土壤物理学1.
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。
土壤物理学 1
Soil Physics
W.A.Jury, R. Horton 2004年第六版
土壤固相 土壤水分保持 土壤水分运动 田间土壤水分状况 土壤热状况 土壤通气 土壤溶质迁移－引进CDE和TFM 土壤性质的空间变异分析方法
贡献： 达西定律－反映水在多孔介 质中渗流规律的实验定律 开创了地下水流在多孔介质 中运动的科学－地下水动力学
h q KA L
Henry Darcy 1803～1858 法国水力工程师 巴黎市工程局局长和技术总监
贡献： 土壤物理性质测定方法 土壤能量平衡－计算蒸发 植物吸水和腾发
Champ B. Tanner 1920~1990 University of Wisconsin 1981年作为第一个土壤学家入美国科学院院士
请回忆：
土壤质地的分类 分类标准 各类别的性质
（二）土壤粒级
土粒的分级---根据土粒直径的大小，加以归类。
粒级---土粒的大小分级。（同一
粒级的土粒大小相似，性质相似）
实际上，土粒的形状是不规则的，为了按大小进行土粒分 级，以土粒的当量粒径和有效粒径代替之。
当量粒径equivalent grain size——当量粒径的概念
比重计法： 1、简易比重计法 2、甲种比重计法 吸管法： 1、吸管法 2、微吸管法 3、简易吸管法
研究理想土壤的意义：
把各级土粒当作实心圆球，与实际情况相差 甚远（尤其是对于片状粘粒来说），但在土 壤学、土工学研究及应用中把这种以圆球堆 积的“理想土壤”沿用以久。采用时，利用 各种修正参数，使之接近土壤的实际情况， 取得了不少成果。
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。
第五章 土壤物理性质
X、Y、Z相 同发育
野外判定土壤结 构，让其自然散 碎，所呈形状
块状
X、Y发 育
片状
Z 发育
柱状
土壤结构类型示意图
三、土壤团聚体
团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而 形成的直径＜10mm的结构单位。 （一）团聚体的形成 团聚体形成的过程是一个渐进的过程。大 体上可分为两个阶段。第一阶段是矿物质和次 生粘土矿物颗粒，通过各种外力或植物根系挤 压相互默结，凝聚成复粒或团聚体。第二阶段 是团聚体或复粒再经过胶结、根毛和菌丝体的 固定作用形成团聚体。
粗 砂
中 砂 物理性砂粒 细 砂 粗粉砂 中粉砂 物理性粘粒 细粉砂 粘 粒
1～0.25 0.25～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001 ＜0.001
3 我国土粒分级标准
由中国科学院南京土壤研究所于1978 年提出，是按我国习惯用标准，并结合群 众意见综合而成的土粒分级标准。
第三节 土壤孔隙状况
一、土粒密度
土粒密度是单位容积土粒的质量。土粒 密度曾称土壤比重，单位是g／cm2。
二、土壤密度
土壤密度又称“土壤容重”，指 单位容积土壤的质量。根据干土和湿士
质量，又可分别为干土壤密度和湿土壤
密度。
三、土壤孔隙状况
（一）土壤孔隙度
土壤孔隙度指单位土壤总容积中的孔
隙容积。土壤孔隙度一般不直接测定，而
（三）团聚体与土壤肥力的关系 1 创造了土壤良好的孔隙性 2 水气协调土温稳定
3 保肥供肥性能良好
4 土质疏松、耕性良好
(四)团聚体的崩解 1.机械破坏 2.物理化学破坏 3.生物破坏
(五) 良好土壤结构-团粒聚体的培育
1 深耕结合施用有机肥料 2 种植绿肥 3 合理耕作 4 施用上壤结构改良剂
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。
第四章 土壤物理性质
（三）孔隙的分级
1. 当量孔径 与土壤水吸力相当的孔隙直径称为当量孔径。 T=3/D D为孔隙直径（毫米）。T为水吸力，可理解为
土壤对水的吸力，单为厘米或百帕（hpa）。
三、土壤孔性
（一）概念 土壤总孔度、大小孔隙分配、孔隙在土体中分布。 （二）孔隙度(soil porosity)
土壤全部孔隙容积(pore volume)占土体容积的百 分率。
水和空气共存并充满于土壤孔隙中。
