土壤物理学 4
土壤学的专业课程包括
土壤学的专业课程包括土壤学是农学和地理学的交叉学科，主要研究土壤的形成、分类、性质、肥力、改良和利用等方面的知识。
作为农业生产的重要基础，土壤学在农业、环境保护和自然资源管理等领域具有重要意义。
下面将介绍土壤学的一些专业课程。
1. 土壤物理学土壤物理学是土壤学的基础学科之一，主要研究土壤的物理性质及其与土壤水分、空气和根系的关系。
该课程涵盖了土壤颗粒组成、土壤结构、土壤质地、土壤容重、土壤孔隙度、土壤水分运动等内容。
通过学习土壤物理学，可以了解土壤的渗透性、保水性、通气性等特性，为土壤的管理和利用提供科学依据。
2. 土壤化学土壤化学是研究土壤中元素的分布、迁移转化以及土壤与植物、微生物和环境之间的相互作用的学科。
该课程主要包括土壤中的无机物质和有机物质、土壤酸碱度、土壤养分循环等内容。
通过学习土壤化学，可以了解土壤中的养分供应和肥料利用，为土壤肥力的调控和土壤环境保护提供理论指导。
3. 土壤生物学土壤生物学研究土壤中的微生物、动物和植物，以及它们与土壤环境的相互作用。
该课程涉及土壤微生物的分类、数量和活性，土壤动物的功能和作用，土壤植物的根系结构和功能等内容。
通过学习土壤生物学，可以了解土壤生态系统的构建和维持机制，为土壤生物多样性保护和生态系统服务提供理论基础。
4. 土壤肥力学土壤肥力学研究土壤中养分的供应、转化和利用，以及肥料的施用和效果评价。
该课程涵盖土壤养分的形态、循环和动态平衡，土壤肥力评价和土壤肥力管理等内容。
通过学习土壤肥力学，可以了解土壤养分的供应机制和调控措施，为合理施肥和高效利用肥料提供科学依据。
5. 土壤水分学土壤水分学研究土壤中水分的运动和储存，以及土壤水分与作物生长和环境的相互关系。
该课程包括土壤水分特性、水分运动和水分利用效率等内容。
通过学习土壤水分学，可以了解土壤水分的储存和供应机制，为合理灌溉和水分管理提供科学依据。
除了以上几门专业课程，土壤学还涉及土壤侵蚀学、土壤改良学、土壤保持学等其他相关学科。
土壤物理性质(四)
土壤物理性质（四）(五)土壤力学性质与耕性土壤受外力作用(如耕作)时，显示出一系列动力学特性．统称土壤力学性质(又称物理机械性)。
主要包括黏结性、黏着性和塑性等。
耕性是上壤在耕作时所表现的综合性状，如耕作的难易，耕作质量的好坏，宜耕期的长短等。
土壤耕性是土壤力学性质的综合反映。
1．土壤黏结性和黏着性 (1)概念土壤黏结性是土粒与土粒之间因为分子引力而互相黏结在一起的性质。
这种性质使土壤具有反抗外力破裂的能力，是耕作阻力产生的主要缘由。
干燥土壤中，黏结性主要由土粒本身的分子引力引起。
而在潮湿时，因为土壤中含有水分，土粒与土粒的黏结经常是通过水膜为媒介的，所以事实上它是土粒-水膜-土粒之间的黏结作用。
同时，粗土粒可以通过细土粒(黏粒和胶粒)为媒介而黏结在一起，甚至通过各种化学胶结剂为媒介而黏结。
土壤黏结性的强弱，可用单位面积上的黏结力(g/cm2)来表示。
土壤的黏结力，包括不同来源和土粒本身的内在力。
有范德华力、库仑力以及水膜的表面张力等物理引力，有氢键的作用，还往往有如化学胶结剂(腐殖质、多糖胶和等)的胶结作用等化学键能的参加。
土壤黏着性是土壤在一定含水量范围内，土粒黏附在外物(农具)上的性质，即土粒-水-外物互相吸引的性能。
上壤黏着力大小仍以g/cm2等表示。
土壤开头展现豁着性时的最小含水量称为黏着点；上壤丧失黏着性时的最大含水量，称为脱黏点。
(2)结性与瓤着性的影响因素土壤赫结性和载着性均发生于土粒表面，同属表面现象，其影响因素相同，主要有土壤比表面大小和含水量凹凸两个方面。
1)土壤比表面及其影响因素土壤质地、黍占粒矿物种类和交换性阳离子组成，以及土壤团圆化程度等。
都是影响土壤黏结性和黏着性离子大小的因素。
土壤质地愈黏重，黏粒含量愈高，尤其是2:1型黏粒矿物含量高，交换性钠在交换性阳离子中占的比例大，而使土粒高度簇拥等，则黏结性与黏着性增加；反之，土粒团圆化降低了彼此间的接触面，所以有团粒结构的土壤就整体来说黏结力与黏着性削弱。
土壤物理知识点总结图解
土壤物理知识点总结图解一、土壤颗粒性质1. 土壤颗粒组成土壤由砂、粉砂、壤土和粘土组成，颗粒大小依次减小。
2. 颗粒形态土壤颗粒的形态多种多样，有圆形、角形、片状等。
3. 颗粒结构土壤颗粒的结构有单粒结构、胶结结构、复合结构等。
二、土壤孔隙结构1. 孔隙分类土壤孔隙包括毛管孔隙、颗粒间隙和大孔隙。
2. 孔隙特征毛细管作用使土壤中的水分能上升，在土壤中形成一种特殊的溶液吸附现象，使土壤能保持一定量的水分。
3. 孔隙组成毛细管作用和颗粒结构使得土壤中有多样化的孔隙组成。
三、土壤水分运动1. 土壤中的水分形态土壤中的水分主要包括毛细吸附水、毛管水和重力水。
2. 水分运动过程水分在土壤中的运动主要有渗流、毛细吸附运动和重力排水等。
四、土壤气体运动1. 土壤中的气体土壤中的气体主要包括氧气、二氧化碳、氮气等，它们对土壤有着重要的影响。
2. 气体运动规律土壤中的气体运动与水分运动联系紧密，同时还受温度、湿度等因素的影响。
五、土壤热量传导1. 热量传导的方式土壤中的热量主要通过传导、对流和辐射传导等方式进行。
2. 土壤热力学性质土壤的热导率、热容量等热力学性质对热量传导具有重要的影响。
