土壤学第四章土壤质地和结构
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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)
① 根据粘粒(clay)含量将质地分为三类即：
详细命名 粘粉质 粉粘质 粉砂质 砂粉质 粘砂质 粗粉粘质 粘粗粉质 粗粉质 砂质 粉质
川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）
土壤名称
颗粒组成（%）
质地名称
物理性粘粒 砂粒 粗粉粒 中细粉粒 粘粒 石砾
全土
71.52 13.74 5.52 0.70 0.18 2.21 1.73 2.67 0.75 0.21
(1) 随粒径由大到小，SiO2含量由多到少; (2) R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反,随粒径 由大到小，R2O3含量由少到多; (3) CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量 增加。
3. 土壤三相组成的适宜范围(comfort zone) 多数旱地作物适宜的土壤固、液、气三相比为： 0.5∶0.25～0.3∶0.15～0.25
第二节 土壤质地
一、土粒和粒级
1. 土粒(soil particle)
土壤颗粒——土粒，通常专指矿物颗粒。 土粒大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球形， 只能用当量粒径代替之。 土壤＜1mm(卡氏制)或＜2mm部分(国际制、美国制) 2. 土粒的大小划分—粒级 分级标准：国际制(international system)、 美国制 (Soil Taxonomy)、卡庆斯基制(Kachinsky classification system of soil texture)及中国制。
3.0～2.0
－
0.2
石砾 2.0 ～1.5
－
0.7
1.5 ～1.0
－
0.8
粗砂粒 1.0 ～0.5
－
0.9
0.5～0.25
－
1.0
细砂粒 0.25～0.10
－
1.1
百度文库
0.10～0.05
－
1.2
粗粉粒 0.05～0.01 ＜0.5 3.1
中粉粒 0.01～0.005 1.0～3.0 15.9
细粉粒、 粗粘粒
－ － － － －
5
6
16
105
塑性
不 可 塑
可塑(28～40)
160 塑性较强(30～48)
405 塑性强(34～87)
三、土壤质地（soil texture）
1. 土壤机械组成(soil mechanical composition) 土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。
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
0.01～0.005 82.17 7.96 2.73 1.00 0.02 0.94 1.19 2.31 1.84 0.12
黑
钙 土
0.005 ～ 0.001
67.37
17.16
7.51
1.38
0.03
0.75
1.77
3.04
1.38
0.23
<0.001
57.47 22.66 11.54 0.66 0.08 0.38 2.48 3.17 0.19 0.39
（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）
2. 土壤容重(soil bulk density)作用 (1)计算土壤孔隙度(soil porosity)
孔隙度＝（1－容重/密度）×100%
土壤 学
中国制 (1987) 石砾
粗砂粒
细砂粒
粗粉粒 中粉粒 细粉粒 粗粘粒
细粘粒
卡庆斯基制
美国制
(1957)
(1951)
石砾
石砾 极粗砂粒
粗砂粒
粗砂粒
物 中砂粒
中砂粒
理 性 细砂粒
细砂粒
砂
极细砂粒
粒 粗粉粒
物
中粉粒
粉粒
理 细粉粒
性 粘 粒
粘 粒
粗粘粒 细粘粒 胶质粘粒
粘粒
国际制 (1930) 石砾 粗砂粒
<0.001
58.03 23.40 10.19 0.73 0.17 0.44 2.40 3.15 0.24 0.46
全土
85.10 5.96 2.46 0.53 0.12 0.92 0.68 2.38 0.75 0.11
0.1～0.01 88.12 5.75 1.29 0.45 0.04 0.74 0.29 1.99 1.21 0.02
粘粒含量小于15%为砂土(sand)类、壤土(loam)类；
粘粒含量15%—25%为粘壤土(clay loam)类；
粘粒含量大于25%为粘土(clay)类。
②根据粉粒(silt)含量，凡粉粒含量大于45%的，在质 地名称前冠“粉质(silty clay)” 。
③ 根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于55%的，在
土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。
组分
石英 正长石 斜长石 白云母 黑云母 角闪石 辉石 纤铁矿
表4－1 土壤中常见组分的密度
密度(g/cm3)
组分
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
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。
（三）各级土粒的物理性质
土粒由大到小，保水能力（表4-5中最大吸湿量、 最大分子持水量 、毛管水上升高度）增加，但通透性 （表4-5中渗透系数）降低。
随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加， 对耕作带来不利影响。
