第五章土壤物理性质

第五章土壤物理性质第一节土壤质地土壤质地，我们在第二章中曾提过一点，这一章中我们要比较详细地讲一下。

1．土壤颗粒的分级土壤是由固体、液体和气体所组成，其中的固体部分是由许多大小不等的颗粒所组成。

不同的颗粒，他们在成分上和性质上都不一样，人们为了便于研究，就把这些土粒按照他们的直径大小排队，再根据一定的尺度范围把这些颗粒归为几组，这些土壤颗粒组，就称为土壤粒级。

（图）世界各国所采用的划分标准，即尺度范围是很不一致的。

就现在来说，世界上主要有3种划分标准，就是国际制、原苏联制和美国制。

我国在解放前是美国制，解放后变成苏联制，这倒不是苏联制标准好，而是政治原因。

到1975年，我们国家由中科院南京土壤所和西北水保所共同拟定了一套我国自己的土壤粒级划分标准，但是，用起来比较麻烦，有一些地方也不完善，所以，用的人不多。

目前来看，在我国用的比较广泛的，还是苏联制的分类标准，也就是所谓的卡庆斯基的标准。

这种分类方法，是将土粒分成了：粒级石砾砂砾粉粒粘粒颗粒直径（mm）大于1 1-0.05 0.05 – 0.001 小于0.001为了便利起见，人们也可以把土壤粒级分为：物理性砂粒和物理性粘粒两类：物理性砂粒是直径大于0.01mm的颗粒，物理性粘粒是小于或等于0.01mm的颗粒。