六、土壤质地与结构1. 土壤质地土壤质地主要指土壤中砂、粉砂和粘土的含量比例，它对土壤的肥力和透水性等具有重要影响。
2. 土壤结构土壤结构可分为状结构、团粒结构、板状结构等，不同的土壤结构对土壤的通透性、保水性等有重要影响。
七、土壤物理性质与植物生长1. 土壤物理性质对植物生长的影响土壤的通透性、保水性、含氧量等物理性质对植物生长有着直接的影响。
2. 土壤改良通过改良土壤的物理性质，可以提高土壤的肥力、改善土壤的透气性和透水性，促进植物生长。
通过以上内容的学习，对土壤物理知识有了更全面的认识。
在实际的土壤改良和农业生产过程中，对这些知识的理解和掌握将发挥重要作用。
同时，也希望通过图解和详细解释，能更好地帮助读者理解和应用这些知识。
土壤学课件第四章土壤水肥气热四大肥力因素
依靠毛细管的吸引力而被保持在土壤孔隙中的 水分，称毛管水。
毛管水的上升高度: h = 0.15 / r（cm）
一般只有砂土到细砂和粗粉质土才符合这个规律，而从中、 重壤土开始至粘土，反而是质地愈粘重，毛管水上升高度愈 低。这是因为极细孔隙中的水分为相当强的吸附力所影响， 粘滞度高，很难移动。
h 壤土
21
（三）重 力
当土壤含水量达到田间持水量后，若继续供水，则水分将在 重力作用下向下流动，或者湿润下面土层，或是流入地下水， 成为地下水的给源，这部分不被土壤所保持而在重力支配下向 下流动的水称重力水。
当土层内的孔隙全部被水充满时的含水量称饱和蓄水量或全蓄水量。
重力水也是植物有效水,但在饱和含水量时,一般旱作将 因氧气不足而不能生活,但对水稻来说,重力水是必需的。
（1）土壤有机氮的C/N比 （2）土壤含水量 （3）施肥
6
2、无机态氮的转化
NH3
挥发
硝化作用
NO3-
NH4+=NH3 +H+
无机胶体 表面的铵
粘土矿物固定
生物氮
层状硅酸盐矿 物层间NH4+
有机固相 结合态铵
（1）氨的挥发
（2）硝化作用
（3）反硝化作用 粘粒矿物晶格固定
（4）氮的固定
无机氮的生物固定
31
32
三、土壤含水量的表示方法和土壤水分测定
（一）土壤含水量的表示方法
⑴ 质量百分含量θm
水分重
= 烘干土重 ×100%
⑵ 容积百分含量θv
=
水的容积 土壤容积
×100 %=
θm ×容重
⑶ 土壤贮水量 Dw = θm × h h—土层厚度(mm)
第四章 土壤有机质
2、腐殖酸的化学性质
腐殖酸的主要元素组成是碳、 氢、氧、氮、硫，此外还含有 少量的钙、镁、铁、硅等灰分 元素。不同土壤中腐殖酸的元 素组成不完全相同，有的甚至 相差很大。腐殖质含 碳55％-60％，平均为58％， 氮3％-6％，平均为5.6％， C/N比值为10:1-12:1
腐殖酸分子中含各种功能基。其中主要是含氧的酸性功 能基，包括芳香族和脂肪族化合物上的羧基(R-COOH) 和酚羟基(酚-OH)，其中羧基是最重要的功能基团。此 外，腐殖物质中还存在一些中性和碱性功能基，中性功 能基主要有醇羟基(R-CH2-OH)、醚基(R-CH2-O-H2-R)、 酮基(R-C=O(-R))、醛基(R-C=O(—H))和酯(R-C=O(-OR))， 碱性功能基主要有胺(R-CH2-NH2)和酰胺(R-C=O(-NHR))。富啡酸的羧基和酚羟基含量以及羧基的解离度均较 胡敏酸高，醌基较胡敏酸低；胡敏素的醇羟基比富啡酸 和胡敏酸高，但富啡酸中羰基含量最高。我国各主要土 壤中胡敏酸的羧基含量在270～480cmol/kg之间，醇羟基 在220-430cmol/kg，醌基在90-189cmo1/kg之间。富啡酸 的羧基含量为640-850cmol/kg，是胡敏酸的2倍左右，富 啡酸的醇羟基和醌基的含量分别在500-600和5060cmol/kg之间。
第四章 土壤有机质
有 机 质 是 土 壤 的 重 要 组 成 部 分
在土壤肥力、 环境保护、 农业可持续 发展等方面 都有着很重 要的作用和 意义
一方面它含有植物生长所需要的各种营养元素， 是土壤微生物生命活动的能源，对土壤物理、 化学和生物学性质都有着深刻的影响
土壤有机质对重金属、农药等各种有机、无机 污染物的行为都有显著的影响，而且土壤有机 质对全球碳平衡起着重要作用，被认为是影响 -全球“温室效应”，的主要因素
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。
土壤学第四章土壤质地和结构
③ 根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于55%的，
在质地名称前冠“砂质(sandy)” 。
土壤 学
返回
（2）美国制(Soil Taxonomy)（连接） 等边三角形的三个边分别表示砂粒、 粉粒、
粘粒的含量。根据土壤中砂粒、粉粒、粘粒的含量 ，在图中查出相对应的区域，即得该土壤的质地。 （3）卡庆斯基制 (Kachinsky classification system of soil texture)
土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。
2020/3/30
5
3. 土壤比重 (soil specific gravity) 土壤密度与4℃时纯水密度之比，一般取2.65。
