第4章土壤质地和结构

第4章
第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
6）土壤密度值： 绝大多数矿物的密度为2.60~2.70g/cm3之间， 对于矿质土壤而言，经常取其中间值2.65g/cm3作为土壤密度 近似值。 7）土壤密度与质地关系：砂质土壤密度值与石英接近，而 粘质土壤含铁、镁矿物较多，密度一般较大。有机质含量高 的土壤密度小。所以，耕层土壤密度比底层土壤小。
(4)湿容重用中子仪和γ射线仪测定（Beer定律）core. avoid compacting the soil during and after obtaining the
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符合荷兰试行标准的土心切取工具
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第四章 土壤质地和结构
Soil Texture and Structure
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第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
1.1土壤密度(soil density,
1.1.1土壤密度
s )
1）概念：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量称
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Questions
1.密度与土壤压实程度有关系吗? 2.土壤密度与土壤干湿程度有关系吗？
3.土壤密度具有诊断特性的意义何在？
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第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
1.2.3孔隙比(void ratio, e)：孔隙容积与固相容积之比
定义式： e
Vf Vs
Ms
Vt Vs Vt 1 计算式： e Vs Vs Vs Vf
b s
Ms
s 1 1 b
e值是多少？为什么？
5）各种自然因素
6）人工管理措施
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Soil three-phase composition
1.1.4容重的意义与作用
（1）是土壤松紧程度的重要判据之一
松紧程度 容重(g/cm3) 孔度(%)
最松 <1.0 >60 松 1.0~1.14 60~56 土壤松紧程度是土壤重要物理性质之一，它直接影响到土 适合 1.14~1.26 56~52 稍紧 1.26~1.30 52~50 壤肥力状况，植物根系的发育。过松的土壤，使之根须难以扎 紧实 >1.30 <50
(2)蜡封法(结构体容重测定和易破裂和形状不规则的坚硬土壤)
The method of determining bulk density is by using soil cores. These are obtained with a probe that forces a cylinder into the soil. The soil can be
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第一节 土壤三相组成 1.1.3土壤容重的影响因素
Soil three-phase composition
容重是土壤的一个动态性质，它的时空变异性很大，耕 1）质地影响：砂土（1.2～1.8）>壤土>粘土（1.0～1.5） 层以下相对稳定。土壤容重值多介于1.0-1.5 g/cm3之间，夯实 2）土壤结构特征：团聚良好的土壤小于结构不良的土壤 的土壤容重则可高达1.8-2.0g/cm3，土壤容重一般是密度的一 半左右。 3）土壤松紧程度:根孔、虫孔较多容重较小;耕层小于底土。 4）有机质含量：含量高的土壤容重小；反之，则大。
Method of measurement For fine soils a 50 ml density bottle may be used; for coarse soils a 500 ml or 1000 ml jar. The jar is weighed empty (M1). A quantity of dry soil is placed in the jar and the jar weighed (M2). The jar is filled with water, air removed by stirring, and weighed again (M3). The jar is emptied, cleaned and refilled with water - and weighed again (M4).
