壤机械组成(soil mechanical composition)
土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤 颗粒组成(soil particle composition)。
0.1～0.01 0.01～0.005
黑 钙 土
0.005 ～ 0.001 <0.001 全ry mineral)为主
随粒径由大到小，SiO2含量由多到少
R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多 反，
一
土壤质地(soil texture)
（一）土粒(soil particle)和粒级(soil particle) 1、土粒(soil particle)
土壤颗粒——土粒，通常专指矿物颗粒。 大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球 形，只能用当量粒径（即与其静水沉降 (quiescent settling)速度相同的圆球直径） 代替之。
2、土壤质地概念
按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近 而土壤性质相似的土壤划分为一类并给予一定名 称，称为土壤质地(Soil texture)。
3、土壤质地分类(soil texture classification)制
（1）国际制(international system) 根据粘粒(clay)含量将质地分为三类： < 15%
2、土粒的大小划分—粒级(size fraction)
国际制(international system) 美国制(U.S system) 分级标准 卡庆斯基制(Kachinsky classification system of soil texture)
土壤物理性质.ppt
130-400
700-850 400-800 90-150
5-40 10-45
430 260-800
总之：2：1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。
3、土壤胶体的电性和电位
（1）土壤电荷的起因和种类
①永久电荷(permanent charge)*** 永久电荷起源于矿物晶格内部离子的同晶置换。
荷也越多。
② 含水氧化铁、铝胶体
包括晶质的褐铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大
不同，在溶液偏酸时，解离出OH-，成为 Al(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为Al(OH)2O-带负电。
③ 层状铝硅酸盐粘土矿物
高岭石（kaolinite）
目前土壤胶体粒径的大小范围，并不是绝对的。这是因为 胶体性质的出现，是随着粒径的减小逐渐加强的。没有截 然划分的界限。
2、土壤胶体的比表面和表面能
＊比表面：单位重量或单位体积物体的总表面积.
很显然颗粒越小，比表面越大。
＊表面能：产生于两相介质上分子所受各方面的分
子引力不均衡，因而表面分子具有一定数量的自 由能。
（4）土壤的酸碱性
在一般情况下，随着pH的升高，土壤的可 变电荷增加，土壤的阳离子交换量也增加。
4、土壤盐基饱和度
定义：土壤胶体上的交换性盐基离子占交换性阳离子总 量的百分比。
土壤交换性阳离子可分为二类： 致酸离子（H+、Al3+） 盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)。
研究盐基饱和度的意义：真正反映土壤有效速效 养分含量的大小。若阳离子总量大，而盐基饱和 度偏小，土壤中养分状况？
任务二土壤的基本性质
微团粒 微团粒 微团粒
团 粒 结 构
（2）块状结构 结构体呈不规则形状,长、宽、高大 致相近,边面不明显,内部较紧实,俗称“ 坷垃”。 在有机质含量较低或黏重的土壤中， 由于土壤过干、过湿耕作，易在表层 形成块状结构；另外由于受到土体的 压力，在心土、底土中也会出现。 （3）核状结构 外形与块状结构体相似，但棱角、边、 面比较明显，内部紧实坚硬，泡水不散， 俗称“蒜瓣土”，多出现在黏土而缺乏 有机质的心土和底土层中。