2. 土壤三相组成及孔度计算 总孔度(total porosity)＝ (1－容重/密度) ×100% 固相(solid phase)＝(容重/密度) ×100% 液相(liquid phase)＝(水分重量百分率×容重) ×100% 气相(gas phase)＝(总孔度－液相) ×100% 土壤三相比＝固相:液相:气相
土粒后形成核状结构。 大 小 划 分 ： 大 核 状 ， 直 径 > 1 cm； 核 状 ， 直 径
7～10mm；小核状，5～7mm。
4. 柱状(columnar structure) 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。
表3－1 土壤中常见组分的密度
密度(g/cm3)
2.60～2.68 2.54～2.57 2.62～2.76 2.77～2.88 2.70～3.10 2.85～3.57 3.15～3.90 3.60～4.10
组分
赤铁矿 磁铁矿 三水铝石 高岭石 蒙脱石 伊利石 腐殖质
密度(g/cm3)
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
土壤物理名词解释和填空
第一章 土壤基质及基质特征土壤基质：指土壤的固体部分，它是一个分散和多孔的体系。
土壤基质的分散性：是指土壤的固体物质由不同比例的、粒径粗细不一、形状和组成各异的颗粒所组成的。
粒径分布：土壤基质中各级粗细土粒的数量和比例，也成为土壤的机械分布。
土壤的孔隙状况：土壤基质的孔隙度，各级不同孔径孔隙的数量比，孔隙的形状、弯曲和连接程度。
土壤的基质特征有：1.土粒和团粒的粒径分布；2.土壤比表面积和土壤孔隙的孔径分布；3.有机胶体的数量和黏粒矿物的种类。
当量粒径：与土粒沉降速度相同的球体土粒的直径。
通常分为砾、砂粒、粉粒、粘粒四个大的粒级。
粒级分析通常分为三步：土粒的分散、粗土粒的筛分、细土粒的沉降分离；分散剂的选择：酸性土壤加氢氧化钠，中性土壤加草酸钠，碱性土壤加六偏磷酸钠。
常用测量方法有：比重计法和吸管法。
土壤质地：土壤中各粒级占土壤重量的百分比组合。
土壤比表面积：单位质量土粒的总表面积，或单位容积土粒的总表面积，或单位容积土壤的总表面积。
土壤的孔径分布：各级粗细不同孔径孔隙所占总容积的百分数。
土粒密度应成为土壤固相密度或土粒平均密度：s s sm V ρ=，常取2.65g/cm 3. 干容重，又称土壤密度：()s s b t s w a m m V V V V ρ==++ 总容重，指单位容积土壤湿土壤的质量：()()t s w t t s w a m m m V V V V ρ+==++ 孔隙度：表示单位容积干土壤（即土壤基质）中孔隙所占百分数：1ss t s b s b s t s bm m V V f m V ρρρρρ--===- 质量含水量，指水与干土粒的质量比或重量比：w m sm m θ= 容积含水量，指单位容积土壤中水所占的容积，w V tV V θ=。
与质量含水量的关系：V b m θρθ= 饱和度，指土壤中水的容积与孔隙容积之比，即()w w f w a V V s V V V ==+，且sf θ=。
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。
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
第3章土壤的基本性状1物理性质
二、土壤孔隙度(porosity)
1、概念：指土壤孔隙体积占土壤体积的百分数。
2、公式计算： 容重
土壤孔隙度（％）＝（1－ —— ） 比重
孔度 土壤孔隙比 = ————
1—孔度
土壤孔隙度一般在40％-70％之间变动，其大小与土壤质地、 结构、有机质含量有关。
例：已知某土壤的密度是2.65g/cm3，容重为 1.3g/cm3，试计算出该土壤的总孔隙度。
3、柱状和棱柱状：土粒胶结成纵轴长于横轴的柱状体。 边面明显有一定形状，顶部园而底部平，为柱状结构； 若边面有明显棱角者为棱柱状结构。常出现在质地粘重、 有机质缺乏的心土和底土层。
4、片状结构：土粒排列成水平状，三轴中两轴特别 发育，纵轴特别短的结构体。长期耕作受压，使土粒 粘结成坚实紧密的薄土片，成层排列（犁底层）。其 孔隙组成基本上是毛管孔隙，没有大孔隙，透水通气 保水性能较差。影响作物扎根和上下层水、气、热的 交换以及对下层养分的利用。