表4－5 各级土粒的水分性质和物理性质
土粒名 称
粒径(mm)
最大吸 湿量 (%)
最大 分子 持水 量(%)
（4）计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
1hm2的1m土层储水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
3. 浸水容重(water immersed soil density)
浸水容重
土壤质量 沉淀容积
不同土壤类型的＜0.01mm粒级含量
灰化土 红黄壤、草原土 碱化土、碱土
0～5
0～5
0～5
5～10
5 ～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
20～30
15～20
30～40
30～45
20～30
40～50
45～60
30～40
50～65
60～75
40～50
65～80
75～85
50～65
＞80
第四章 土壤质地和结构
主要内容
教学目标 与要求
1.土壤三相组成 2.土壤质地与结构 3.土壤孔性和土体构造
1.掌握土壤基质的基本特性，学会土壤 三相关系的换算； 2.掌握砂粒、粉粒、粘粒的特性； 3.了解不同的质地分类制； 4.掌握不同质地土壤的生产性质和团粒 结构的特点与肥力特性。
第一节 土壤三相组成
全土样 29.5 2.62
0.10～0.05 0
2.66
0.05～0.01 4.3 2.66
0.01～0.005 14.8 2.62
0.005～0.001 53.7 2.59
＜0.001 64.2 2.59
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。
0.005～0.001
－
31.0
细粘粒 <0.001 15～20 －
毛管水 上升高 度(cm)
0 1.5～3.0
4.5 8.7 20～27 50 91 200 －
－
－
渗透 系数 (cm/s)
0.5 0.3 0.12 0.072 0.056 0.030 0.005 0.004 －
－
－
湿胀 (按最 初体 积计)
＞85
＞65
按表4－6，卡庆斯基质地分类可归纳为 以下几个步骤：
①根据物理性粘粒(physical clay)含量，将土壤分 为三大质地类型九种质地，通过查表4-6确定。
②根据砂粒、粗粉粒 、中细粉粒 、粘粒含量 ，
进一步划分质地，确定质地详细名称(连接) :
第二优势粒级＋第一优势粒级＋质地名称
③根据石砾(gravel)含量，查下表，冠在质地详细 名称前。
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)
(2)计算工程土方量 土壤重量=土壤体积×土壤容重
（3）估算各种土壤成分储量 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=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
表4-6卡庆斯基土壤质地基本分类
质地组
质地名称
砂土 sand
壤土 loam
粘土 clay
松砂土 紧砂土 砂壤土 sandy loam 轻壤土 light loam 中壤土 medium loam 重壤土 heavy loam 轻粘土 light clay 中粘土 medium clay 重粘土 heavy clay
表4－3 常见土壤粒级(soil fractions)制
粒径
(mm) 3～2 2～1 1～0.5 0.5～0.25 0.25～0.2 0.2～0.1 0.1～0.05 0.05～0.02 0.02～0.01 0.01～0.005 0.005～0.002 0.002～0.001 0.001～0.0005 0.0005～0.0001 ＜0.0001
反映土壤在浸水条件下的结构状态和紧实度。
4. 影响土壤容重的因素 质地、结构、有机质含量、紧实度等 主要通过影响孔隙而影响容重。
二、土壤三相(soil three phases)和孔度
1. 土壤孔度(soil porosity) 土壤全部孔隙容积(pore volume)占土体容积的
百分率。
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
大于1毫米的石砾含量%
石质程度
<0.5
非石质土
0.5—5.0
轻石质土
5.0—10.0
中石质土
>10.0
连接
重石质土
第一优势粒级 中细粉粒 粘粒 砂粒 中细粉粒 砂粒 粘粒 粗粉粒 粗粉粒 砂粒 中细粉粒
第二优势粒级 粘粒 中细粉粒 中细粉粒 砂粒 粘粒 粗粉粒 粘粒
砂粒或中细粉粒 粗粉粒 粗粉粒
返回
灰 0.1～0.01 89.90 3.90 0.94 0.51 0.06 0.61 0.35 2.21 0.81 0.04 色 森 0.01～0.005 82.63 8.13 2.39 0.97 0.06 0.95 1.94 2.77 1.45 0.14 林 土 0.005 ～ 0.001 76.75 11.32 3.95 1.34 0.04 1.00 1.05 3.32 1.30 0.25
细砂粒
粉粒
粘粒
二、各级土粒的组成和性质
（一）矿物组成
（1） 砂粒(sand) 以原生矿物为主， 最多的是石英。
（2）粉粒(silt)除原生矿物外,还有一些风化后形 成的次生矿物。 （3） 粘粒(clay)
（二）化学组成
表4－4 土壤各粒级的化学组成
粒级 （mm）
化学组成（灼干重%）
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MnO2 CaO MgO K2O Na2O P2O5
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)