孔隙类型 当量孔径 土壤水吸 力 通气孔隙 >0.02mm <15kPa 毛管孔隙 0.02～0.002mm 15～150kPa 无效孔隙（非活性孔隙） <0.002mm >150kPa
此孔隙内水分受 此孔隙起通 毛管力影响，能够 此孔隙内水分移动困 主要作用 气透水作用， 移动，可被植物吸 难，不能被植物吸收利用 常被空气占据 收利用，起到保水 ，空气及根系不能进入 蓄水作用
土壤孔隙性
3.土壤孔隙性与植物生长
生产实践表明，适宜于植物生长 发育的耕作层土壤孔隙状况为： （１）总孔隙度为50%～56%,通气 孔隙度在10%以上,如能达到15%～20% 更好 （２）对于含有机质多而结构好 的耕作层土壤容重宜在1.1～ 1.3g/cm3 之间;水田土壤的容重（称为 浸水容重）宜在0.5～0.6g/cm3之间。
土壤耕性
（3）土壤塑性
土壤塑性指在一定含水量范围内可以被塑造成任 意形状,并且在干燥或者外力解除后仍能保持所获 得形状的能力。 干燥的土壤不具有塑性。
影响土壤塑性的因素：土壤 质地、有机质含水量、交换 性阳离子组成、含盐量等。 塑性强的土壤耕性往往不好
土壤耕性
（4）土壤胀缩性
土壤胀缩性是指土壤含水量发生变化而引起的、 或者在含有水分情况下因温度变化而发生的土壤体 积变化 影响胀缩性的主要因素: 土壤质地、黏土矿物类型、 有机质含量、交换性阳离子 种类及土壤结构等。一般具 有胀缩性的土壤均是黏重而 贫瘠的土壤
第二章土壤基本性质
•
• • •
２、成型动力： （1）生物作用：植物根系在生长过程中，对土体会产生 一定程度的穿插、分割作用，把土体切割成土团，在根系 生长过程中，还会对土团产生挤压，把土团压紧，在根系 发达的表层土壤中容易产生较好的团粒结构，另外土壤中 的动物和微生物对土壤结构的形成也能起到一定的作用。 （2）干湿交替：湿土在干燥过程中会发生体积收缩，由 于土体的各部分和各种胶体脱水程度和速率不同，收缩的 程度也不同，就会使土体裂开形成各种结构体。 （3）冻融交替：土壤孔隙中的水结冰后，体积增大，对 土体产生压力，使土体崩碎，有助于团粒结构的形成。 （4）耕作：合理的耕作施肥，有助于团粒结构的形成， 不合理的耕作会破坏团粒结构。
• 影响土壤可塑性的因素： （1）土壤含水量 干土没有可塑性。当水分含量逐渐增加时，土壤才会逐渐表现出可塑性，当 土壤开始出现可塑状态时的水分含量——下塑限（塑限），随着土壤水分含 量的增加，当土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量——上塑限（流 限）。 上塑限－下塑限=塑性值（塑性指数） • （2）土壤质地 土壤中粘粒越多，质地越细，可塑性越强，随着粘粒含量的增加，下塑限、 上塑限提高，但幅度不一样，塑性值增加。 • （3）粘土矿物的类型和代换性阳离子的种类 蒙脱石分散度高，它的下塑限、上塑限、塑性值都明显大于高岭石，水云母 介于二者之间（蒙脱石＞水云母＞高岭石）。 代换性钠离子、水化度大，能使土壤分散，能使土壤可塑性增加，而Ca2+能 使土壤凝集，分散度减少，能使土壤可塑性降低。 • （4）有机质含量 OM能提高上塑限和下塑限，一般不改变塑性值，由于下塑限提高，就减少了 产生可塑性的机会。即含水量和质地相同的土壤，有机质增加时可塑性降低。 同时延长了旱地宜耕期，改善了土壤耕性。
第
土壤学黄昌勇第二版
土壤学黄昌勇第二版标题：《土壤学黄昌勇第二版》——全面探索土壤学的新进展简介：《土壤学黄昌勇第二版》是一本全面介绍土壤学领域最新进展的专业书籍。
本书内容丰富，涵盖了土壤形成、土壤物理性质、土壤化学性质、土壤生物学等方面的知识。
本文将简要介绍该书的内容和关键亮点，帮助读者快速了解并选择是否购买。
正文：第一章：土壤形成与发育本章介绍了土壤形成的基本概念、土壤发育的主要过程以及各种影响土壤形成的因素。