2）非毛管孔隙：毛管水不能占据的大孔隙。孔径 大于0.1mm以上，难于保持水分，主要是透水通气 和贮存空气的场所。其数量用非毛管孔隙度表示。
3、总孔隙度：毛管孔隙度和非毛管孔隙度之和为总 孔隙度。
旱地土壤：良好的土壤耕层总孔隙度一般为50%60%，非毛管孔隙度 > 10％，毛管孔隙与非毛管孔 隙比为2~4:1。
2、块状和核状结构：土粒相互交结成不规则的土块， 内部紧实，长、宽、高三者大致相似，称为块状结构； 按大小分为大块状(>10cm)和小块状结构。若土团边面 棱角明显，形状似核(1-3cm)为核状结构。常出现在有 机质含量少，质地粘重的土壤表层、底土和心土层。 这类结构的土壤，水肥气热及耕性等条件较差。
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。
.简述近代土壤学发展的主要学术观点,试述近年来土壤学发展的特点。
简述近代土壤学发展的主要学术观点,试述近年来土壤学发展的特点近代土壤学发展的主要学术观点可以总结为以下几个方面：1.土壤物理学观点：重视土壤孔隙结构和水分运动，强调土壤颗粒间隙的大小、形态和连通性对土壤水分、气体交换和植物根系生长的影响。
2.土壤化学学观点：关注土壤中的矿物质成分、有机质含量、土壤pH值以及土壤养分的循环和供应等，强调土壤的化学性质对植物生长和土壤肥力的影响。
3.土壤生物学观点：注重土壤中微生物、蚯蚓、昆虫等生物的活动和作用，认识土壤生物对有机质分解、养分循环和土壤生态系统功能的重要性。
4.土壤质量观点：着眼于土壤的整体质量和可持续性，考虑土壤结构、质地、有机质含量、养分供应和生物活性等综合指标，以评估土壤对植物生长和环境健康的适应性。
近年来土壤学发展的特点如下：1.跨学科研究：近年来，土壤学越来越注重与其他学科的交叉融合，如生态学、地球化学、环境科学等，以解决全球土地资源和环境问题。
2.数字化和遥感技术的应用：现代土壤学借助先进的数字化技术和遥感技术，如地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、卫星遥感等，实现土壤信息的数字化获取和空间分析。
3.可持续土壤管理：关注土壤的可持续利用和保护，强调保护土壤资源、改善土壤质量、降低土壤侵蚀和土地退化的风险，以支持可持续农业和环境健康。
4.土壤健康概念的提出：近年来，土壤健康的概念逐渐引起关注，将土壤视为一个复杂的生态系统，强调土壤生物多样性、微生物活性和有机物的积累对土壤质量和生态系统功能的重要性。
总的来说，近代土壤学发展在学术观点和研究方法上的逐步演变，以及对可持续土壤管理和土壤健康的重视，反映了土壤学作为一门综合性学科的发展趋势和对应的需求。
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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土壤－一种分散体系 土壤的机械成分 土壤水分系统的物理性质 土壤结构 土壤空气 土壤水分 土壤灌溉的原理 土壤排水的原理 土壤温度 土壤物理性质与耕作关系 土壤物理特性与侵蚀关系
作为一个分散体系的土壤 土壤胶体的粘度与膨胀 土壤的力学特性 土壤结构的形成与分类 土壤机构的评价与农业意义 土壤通气性 土壤的热状况 土壤水分保持－引进了能量概念 土壤水分运动－引进了水分运动方程 田间土壤水分状况－引进了水量平衡 土壤水分与植物的关系 土壤水分管理 土壤侵蚀－水蚀 土壤侵蚀－风蚀
土壤物理学 1986版
姚贤良 程云生，农业出版社
土壤物理学 附实验 1993版
华孟 王坚 秦耀东，北京农业大学出版社
土壤物理学 1998版
郭素珍，内蒙古文化出版社
土壤物理学 2003版
秦耀东，高等教育出版社
土壤物理学 2006版
邵明安 王全九 黄明斌，高等教育出版社
土壤水动力学
W.A.Jury, W.R.Gardner, W.H.Gardner, L.D.Baver 1991年第五版
Soil Physics
W.A.Jury, R. Horton 2004年第六版
土壤固相 土壤水分保持 土壤水分运动 田间土壤水分状况 土壤热状况 土壤通气 土壤溶质迁移－引进CDE和TFM 土壤性质的空间变异分析方法
实验一 土壤孔性的测定 实验二 土壤持水性的测定 实验三 土壤导水性测定
绪
论
