土壤物理学2
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。
（土壤学讲义）第2章土壤有机质
第二章土壤有机质 (Soil Organic Matter)第一节土壤有机质的来源、含量及其组成第二节土壤有机质的分解和转化第三节土壤腐殖物质的形成和性质第四节土壤有机质的作用及管理第一节土壤有机质的来源、含量及其组成一、定义是指土壤中所有含碳的有机化合物。
二、来源动、植物残体和微生物(落叶、死亡茎杆、根系、动物的排泄物、代谢产物等)人工施入土中的有机肥料三、含量耕层含有机质20%以上的土壤—有机质土壤而含有机质20%以下的土壤—矿质土壤但耕作土壤中表层有机质的含量通常在5%以下，一般在1%——3%之间。
四、组成1、元素组成C——52%-58%O——34%-39%H——3.3%-4.8%N——3.7%-4.1%其次为P、S等，C/N比大约在10左右2、化合物组成类木质素蛋白质纤维素半纤维素乙醚和乙醇可溶性化合物第二节土壤有机质的分解和转化一、分解和转化过程 (Decomposition of Organic)（一）矿质化过程1、定义：指在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机质的矿化过程。
2、各种化合物矿质化过程1）碳水化合物好气条件下分解—速度快，中间产物有机酸不易积累，最终产物是CO2和水，并释放出大量的热量。
嫌气条件下分解—速度很慢，并有大量中间产物——有机酸积累，最终产物中除有CO2外，还有大量还原性物质CH4、H2等出现，同时释放的热能也低些。
2) 脂肪、树脂、蜡质、单宁等在好气条件下—除生成CO2和水，并放出能量外，还常产生有机酸在嫌气条件下—则可产生多酚类化合物,氧化可转化为酮类化合物，也可通过聚合、缩合等作用，形成土壤沥青。
3) 木质素类不同植物的木质素，都含芳香核，是一类成分和结构都极复杂的有机化合物，是最不易分解的有机成分。
在好气条件下—主要通过真菌和放线菌的作用，先进行氧化和脱水，再缓慢分解，其芳香核变为醌型化合物在嫌气条件下—分解极漫，在沼泽泥炭地木质素大量累积。
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。
土的液限和塑限名词解释
土的液限和塑限名词解释土壤是地球表面重要的自然资源之一，被广泛应用于农业、建筑、工程和环境保护领域。
了解土壤的物理性质对于合理利用土壤、保护环境以及预测土壤工程性能非常重要。
土壤物理学是研究土壤颗粒间的力学性质、渗透性能和变形行为的科学，其中土的液限和塑限是土壤物理学中两个重要的概念。
一、土的液限：液限又称塑性液限，是指土壤在一定条件下从塑性状态转变为半液态粘性状态的水分含量。
略去细节，此时的含水量为土样干重与饱和湿重之间的水分含量，通常用百分比表示。
土的液限是土壤工程中一个重要的参数，它代表了土壤颗粒间黏聚力的强度。
液限的测定样品通常采用马歇尔钢球分析仪进行，其基本原理是通过给试样施加一定的剪应力，观察其在一定时间内产生可见的小缝隙现象，并且在试样经历一定的压实过程后，这些缝隙能够持续开裂直至试样变成流体状态。
液限值是根据试样湿干重的变化来计算的。
液限是土壤活性的重要指标之一。
对于湿润的土壤，颗粒之间会存在吸引力和结合力，这导致土壤形成凝聚结构，同时也增加了土壤的塑性。
土壤液限值的大小与土壤类型、颗粒细度、有机质含量等因素密切相关，不同土壤类型的液限值存在较大的差异。
二、土的塑限：塑限是土壤塑性的临界点，是指土壤含水量在一定条件下由塑性转变为半液态状态的水分含量。
塑限也是土壤物理学中一个重要的参数，它描述了土壤的塑性和可塑性。
塑限的测量方法通常采用托试验法，即把试样压实成固体的托球，将试样传递给另一个块状的样品来测试其可塑性。
