第二篇 土壤的理化性质

测定方法
首先把土壤样品进行前处理，取粒径小于2mm的组分，去掉
有机质，充分分散（加分散剂） 过筛和沉降 直径大于0.05~0.02mm的部分用过筛的方法区分 直径小于0.05~0.02mm的部分用沉降的方法确定 沉降原理：Stokes law, 1845 颗粒沉降速度与有效直径有关
2 ( s w ) gr2 Kr 2 9
原理：Stokes law, 1845 颗粒沉降速度与有效直径有关
2 ( s w ) gr2 2 Kr 9
影响因子： •重力加速度g •颗粒密度ρs •液体的密度ρf •液体的黏度η •颗粒半径r
土粒大小分级——粒级
size category
The principal properties of soil mineral particles in an environment context are their size, shape, nature of surface, orientation and mineralogy. Soil particles are vary dramatically in size from large boulders (several m in diameter), through cobbles and pebbles (several cm in diameter) to sand , silt and clay (<2mm in diameter). Soil scientists are concerned the particles with the <2mm size range, which is referred to as the fine fraction or fine earth.
按土壤颗粒组成进行分类，将颗粒组成相近而 土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(Soil texture)。 质地相同的土壤，颗粒组成基本相似(但不完 全相同)，这些土壤常具有类似的一些理化性质 和肥力特征。 每种土壤有一个质地名称，它概括反映了土壤 内在的某些基本特性。
颗粒大小介于黏粒和砂粒之间;岩石矿物物理风化的极限产 物;矿物成分有原生的，也有次生的。 特性 很多性质介于黏粒和砂粒之间，只有微弱的可塑性、胀 缩性和毛管力；粘结力在湿时明显，干时微弱。 粉粒很容易进一步风化，是土壤养料的潜在供应力，这 与其矿物组成有一定关系。
粉粒含量高的土壤往往是地区性水土流失和干旱威胁的 内在原因。 土壤含有适量粉粒，对黏土来说有利于“化块”，促进大土 块分裂，形成较小土团；对沙土而言能增加其保水、保肥和保 温能力。
砂土类 壤土类
砂土及壤质砂土 砂质壤土 壤土 粉砂质壤土
黏壤土类
砂质黏壤土 黏壤土 粉砂质黏壤土
砂质黏土 壤质黏土 粉砂质黏土 黏土 重黏土
15-25 15-25 15-25
25-45 25-45 25-45 45-65 百度文库5-100
30-0 20-45 45-85
0-20 0-45 45-75 0-35 0-35
第二篇 土壤的理化性质
第六章 土壤质地、结构和孔隙状况
Soil Texture , Structure and Porosity
Contents 第一节 土壤质地Soil texture
第二节 土壤结构Soil structure
第三节 土壤孔性和土体构造Soil porosity and soil construction
黏粒（<0.002mm）
颗粒细小，是矿物化学风化的产物，也可能是土壤溶液中化学反应 的生成物；矿物质成分与原来母质有所不同，属于次生矿物。化学 成分中二氧化硅含量比砂粒和粉粒要少得多。
功能
黏粒是土壤形成过程中的新生产物，是土壤胶体的主要组成 部分，它的类型和性质能反映出土壤形成的条件和作用。 特性 黏粒细，比表面积大，粒间孔隙很小，其中的水分难于移动； <1μm的细孔，微生物无法进入生存，基本失去孔隙的意义； 表面吸湿性强，有显著毛管作用和强烈的吸水膨胀、失水收缩的 特点；有较强的持水性能，透水缓慢，排水困难，透气不畅； 黏粒有很强的粘结性、可塑性等，黏粒相互粘结形成土壤团聚体、 土团或土块，干时土块易于龟裂，遇水分散。 微细的黏粒还有胶体特征，能吸附养料； 含黏粒多的土壤保水、保肥力强，有效养分储量较多。
石灰 性土 壤
黏 粒
<0.001
39.0
29.9
14.1
5.1
0.3
6.0
10.1
3、各级土粒的基本特征
砾石和砂粒（>0.02mm）
风化碎屑，矿物成分和母岩基本一致，不能充分反映土壤形成条件； 特性：粒径大，比表面积小，无可塑性和粘结性；养分释放慢，有 效养分缺乏；土粒表面吸湿性和吸肥性很小。粒间孔隙大，透水、排 水快；胀缩性小；易溶性养分亦随水流失。因此，砾石和砂粒对水热 缺乏保存和调节能力；保水性极差，热容量小而保温能力也很差。
国际制(international system) 美国制(U.S system) 分级标准 卡庆斯基制(Kachinsky classification system of soil texture) 中国制(China system)
共同点：均为四级： gravel砾石、sand 砂粒、silt粉粒和clay黏粒。
＜0.0001
极粗砂粒 黏砂粒 中砂粒
细砂粒 极细砂粒
粗砂粒
细砂粒
细砂粒
粗粉粒 中粉粒 细粉粒 粗黏粒 细黏粒
粗粉粒 中粉粒 物 理 性 黏 粒 粉粒
粉粒
细粉粒
黏 粒
粗黏粒 细黏粒
胶质黏粒
黏粒
黏粒
二、各级土粒的组成和性质
Introduction
土粒成分既继承了岩石和母质的特点，又有
别于母质.
包含了生物活动的产物; 反映了地区水、热条件带来的物质迁移、转
常见土壤粒级制
粒 径 (mm) 3～ 2 中国制(1987) 石砾 粗砂粒 物 理 性 砂 粒 卡庆斯基制 (1957) 石砾 粗砂粒 中砂粒 细砂粒 美国制 (1951) 石砾
国际制 (1930) 石砾
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
第一节 土壤质地 Soil texture
一、土粒和粒级
土粒 Soil particle
按土粒成分分为矿物质土粒和有机质土粒。
土壤颗粒——土粒，通常指矿质土粒。
土壤矿粒大小不均，形状多样，有的成片成块、有 的成粒成尘；有的单个存在，称为单粒；有的相互粘 结为聚集体，称为复粒。
Soi
particles are the fundamental of soil structure formation.
根据砂粒(sand)含量:
凡砂粒含量大于55%的，在质地名称前冠“ 砂质(sandy)”
国际制土壤质地分类
各级土粒质量(%)
质地类别
质地名称
黏粒 （<0.002mm） 0-15 0-15 0-15 0-15
粉砂粒 （0.020.002mm） 0-15 0-45 30-45 45-100
砂粒 (2-0.02mm) 85-100 55-85 40-55 0-55
1、土壤质地分类系统 国际制International system
根据黏粒(clay)含量将质地分为三类：
黏 粒 含 量
< 15% 砂土(sand)类、壤土(loam)类 15%—25%
黏壤土(clay loam)类
> 25% 黏土(clay)类
根据粉砂粒(silt)含量:
凡粉砂粒含量大于45%的，在质地名称前冠 “粉砂质(silty clay)”
土粒分级是根据矿物质单粒的大小来划分，不考虑化学成分 的差异。
The proportion by weight of the size categories is defined as the particle size distribution.
土壤中不同大小颗粒的组成比例在土壤学上称为颗粒组成 （或机械组成）。
Shaw Pipet used for particle-size analysis of the <2-mm fraction at the USDA-NRCS Soil Survey Laboratory
Coulter LS230 Particle Size Analyzer
（二）土壤质地 Soil texture


