第二章 土壤的孔性和结构性

腐殖质
粉 粒
粉粒
砂粒
粘粒
砂粒
（三）外力的推动作用 主要是促使较大土壤颗粒破碎成细小 颗粒，同时促进小颗粒之间的粘结。 起外力推动作用的因素有三个方面： 1、土壤生物：根系的生长（穿插、挤压、分 泌物及根际微生物）、动物的活动； 2、大气变化：干湿、冻融交替； 3、人为活动：耕作、施肥。
四、土壤结构与土壤肥力
2、核状结构体：
（1）长、宽、高大体相似，有明显 的棱角。 （2）直径为10-20cm，群众叫它“蒜 瓣土”、“鸡粪土”。 （3）有机物质缺乏、质地粘重（中 壤质以上）的土壤下层。 （4）坚硬而泡水不散，在土壤团聚 体分析时，易被误认为是水稳性团聚 体，但它不具备多孔特性。
3、片状结构体： （1）结构体呈扁平状，农 民叫它“卧土”。 （2）由于流水沉积或某些 机械压力所造成。 （3）耕作土壤的犁底层。 （4）土壤有机物质贫乏。
3、上虚下实，上粗下细，保水保肥、托水托肥 因此，在评价其生产意义时，孔隙分布比孔隙度更为重要
土壤孔性与作物生长
适于作物生长发育的土壤孔性指标
旱地 土体内 30cm耕层： 上部（0-15cm）55% 下部（15-30 cm）50% 孔度 通气孔度 50-56% 8-10%（15-20更好） 上虚下实 15-20% 10%
它的数值总是小于土壤密度，两者的质量均以 105－110℃下烘干土计。 单位容积原状土壤（包括孔隙）的质量。
土壤容重值多介于1.0-1.5 克/厘米3范围内, 坚实的土壤容重则可高达 1.8-2.0克/厘米3
三、 土壤孔隙度的分级
1.非活性孔隙：
当量孔径< 0.002 mm的孔隙，根 毛和微生物不能进入此孔隙。
二、土壤结构类型
根据土壤结构体的形状： 块状、核状、粒状、团粒、柱状（棱 柱状、柱状）、片状、板状。
土壤结构体
（一）不良结构：
1、块状结构体：
（1）长、宽、高大体相似，无 明显的棱角。 （2）直径>10cm的为大块状； ＜5cm的为碎块状；5-10cm的为 块状，北方群众称作“土坷 垃”。 （3）有机物质缺乏、质地粘重 （中壤质以上）的土壤表层。
新垦林地较次生稀疏灌丛林地土壤容重下降0.14g /cm3 总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了2.79%和1.29%
第二节
土壤结构
一、概念：
1、土壤结构体：单粒或复粒互相胶结在一起 形成的团聚体。 2、土壤结构性：土壤中单、复粒数量、大小、 形状、性质及其相互排列的孔隙状况等的 综合特性。
土 粒 的 排 列 方 式
当球体呈松排列时其孔隙度为47.64％, 紧排列时则孔隙度
为25.95％
球形土粒的松紧排列 真实土壤：镶嵌；土团、根孔、虫孔以及裂隙的存在
3
土壤孔隙状况与土粒的团聚 1.单粒 2.一级团聚 3.二级团聚 4.三级团聚 孔隙度增加的顺序为：26.6％→45％→59％→ 70％
4．土壤管理
深耕1米对土壤松紧和孔隙的改善状况
三、土壤结构形成的因素
（一）需要一定数量和直径足够小的土粒，土 粒愈细，数量越多，粘结力愈大。
（二）使土粒聚合的阳离子、水膜和其他胶结物质 , 形成微凝聚体。 1、阳离子： 带正电，可吸附带负电的土壤胶体。 Fe3+>Ca2+>>Na+ 2、水膜的粘结作用 土粒在水膜的作用下，粘结在一起形成土 团。在土粒接触处形成弯月面，由于弯月面内 侧的负压，把相邻的土粒团聚在一起。但必须 指出，水膜粘结作用形成的土团是没有水稳性 的，水分增多，会造成土粒分散。
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
正长石 斜长石 白云母 黑云母 角闪石 辉 石
纤铁矿
腐殖质
1.40～1.80
（二）土壤容重
田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土 粒和孔隙）的质量或重量(克/厘米3或吨/米3）。
4.适宜的孔隙状况： 耕层土壤（0～15cm）的总 孔隙度为50～60%，其中通气 孔隙度为15～20%； 底层土壤（15～30 cm）分 别为50%和10%。
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四、土壤孔性的评价及影响因子
（一）孔性评价
1、总孔度适宜，一般旱地土壤，总孔隙度应＞ 50%或稍高