试样会在一定的应力下产生裂缝，直到破裂。
塑限值也是由试样干湿重的变化来计算得出。
塑限是土壤塑性的一个重要特征，与土壤的颗粒粒径、结构、含水量等因素密切相关。
对于土壤工程来说，塑限值可以用来评估土壤的可塑性和可变变形性能，为土壤的工程应用提供指导和参考。
结论：土的液限和塑限是土壤物理学中两个重要的概念，它们用于描述土壤的塑性、可塑性和可变变形性能。
液限是土壤从塑性到半液态的临界点，塑限是土壤从塑性到半液态的临界点。
土力学_精品文档
土力学一、介绍土力学是土木工程中的一个重要学科，研究土壤力学和土木工程中土壤的应力、应变和变形等方面的规律。
土力学的研究对象是土壤及其力学性质，通过对土壤的特性和行为的研究，可以预测和控制土壤在工程中的行为，为土木工程的设计和施工提供科学依据。
二、土壤力学的基本概念1. 土壤物理性质土壤的物理性质包括土壤的颗粒组成、容重、孔隙比、相对密度等。
这些性质直接影响土壤的承载力、抗剪强度和渗透性等力学性质，是土壤力学研究的基础。
2. 土壤力学参数土壤力学参数包括土壤的压缩性、内摩擦角、剪切强度参数等。
这些参数描述了土壤在受力作用下的变形和破坏特性，是土壤力学分析和计算的重要依据。
3. 土壤应力状态土壤应力状态是指土壤中的应力分布情况，包括垂直应力、水平应力和剪应力等。
了解土壤的应力状态可以帮助工程师预测土壤的承载力、变形和破坏状态，从而设计出安全可靠的土木工程。
三、土壤力学的应用1. 土壤的承载力分析土壤的承载力是指土壤在承受外力作用下的最大抵抗能力。
工程师通过对土壤的颗粒组成、孔隙结构、内摩擦角等参数的分析，计算得出土壤的承载力，并根据承载力的大小来设计和选择合适的基础结构和土方工程。
2. 土壤的变形特性研究土壤在受力作用下会发生变形，包括压缩变形、剪切变形和液化等。
了解土壤的变形特性可以帮助工程师预测土壤的沉降和位移，并采取相应的补充措施，确保土木工程的安全和稳定。
3. 土壤的抗剪强度分析土壤的抗剪强度是指土壤在剪切作用下的抵抗能力。
通过对土壤的剪切试验和理论分析，工程师可以确定土壤的剪切强度参数，并结合实际工程条件进行抗剪强度的计算和分析，为土木工程的设计和施工提供重要依据。
四、土力学的挑战与发展土力学作为土木工程中的重要学科，正面临着一系列的挑战和发展机遇。
首先，随着城市化进程的加快和人口增长的需求，工程建设规模不断扩大，对土力学的研究和应用提出了新的要求。
其次，随着科技的进步和实验技术的发展，土力学研究手段和方法也将得到加强和完善，从而能够更加准确和全面地研究土壤的力学性质和行为规律。
土壤地理学第2章 土壤固相组成及其诊断特性
图2-2 土壤矿物的风化及稳定性序列图
(T为年均气温/℃，R为年均降水量/mm) 图2-3 中国地表风化壳及风化类型分异断面图
原生矿物在风化和成土过程中新形成 的矿物称为次生矿物，它包括简单盐类、 次生氧化物和铝硅酸盐类。它们是土壤矿 物中最细小的部分，具有活动的晶格、呈 现高度分散性，并具有强烈的吸附代换性 能、能吸收水分和膨胀，因而具有明显的 胶体特性，又称为黏土矿物。如图2-4、 2-5、2-6、2-7、2-8所示。
图2-23 土壤颜色三维图解
图 2-24 蒙氏土壤颜色卡图式
图2-25 蒙氏土壤颜色卡图式
思考题与个案分析
1. 土壤的基本组成是什么？如何看待它们之间的关系？ 2. 结合中国土壤粒径分级系统，简述进行土壤粒径分级
的 意义和作用？ 3. 简述土壤质地对肥力的影响，那种质地对肥力更有利？ 4. 简述土壤结构类型，为什么说团粒结构是好的结构？ 5. 土壤形态是怎样形成的，研究土壤形态的意义是什么？ 6. 说明土壤容重、比重和孔隙度的概念和意义。 7. 试分析土体硅铁铝率与黏粒硅铁铝率的差异性，阐述 其 土壤地理意义。 8. 通过土壤调查与分析，试简述土壤在陆地生态系统中