（二）土壤容重(bulk density of soil) 1. 概念: 单位体积自然状态土壤体（原状土）（含粒 间孔隙）的重量（干重）。（g/cm3）
土壤固、液、气三相容积比，反映土壤水、气关系。 atmosphere water
organic matter
mineral
一、土壤的密度和容重
（一）土壤密度(soil density) 1. 概念 单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙)的质
量。(g/cm3)
2. 影响土壤密度的因素 矿物组成、有机质含量、土壤质地。
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。
划分土壤质地的目的在于认识土壤的特性并合理利 用土壤和改良土壤。
3. 土壤质地分类(soil texture classification)制
（1）国际制(international system)
（三）各级土粒的物理性质
土壤学部分专业名词
1 土壤soil。
2 土壤学soil science3 发生土壤学pedology4 耕作土壤学edaphology5 土壤地理[学] soil geography6 土壤物理[学] soil physics7 土壤化学soil chemistry8 土壤生物化学soil biochemistry9 土壤矿物学soil mineralogy10 农业化学agrochemistry11 土壤分析化学soil analytical chemistry12 土壤生物学soil biology13 土壤微生物学soil microbiology14 土壤生态学soil ecology15 土壤微形态[学] soil micromor-phology16 土壤资源soil resources17 土壤区划soil regionalization18 土壤肥力soil fertility19 土壤管理soil management20 土壤利用soil utilizaion21 土壤改良soil amelioration, soil improvement22 土壤侵蚀[学] soil erosion23 水土保持soil and water conservation24 农业化学分析agrochemistry analysis25 土壤信息系统soil information system, SIS26 土壤遥感soil remote sensing27 土壤圈pedosphere28 土壤景观soil landscape29自然土壤natural soil30人为土壤anthropogenic soil31 耕作土壤cultivated soil32 森林土壤forest soil33 草原土壤steppe soil34 荒漠土壤desert soil 35 水田土壤paddy field soil36 旱地土壤upland soil37低地土壤lowland soil38湿地土壤wetland soil39 盐渍土壤salt-affected soil40 山地土壤mountain soil41高山土壤slpine soil42 风化作用weathering43物理风化physical weathering44化学风化chemical weathering45 生物风化biological weathering46 风化产物weathering product47 风化残余物weathering residue48 风化强度weathering intensity49 风化指数weathering index50 风化淋溶系数ba value51 半风化体saprolite52 风化壳weathering crust53 碎屑风化壳clastic weathering crust54 含盐风化壳salic weathering crust55 碳酸盐风化壳carbonated weathering crust56 硅铝风化壳siallitic weathering crust57 铁铝风化壳ferrallitic weathering crust58[成土]母质parent material59 土壤发育soil development60 土壤发育序列soil development sequence61 年代序列chronosequence62 地形系列toposequence63 原始土壤primitive soil, initial soil64 幼年土壤young soil65 成熟土壤mature soil66 顶极土壤climax soil67 古土壤学paleopedology68 古土壤paleosol69 埋藏土buried soil70 裸露埋藏土exhumed soil71 残遗土relict soil72土壤年龄soil age73 土壤绝对年龄absolute age of soil 74土壤相对年龄relative age of soil75 放射[性]碳定年radiocarbon dating76 [表观]平均停留时间[aparent] mean