2、各级孔隙搭配适宜，
50%总孔隙度前提下，空气孔隙度＞10%，一般为15-20% 无效孔隙尽量减少，毛管孔隙尽量增加。这样的孔隙分布 才能保证作物正常生长发育
5．土壤有机质含量 有机物质本身疏松多孔，又能促进土壤良好结构的形成
（三）土壤孔性调节
1、改良土壤质地状况 2、建立良好的土壤结构体 3、增施有机肥料、种植绿肥 4、加强土壤有效管理
增施22.5t/hm2有机肥，总孔隙度35.4%上升为38.7%
毛管孔隙度23.4%上升为28.7%
林地土壤管理，土内爆破松土
灰化土的灰化层是 典型的片状结构
4、柱状结构体：
（1）圆柱状：也称 为拟柱状，棱角不很 明显，主要发生在碱 化层中，成为碱土的 特征结构。 （2）棱柱状结构： 属于干旱半干旱地区 的一种土壤结构类型
棱柱状结构是在干湿交替频繁的情况 下所形成的。
（二）良好结构
团粒状结构
最理想的结构
单个土粒
1、土壤的表层，如没有被破坏，都有良好的团 粒结构，还有粒状、块状结构 2、具有团粒结构或粒状的土壤，透气性、渗水 性和保水性好，有利于根的生长。 3、土壤结构可以改变质地对土壤孔隙的影响。
五、
土壤结构的改良
1、合理的耕作与灌溉。 喷灌、滴灌好、避免大水漫灌、太急 的喷灌等不良方式。 2、种植绿肥和牧草，合理轮作。 3、围栏保护，避免人为的践踏，通过生物措 施改良。 4、深翻，施用有机肥。
气相率15-25%。
4、总孔度的范围
所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例 ，叫做土壤总孔隙度（简称总孔度或孔度）， 以百分数（％）或小数表示。 砂土 30-45％ 壤土 40-50% 粘土 45-60% 泥炭土 〉80％
结构良好的壤土和粘土的孔度高达55-65%， 甚至在70％以上。
最松和最紧的排列
上虚：有利于通气，透水和种子萌发破土
下实：有利于保水肥和扎根
（二）影响孔性的因素 1．土壤质地
质 地 比 重 2.69～ 2.73 2.69～ 2.72 2.70～ 2.74 2.70～ 2.74 2.70～ 2.74 2.73～ 2.78 2.73～ 2.78 2.73～ 2.78 容 重 1.45～ 1.60 1.37～ 1.54 1.40～ 1.52 1.40～ 1.55 1.38～ 1.54 1.35～ 1.44 1.30～ 1.45 1.32～ 1.40 孔隙度 无效孔 隙度 — 4～7 5～10 6～12 7～15 15 14～19 — 毛管孔 孔隙度 — 33～42 30～41 28～40 25～39 30～37 26～36 — 无效孔 隙度+ 毛管孔 隙度 36～40 40～46 40～46 40～46 40～46 45～52 45～52 48～52 空气孔 隙度 2～8 2～8 2～6 3～7 2～5 1～4 2～6 0～4
3.通气孔隙：
当量孔径> 0.02 mm 的孔隙, 其中> 0.2 mm 的粗孔植物的细根可伸 入其中；0.2 ～ 0.02 mm的中孔是原生动物、 真菌和根毛的栖身地。
2.毛管孔隙：
当量孔径为0.02～0.002 mm 的孔隙, 植物细根、原生动物和 真菌不能进入毛管孔隙中，但根 毛和细菌可在其中生活。
紧砂土 砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
38～46 46～50 43～49 43～49 43～49 48～52 48～52 48～52
砂：孔度小（38-46%），均一，大孔隙居多。 粘：孔度大，孔径均一，以毛管孔和非毛管孔为主 壤：孔度居中（43-50%）孔径分布适中。
2．土粒排列方式 理想土壤：假定全部土粒都是大小相等的刚性光滑球体，
第二章 土壤的孔性和结构性
第一节 土壤孔性
1、土壤孔隙度的概念及计算 2、土壤密度和容重 3、土壤孔隙度的分级 4、土壤孔性的评价及其影响因子
一、土壤孔隙度概念及计算
小 孔 隙
大 孔 隙
1、三相比
土壤固、液、气三相的容积分别占土体容积的百分率 ，称为固相率、液相率和气相率。 三者之比即是土壤三相组成
第一阶段：单粒（或粘 粒）形成初级复粒或致 密的微团聚粒。稳定性 差，易分散。 第二阶段：各种胶结物 质或外力作用，使初级 复粒进一步相互逐级粘 合、胶结、团聚，依次 形成第二级、第三 级……，再经多次聚合， 最终成为大小形状不同 的团粒结构体。