土壤有机物在微生物作用下进行分解 转化的同时，其部分分解产物又在微生物 的作用下重新聚合形成腐殖质，如图2-16 所示。有关土壤腐殖质形成的生物化学过 程归纳起来有3种学说：①木质素－蛋白 质聚合学说； ②生物化学合成学说； ③ 化学催化聚合学说。
图2-16 土壤腐殖质形成过程图式
土壤圈物质循环主要是指土壤圈内部 的物质迁移转化过程，以及土壤圈与地球 其他圈层之间的物质交换过程。其中土壤 营养元素(如N、C、P、S等)循环是当今研 究的重点，土壤中的营养元素是维持生物 体生理代谢过程所必需的化学元素，如图 2-17、2-18、2-19、2-20、2-21所示。
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。
土壤学课后习题及答案
《土壤学II》学习指导——供大农学各专业用安徽农业大学资源与环境学院土壤教研室编二零一一年八月绪论一、填空1、德国化学家李比希创立了（）学说和归还学说，为植物营养和施肥奠定了理论基础。
2、土壤圈处于（）、（）、（）、（）的中心部位，是它们相互间进行物质，能量交换和转换的枢纽。
3、土壤四大肥力因素是指（）、（）、（）和（）。
4、土壤肥力按成因可分为（）、（）；按有效性可分为（）、（）。
二、判断题1、（）没有生物，土壤就不能形成。
2、（）土壤在地球表面是连续分布的。
3、（）土壤肥力的四大因素中，以养分含量多少最重要。
4、（）一般说来，砂性土壤的肥力比粘性土壤要高，所以农民比较喜欢砂性土壤。
5、（）在已开垦的土壤上自然肥力和人工肥力紧密结合在一起，分不出哪是自然肥力，哪是人工能力。
三、名词解释1、土壤2、土壤肥力四、简答题1、土壤生产力和土壤肥力的关系2、18世纪以来有哪些主要土壤学派五、论述题1、土壤在农业生产和自然环境中有那些重要作用第一章土壤母质与土壤的形成一、填空题1、地壳中化学元素含量最高的两种元素是（）和（），含量最高的金属元素是（）。
2、按照矿物的起源，矿物可分为（）、（）两大类。
3、岩石按形成原因分为（）、（）和（）三种类型。
4、按照二氧化硅的含量，岩浆岩可以分为（）、（）、（）、（）。
5、岩浆岩按成因和产状可分为（）、（）两类。
6、岩石矿物的风化作用按风化作用的因素和特点可分为（）、（）、（）三类。
7、化学风化作用包括四种作用，它们是（）、（）、（）、（）。
8、岩石风化的三个阶段是（）、（）、（）9、土壤形成的五大自然因素是（）、（）、（）、（）和时间。
10、发育完全的自然土壤剖面至少有（）、（）和母质层三个层次。
11、岩浆岩一般具有（）构造、沉积岩一般具有（）构造、变质岩一般具有（）构造。
二、判断题1、（）高岭石是原生矿物。
2、（）伊利石是原生矿物。
3、（）云母的解理为不完全解理。
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
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
土壤学2.土壤的形态描述
一、 土壤颜色
黄壤
➢发育于亚热带湿润山地或高原常绿阔叶林下的土壤，酸性， 土层经常保持湿润，心土层含有大量针铁矿而呈黄色，集中分 布于南北纬度23.5°～30°之间，主要分布于四川、贵州、湖 南等省，为南方山区的主要土壤类型。 ➢黄壤的形成包含富铝化作用和氧化铁的水化 作用两个过程。由于高温多雨、岩石风化强烈， 在成土过程中难移动的铁、铝在土壤中相对增 多；土壤终年处于相对湿度大的环境中，土体 中大量氧化铁发生水化作用而形成针铁矿。
➢由于地表残落物分解和大量死亡的植物根系分解作用的影 响，该层有明显的腐殖质积累，腐殖质 含量丰富； ➢腐殖质层土壤颜色较暗，多团粒结构， 质地适中，疏松多孔，通透性好，养分丰 富，是剖面中土壤肥力最高的土层，也是 与植物生长最为密切的土层。