（2）计算土壤重量（AFS—acre furrow slice)
AFS 面积（亩） 土层厚度（耕层20cm） b 6.67 106 20 1.15 1.5 108 ( g ) 150(t ) 30 （万斤）
（3）计算土壤各组分的数量 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，计算耕层土壤各种养分储量。 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
稳、保水力弱、易跑风漏墒；过紧实的土壤，通气透水性差、 易产生地面径流、微生物活性受到限制。依据作物类型适度调 节很重要。一般来说，旱作土壤耕层的土壤容重在1.1～1.3 g/cm3的范围内，能适应多种作物的生长发育的要求。
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第一节 土壤三相组成
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3）气相率 气相率＝孔隙度－容积含水率 ＝1-固相率-液相率 孔隙度＝1-固相率＝1－容重/密度 4）实容积率：土壤的固、液两相的容积合称为实容积。 用实容积仪可测定土壤实容积和容积含水率。 固相率＝实容积率－容积含水率 气相率＝1－实容积率
土壤三相比＝固相率：容积含水率（液相率）：气相率
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removed from this cylinder and cut into sections and placed in another (3)土木工程上采用灌水法和灌砂法等,适于测定砂质土壤。
cylinder for transportation back to the laboratory. Care needs to be taken to
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（4）计算土壤储水量和灌溉定额 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×1.3 t/m3×25%
=3250t（m3/hm2）
Gs）：单位容积固体土粒的质量与标准大气压下4℃时同体积
水重之比。
4）土壤密度与土壤比重区别：已知4℃时水的密度为1。所以，
土壤比重和颗粒密度大小相等，区别在于颗粒密度有量纲，而
比重没有量纲。
5）影响土壤密度的因素：土壤密度仅仅取决于土壤固相颗粒
的物质组成。
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第一节 土壤三相组成
1）固相率:由实测的土壤密度和土壤容重计算之：
固相率＝（容重/密度）×100％
2）液相率（容积含水率）
液相率＝土壤含水量（质量％）×土壤容重 土壤含水量（容积％）＝土壤含水量（质量％）/干土质量
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第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
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土壤三相组成（图）
矿物质 38%，(95%) 有机质 12%，(5%)
溶液 (15-35%) 空气 (15-35%)
Organic matter < 5%（W）
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Soils as a porous medium
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取土工具
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容重和密度比较
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1.2土壤的三相和孔隙
1.2.1三相组成和孔隙度(porosity)
1）三相组成指标：土壤的固相(solid phase) 、液相(liquid phase)和 气相(gas/gaseous phase)的容积分别占土壤容积的百分率称为固相 率、液相率和气相率，三者之比叫土壤三相比。 固相率＝（固相容积/土体容积）×100％ 液相率（容积含水率）＝（液相容积/土体容积）×100％ 气相率＝ （气相容积/土体容积）×100％
[The range of Gs for common soils is 2.64 to 2.72]
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1.1.2土壤容重（假比重）（b ）(soil bulk density)
为土壤密度。（单位：g/cm3 ；t/m3 ）多以重量代替质量
2）定义式：
Ms s Vs
式中：M s固相颗粒质量（g）Vs固相容积（cm3） ,
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3）土壤比重（相对密度，真比重，soil specific gravity，
因为密度一般是容重的2倍，所以，e取值在1左右。孔
隙比主要应用在土力学和土木工程方面。
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1.2.4三相组成和孔度的测定及计算
先测定土壤的固相率、液相率，再用差减法计算其气相率。
1）概念：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(g/cm3；t/m3）。也称土壤假比重。质量以105－ 110℃下烘干土计，也有人叫干容重。 2）定义式：
Ms b Vt 式中：Ms土壤固相质量；Vt土壤总容积（包括了粒间孔隙）
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孔度既可以表示成百分数，也可以表示成纯小数。
注意！孔度是土壤孔隙的一个总量概念，它并没有反映孔隙
质量（孔径大小）；砂质土壤孔径很大，但孔隙总体积占的 比例少，粘质土壤孔径虽小，但孔隙总量占的体积较大。所 以，不能用孔度大小来描述土壤的通气、透水性强弱。
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= 325mm （5）计算土壤孔隙度
容重 孔隙度＝ － 1 密度
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1.1.5土壤容重的测量技术（测定必须用原状土样） (1)环刀法:进行田间原状土壤测定。由Coile于1936年首先提出。 环刀(cutting ring) 法测定土壤容重
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第一节 土壤三相组成
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1.2.2土壤孔隙度(soil porosity，f)：土壤孔隙容积占土壤总容积的百分数。
孔隙度＝1－固相率＝液相率＋气相率
f Vf Vt 100
式中：Vf 孔隙占的容积（ 3 ); Vt 土壤总体积（ 3 ) cm cm
土壤比重测定方法：比重瓶法 注意！测定比
重用扰动土
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第一节 土壤三相组成
Soil three-phase composition
Specific gravity (Gs) is a property of the mineral or rock material forming soil grains. It is defined as