微团粒
团聚体
团粒结构在土壤肥力上的意义
小水库 团粒结构的小水库作用主要表现为透水性好， 可接纳大量雨水和灌溉水，而团粒内部保水性强， 天旱时还可防止水分蒸发。 小肥料库 团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的 矿质化，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化， 保存养分。 空气走廊 空气走廊作用是由于团粒之间的孔隙较大， 有利于空气流通。
2、粘着性： 是土壤在一定含水量的情况下，粘附 其它物质的性能。 是土粒分子与外物之间通过水分子 吸引力而产生的性质。 在土壤湿润时产生粘着性（土壤含 水量达到全蓄水量的45%左右）；水分 过多时（超过全蓄水量80%左右）粘着 性下降。
3、可塑性： 土壤在适宜水分范围内，可被外力揉捏成各种 形状，在外力消除后和干燥后，仍能保持原形状的 性能。 原因：粘粒成薄片状，在有水存在的条件下，粘粒表 面被包一层水膜，外力揉搓时，片状的粘粒重新排 列且粘结固定，由于粘结力的存在，失水后能保持 原状。 塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下 塑限和塑性值均以含水量％表示之，它们的数值随 着粘粒含量的增加而增大。
取样深度 (cm) 0～15 30～45 60～80 80～100 100～120 * 容重(%) 深耕前 1.28 1.42 1.40 1.44 1.53 播种前* 1.31 1.34 1.28 1.28 — 孔隙度(%) 深耕前 52.3 47.7 48.8 46.9 44.0 播种前 51.2 50.7 53.2 52.1 — 空气孔隙(%) 深耕前 14.32 6.5 4.5 5.8 3.9 播种前 12.20 11.3 14.1 10.4 —
方体排列的孔度为47.46%（左） 三斜六面体排列的孔度为24.51％（右）
二、土壤的密度和容重
（一）土壤密度 土壤密度：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量（实 用上 多以重量代替，克/厘米3）。常用土壤密度值：2.65克/厘米3。
表 4-1 石 英
土壤中常见组分的密度 (克/厘米 3) 赤铁矿 磁铁矿 三水铝石 高岭石 蒙皂石 伊利石 4.90～5.30 5.03～5.18 2.30～2.40 2.61～2.68 2.53～2.74 2.60～2.90
固相容积 固相率 100% 土体容积 水容积 液相率 100% 土体容积 空气容积 气相率 100% 土体容积
2、土壤孔隙度(或孔度)：
单位土壤容积内孔隙所占的百分数。
孔隙度＝1－固相率 ＝液相率＋气相率
孔隙容积 孔隙比＝ 土粒容积
3、适宜的土壤三相比为： 固相率50%左右， 液相率25-30%，
Ca2+
土粒
土粒
腐 殖 质
土粒
Fe2+
土粒
土粒
腐 殖 质 Fe3+
土粒
Al3+
3、其他胶结物质
（1）简单的无机胶体 土壤中的Fe2O3· xH20、Al2O3· Y H20、SiO2· Z H20等， 常以胶膜形态包被在一起。 （2）粘粒 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强。 （3）有机质 土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素以及 许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。
5、施用结构改良剂 （1）人工土壤结构改良剂：人工提取或人工合 成的高分子有机化合物。 聚丙烯酰胺除改良土壤结构，还可蓄水保墒。 （2）天然土壤结构改良剂：从有机物中提取出 的腐殖酸盐、树脂胶、多糖醛类。 缺点是：易被微生物分解，用量大。 优点：可刺激植物的生长。
第三节
土壤物理机械性与耕性
一、土壤的物理机械性 1、粘结性： 指土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起 的性质。 这种性质使土壤具有抵抗外力（机械 破坏和根系穿插时）而不被破坏的能力。 粘粒含量高、含水量大、有机质缺乏的土壤， 粘结性强。