团粒结构
单个土粒
形
成
团聚体
阶 段
微团粒
与 步
骤
团粒结构
腐殖质
粉
砂粒
粒
粘粒
粉粒
砂粒
团粒结构
Ca2+
土粒
腐 殖
质
土粒
土粒
团粒结构
Fe2+ 土粒
土粒 腐 殖 质
土粒 Fe3+
Al3+
团粒结构
团粒结构对土壤肥力的作用
能协调水分和空气的矛盾；能协调土壤有机质中养分的消耗和 积累的矛盾；能稳定土壤温度，调节土热状况；改良耕性和有 利于作物根系伸展 。
一、 土壤颜色
土壤颜色与土壤的物质成分有密切关系，它在很大程度上 反映了土壤物质组成的特点，使土壤着色的物质主要有： ➢有机质、氧化锰、暗色矿物、炭屑等，使土壤程棕、灰、 黑等深色； ➢高铁氧化物，随其含结合水的程度不同而使土壤程红、 棕、黄等色； ➢亚铁化合物，使土壤程灰蓝、浅蓝、灰绿等色； ➢SiO2粉末、较纯的粘土矿物以及钙、镁、钾、钠的简单盐 类等，使土壤程白色。
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。
土壤基础理 第二章
第一篇 土壤基础理论
• 第二章 土壤的组成
第二章 土壤的组成
•
土壤，作为农业生产的基本资料和作物生长
的重要环境条件，是一种疏松多孔的物体，它是
由大小不等的微细土粒 (固体颗粒) 堆集而成，在
固体颗粒之间是各种大小和形状的孔隙，土壤空
气和水分经常充满着这些孔隙。所以，土壤是由
固、液、气三相物质组成的，在这三相物质中，
体积约占土壤总体积的 2--45％，它是土壤的
“血液”部分。气相物质即土壤空气，其体积约
占土壤总体积的5--48％ 。
第二章 土壤的组成
土壤的三相物质，是土壤各种性质产生 和变化的物质基础，也就是肥力的基础。在 基本农田的建设工作中，改造土壤，首先就 是改造土壤的固相组成，调节三相比，使之 适合于作物丰产的要求。
§2-1 土壤矿物质
• 土粒的形状都是不规则的，特别是薄 片状和棍棒状的细土粒，在长、宽、高三 个方向上相差很大，因此人们把不同形状 的土粒假定为理想的球形土粒，把这个理 想球体的直径叫做“当量直径”或“有效 直径”，以这个“当量直径”作为划分土 粒的标准。所以在土壤学中所说的土粒直 径(粒径)往往是指其“当量直径”。
§2-1 土壤矿物质 • 二、土壤矿物质的化学组成
• 土壤矿物质的化学组成很复杂，几乎包括地壳中 所有的元素。其中氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、 钛、碳等10种元素占土壤矿物质总重的99％以上， 其它元素不过1％。这些元素中，以氧、硅、铝、铁 四种元素含量最多。如以氧化物的形态来表示， SiO2、Al2O3和Fe2O3三者之和通常约占土壤矿物 质部分总重量的75％以上。因此，人们常把它们看成 为土壤的骨干成分。从我国主要土壤的化学组成分析 中也可得到证明(表1-2-1)。
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。
第三章 土壤物理化学性质概述
（5）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以 容积为基础。
（6）计算一定面积与深度的土壤质量
（7）计算一定土层内各种土壤成分的储量
计算一定面积厚度土壤质量 例：公顷耕层土壤质量 耕层厚度20cm 容重1.2g/cm3
三、土壤孔性的影响因素及其调控
（一）内因
1）土粒排列：立方体型（Ｌ）47.67% 三斜六面体（C）24.51% 2）土壤结构： 团粒结构总孔度大，大小孔度比例适合，
不良结构体总孔度小，小孔隙多，土壤紧实。 3）质地