residence time, AMRT77 土壤地球化学soil geochemistry78 土壤生物地球化学soil biogeochemistry79 土壤发生soil genesis80 土壤形成soil formation81 土壤形成因素soil-forming factor82 土壤形成过程soil-forming process83 淋溶作用eluviation84 淋洗作用leaching85 螯合淋溶作用cheluviation86 [机械]淋移作用mechanical eluviation, lessivage87 淀积作用illuviation88 淋淀作用eluviation-illuviation89生物积累作用biological accumulation90 腐殖质积累作用humus accumulation91 泥炭形成[作用] peat formation92 盐化[作用] salinization93碱化[作用] solonization94 次生盐化[作用] secondary salinization95脱盐作用desalinization。
土壤地理学 第4讲 土壤固相的物理诊断特性
（2）土壤孔隙度：单位体积土壤内孔隙所占体积 的百分比，称为土壤孔隙度。 可根据土壤密度和土壤容重计算得到： 土壤孔隙度（%）=（1－土壤容重/土粒密度）×100
土壤孔性决定于土壤的质地、 松紧度、有机质含量和结构等。
土壤孔隙度(%
)
土壤孔隙体积(cm3 土壤体积(cm3 )
)
土壤体积(cm3 ) - 土粒体积粒体(cm3 )
（1）结构体：是指单个土粒相互间可借助各 种力的作用，相互复合，最后形成的团聚体。 力可以是粘结力、水膜分子力、—OH键，挤 压力等，受力不同，产生不同形状结构体。
（2）结构性：结构体的种类、数量、分布以 及结构体对土壤性质的影响。
注意：通常所说土壤结构多指土壤结构性
土壤结构是土粒相互之间的结合状态，有不同大小 和形状。
形状：侧面，横断面形状不规则。
产生条件：柱状结构是碱化土壤的标志特
征，常在干旱半干旱地带的底土出现。
大小划分：大柱状结构，>5cm；柱状结构，
3～5cm；小柱状结构，<3cm。
Primatic structure 棱柱状结构
形状：同柱状结构，棱角尖锐明显，横断面略呈三角
形。
产生条件：粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形
土壤孔度分级
按照土壤中孔隙的大小及功能进行分类。
当量孔径(equivalent pore diameter) 与土壤水吸力相当的孔隙直径称为当量孔径。
T=3/D茹林公式
D为孔隙直径(mm)。T 为水吸力，可理解为土壤对 水的吸力，单位为厘米或百 帕(hpa)
圆管假设
根据孔隙的粗细分为三类：
a、非毛管孔隙（大）：孔隙直径大于 0.02mm，水受重力作用自由向下流动，植 物幼小的根可在其中顺利伸展，气体、水 分流动。
土壤学课件：土壤物理性质
層土壤含N量為0.1%，則1公頃含N量為： 2300000х0.1%=2300公斤
➢計算孔度
三、土壤孔性
1、三相比
土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分率，
稱為固相率、液相率（即容積含水量或容積含水率，可與品 質含水量換算）和氣相率。三者之比即是土壤三相組成
糰粒結構 腐殖質含量 2)、含水量：完全乾燥，沒有粘結力；15%時，粘結力最大；隨著含 水量增加，水膜增厚，粘結力減少；水分達到飽和時，粘結性消失。
（二) 土壤粘著性 土粒粘附於外物的性質 指土粒---水膜----外物間的相互吸引的性能
1)、含水量：乾燥的土壤無粘著力，隨著水分含量增加，土粒與外 物間的水膜生成（粘著點），粘著力增強，繼而水膜太厚，粘著力下降， 到可流動的泥漿時（脫粘點），消失。
環刀取樣法
3、應用
➢ 反映土壤鬆緊度
在質地相似條件下比較 •容重小表明疏鬆多孔，結構性良好，反之緊實； •過松會加快水分損失，容重大過緊，不利根系發育，通氣透水； •旱作：適宜1.1-1.3範圍，砂土可以偏高些 。
➢ 計算土壤重量及土壤中各組分數量
例：1公頃耕層土重：耕層厚0.2m，容重1.15噸/米3 10000m2х0.2mх1.15噸/米3 = 2300噸
一、土壤結持性
指不同含水量下土壤粘結性，粘著性和塑性的綜合表現。 （一) 土壤粘結性：土粒之間通過各種引力而互相粘結在一起的性質。
它使土壤具有抵抗外力而不被破壞的能力。是產生耕作阻力的原因之一
1、粘結力(內聚力) 土粒----水膜----土粒之間的粘結作用
2、影響粘結的因素 1)、比表面：粘粒含量 含量高—粘結力強，砂土幾無粘結力
土力学第四版知识点
土力学第四版知识点土力学是土土相互作用的一门学科，研究土壤力学性质、土壤力学行为以及土壤力学应用等内容。
它在土木工程、岩土工程和地质工程等领域中起着重要的作用。
土力学的核心概念之一是土体的物理性质。
土体是由颗粒、水和气体组成的多相介质，其物理性质包括颗粒间的空隙度、颗粒大小、颗粒形状等。
这些性质决定了土体的孔隙结构和孔隙水、孔隙气体的存在形式和分布。
