第三章 土壤的基本性质

（四）、土壤孔性的影响因素及其调控
影响因素
土壤 性质
有机质含量 土壤结构性
有机质含量高的土壤孔度大，容重小，通气孔多； 为大孔隙； 不同结构体类型孔隙状况不同；
结构体（土团）内部较紧实，多小孔隙；结构体间则多
土壤质地 土粒排列 方式
外界 因素
粘土孔度大，但以小孔隙为主，砂土孔度小，但以通气 孔隙为多； 不同松紧状况土壤孔度不同； 排列疏松，大孔隙多一些；排列紧实则相反；

大小 土壤结构体 形状 土壤结构 孔 性 土壤结构性 肥力特性
不良性状 结构体
块状结构 片状结构，鳞片状结构 柱状结构，棱柱状结构 核状结构
团粒结构 微团聚体
理性结构体
孔隙度和孔隙级别 协调水、肥、气、热的能力和改善 耕性能力 水力学稳定性 机械学稳定性 生物学稳定性
稳定性
(二)土壤结构体类型及特性
对于大多数植物来说，土壤容重在1.14—1.26g/cm3之间比较适宜。
4、容重、孔隙度与土壤松紧程度关系
松紧程度 容重(g/cm3) 孔度(%)
最松 松 适合 稍紧 紧实
<1.0 1.0~1.14 1.14~1.26 1.26~1.30 >1.30
>60 60~56 56~52 52~50 <50
(二) 土壤物理机械性 •概念:是多项土壤动力学性质的统称，主要包括粘
结性、粘着性、可塑性、胀缩性等。
1、粘结性和粘着性
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引力而
相互粘结在一起的性质。 土壤干燥：由土粒本身的分子引力引起； 土壤湿润：土粒- 水 – 土粒间的分子引力；
土壤粘着性：土壤在一定含水量的情况下， 土粒粘着在外物表面的性能。
3 当量孔径(mm) = 土壤水吸力 注：式中土壤水吸力以 kPa或毫巴为单位
2、土壤孔隙类型
按当量孔 径大小及其 作用，分为 三类
孔隙类型 孔径大小 ( mm) 土壤水吸力 （kPa） > 1500 150 ~ 1500 < 150 所含水分有效性 无效 有效 主要贮存空气
非活性孔隙（无效孔隙） < 0.002 毛管孔隙 通气孔隙 0.002 ~ 0.02 > 0.02
(三) 团粒结构体的形成
1、团粒结构的形成过程： 团粒结构形成的过程有“多级团聚说”和“粘团 说”。 分两阶段。 第一阶段：单粒（或粘粒）在胶体凝聚、水膜粘结 以及胶结作用下形成初级复粒或致密的小土团。 稳定性差，易分散。
第二阶段：各种胶结物质（粘粒、有机物质 等）在外力作用（如生物的穿插、分割、挤 压等作用、干湿交替、耕作等）下，使初级 复粒进一步相互逐级粘合、胶结、团聚，依 次形成第二级、第三级……微团聚体，再经 多次聚合，最终成为大小形状不同的团粒结 构体。因此，团粒结构不仅孔度大，而且具 有多级孔隙。
容重 密度
2、土壤孔隙比=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）
（三）土壤中大小孔径的分级
把孔隙按照孔隙中水分被土壤吸持的力
的大小划分为若干级。
1、土壤水吸力和当量孔径 土壤学中所说的孔隙直径，是指与一定的土 壤水吸力相当的孔径，叫做当量孔径。其与 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：
1、长、宽、高三轴平均发展的似立方体型结构体。 主要类型：块状结构体 和核状结构体；
肥力特点：块状结构体间 粒间孔隙过大，不利于蓄 水保水，易透风跑墒，出 苗难；出苗后根不着土造 成“吊根”现象，影响水、 肥吸收；内部紧实，不利 于扎根；
核状结构：长、宽、高大致相近，
边面棱角明显，较块状结构小。
蒜瓣土
粒（不含粒间孔隙）的干重。单位g.cm-3。
2、土壤比重（也叫土粒比重）：土粒密度与水的密
度（4℃时) 之比。无量纲。常取2.65。
4℃时水的密度为1g.cm-3，因此土壤密度与土壤比重
数值相等，但土壤比重无单位。在土壤学中，习惯上
两者混用。
3、土壤容重：单位容积土体（包括孔隙）的干质量。
土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内。
3、土壤可塑性
•概念:是土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成
各种形状，当在外力解除和土壤干燥后，仍能保持该种形
状的性能。
•影响因素：
(1)、土壤含水量：干土没有可塑性，当水分含量增加，土