4.90～5.30 5.03～5.18 2.30～2.40 2.61～2.68 2.53～2.74 2.60～2.90 1.40～1.80
表4－2 某森林土壤表层各级土粒密度
粒径 (mm)
腐殖质 (g/kg)
密度 (g/cm3)
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)
① 根据粘粒(clay)含量将质地分为三类即：
详细命名 粘粉质 粉粘质 粉砂质 砂粉质 粘砂质 粗粉粘质 粘粗粉质 粗粉质 砂质 粉质
川农大农场几种类型土壤的颗粒组成及详细质地命名（卡氏制）
土壤名称
颗粒组成（%）
质地名称
物理性粘粒 砂粒 粗粉粒 中细粉粒 粘粒 石砾
全土
71.52 13.74 5.52 0.70 0.18 2.21 1.73 2.67 0.75 0.21
(1) 随粒径由大到小，SiO2含量由多到少; (2) R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反,随粒径 由大到小，R2O3含量由少到多; (3) CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小,含量 增加。
3. 土壤三相组成的适宜范围(comfort zone) 多数旱地作物适宜的土壤固、液、气三相比为： 0.5∶0.25～0.3∶0.15～0.25
第二节 土壤质地
一、土粒和粒级
1. 土粒(soil particle)
土壤颗粒——土粒，通常专指矿物颗粒。 土粒大小以粒径为标准，土粒形状大多不是球形， 只能用当量粒径代替之。 土壤＜1mm(卡氏制)或＜2mm部分(国际制、美国制) 2. 土粒的大小划分—粒级 分级标准：国际制(international system)、 美国制 (Soil Taxonomy)、卡庆斯基制(Kachinsky classification system of soil texture)及中国制。
3.0～2.0
－
0.2
石砾 2.0 ～1.5
－
0.7
1.5 ～1.0
－
0.8
粗砂粒 1.0 ～0.5
－
0.9
0.5～0.25
－
1.0
细砂粒 0.25～0.10
－
1.1
百度文库
0.10～0.05
－
1.2
粗粉粒 0.05～0.01 ＜0.5 3.1
中粉粒 0.01～0.005 1.0～3.0 15.9
细粉粒、 粗粘粒
－ － － － －
5
6
16
105
塑性
不 可 塑
可塑(28～40)
160 塑性较强(30～48)
405 塑性强(34～87)
三、土壤质地（soil texture）
1. 土壤机械组成(soil mechanical composition) 土壤中各级土粒的百分含量，又称土壤颗粒组成。
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
0.01～0.005 82.17 7.96 2.73 1.00 0.02 0.94 1.19 2.31 1.84 0.12
黑
钙 土
0.005 ～ 0.001
67.37
17.16
7.51
1.38
0.03
0.75
1.77
3.04
1.38
0.23
<0.001
57.47 22.66 11.54 0.66 0.08 0.38 2.48 3.17 0.19 0.39
（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）
2. 土壤容重(soil bulk density)作用 (1)计算土壤孔隙度(soil porosity)
孔隙度＝（1－容重/密度）×100%
土壤 学
中国制 (1987) 石砾
粗砂粒
细砂粒
粗粉粒 中粉粒 细粉粒 粗粘粒
细粘粒
卡庆斯基制
美国制
(1957)
(1951)
石砾
石砾 极粗砂粒
粗砂粒
粗砂粒
物 中砂粒
中砂粒
理 性 细砂粒
细砂粒
砂
极细砂粒
粒 粗粉粒
物
中粉粒
粉粒
理 细粉粒
性 粘 粒
粘 粒
粗粘粒 细粘粒 胶质粘粒
粘粒
国际制 (1930) 石砾 粗砂粒
<0.001
58.03 23.40 10.19 0.73 0.17 0.44 2.40 3.15 0.24 0.46
全土
85.10 5.96 2.46 0.53 0.12 0.92 0.68 2.38 0.75 0.11
0.1～0.01 88.12 5.75 1.29 0.45 0.04 0.74 0.29 1.99 1.21 0.02
粘粒含量小于15%为砂土(sand)类、壤土(loam)类；
粘粒含量15%—25%为粘壤土(clay loam)类；
粘粒含量大于25%为粘土(clay)类。
②根据粉粒(silt)含量，凡粉粒含量大于45%的，在质 地名称前冠“粉质(silty clay)” 。
③ 根据砂粒(sand)含量，凡砂粒含量大于55%的，在
土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。
组分
石英 正长石 斜长石 白云母 黑云母 角闪石 辉石 纤铁矿
表4－1 土壤中常见组分的密度
密度(g/cm3)
组分
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
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。
（三）各级土粒的物理性质
土粒由大到小，保水能力（表4-5中最大吸湿量、 最大分子持水量 、毛管水上升高度）增加，但通透性 （表4-5中渗透系数）降低。
随着土粒由大到小，土壤膨胀性和可塑性增加， 对耕作带来不利影响。
表4－5 各级土粒的水分性质和物理性质
土粒名 称
粒径(mm)
最大吸 湿量 (%)
最大 分子 持水 量(%)
（4）计算土壤储水量及灌水（或排水）定额 设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