通过研究土体的物理性质，可以了解土体的孔隙结构和孔隙水、孔隙气体的运动行为，为土体力学行为的研究提供基础。
土力学还研究土体的力学性质。
土体是一种非饱和多相介质，其力学性质受到颗粒间的相互作用、水分的存在和分布以及孔隙气体的存在和分布的影响。
土体的力学性质可以通过试验和理论分析来研究，包括土体的强度特性、应力应变关系、变形特性等。
研究土体的力学性质可以为土木工程和岩土工程的设计和施工提供依据。
土力学中的另一个重要概念是土体的力学行为。
土体的力学行为是指土体在受力作用下的变形和破坏特性。
土体的力学行为受到颗粒间的相互作用、水分的存在和分布以及孔隙气体的存在和分布的影响。
土体的力学行为可以通过试验和理论分析来研究，包括土体的压缩性、剪切性、强度和稳定性等。
研究土体的力学行为可以为土木工程和岩土工程的设计和施工提供依据。
土力学的应用十分广泛。
在土木工程中，土力学可以用于土体的基础设计、土体的稳定性分析、土体的承载力计算等。
在岩土工程中，土力学可以用于土体的边坡稳定性分析、土体的基坑支护设计、土体的地下工程设计等。
在地质工程中，土力学可以用于土体的地震响应分析、土体的岩土工程灾害预测等。
土力学的应用可以提高土木工程、岩土工程和地质工程的设计和施工水平，保障工程的安全和可靠性。
通过对土力学的学习，我们可以深入了解土体的力学性质和力学行为，为土木工程、岩土工程和地质工程的设计和施工提供科学依据。
土力学的研究不仅在理论上对土体的行为有了更深入的认识，也在工程实践中发挥了重要的作用。
土壤物理学
土壤物理学
土壤物理学是研究土壤中物理性质和过程的学科。
它主要关注土壤固体颗粒、水分和空气在土壤中的分布、运动和相互作用。
以下是对土壤物理学的一些主要内容和研究方法的介绍：
1. 土壤颗粒：土壤物理学研究土壤中不同颗粒大小和类型的分布和组成，包括砂、粉状土壤和黏土等。
研究土壤颗粒的特性和排列方式可以了解土壤结构对水分和气体运动的影响。
2. 土壤水分：土壤物理学研究土壤中水分的分布、含量、运动和保持能力。
通过测量土壤的水分含量和势能，可以了解土壤的水分状况和水文循环过程。
3. 土壤气体：土壤物理学研究土壤中气体的分布、组成和运动。
了解土壤中氧气、二氧化碳和甲烷等气体的含量和运动特性，对于土壤通气和气体交换等过程的理解非常重要。
4. 物理过程：土壤物理学研究土壤中涉及力学、热力学和电磁学等物理过程。
这些过程包括土壤的水分运动、温度变化、土壤质地和密度对根系生长的影响等等。
在研究土壤物理学时，常用的方法包括实验室试验和现场观测。
实验室试验通常通过土柱实验、渗透试验和土壤力学试验等方法，模拟和研究土壤物理性质和过程。
现场观测则依赖于地质雷达、细密管和测量设备等工具，对土壤的物理特性进行实时监测和采样。
土壤物理学在农业、土木工程、环境科学等领域具有重要的应用价值。
它对于土地利用规划、农田水管理和环境保护等方面的决策具有重要的科学依据。
同时，土壤物理学的研究也对于改善土壤质量、提高农作物生产和土地可持续利用具有重要的指导作用。
土壤学主要分支学科
土壤学主要分支学科
土壤学是一个涉及土壤的综合科学，主要分支学科如下：
1. 土壤物理学：研究土壤的物理性质，包括土壤结构、土壤颗粒分布、土壤孔隙性质等。
2. 土壤化学学：研究土壤中的化学成分，包括土壤的养分含量、土壤pH值、土壤中的有机质、无机盐等。
3. 土壤生物学：研究土壤中的生物组成，包括土壤中的微生物、动物和植物等，以及它们与土壤环境的相互关系和相互作用。
4. 土壤分类学：研究土壤的分类和命名，根据土壤的性质和特征将土壤划分为不同的类型，以便于对土壤进行管理和利用。
5. 土壤保护学：研究土壤的保护和合理利用方法，包括土壤侵蚀防治、土壤污染控制、土壤改良等。
6. 土壤水分学：研究土壤中的水分运动和水分利用，包括土壤水分的运动规律、土壤水分的保存和利用等。
7. 土壤力学：研究土壤的力学性质，包括土壤的强度、变形特性、固结性质等，以及土壤在工程中的应用。
以上是土壤学的一些主要分支学科，它们相互交叉和互相作用，共同研究土壤的各个方面。
土壤物理学-课后习题
土壤物理学第一章土壤基质以及基质特征1、什么是土壤的基质？基质一词有什么特别的含义？土壤基质特征指的什么？土壤基质：土壤固体部分的物理结构状态称为土壤基质，是一个多分散多孔的体系。
与土壤固体一词相比，土壤基质一词更强调土壤的分散和多孔的特性。
土壤基质的分散性是指土壤的固体物质是由不同比例的、粒径粗细不一、形状和组成各异的颗粒物所组成。
自然土壤一般由分散的粒径不同的土粒和团粒组成。
各分散的土粒和团粒以及团粒内必然存在许多孔隙，大多数土壤基质中的孔隙所占的容积为一半左右，一般用孔隙度来表示。
基质特征通常包括土粒和团粒的粒径分布，土壤比表面积和土壤孔径分布。
有时可包括有机胶体的数量和粘粒矿物的种类。
土壤基质特征是土壤成土过程的产物，是物理和能量在土壤中保持和运动以及植物生长的基础或介质。
不了解土壤基质特征，也就无法了解土壤各项运动过程的真实状况。
2、哪种土壤结构最好？土壤的团粒结构最好，土壤团粒结构中由若干土壤单粒粘结在一起形成为团聚体的一种土壤结构。
因为单粒间形成小孔隙、团聚体间形成大孔隙，所以与单粒结构相比较，其总孔隙度较大。
小孔隙能保持水分，大孔隙则保持通气，团粒结构土壤能保证植物根的良好生长，适于作物栽培。