通过对不同土壤类型的分析和比较，读者可以深入了解土壤的形成机制以及与环境因素之间的关系。
第二章：土壤物理性质本章详细介绍了土壤的物理性质，包括土壤颗粒组成、土壤质地、土壤结构、土壤孔隙等。
读者可以通过学习本章内容，了解土壤物理性质对土壤水分、空气、温度等的影响，从而更好地理解土壤的功能和特性。
第三章：土壤化学性质本章系统介绍了土壤的化学性质，包括土壤中的有机质、无机盐、酸碱度等。
读者可以了解土壤中各种化学物质的来源、变化及其对植物生长的影响。
同时，本章还介绍了土壤肥力的评价和调控方法，为农业生产提供了实用的指导。
第四章：土壤生物学本章重点介绍了土壤中的生物多样性、土壤微生物的功能和作用、土壤动物及其生态位等内容。
通过学习本章，读者可以了解土壤生物对土壤质量和生态系统的重要作用，以及如何利用土壤生物来改善土壤环境。
第五章：土壤污染与修复本章主要介绍了土壤污染的类型、来源和影响，以及土壤修复的原理和方法。
读者可以了解到当前土壤污染形势，学习到如何评估和修复受污染土壤，为保护环境提供科学依据。
第六章：土壤与农业可持续发展本章重点讨论了土壤与农业可持续发展的关系，包括土壤肥力管理、土壤保护和土壤生态系统服务等内容。
读者可以了解到如何实现高效农业和可持续农业发展，为农业生产提供可持续的土壤资源利用策略。
总结：《土壤学黄昌勇第二版》是一本内容丰富、系统全面的土壤学专业书籍。
本书通过对土壤形成、物理性质、化学性质、生物学、污染与修复以及农业可持续发展等方面内容的介绍，帮助读者全面了解土壤学的最新进展。
第二章-2-土壤质地
粘土
Textural Triangle
Sand texture class
Silt texture class
Clay texture class
SAND: 15% SILT: 35% CLAY: 50%
100% sand
100% silt
Changing Soil Texture
Soil texture can be changed only by mixing with another soil with a different textural class Adding peat or compost to a mineral soil is not considered changing the texture
Changes in soil texture
Over long periods pedologic processes alter soil horizon textures As soils get older sand weathers to silt and silt weathers to clay….therefore old soils have more clay
Determining Soil Texture –Hydrometer Method
The velocity of settling (V) is proportional to the square of particle diameters (d)
Stokes Law V = kd2
Bigger particles settle more quickly
How is texture determined?
In the field: the “feel” method In the lab: sieves and sedimentation
02土壤的物理性质
鳞片状结构：俗称卧土。厚度较薄，略呈弯曲 状，内部结构坚实紧密。
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5、团粒结构
指土壤中近于圆球状小团聚体，其粒径为0.2510mm，农业生产上最理想的团粒结构粒径为2~3mm，群众多称之为“蚂蚁蛋”、“米糁（sǎn） 子”等。
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⑥计算土重量。每公顷砂层土壤的重量，可以 根据土壤容重来计算；同样，也可以根据容重 计算在一定面积上挖土或填土的重量。