我们要把人生变成一个科学的梦， 然后用孜孜不倦的学习和艰苦卓 绝的探求，来把这个梦变为现实。
-------居里夫人（波兰籍法国科学家）
定义
土壤物理学－
研究土壤的物理性质及土壤中的物理现象、 物质迁移过程和能量转换 及其农业、生态、环境效应的科学
土壤物理学（第一讲）
SOIL PHYSICS
李成亮 资源与环境学院
土壤物理学
50学时 理论学时：33 讨论：8 实验: 9
参考书
土壤物理学 秦耀东主编 2002 土壤物理学 华孟主编 1993 土壤水动力学 雷志栋 杨诗秀 谢森主 编 1988 Soil physics Jury W A 1991 Fundamental of soil physics Hillel D 1980
贡献： 溶质迁移－革命性的进展 Transfer Function Model(TFM) 很少的参数－能预报肥料、 污染物在土壤中的迁移
William A Jury 1944~现在 University of California, Riverside 2000年入选美国科学院院士
Soil Physics
贡献： 达西定律－反映水在多孔介 质中渗流规律的实验定律 开创了地下水流在多孔介质 中运动的科学－地下水动力学
h q KA L
Henry Darcy 1803～1858 法国水力工程师 巴黎市工程局局长和技术总监
贡献： 土壤物理性质测定方法 土壤能量平衡－计算蒸发 植物吸水和腾发
Champ B. Tanner 1920~1990 University of Wisconsin 1981年作为第一个土壤学家入美国科学院院士
土壤物理学
ห้องสมุดไป่ตู้
绪论（1学时） 第一章 土壤基模（4学时） 第二章 土壤水（10学时） 第三章 土壤水循环（9学时） 第四章 土壤溶质运移（3学时） 第五章 土壤空气（3学时） 第六章 土壤温度和热流（3学时） 第七章 土壤的空间变异（6学时） 第八章 土壤磁学（2学时）
范畴
物理性质及物理现象：
土壤固相组成与排列（质地、结构、孔隙） 气体组成与分压 溶质组成与浓度 土壤水、热状态 土壤力学、电、磁和放射性质
迁移过程和能量转换：
水分运动与循环 溶质迁移与循环 气体对流扩散与交换 热传导与转换
农业、生态、环境效应：
与土壤生产力、作物生长和产量的关系 与生物群落、生物多样性和系统稳定性的关系 与盐渍化、环境污染及净化的关系
发展历程
Soil Physics
1940年第一版(主编) 1948年第二版(主编) 1956年第三版(主编)
1972年第四版(主编)
1991年第五版(副主编) Leonard D Baver 1901~? 1931年从事土壤物理研究
North Carolina State University
Lorenzo A. Richards 1904–1993 US Salinity Laboratory，Riverside, California 贡献： Capillary conduction of liquids through porous mediums, 1931, PhD Thesis. Cornell University－推导出了土壤水流的Richards 方程 土壤水分能量概念 发明了张力计、压力薄膜仪
贡献： 由定性研究转入定量研 究－以数理方法将土壤-植 物系统水分运动理论化
Wilford R Gardner 1925~2011 University of California, Berkeley 1983年入选美国科学院院士
Soil Physics
L. D. Baver 1956年第三版
Soil Physics
土壤固相 土壤水分保持 土壤水分运动 自然条件下的土壤水流 土壤热状况 土壤通气 土壤中化学物质迁移
中国土壤物理学的发展
张君常（西北农大）1965年翻译了Baver的土壤物理学（第3版） 周传槐（江苏省农林厅）1983年翻译了Baver的土壤物理学（第4版） 姚贤良（土壤所）土壤结构研究 陈云生（土壤所）土壤空气研究 赵诚斋（土壤所）土壤机械力学研究 邓时琴（土壤所）土壤质地研究 陈志雄（土壤所）土壤水分动力学研究 华 孟（中国农大）土壤水研究（校对了周传槐的翻译） 叶和才（中国农大）土壤水研究 杨文治（水保所）土壤水动力学研究 李玉山（水保所）土壤水研究 庄季平（沈阳生态所）土壤水研究 俞进炎（浙江大学）土壤磁学研究