团粒是由多种微生物分泌的多糖醛酸甙、粘粒矿物以及铁、铅的氢氧化物和腐殖质等胶结而成的。
总之土壤团粒结构是通过干湿交替、温度变化等物理过程，化学分解和合成等化学过程，高等植物根、土壤动物和菌类的活动等生物过程以及人为耕作等农业措施因素而形成的，其中以人类耕作等农业措施对土壤团粒结构的形成影响最大。
良好团粒结构具备的条件：①有一定的结构形态和大小；②有多级孔隙；③有一定的稳性；④有抵抗微生物分解破碎的能力。
团粒结构对土壤肥力的作用：①能协调水分和空气的矛盾；②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾；③能稳定土壤温度，调节土热状况；④改良耕性和有利于作物根系伸展。
？3、某人做土壤粒径分析实验，得到土样各粒级占干重的百分率如下：根据以上数据，求做土壤粒径分布图，并根据国际、美国、前苏联和中科院南土所所确定的土壤质地划分标准确定供试土样质地。
土壤学章节练习题第四章土壤质地
第四章土壤质地一、名词解释1、土壤密度2、土壤容重3、土壤孔隙度（总孔度）4、实容积5、孔隙容积6、孔隙比7、固相率8、液相率9、气相率10、三相比11、土壤颗粒12、土壤粒级（粒组）13、机械组成14、土壤质地15、土壤结构16、土壤结构体（结构单位）17、土壤结构性18、土壤孔性（孔隙性质）19、当量孔径20、土体构造（剖面构造）21、孔度剖面二、填空题1、常见的土壤质地类型有______________、______________和______________。
2、“蒙金土”指_____________型土壤。
3、土壤的孔隙类型有_________、___________ 和__________三种；毛管水存在于_________中，受毛管力作用，是最有效水分。
4粒级划分标准有许多种，但一般都把土粒分为______________、______________、______________和______________四个基本粒级。
5、良好的土壤结构类型是______________。
6、田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量称为________。
7、土壤结构体分_____________、______________、_____________、______________ 四种。
8、团粒结构的形成和分为___________和___________两大过程。
9、某土壤的孔度为55%，则其孔隙比为___________。
10、土壤质地剖面包括_________________、_________________、_______________ 、_________________、_________________。
11、对旱地作物来说，适宜的土壤三相比为：固相率_________________、液相率（容积含水率）_________________、气相率_________________ 。
土壤肥料学第四章土壤化学性质
内表面积 600－800 0－5
0 600－750 0 －
外表面积 15－ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0 90－150
10－20 1－50 70－300 －
总表面积 600－800 90－150
10－20 600－800 70－300 800－900
（二）土壤胶体的性质
2.带电性：通过同晶置换和胶体表面解离和吸附 离子产生，可分为永久电荷和可变电荷 同晶置换：指组成矿物的中心离子被电性相同、 大小相近的离子取代，晶格构造保持不变的现象。 永久电荷：粘土矿物在形成时，晶格内发生同晶 置换而产生的电荷，也称恒电荷、结构电荷。 可变电荷：从介质中吸附离子或向介质中释放质 子而产生的电荷，会随介质和电解质浓度的变化 而变化的电荷。
二、土壤胶体的构造和性质
（一）胶体构造
胶核 胶粒 决定电位离子层 双电层 土壤溶液 补偿离子层 非活性层 扩散层
土壤胶团
反离 子层
土 壤 胶 体 的 构 造
+
（二）土壤胶体的性质
1.表面性质：表面积常用比表面表示 比表面： 是用一定实验技术测得的单 位质量土壤胶体的表面积，m2/g。
胶体种类 蒙脱石 水云母
（二）阳离子的交换作用
影响阳离子交换量的因素： 胶体数量、类型－施有机肥？ 蒙脱石 60－100 水云母 20－40 高岭石 3－15 含水氧化铁铝 微 有机胶体 200－450 质地 黏粒交换量大 pH—较高时，负电荷增多
（二）阳离子的交换作用
4.盐基饱和度 盐基饱和度，是指土壤胶体上所吸附的盐基离 子（K＋、Na+、NH4+、Ca2+、Mg2+)占阳离子 交换量的百分比。 BS＝[交换性盐基总量（cmol/kg）/阳离子交 换量（cmol）]×100％ ①致酸离子 H+ Al3+ ②盐基离子Ca2+、Mg2+、K+、NH4+ 、Na+ 、Fe3 + ＞80% 肥沃 50%－80% 中等 ＜50% 较低
《土壤学》第四章 土壤水分、空气与热量状况
（五）土壤水贮量（方/亩或吨/亩）
＝2/3 ×水层厚度
(六)墒情：干墒、黄墒、灰墒、黑墒 干、 润、 潮、 湿