壤才表现可塑性。 重要概念：下塑限、上塑限、塑性值（塑性指数)；
(2)、土壤质地：土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑
一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。
孔隙容积 1、土壤孔隙度 = ╳ 100% 土壤容积 土壤容积 — 土粒容积 = ╳ 100% 土壤容积 = （1 — = （1 — = （1 — 土粒 容积 土壤 容积
） ╳ 100%
） ╳ 100% ） ╳ 100%
土壤质量/密度
土壤质量/容重
单个土粒 团聚体
微团粒
2、团粒结构形成的必备条件 （1）胶结物质（成型内力） a,有机胶体。腐殖质，多糖等。 b,无机胶体。粘土矿物、铁铝氧化物等。 c,胶体凝聚物质。属金属盐类。
腐殖质
粉 粒
粉粒
砂粒
粘粒
砂粒
Ca2+
土粒
土粒
腐 殖 质
土粒
Fe2+
土粒
土粒
腐 殖 质 Fe3+
土粒
Al3+
（2）成型动力（成型外力）
肥下渗通道，造成跑水、跑肥
3、水平轴方向发达的扁平型结构体 主要类型：片状结构体；横轴大于纵轴， 呈扁平状，出现于老耕地的犁底层。
土壤肥力特点：结构体 内部紧实，多为非活性 孔隙，有效水少且通气 不良，不利于扎根；结 构体间裂隙太大，通气 虽好，但易漏水、漏肥；
卧土、 平搓土
4、近似球形的粒状结构体
性愈强； 但一般不改变塑性值。 (4)、土壤矿物组成：蒙脱石类分散度高，塑性值 大，高岭石类分散度低，塑性值小。 (5)、土壤代换性阳离子的组成
1、土壤孔性
2、土壤结构性
土壤的基 本性质
3、土壤耕性 4、土壤胶体 5、吸收性能 6、酸碱性
第一节 土壤的孔性、 结构性和耕性
一、土壤孔性 是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土
层中分布情况的综合反映。
小 孔 隙
大 孔 隙
（一）、土壤比重和容重
1、土壤密度（也叫土粒密度）：单位容积的固体土
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孔隙度
47.46%
24.51%
大小颗粒相互填 充是土壤孔隙度 达到了最低值
4、对于大多数作物适宜的孔隙状况：
耕层土壤总孔隙度为50 ~ 60%，其中通气孔隙度 为8~10%以上，如能达到15~ 20%为最好；土体内 的孔隙垂直分布为“上虚下实”。上部耕层 （0~15cm)的孔度为55%左右，通气孔度15~20%， 底层土壤（15 ~ 30 cm）孔度和通气孔度分别为 50%和10%左右。上虚有利于通气和种子的发芽， 破土。“下实则有利于保水和扎稳根系。“上虚下 实”是相对而言，下层必须保证一定孔度，有利于 根系伸展，扩大觅水觅肥空间，有利于微生物活动， 有利于土壤排水等。
降雨或灌溉 土壤容重变化：灌（降）水前小于灌（降）水后 大于 土壤容重变化： 施肥 前 施肥 后； 施有机肥 小于 施 化肥。 施肥 土壤容重变化：耕作前大于耕作后； 耕作 …… 其它
二、 土壤结构性
（一）土壤结构性的概念

土壤结构体：土壤中的土粒在内外因素的综合 作用下，相互团聚成大小、形态和性质不同的 团聚体，这种团聚体称为土壤结构或结构体。 土壤结构性：结构体在土壤中的类型、数量、 排列形式、孔隙状况以及稳定性的综合特性。
a,土壤生物作用 b, 干湿交替、冻融交替和晒垡作用：冻融交替作用：
c,土壤耕作作用：
（四）其它结构体的形成
立方体型、条柱型、片状型结构体多由 单粒直接粘结而成，或由已有结构体在机械 力作用下沿一定方向破裂而成，没有经过多 次复合和团聚作用。因此，其孔性不良。
(五)土壤结构的改善和恢复
•目标：恢复和促进土壤团粒结构的形成，改良
由土粒- 水 – 外物间的分子引力引起；
粘结性和粘着性：耕作时产生阻力的主要原因。
2、影响因素 (1)土壤质地：土粒愈细，粘结性和粘着性愈强； (2)土壤含水量： 含水量愈少，粘结性愈强（纯砂土干燥时无粘结性）；
土壤干燥时无粘着性，随含水量增加而增加，超过一定
含量后则下降。 (3)土壤有机质含量 (4)土壤结构：团粒结构减少了土团的接触面，使粘结性 和粘着性有所降低； (5)土壤代换性阳离子的组成
3、土壤各种孔隙度的计算
土壤总孔度（%）=非活性孔度（%）+毛 管孔度 （%）+通气孔度（%） 其中：非活性孔度（ % ） = 非活性孔容积 / 土壤容 积 毛管孔度（%）=毛管孔容积/土壤容积 通气孔度（%）=通气孔容积/土壤容积