例：已知土壤容重为1.15t/m3，求每公顷耕层 0~20cm的土重？
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⑦计算土壤各种组分的数量。 例：已知土壤容重1.15t/m3，有机质含量量为
1%，计算每公顷耕层（0~20cm）土壤有机质 含量。
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3、柱状或棱柱状结构
柱状结构：俗称“立土”、 “竖土”。棱角边面不明 显，顶圆而底平，在土体 中直立，干时坚硬、易龟 裂。
棱柱状结构：俗称“直塥 （gé）土”。棱角边面明 显，有定形，外部有铁质 胶膜包被，内部常见于质 地黏重而干湿交替频繁的 心土和底土层中。
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4、片状结构和鳞片状结构
第2章 土壤的物理性质
任课教师：秦运潭 药用植物教研室
1
教学要求
1、掌握土壤质地概念和不同质地土壤的肥力特点。 2、掌握土壤孔隙度、比重、容重、土壤黏结性、
黏着性、可塑性和耕性等有关概念。 3、掌握土壤容重在农业中的应用。 4、掌握耕作对土壤的影响。 5、了解改善土壤质地和土壤结构的相关措施。 6、了解土壤团粒结构的形成和所需的条件。 7、熟悉土壤结构的类型及基特性。
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3、其他结构与土壤肥力
（1）块状、核状结构。 （2）片状与鳞片状结构。 （3）柱状、棱柱状结构。
第二章土壤基本性质
四、土壤反应对土壤性质及作物生育的影 响
（一）影响作物的生长发育 （二）影响养分的有效性 （三）影响土壤的物理性质 （四）影响微生物活动 （五）影响植物对养分的吸收
五、土壤缓冲性及其产生的原因
土壤缓冲性能是指土壤抵抗外来物质引 起酸碱反应剧烈变化的能力，即在土壤中加 入酸、碱物质后，土壤的PH值并不相应改 变，仍保持其相对稳定的能力。 土壤产生缓冲能力的原因主要有： （一）土壤具有交换吸收作用 ； （二）土壤溶液中存在着弱酸及其盐； （三）两性物质 。
第四节 土壤孔隙性
一、土壤孔隙的类型
通常把土壤孔隙分为空气孔隙、毛管孔隙和无效孔隙三 种类型。但三者的大小的具体界限很难划分。直径＜0.002㎜ 的极细孔隙中，由于它与根毛的根系差不多，这种孔隙因被水 充塞，空气不能流通，有的根毛也难以插入，所以被称为无效 孔隙（非活性孔隙）。土壤中能够通过毛管力保持水分的孔隙 ，称为毛管孔隙（细孔）。土壤中不能保持水而经常充气的孔 隙称为空气孔隙。空气孔隙的多少直接影响土壤的通气、排水 能力。如果大孔隙里经常充满水，就失去通气作用，气体的正 常交换受到影响，不利于作物生育。
（一）阴离子交换吸收作用 阴离子交换吸收作用是指土壤中带正电荷胶体所吸收的
阴离子相互交换的作用。 （二）土壤对阴离子的交换吸收能力
土壤中的阴离子依其被土壤吸收的难易可分为三类： ⒈易被土壤吸收的阴离子 ⒉很少被吸收，甚至不能被吸收的阴离子 ⒊介于上述两者之间的阴离子。
影响土壤对阴离子交换吸收力的因素主要有： ⒈离子价数 ； ⒉土壤胶体种类及其组成 。
我国一般土壤的PH值变动范围在4—9之间 ，多数土壤的PH值在4.5—8.5范围内，极少有 低于4或高于10的。“南酸北碱”就概括了我国南 北方土壤酸碱反应的地区性差异。通常把 PH6.5—7.5的土壤称为中性，PH5.5—6.5的称 为微酸性，PH在5.5以下的称为酸性，PH7.5— 8.5的称为微碱性，PH8.5以上的称为碱性。
土壤物理性质
第一节土壤孔性
一、孔隙和孔性的概念
二、孔隙的类型 三、土 壤 孔 隙 度 四、土壤容重和比重 五、影 响 孔 性 的 因 素
六、土壤孔性与作物生长的关系
一、孔隙和孔性的概念
土壤是疏松多孔体，土粒或团聚体之间的空间 叫土壤空隙。土壤 孔隙是水气活动的场所，也是物质能量交换的 通道，如大孔隙可通气秀透水，小孔可保水保肥。
五、影 响 孔 性 的 因 素