有的同学可能会问，为什么按这个标准来划分？依据是什么？这个划分依据就是土粒的性质。

我们马上要将讲到。

2．土壤各粒级的性质2．1．石砾：直径大于1mm的颗粒，他们是岩石风化后残留物。

因此，他们大都保留了母岩的矿物组成，一般情况下，他们的速效养分很少，保水能力很差。

2．2．砂粒：直径在1-0.05mm，他们主要是岩石中难风化的矿物，比如，石英、白云母等。

砂粒几乎没有吸附阳离子的能力，而且颗粒之间非常松散，不能相互粘结。

颗粒间的孔隙多是一些大孔隙，所以，他们容易透气、透水，但保水能力较弱。

2．3．粘粒：直径小于0.001mm，粘粒的矿物组成是一些次生矿物，它的表面积很大，所以，吸附离子的能力很强。

也就是保肥力强。

2．4．粉粒：直径在0.05 – 0.001mm，它的矿物组成既有原生矿物又有次生矿物。

它的物理和化学性状是介于砂粒和粘粒之间。

既有良好的通气性和透水性，又有良好的保水性和保肥性。

3．土壤质地分类及其在肥力上的意义3．1．基本概念土壤的颗粒组成：土壤中各个粒级所占的百分含量，称为土壤的颗粒组成。

又称为土壤的机械组成。

如果，有人问你土壤的颗粒组成是多少的话，你就要告诉他，这个土壤中粘粒占多少，粉粒占多少，石砾和砂粒占多少，所以说，颗粒组成就是这4种颗粒的百分序列。

土壤质地：将土壤的机械组成分成几个不同的组合，并给每一个组合一定的名称，这种分类就称为土壤质地。

3．2．土壤质地分类对于质地的分类标准也有不少，但在我国，特别是林业上，常用的方法是卡庆斯基的分类标准。

这种方法非常简单、实用。

它只要测定出土壤中小于0.01mm 的物理性粘粒的含量，就可以确定出土壤的质地。

P21。

从表中，我们可以看出，他根据土壤物理性粘粒的含量，将土壤质地分为3组，即，砂土组、壤土组和粘土组。

除了卡庆斯基的分类标准外，还有国际制的分类标准，这个标准尽管是在国际土壤学会上通过的，但是由于这种方法并不能符合各国的具体要求，实际上，基本上已经名存实亡了。

另外，美国也有一套，我们国家也有，但是我国的标准太细，用起来不方便，特别是在林业土壤中应用时候。

所以，基本上没人用。

3．3．土壤质地同土壤肥力的关系1）砂土：由于砂土的颗粒大，所以颗粒之间的孔隙多为大孔隙，而小孔隙比较少，这就造成了砂土的通气性和透水性良好，但是保水性不好。

由于砂土的表面积小，所以，他吸附养分的能力差，保肥力差。

从它的矿物组成上来看，砂土的矿物组成多为石英、白云母，本身所含的养分贫乏，供养力差。

另外，砂土的土温容易升高。

原因呢，以后再讲。

由上可见，砂土具有良好的通气性，透水性和增温性。

而保肥力，供肥力较差，有效水含量也比较少。

2）粘土：由于粘土中粘粒含量较多,颗粒小，所以土壤中的孔隙多为小孔隙，这就造成了土壤的通气性和透水性不良，而保水性很强。

但由于土壤中相当一部分的孔隙非常小，这些小孔隙对水分的吸附力超过了根系的吸水力，以至于在这些孔隙中保持的水分无法被植物吸收和利用。

因此，尽管粘土中的含水量一般来讲比较高，但真正能被植物吸收利用的有效水的含量并不是很多。

另外，由于颗粒小，表面积大，能够吸附较多的养分，所以，它的保肥力比较强，而且，由于矿物组成比较复杂，可以提供比较多的养分。

除此之外，粘土的温度比较稳定，增温慢。

3）壤土：它是介于砂土和粘土之间的一种土壤。

壤土中同时含有适量的砂粒、粉粒和粘粒。

所以，在性质上，它同时具有砂土和粘土的优点，不仅具有良好的通气性、透水性和保水性，还具有一定的供养能力和保肥能力。

所以，在壤土上，一般林木都生长良好。

4．我国土壤质地的一般状况在我国的南方，热带和亚热带地区，土壤的质地多为粘土和重壤土；在暖温带和温带地区，多为壤土和轻壤土；在西北的黄土高原，也多为壤土和轻壤土；在干旱地区，主要为石质土、砂土和砂壤土；在沿河两岸，多为砂土，局部也有壤土。

这个大概了解一下就行了。

5．土壤质地改良由于砂土和粘土的肥力状况都不太好，所以，在经济力量允许的条件下，最好对他们进行适当的改良。

这种土壤改良一般都是在苗圃地、特种经济林木地上进行。

到目前为止，改良的方法提出了不少，象增施有机肥、种植绿肥等等。

也有人提出了掺土法，简单的来讲，就是如果土壤过粘，就往里掺点砂，如果过砂，就掺点粘土，从而改变土壤的质地状况。

看似简单，不容易，人力耗费太大。

科学性值得探讨。

第二节土壤结构土壤结构：土壤颗粒的空间排列方式。

1．土壤结构的种类：土壤中的颗粒，在自然条件下，他们以2种方式存在，一种是以单粒形式存在于土壤中，也就是一个一个单独存在。

还有一种是土壤单粒相互胶结在一起，以团聚体的形式存在，这些团聚体就称为土壤结构体。

不同的土壤，由于形成条件各不相同，他们结构体的形状、大小也不尽相同。

对于土壤结构体的分类，主要是根据结构体的长、宽和高三轴的发展状况来划分的。

它的划分标准，我们在第2章中，曾经讲过。

现在我们看p22。

关于结构体的形状和大小的描述，也就是结构体的划分标准，在全世界各国是比较一致的，只是在一些细节的描述上可能略有不同。

希望大家注意的是，在大多数情况下，某一土壤的结构体并不是单一的，而是许多种结构体共同存在，这就是说，在一个土层中可以有不同的结构体。

2．土壤结构体的形成：土壤结构体的形成实际上也是一个非常复杂的过程。

概括的来讲，它是在阳离子的凝聚作用、水膜的粘结作用、胶结物质的胶结作用和外力的推动作用下所形成的。

2．1．阳离子的凝聚作用我小时候曾在云南的丽江、下关等地方的农村生活过一段时间，我们当时是住在少数民族地区，那个地方没有水，平时喝的水都是从河里提上来的水，但是河水很脏，泥沙也多，水都是黄的，所以没法直接喝。