三、土壤水分含量的测定 • （一）烘干法：常用
1、经典烘干法 ：恒温箱105－110 ºC烘干称重计算
2、快速烘干法 ：红外线烘干法、微波炉烘干法、酒精燃 烧法、电炉法等。
（三）土壤空气对植物抗病性的影响 通气不良产生还原性气体H2S、CH4、
H2、NO等会严重危害作物生长，CO2 过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育， 植株生病
氧扩散率（ODR与不同植物状况之间关系）
植物
茎叶菜 莴苣 菜豆 甜菜 草莓 棉花 柑橘
土壤类型
壤土 粉砂壤土
壤土 壤土 砂壤土 粘壤土 砂壤土
一是受辐射、气温、湿度和风速等气象因素的影响； 二是受土壤含水率的大小和分布的影响
土面蒸发过程区分为三个阶段： 1、大气蒸发控制阶段 2、土壤导水快慢控制阶段
在土壤不是很湿能进入田间时，应及时锄地松土， 减少水分蒸发。 3、水汽扩散阶段
一般情况下，只要土表有1～2mm干土层就能显著降 低蒸发强度。
田间土壤水分收支示意图
总水势（Ψt） Ψt＝Ψm＋Ψp＋Ψs＋Ψg
（二）土壤水吸力
指土壤水在承受一定吸力的情况 下所处的能态，简称吸力。
与土水势的意义一致，但只是 基质吸力和溶质吸力的和。
（三）土水势的测定
• 主要有张力计法（测定基质势最 常用）
• 压力膜法 • 冰点下降法 • 水气压法等
张力计法
压力膜法
冰点下降法
中耕
3. 合理灌溉排水，及时增减土壤水分。
变漫灌、畦灌、沟灌等地面灌溉方式为波涌灌、膜 下灌等改良的灌溉方式，有条件的可采用较为先进 的滴灌、喷灌和渗灌
土壤物理学
土壤物理学土壤水分特征曲线在相同的高度下，饱和土壤和自由水体系是平衡的。
土壤水受大气压力，因此，在参考自山水体系静水压力是零（零压力意味着零吸力）。
在没有流出之前，轻微的吸力也适用于饱和土壤中的水，当吸力大到超过某一临界值，土壤中最大孔隙中的水开始排出，同时空气进入土壤填充这一空间，这个关键的吸力就是所谓的进气吸力。
当开始饱和时，在粗糙质地和有大孔的良好聚合的土壤中，土壤吸力一般很小，但是，在密度差的聚合中纹理或是好纹理的土壤中土壤吸力一般比较大，因为在粗纹理的土壤中很多空在大小上被统一，这些典型的能展示关键空气吸力现象的土壤比那些孔径尺寸比较多的土壤做起来更加明显。
随着空气吸力被应用，将要被抽空的所有孔中的第一个将是比较大的一个，针对空气吸力的运用，它不能保留有水，回顾毛细管方程（），我们可以很稳的预测空,P,,, 2, /r气吸力，慢慢增加将会导致越来越小多的毛孔变空，直到达到一个很高的吸力值，仅仅剩下的那些很狭窄的孔有水，相似地，土壤水吸力增加、减小和吸附于土壤颗粒表面的水化封皮的厚度有关，因而土壤吸力的增加也与降低土壤的湿度有关。
在平衡时，土壤中剩余的水量是冲水空的大小和数量，还有吸附在颗粒上的水量的函数，因此它是一个矩阵水吸力函数，这个函数通常是通过实验测得，在图形上称此曲线为土壤保持曲线，也被称作土壤水分释放曲线或是土壤水分特征曲线。
迄今为止，对于土壤水吸力与基本的土壤特性的湿度关系的预测没有什麽普遍理论存在，（纹理和结构），一般来说，吸附和孔隙儿何效应太复杂而不能通过简单的模型来描述，儿个经验已经提出，明显的描绘了土壤和有限土壤吸力范围内的土壤水分特征。
在1996年维赛尔提出这样一个方程：be (6. 34) ,, a(f,,)/,，式中:，一土壤水吸力;f—土壤孔隙率;一土壤容积含水率;a, b, c—均为经验系数和指数由于计算它的常量太困难，这个方程被阻止适用，维赛尔发现常量b取(T10, a取0~3, f取0. TO. 6各不相同。
土壤物理学 著作
土壤物理学著作
《土壤物理学》是一部深入探索土壤物理性质的权威著作。
本书不仅详细解析了土壤的基本物理属性，如土壤质地、土壤结构、土壤水分和土壤温度，还深入探讨了土壤与环境的相互作用及其对人类活动的影响。
在土壤质地部分，作者详细介绍了土壤颗粒的大小、形状和分布，以及这些因素如何影响土壤的通气性、保水性、养分保持和排水性。
土壤结构部分则深入剖析了土壤团聚体的形成和稳定性，强调了土壤生物在结构形成中的关键作用。
土壤水分部分是本书的重点之一，详细阐述了土壤水分的存在状态、运动规律及其对植物生长的影响。
作者通过大量实验数据，深入分析了土壤水分的蒸发、入渗、运移和存储过程，为农业生产中的灌溉和排水设计提供了科学依据。
此外，本书还对土壤温度进行了深入研究，探讨了土壤热传导、热容、热稳定性等特性，以及土壤温度对植物生长和微生物活动的影响。
这些内容对于理解土壤生态环境、优化农业管理措施具有重要意义。
《土壤物理学》不仅是一部学术著作，更是一部实用的参考书。
它以严谨的科学态度，详实的数据分析，为我们揭示了土壤物理世界的奥秘，为土壤科学研究和农业生产实践提供了宝贵的借鉴和指导。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
由积分求得 Horton 入渗公式的累计入渗量形式：
其他模型
1911 年， Green 和 Ampt 提出基于毛细管理论的入渗 模型， 20 世纪 50 年代以前广泛使用这一模型， 70 年 代以后对这一模型作了新的解释。