砂 30-45% 大孔隙多 壤 40-50% 粘 45-60% 小孔隙多 4）有机质多，本身疏松，同时促进团粒结构形成。
＝（饱和持水量－田间持水量）x容重
（3）推知土壤的松紧状况
Байду номын сангаас容重
松紧状况
<1.0 1.0~1.14 1.14~1.26 1.26~1.30 >1.30
很松 松 适宜作物生长 稍紧 紧
孔隙度 >60% 56~60% 52~56% 50~52% <50%
（4）计算土壤固、液、气三相容积比率，用 以反映土壤自身调节肥力因素的功能
结构好（团粒结构），55-65%甚致70%，比非团聚体 增加1/2-1/3
理想土壤（大小一致实心圆球）。立方体47.46% 三 斜方面体24.51%
3．孔隙的分级
当量孔径：
1)非活性孔度 (<0.0002mm) 15~16ba以上 2)毛管孔度 (0.0002—0.02mm)：也称活性孔度 15~0.1ba 3)非毛管孔度 (>0.02mm)：也称通气孔度 0.1~0ba
土壤物理知识点总结
土壤物理知识点总结一、土壤颗粒分布土壤颗粒是土壤的基本组成部分，主要包括沙、粉砂、粉土和黏土四种类型。
这些颗粒的分布对土壤的性质和用途有着重要的影响。
1.沙粒沙粒是直径大于0.05毫米的颗粒，通常是由石英、长石和其他矿物组成的。
沙粒的孔隙度较大，通透性较好，但是保水能力较差。
2.粉砂粉砂是直径在0.05-0.002毫米之间的颗粒，通常是由石英、珍珠岩和其他矿物组成的。
粉砂的孔隙度适中，保水能力较好，而且含有丰富的养分，是适宜植物生长的土壤成分。
3.粉土粉土是直径在0.002-0.0002毫米之间的颗粒，通常是由矽、氧、镁、铝等元素组成的。
粉土的孔隙度很小，保水能力较强，但是通透性较差。
4.黏土黏土是直径小于0.0002毫米的颗粒，通常是由矽、氧、铝、镁等元素组成的。
黏土的孔隙度极小，保水能力非常强，但是通透性几乎为零。
根据土壤颗粒的不同分布情况，土壤可以分为砂土、壤土、粉砂土、粉土和黏土五种类型。
这种分类方法主要是依据颗粒的直径大小和比例来确定的。
二、土壤结构土壤结构是指土壤颗粒按照一定的方式组合在一起形成的结构。
土壤结构的好坏对土壤的渗透性、通透性和保水能力有着直接的影响。
1.结构单元结构单元是土壤中颗粒的基本排列方式，可以分为块状、片状、柱状、颗粒状和块结状等多种类型。
这些结构单元的形成受到土壤颗粒的大小、形状和粘合力的影响。
2.结构稳定性结构稳定性是指土壤结构在外力作用下不易破坏或改变的性质。
好的土壤结构稳定性可以有效地保持土壤的通透性和保水能力，有利于植物的生长。
3.土壤结构的改良土壤结构的改良是指通过人工手段调整土壤颗粒的排列和组合方式，使得土壤的结构更加合理，从而提高土壤的通透性和保水能力。
土壤结构的改良通常包括土地深松、施肥、施腐殖质、施有机物、施矿物物质等方法。
三、土壤水分土壤中的水分是植物生长所必需的，它对土壤的通透性、孔隙度和渗透性都有着重要的影响。
1.土壤中的水分状态土壤中的水分主要分为毛管水、凝结水、吸附水和不稳定水四种状态。
物理学在农业领域的应用
物理学在农业领域的应用物理学是自然科学中研究物质、能量以及它们之间相互作用的学科。
在农业领域，物理学的应用不仅可以增加农作物的产量和质量，还可以改善农业生产的效率，并提供可持续发展的解决方案。
本文将探讨物理学在农业领域的应用，包括土壤物理学、植物生理学和动力学。
一、土壤物理学的应用1. 土壤水分管理土壤物理学的一个重要应用是研究土壤的水分运移与保水能力。
通过测量土壤的持水量、透水性和毛细管水分吸力等参数，可以合理规划灌溉系统，提高水资源的利用效率。
此外，利用物理学原理研究土壤水分的传导规律，可以预测和避免土壤的涝渍和干旱等问题。
2. 土壤质量评估通过测量土壤的密度、渗透性、孔隙度等物理性质，可以对土壤质量进行评估。