土壤吸足毛管水而排除重力水的条件下（即在 田间持水量时）三种孔度依次代表土壤中的无 效水、有效水（毛管水）、空气容量。 毛管孔度（%）=（田间持水量-凋萎含水量）╳ 容重╳ 100%
团粒结构： 团粒结构是指近似
球形的较疏松的多孔的小团聚体，
直径约为0.25~10mm。
微团聚结构指 0.25mm 以下的团聚
体。
蚂蚁蛋、
米糁子
团粒结构土壤肥力特点： ①具有多级孔隙；团粒内部多为毛管孔隙，团粒
之间多为通气孔隙。大孔隙通气、透水，小孔隙
保水、蓄水。能协调水分和空气的矛盾。 （原因与其形成过程有关）
团粒间较疏松，根系穿插容易； 团粒内部相对紧密，有利于根系的固着；
不良结构体： 块状、核状、柱状、棱柱状和 片状结构体总孔隙度小，主要是小的非活性孔 隙，结构体之间大的通气孔隙，往往成为漏水 漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯 断根系。
良好结构体：团粒结构体
不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的 大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多， 兼有蓄水和通气的双重作用。
土壤容重一般是比重的一半左右。
5、土壤容重作用 (1)计算工程土方量 土壤重量=土壤体积×土壤容重 (2)估算各种土壤成分储量 (3)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 (4)计算土壤三相比
举例 1：设耕层厚度0.2m，容重1.3t/m3，有机质含量， 15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。 1hm2（104m2）0.2m土层计： 土壤重量=10000×0.2×1.3=2600t 有机质储量=2600×0.015=39.0t 全氮储量=2600×0.00075=1.95t
②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾；
大孔隙有充足的氧气供应，好气性微生物活动旺
盛，有机质分解快； 小孔隙中有机质进行嫌气分解，速度慢而使养分
得以保存。
③能稳定土壤温度，调节土壤热量状况；
④团粒结构降低了土粒间的粘着性、粘结性，减 少了耕作阻力，提高了耕作质量，土壤耕性好；
⑤有利于作物根系的伸展和生长；
不良结构性状。
•措施：
（1）增施有机肥料；（2）合理轮作； （3） 正确耕作； （4）科学的土壤管理：合理灌溉、晒垡；酸性 土壤施用石灰，碱性土壤施用石膏改良等； （5）应用土壤结构改良剂；
三、 土壤物理机械性与耕性
(一) 土壤耕性:土壤在耕作时所表现的特性。 内容：①耕作时的难易程度；②耕作质量的好坏； ③适宜耕作时间的长短； 影响因素：土壤物理性质，尤其是土壤物理机械性；
核状结构体小孔隙过 多，尤其是非活性孔 隙过多，孔性不良， 水、气不协调。
2、垂直轴方向发达的条柱型结构体 柱状和棱柱状结构体：在土体中直
立，棱角不显的叫做柱状结构，棱角
明显的叫棱柱状结构体。
土壤肥力特点：结构体内部紧实，孔隙
立土
小而少，通气不良，根系难以伸入；结
构体间易形成大的垂直裂隙，成为水、
2、上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为5%，要求 灌水后达25%，则每公顷的灌水定额是多少？ 2600t *（25%-5%）=520t
(二)土壤孔（隙）度和孔隙比
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）度又叫总孔度。土壤孔隙比是土壤中 孔隙容积（液相和气相）与土粒容积（固相）的比值。 都是土壤孔隙的数量指标，用以反映土壤孔隙总量的多 少。
紧实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。 典型土壤容重
土壤 泥炭 蓬松盐土 灰化层 黑钙土耕层 沼泽土 容重（g/cm3) 0.20~0.50 0.80~1.00 0.80~1.00 1.10~1.30 1.10~1.30 土壤 黄土 土壤碱化层 土壤龟裂层 灌溉后土壤结壳 容重（g/cm3) 1.35~1.50 1.50~1.70 1.70~1.90 1.60~1.90