Green - AmPt 模型的一些参数很难直接测得，因 此常常只能作为一个概念上的近似模型来使用。 Phllip 入渗模型（1957）
饱和导水率的实验室测定： 变水头法
变更立管的水深，则可求得一系列 K 。值，在 容许误差范围内求其平均值，即可获得所求的 导水率。
无论是定水头法还是变水头法，如何使测定土 样有足够的代表性是应用这些方法进行测定必 须考虑的一个问题。
饱和导水率田间现场测定: 双环法
是用直径不同的两个同心圆环（用钢板或硬塑料板做 成），高均 30cm 左右。将两个圆环同心地插人地表 10cm 深. 用 Mariotte 瓶保持环内水层 2 - 3cm ，外环水层主要 是为了防止内环水分的侧渗，以保证内环水分的一维 垂直人渗。经过一段时间，等内环人渗稳定后，可以 开始测定。根据 Mariotte 瓶在一定时段内水位的下降 可求得导水率 K 。
经验入渗模型
考斯加可夫（ Kostiakov ）人渗公式
考斯加可夫 1932 年在对前苏联土壤作了大量实验后提 出他的人渗公式：
式中： I 是从 0 到 t 时段的累计人渗量， γ 和 α 为经验常数。没有特定的物理含义，一般通过 实验数据拟合求得（见后述）。
式中： ί0是t=0 时的初始人渗率， ίf 是稳定人渗率， β是描述入渗降低速率的一个参数。
饱和导水率的实验室测定： 定水头法
实验室测定实验室测定导水率的仪器类似 Darcy 定律的实验仪器，测得水头损失 △ H 和流量 Q 后，如果实验中的土壤服从线性定律， 则可求得导水率 K 。 实验要在几个不同水力势梯度下进行，
为此每完成一次测定后改变进口土层的水 头，而测定过程中进口土层的水头都是 不变的，因此称这种方法为定水头法。
实际是特定条件下 Richard 方程的半解析解，先 用解析方法将基本方程变换为常微分方程，再用数值 迭代的方法求得 Philip 模型的最终解。
定解问题
基本方程采用一维的 Richrds 方程的含水量形式:
第一类边界条件（灌溉模型） 第二类边界条件(降雨模型) 第三类边界条件：积水情况，如供水强度超过土壤的 人渗能力,人渗问题较为复杂，通常采用数值法求解。
测定水分入渗的χ与t值 及对应于x的土壤水分含量
根据 λ(θ)=χt-1/2
将λ与δλ代入
得 i
i
含水量θ
50 40 30 20 10
0 110 220 330 440 50 60 70 880 990 距离/X
第三章 土壤水循环（5学时）
第一节 水分入渗 water infiltration 第二节 土壤水再分布
基质势+重力势
土壤非饱和导水率：田间喷灌法测定
设定喷灌速率低于饱和导水率，经过长时间灌溉后，土 壤上层水份含量与土壤水势都达到动态平衡。
此时各个点上的Ψm相等，土壤水只靠重力势向下移动。 而
△Ψg/△Z=1 ，于是：
喷灌速率=K
计算导水率 K:公式确定导水率K
公式都是经验性的 影响导水率的因素很复杂，可应用的函 数关系结果都令人失望，只能在极有限 的条件下应用而无普遍意义 对导水率的研究不应集中在这方面。
对大面积农田土层的平均导水率的测定，一般要在现 场挖测试坑或打测试井，然后用注水或抽水的方法测 定其流量，水势等数值，再根据 Darcy 定律求得平均 导水率，这种方法在水文地质，水利工程部门用得较 多，具体测定原理见本章最后一节。
土壤水分扩散率的测定:图解法
土壤水分扩散率扩散测定装置
进气口
开关
土壤物理学
李成亮 山东农业大学 资源与环境学院
有关测定方法
土壤饱和导水率的测定 土壤非饱和导水率的测定 土壤水分扩散率的测定
确定导水率 K 的方法:三类
按公式计算 实验室测定 田间现场测定
有关测定方法
土壤非饱和导水率的测定: 稳态流实验测定 喷灌法
非饱和导水率的稳态实验室测定
例题: 一个 50 cm 的土柱置于水源上，土柱底部（Z= 0 ）保持饱和
土壤对水的渗吸能力常用入渗率 i 来衡量，有时也用累 计入渗量 I 衡量。 入渗率 i ：土壤通过地表接收水分的通量，即单位时间 通过单位面积入渗的水量。单位 mm/m， cm/ d 。 累计入渗量 I ：在一定时段内通过单位面积的总水量。 单位:mm,cm
一、水平入渗
影响入渗过程的因素有两方面，一是供水速率， 一是土壤对水的渗吸能力。 当供水强度（即供水速率）小于土壤入渗率时（如低 强度下的喷灌，滴灌和毛毛小雨等），土壤入渗由供 水速率所控制。 当供水速率超过土壤入渗率时，地表出现积水，土壤 入渗由土壤的渗吸能力控制。
soil water redistribution 第三节 土面蒸发 soil water evaporation 第四节 植物吸水 water absorb by plant
第一节 水分入渗 water infiltration
基本概念 水平入渗 垂直入渗
基本概念
“入渗”是指水分进人土壤的过程，如降水及灌溉产生 的垂直入渗，渠道或河流产生的水平和垂直人渗等。
双环法一般只用于地表导水率（也叫稳定人渗率）的测定。如要 对某一非地表土壤的导水率进行测定，可用容重环取样然后在实 验室测定，也可用某些专门的仪器，如 Guelph 渗透仪进行测定。 有关 Guelph 渗透仪的测定原理和方法，请参阅有关 Guelph 渗透 仪的说明。
以上介绍的测定方法只能测定个别点的土壤导水率.