物理学方法可以帮助农民选择适合特定农作物生长的土壤类型，并制定合理的土壤管理策略，以提高农作物的产量和质量。
二、植物生理学的应用1. 光合作用研究物理学在研究光合作用过程中发挥着关键作用。
研究光的吸收、反射和传导过程，可以帮助农民调整光照条件，提高光合作用效率。
此外，利用物理学的技术手段（如光谱分析），可以实时监测植物的光合作用情况，为农民提供精确的养分管理建议。
2. 农业遥感物理学的遥感技术可以通过卫星或无人机获取农田的影像数据，用于监测植物的生长情况、土壤湿度和植被覆盖等信息。
农业遥感技术可以帮助农民预测病虫害的发生、制定施肥和灌溉方案，并提高农业生产的可持续性。
三、动力学的应用1. 农业机械研发物理学的动力学原理在农业机械的研发和改进中具有重要作用。
通过分析力学、运动学和功率学等概念，可以设计更高效、节能的农业机械设备，提高农业生产效率。
2. 农产品储存和运输物理学的研究可以优化农产品的储存和运输过程。
例如，通过控制温度、湿度和气体浓度等物理参数，可以延长农产品的保鲜期限，减少损耗。
此外，物理学的流体力学原理也可以应用于设计优化的农产品运输系统，保护农产品的完整性和品质。
总结：物理学在农业领域的应用广泛而深入。
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。
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中子散射法：原理
快中子源发射出能量1~15Mev的快中子 且平均速度1600km/sec。 快中子被径向射向土壤中，与各种原子 核发生弹性碰撞。 经过多次反复碰撞后，快中子发生偏斜， 成为散射体，最终失掉功能，其速度与 周围粒子和平均动能一致，相接近。
中子散射法：原理
快中子的速度被降低的过程叫做热化， 被热化的中子叫做慢中子。 慢中子继续在土壤中运动，最终被原子 核吸收。 慢中子的能量为0.03ev ，速度大约 2.7km/sec
烘箱烘干法：
湿土称重 烘箱105~110℃ 2~6小时 烘干至恒重 称重 计算重量含水 量
酒精燃烧法：
湿土称重 再加酒精
称重
加酒精 点燃 火熄灭后 点燃 反复2~3次 计算重量含水率
红外线法：
湿土称重 在纸上摊匀 红外线灯下 烘烤 5~6分钟 称重 计算重量 含水率
中子散射法：原理
中子散射法：原理
方法简便，快速 一次只测定一个样品 有机质有损失，测定结果受影响 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：红外线法
方法简便，快速 一次只测定多个样品 测定结果精度差 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：中子散射法
需要预先测定θm或θv作校正曲线 需要在土壤中预设铝管 不能测定复杂土层的土壤含水量 不能测定表层土壤量 仪器有放射性，操作人员需特殊培训 可以定点连续测定 不能测定盆栽试验的土壤含水量
中子散射法：结果计算
Nw=m θv +b Nw/Ns= θv Nv-慢中子脉冲速率 Ns-标准吸收体的慢中子脉冲速率
中子仪
Gamma射线法：仪器构造
（1） Gamma射线源 （2） 检测器
Gamma射线法：原理
射线源发射出单能径向的Gamma射线 穿过填充材料（土壤） 检测器接收并 计算辐射通量。 因为土壤密度为恒定的，辐射通量仅与 土壤水分含量有关
张力计法
利用张力计测定土壤的水吸力，再根据 土壤水分特征曲线计算土壤的含水量。
张力计法
Sa
S
压力膜法—水分特征曲线
土 壤 水 吸 力
土壤含水率Θ
石膏块法
土壤水分测定方法比较：重量法
经典方法 结果准确 一次可以测定多个样品 耗时间长 不能在田间定点连续测定