1hm2的1m土层储水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
3. 浸水容重(water immersed soil density)
浸水容重
土壤质量 沉淀容积
不同土壤类型的＜0.01mm粒级含量
灰化土 红黄壤、草原土 碱化土、碱土
0～5
0～5
0～5
5～10
5 ～10
5～10
10～20
10～20
10～15
20～30
20～30
15～20
30～40
30～45
20～30
40～50
45～60
30～40
50～65
60～75
40～50
65～80
75～85
50～65
＞80
第四章 土壤质地和结构
主要内容
教学目标 与要求
1.土壤三相组成 2.土壤质地与结构 3.土壤孔性和土体构造
1.掌握土壤基质的基本特性，学会土壤 三相关系的换算； 2.掌握砂粒、粉粒、粘粒的特性； 3.了解不同的质地分类制； 4.掌握不同质地土壤的生产性质和团粒 结构的特点与肥力特性。
第一节 土壤三相组成
全土样 29.5 2.62
0.10～0.05 0
2.66
0.05～0.01 4.3 2.66
0.01～0.005 14.8 2.62
0.005～0.001 53.7 2.59
＜0.001 64.2 2.59
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。
0.005～0.001
－
31.0
细粘粒 <0.001 15～20 －
毛管水 上升高 度(cm)
0 1.5～3.0
4.5 8.7 20～27 50 91 200 －
－
－
渗透 系数 (cm/s)
0.5 0.3 0.12 0.072 0.056 0.030 0.005 0.004 －
－
－
湿胀 (按最 初体 积计)
＞85
＞65
按表4－6，卡庆斯基质地分类可归纳为 以下几个步骤：
①根据物理性粘粒(physical clay)含量，将土壤分 为三大质地类型九种质地，通过查表4-6确定。
②根据砂粒、粗粉粒 、中细粉粒 、粘粒含量 ，
进一步划分质地，确定质地详细名称(连接) :
第二优势粒级＋第一优势粒级＋质地名称
③根据石砾(gravel)含量，查下表，冠在质地详细 名称前。
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)
(2)计算工程土方量 土壤重量=土壤体积×土壤容重
（3）估算各种土壤成分储量 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=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
表4-6卡庆斯基土壤质地基本分类
质地组
质地名称
砂土 sand
壤土 loam
粘土 clay
松砂土 紧砂土 砂壤土 sandy loam 轻壤土 light loam 中壤土 medium loam 重壤土 heavy loam 轻粘土 light clay 中粘土 medium clay 重粘土 heavy clay
表4－3 常见土壤粒级(soil fractions)制
粒径
(mm) 3～2 2～1 1～0.5 0.5～0.25 0.25～0.2 0.2～0.1 0.1～0.05 0.05～0.02 0.02～0.01 0.01～0.005 0.005～0.002 0.002～0.001 0.001～0.0005 0.0005～0.0001 ＜0.0001
反映土壤在浸水条件下的结构状态和紧实度。
4. 影响土壤容重的因素 质地、结构、有机质含量、紧实度等 主要通过影响孔隙而影响容重。
二、土壤三相(soil three phases)和孔度
1. 土壤孔度(soil porosity) 土壤全部孔隙容积(pore volume)占土体容积的
百分率。
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
大于1毫米的石砾含量%
石质程度
<0.5
非石质土
0.5—5.0
轻石质土
5.0—10.0
中石质土
>10.0
连接
重石质土
第一优势粒级 中细粉粒 粘粒 砂粒 中细粉粒 砂粒 粘粒 粗粉粒 粗粉粒 砂粒 中细粉粒
第二优势粒级 粘粒 中细粉粒 中细粉粒 砂粒 粘粒 粗粉粒 粘粒
砂粒或中细粉粒 粗粉粒 粗粉粒
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灰 0.1～0.01 89.90 3.90 0.94 0.51 0.06 0.61 0.35 2.21 0.81 0.04 色 森 0.01～0.005 82.63 8.13 2.39 0.97 0.06 0.95 1.94 2.77 1.45 0.14 林 土 0.005 ～ 0.001 76.75 11.32 3.95 1.34 0.04 1.00 1.05 3.32 1.30 0.25
细砂粒
粉粒
粘粒
二、各级土粒的组成和性质
（一）矿物组成
（1） 砂粒(sand) 以原生矿物为主， 最多的是石英。
（2）粉粒(silt)除原生矿物外,还有一些风化后形 成的次生矿物。 （3） 粘粒(clay)
（二）化学组成
表4－4 土壤各粒级的化学组成
粒级 （mm）
化学组成（灼干重%）
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 MnO2 CaO MgO K2O Na2O P2O5
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)
4.90～5.30 5.03～5.18 2.30～2.40 2.61～2.68 2.53～2.74 2.60～2.90 1.40～1.80
表4－2 某森林土壤表层各级土粒密度
粒径 (mm)
腐殖质 (g/kg)
密度 (g/cm3)