土壤本身性状 质地： 粘土孔度大，容重小，以毛管孔和无效孔为主砂土相反，壤地土居中。 有机质含量： 有机质本身蔬松多孔，又利形成团粒，故有面机质越多，孔度越大。 土壤松紧和团聚情况： 壤越疏松，团聚情况越好，容重越小，孔度越大。耕作疏松土壤、施有 机肥形成团粒均可使孔度增大，反之减少。 外部因素的影响 自然因素： 降水、地下水升降、重力作用等使土体沉实孔度变小。 农业措施：中耕增加毛管孔； 耙耢、镇压、机械人畜践踏降低也孔度 ；灌水可使孔度下降。
四、土壤容重和土粒密度
土粒密度 土粒密度是指单位体积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的质量。单位是g/cm3 影响土粒密度的因素： 主要决定于土壤的矿物组成。土壤中多数矿物的密度在2.6~2.7 g/cm3之 间，故土粒密度一般视为定值，取矿物密度的平均值2.65 g/cm3。 土粒密度还与有机质含量有关系，一般有机质的密度为125—140，但因 有机质含量不高，故予以忽略。
三、土 壤 孔 隙 度
概念
单位体积的自然土壤中，所有孔隙容积占土壤总容积的百分数。无法直接测 定，实际工作中根据比重和容重计算： 总孔隙度（%） =（孔隙容积/土壤容积）×100 =[（土壤容积-土粒容积）/土壤容积]×100 =（1-土粒容积/土壤容积）×100 =[1-（土壤质量/比重）/（土壤重量/容重）]×100 =（1-容重/比重）×100
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主要内容包括：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2.1 土壤孔性 2.2 土壤结构性
2.3 土壤物理机械性质与耕性
2.1土壤孔（隙）性
土壤是极为复杂的多孔体，土壤孔隙的类型 及其分布变化多端。不同的孔隙在土壤肥力上的 意义不同。 重点:掌握土壤密度的应用；土壤孔隙度的概念、 土壤孔隙类型 难点：土壤密度和土粒密度的区别；当量孔径
土壤孔隙是土壤固相部分所占容积以外的空间，也就是液相 和气相在土壤中所占的空间。
土壤孔 (% 隙 )土 孔 度壤 隙容 容 10积 积 % 0
由于土壤孔隙容积很难直接测定出来，所以孔隙度需要根据 土壤密度（土壤容重）和土粒密度（土壤比重）来计算。
土壤孔 (% 隙 )1度 土 土粒 壤密 密 10% 度 度 0
程度（紧实度）等，主要通过影响孔隙而影响容重。比较沙质 土、粘质土的土壤密度大小----- 。 （4）、大小：土壤密度的范围一般在1.0---1.6 g/cm3之间 ，耕 层土壤多在1.2---1.3 g/cm3左右。
（5）、土壤密度的用途
①计算土土壤质量=密度*体积
举例计算------一亩耕层土壤质量等。一般按15万公斤，实际质 量为多少？
2.1.1土粒密度（土壤比重）和土壤密度（土壤容重）
1、土粒密度（土壤比重）
（1）概念：土粒密度是指单位体积的固体土粒（固体部分）的质量。 （单位体积不包括粒间孔隙）
（2）单位：克/立方厘米(g/cm3)；百万克/立方米(Mg/m3)；吨/立方米。 （ 3 ）.影响大小的因素：影响土粒密度大小的因素是固体部分的组成--矿物 质和有机质。土壤矿物质的种类、有机质含量 ，（ 有机质含量的多少对土 粒密度的影响-----）
1、影响土壤孔隙状况的因素 土壤孔隙状况的影响因素主要有土壤质地、土壤有机质含量、土壤结构状
况等。 2土壤孔隙状况与土壤肥力 土壤孔隙状况直接影响土壤水、气、热状况，影响养分转化和有效性。 3土壤孔隙状况与作物生长 从农业生产需要来看，旱作土壤耕层的土壤总孔度为50%~56%，通气孔度
不低于10%，大小孔隙之比在1:2~4，较为合适。但是，各种作物对土壤松 紧和孔隙状况的要求也略有不同，因为各种作物、蔬菜、果树等的生物学
③通气孔隙(空气孔隙 或大孔隙) 当量孔径大于0.02mm，相应的土壤水吸力
小于150KPa。通气孔隙的水分主要受重力支配 而排出，不具有毛管作用，成为空气成为空气流 动的通道，所以叫通气孔或非毛管孔。