因此，每次大人都要先往水里面放一些明矾，等过了一阵以后，水里的脏东西，都慢慢地沉到了桶低，水也变清了。

当时因为很小，也就4-5岁的样子，总是弄不明白。

后来才知道，明矾所以能使水变清，就是因为明矾中含有Al3+和K+，而我们知道土壤是带有负电的，所以，通过这些阳离子，就可以把原来分散的这些小的土壤颗粒连接到一起，成为一些相对来讲比较大的颗粒，发生沉积。

所以阳离子他有这种凝聚作用，但是不同的阳离子，它的凝聚力是不同的。

人们根据阳离子的凝结力，总结出了这么一个序列。

P23，从这个序列中，我们可以看到，价数越高，凝聚力越大。

2．2．水膜的粘结作用由阳离子凝聚所形成的凝聚团，我们称他为粘团。

这个粘团他可以吸附水分子，在他的表面形成了一层很薄的水膜，当粘团相互靠近时，水膜被共用，这样粘团就被连接到一起，形成了更大的颗粒。

（图）大家可能有这样的经验，当两块湿玻璃被重叠放到一起的时候，这两块玻璃就会被连到一起，为什么？就是因为水膜的粘结力。

但是，这种由水膜所形成的大的颗粒，是很不稳定的，因为水分蒸发失去后，土粒就会散开。

所以，他们还要在胶结物质的胶结作用下，才能形成稳定的结构体。

2．3．胶结物质的胶结作用土壤中的胶结物质可以归纳为3类，即，简单无机物（主要是指含水的铁、铝化合物）；有机物；粘粒简单无机物：这类物质往往包在土粒的表面，当他们脱水后，就把土粒胶结到一起，比如，我们国家的红壤和砖红壤中的土壤结构体一般都是这样形成的。

有机物：这类物质主要有腐殖质、多糖类、蛋白质和木素等，另外，许多微生物的分泌物也有团聚作用。

在这些物质中，最重要的是腐殖质，因为他们在有机质中含量最多，大约是50-90%，他们也是包在土粒的外面，把这些土粒胶结在一起。

但是有机质的胶结作用只有一次，因为当他们被微生物分解以后，也就失去了胶结作用。

所以，这也是我们要不断地给土壤补充有机质的重要原因之一。

粘粒：粘粒因为他们本身的表面积很大，粘结力很强，所以，他们在土壤结构体的形成过程中也起着重要作用。

2．4．外力的推动作用土壤结构体的形成，除了上述3种作用以外，还要有外力的推动，这些外力的推动作用主要有，根系的穿插，土壤的干湿交替和冻融交替等等，这里就不细说了。

总之，土壤结构体是在上述4种作用下，形成的。

3．土壤结构体和土壤肥力的关系结构体和肥力的关系，关键在于结构体改变了土壤的孔隙状况，从而影响到土壤的水分和通气状况，一般来讲，具有团粒、粒状和团块状结构的土壤，他们的通气性、透水性、保水性都比较好。

而板状和柱状结构等，一般来说，不太好。

板状结构非常致密，孔隙小，通气和透水性不好，而且根系难以穿插，而柱状结构，漏水漏肥。

第三节土壤比重、容重和孔隙度1．土壤比重单位体积土壤固相物质的重量，称为土壤比重（g/cm3）。

这里要大家注意的是，单位体积仅仅是指土壤固体物质的体积，并不包括土壤的孔隙体积。

由于，土壤固相物质是由矿物质和有机质组成的，所以，土壤比重的大小也是由这两种物质的比重所决定的。

不同的土壤，比重不同，但是，一般情况下，人们为了方便，就用各种土壤比重的平均值2.65来代表。

2．土壤容重土壤容重是指单位体积原状土壤的干土重，单位也是g/cm3。

大家注意，这里所说的单位体积不是仅仅指土壤固体物质体积，他还包括土壤孔隙体积。

也就是土壤的总体积。

原状土壤是指没有经过破坏的土壤。

影响土壤容重的因素主要有：土壤质地：质地不同，土壤孔隙状况不同，容重不同；土壤结构：土壤结构越好，容重越小。

有机质：有机质越多，容重越小。

因为有机质本身是疏松、多孔，增加了土壤孔隙体积，减少容重土壤的松紧状况：相同的土壤，土壤越松，容重越小。

3．土壤孔隙度土壤孔隙度是指单位体积原状土壤中，土壤孔隙体积所占的百分率。