土壤水分测定方法比较：酒精燃烧法
Contents
Soil water potential The units of soil water potential Measurement of soil water potential Summary of methods for measuring of soil water Soil water characteristic curve
第一节 土壤水的测定
土壤水分含量表示方法
重量含水率θm 体积含水率θv 土壤水深度De 相对含水率
重量含水率(θm)
=土壤水分重量/土壤干重×100% =（湿土重-干土重）/干土重×100%
土壤重量含水率的用途
➢用于土壤研究的基础运算 ➢用于计算土壤体积含水量 ➢用于计算土壤水深度 ➢用于计算土壤容重 ➢用于计算相对含水量 ➢用于计算土壤养分含量、盐分含量 ➢用于计算干土称样
土壤水的深度用途
用于水量平衡计算 用于灌溉计算 用于蒸腾蒸发量计算
相对含水量
=自然含水量 ÷田间持水量×100%
相对含水量用途
用于作物需水的指标 用于土壤供水的指标
请说明相对含水量与绝对含水量的用途
土壤水分测定方法
重量法：烘箱烘干法
酒精燃烧法 红外线法 微波法
中子散射法 Gamma射线法 时域反射法 张力计（负压计）法 石膏块法
土壤物理学
第二章 土壤水
Contents
Water content Measurement of soil water Summary of methods for measuring of soil water Soil water constants The calculation of soil water
土壤水分测定方法比较：Gamma射线法
可以测定极小范围内的土壤含水量 有射线危险 可以同时测定土壤含水量和容重
土壤水分测定方法比较: TDR法
可以定点，连续测定 仪器携带方便，可以用于大田或盆栽 测定结果重现性好，受环境影响小 即时读数，数据可以储存，或直接输入 计算机
土壤水分测定方法比较: 张力计法
衰减快中子所 需碰撞次数
19.0 109.2 120.6 139.5 158.5 224.9
中子散射法：原理
土壤中，氢原子质量最小 土壤物质组成中，水分子中氢占的比例 最大 土壤水的数量最不稳定 慢中子的相对密度与土壤中水的含量大 体成正相关
中子散射法：
土壤中埋入铝管 探棒落到铝管中 在需要测定的深度测量 根据慢 中子脉冲速率计算土壤Байду номын сангаас重含水量
土壤体积含水率(θv)
=土壤水分体积/土壤体积×100% =重量含水量（%） × 土壤容重
土壤容积含水量用途
计算土壤水的深度 计算土壤的三相比 计算土壤各级孔隙度
土壤水的深度De
De= θv × 土壤深度 单位：毫米
θv 是含水量，非%
土壤水的深度计算示例
若θv =0.12 土壤深度=400 mm 则De=0.12×400=48 mm
中子散射法：原理
土壤中的各种核子对快中子的减速效率 不同。 两个质量大体接近的物体相撞时其能量 丧失最多 。 快中子的热化所需要的碰撞次数与撞击 的原子质量成正比相关。
中子散射法：原理
原子质量与对快中子的衰减效率
元素名称 氢 硼 碳 氮 氧 钠
质量 1.0079 10.81 12.011 14.0067 15.9994 22.98977
时域反射法TDR：原理
土壤三相物质的介电常数差异很大 固体土粒:5 土壤空气:1 水:80.36 电磁脉冲在波导棒中的传播速度与介质 的介电常数有关。
时域反射法TDR：原理
电磁脉冲在土壤中传播时，介电常数 稳定，不受土壤类型、密度影响，与容 积含水量有很好的相关性。
v=-5.3×10-2+2.92 × 10-3εa-5.5 × 10-4 εa2 +4.3 × 10-6 εa3