通气孔隙(空气孔隙 或大孔隙)的数量和大小 决定土壤的通气性和透水性能的重要因素之一. 旱地土壤通气孔在10—20%之间为佳。
非活性孔隙
①非活性孔：土壤孔隙中最细微的部分, 当量孔隙在
0.002mm以下，土壤水吸力为1500KPa以上。这种孔 隙中，几乎是被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这 些水有较强的分子引力，使它们不易运动，也不易损 失，无效孔径中植物的根与根毛难以伸入，供水性差， 这部分水不能为植物所利用，故称为无效孔隙。
②计算土壤各组分质量：如土壤养分量，土壤中水分量。
举例计算------计算有机质、氮、磷和钾等的质量。
③依据土壤密度的大小判断土壤的松紧程度。
密度小的土壤疏松，而密度大的土壤坚实 。
④计算土壤的固体、液体和气体的百分比（%） ⑤计算土壤的孔隙度
2.1.2、土壤孔度与孔隙比 1.土壤孔隙度
1.概念：土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土 壤孔度，又称总孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。
（4）.土壤密度常用值：通常取2.65克/立方厘米(g/cm3) 为土粒密度的常用值。
多数土壤矿物的密度在2.6-2.7克/立方厘米(g/cm3)左右，平均为2.65克/
立方厘米(g/cm3) ; 有机质的密度为1.25-1.40克/立方厘米(g/cm3) ，
2、土壤密度（又叫土壤容重）： （1）、概念：单位体积原状土壤干土的质量。 （2）、单位：克/立方厘米(g/cm3)； 百万克/立方厘米(Mg/m3) （3）、影响土壤密度的因素：质地、结构、有机质含量、松紧
②毛管孔隙
（2）毛管孔隙(capillary pore) 当量孔径约 为0.02~0.0002 mm，土壤水吸力约150K pa ~1500K 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。
各级孔隙的孔度
土壤孔隙度（%）=（1—土壤密度/土粒密度）×100 非活孔度（%）＝凋萎含水量%×土壤密度（容重） 毛管孔度（%）＝（田间持水量%－凋萎含水量%）×土壤密度
（容重） 通气孔度（%）＝总孔隙度%－毛管孔度（%）－非活孔度（%）
2.1.3土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系
孔隙比＝孔隙容积/土粒容积＝孔隙度/（1－孔隙度） 例如土壤土壤孔隙度（%）为55%，则土壤孔隙比为55%/
（1-55%）=1.22。 对植物生长而言，土壤孔隙比为稍大于1为好
3.孔隙的类型
土壤孔隙度和孔隙比只能说明孔隙容积与 固相容积在数量上的比例，它并不能反应土壤 孔隙性质的差别，即使两种土壤的孔隙度与孔 隙比完全相同，如果两种土壤大小孔隙的数量 和分配不同，那么它们在保水、导水、通气及 其它的性质也会有差异。
土壤孔 土 孔 隙壤 隙 度 容 容 10% 积 积 0土壤 土容 壤 土积 容 粒 积 容 10% 积 01土 土壤 粒容 容 10% 积 积 0 1土 土 土 土壤 壤 壤 粒质 质 密 密 10量 量 度 度 % 01土 土粒 壤密 密 10% 度 度 0
2.孔隙比
土壤孔隙的数量，也可以用孔隙比表示，它是指土壤中孔隙 容积和固相土粒容积的比值。
（1）.当量孔径
土壤孔隙的形状和连通情况非常复杂，孔 径的大小也变化多端，它们并非有规则的形状， 在土壤学上所说的孔隙直径是指与一定的土壤 水吸力相当的孔径，称当量孔径或有效孔径。
d 3 由毛管水的运动导 公而 式来 推
d：当量T孔径㎜，T：土壤水吸力 100Pa
（2）孔隙的分级
通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级： 非活性孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。