功能：构成土体的粗骨架和大孔隙，使土体具有良好通透性，为根 系插入与深扎、空气与水进入土体提供方便通道，通过水分入渗传导 热量；

砾石和砂粒含量高的土壤易冷易热，易干易湿，容易受到污染。 土壤侵蚀得只剩下砾石和砂粒，是生态环境恶化的重要指标。如山 区“石山化”，平原“沙漠化”等。
粉(砂)粒（0.02-0.002mm）
55-85 30-55 0-40
55-75 10-55 0-30 0-55 0-35
黏土类
美国制Amarican system Triangular graph (三角图)
等边三角形的三个边 分别表示砂粒、 粉粒、黏 粒的含量。根据土壤中砂 粒、粉粒、黏粒的含量， 在图中查出其点位再分别 对应其底边作平行线（逆 时针方向）， 三条平行线 的定点即为该土壤的质地。
化和富集特点。
1. 各粒级土粒的矿物组成 各粒级土粒的矿物组成有明显 差别：土粒越粗，石英越多; 土粒越细，云母、角闪石等明 显增多。
不同粒级土粒的矿物组成（％）
粒径 （mm） 2-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 <0.005 粗砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 黏 粒 石英 86 81 72 63 10 长石 14 12 15 8 10 云母 － － 7 21 66 角闪石 － 4 2 5 7 其它矿物 － 3 4 3 7
土壤颗粒粒级与理化性状的关 系图式(据Pierzynski，2000)
三、土壤的机械组成和质地
（一）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。
估算土壤比表面积
确定土壤质地
主要用途
评价土壤结构性
其它
测定土壤颗粒组成(或机械组成)的方法，称为土壤颗粒分析(或机械分析)。
2. 各粒级土粒的化学成分
各粒级土粒的矿物组成不同，决定其化学成分存在差异：随 着土壤单粒由大到小，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐 增加，而SiO2含量逐渐减少。
不同土壤粒级的化学成分（平均％）
土壤 粒级名称 粗砂粒 非石 灰性 土壤 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 黏 粒 细砂粒 粗粉粒 中粉粒 细粉粒 粒径（mm） 1-0.2 0.2-0.04 0.04-0.01 0.01-0.002 <0.002 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 SiO2 93.9 94.0 89.4 74.2 53.2 84.3 79.7 62.2 42.7 R 2 O3 2.8 3.2 6.6 18.3 34.7 8.3 10.3 17.3 24.6 CaO 0.4 0.5 0.8 1.6 1.6 3.2 3.3 7.6 12.7 MgO 0.5 0.1 0.3 0.3 1.0 0.6 0.6 2.0 3.1 P 2 O5 0.05 0.1 0.1 0.2 0.4 － － 0.2 － K2O+Na2 O 0.8 1.5 2.3 4.2 4.9 － － 5.0 － CO2 0 0 0 0 0 2.5 2.1 5.3 9.5
Function
of soil particles is determined by its composition, structure and behavior.
多孔结构的骨架 吸、保、供、调土壤肥力的实体。
标准土壤 Standard soil
土粒——光滑实心圆球
当量粒径 Equivalent grain size of soil particle 与其静水沉降速度相同的圆球直径。