第五章 土壤的孔隙性和结构性

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
即使两种土壤的总孔隙度完全相同,如果
大小孔隙的数量不同,其保水、导水、通气以
及其它性质也会有显著的差异。
——土壤的孔隙度和孔隙比,只能用来说
明土壤固相和孔隙的数量关系,而不能反映孔
隙的性质。
小 孔 隙
大 孔 隙
土粒
(一) 传统的划分方法
1、无效孔隙(inactive pore)
土壤中最小的孔隙,直径在10-6—10-3mm左
当土壤水分蒸发时,表层团粒失水而体
积缩小,形成干土层,与下层的毛细管联系
中断,降低了土壤水分蒸发速率,起到保水
作用。
2、具有保肥、供肥作用 团粒结构体中腐殖质含量高,阳离子代换 量大,土壤养分比较充足,团粒内部是厌气微 生物活动,团粒与团粒之间,是好气微生物活 动,从而协调了养分的转化和保存的矛盾。
但是,下实要适当,即有一定的小孔隙,
也要有一定通气孔隙,这不仅有利于下层的
通气,促进养分的转化,而且有利于排水。
第二节 土壤的结构性
土壤结构一词在国内外的土壤学文献中 广泛应用。 一般认为,这一概念包括两方面的含义,
一是指土壤的结构体,另一方面是指土壤结
构性。
一、土壤结构体(soil structure)
隙,即土团内孔隙和团粒间孔隙,此时土粒占
据的容积为 (1-25.95%)2≈(74%)2≈55% ,于是土
壤孔隙度便由 26% 增至 45% ,若团聚的程度进
一步提高,则土粒所占容积将进一步减小,即 孔隙度增加。
另外,很重要的一点是,土粒形成团聚 体后,孔径的类型也发生了变化,大孔隙显 著增加。
3、土壤有机质含量 由于有机质本身疏松多孔,同时又能促进 土壤团聚体的形成,所以富含有机质的土壤孔
管力进行运动。
3、非毛管孔隙
(non-capillary pore, air-space pore)
又称为空气孔隙或通气空隙,直径大于
0.1mm,不显毛管作用,不能保持水分,但可作 为通气透水的通道,经常为空气占据,只有大雨 过后很短时间被水分饱和。
(二) 现代的划分方法
由于土壤中的孔隙形状非常复杂,在研究
2、
P% = 93.947-32.995D 式中:P —— D —— 土壤容重(0.68~1.82适用)
3、土壤的孔隙比(void ratio)
孔隙比:土壤中孔隙容积与土粒容积之比。
土壤孔隙比 = 孔隙度/(1-孔隙度) 例如,孔隙度为55%,固相占45%,孔隙比为 55/45 = 1.12
二、土壤中大小孔隙的分级
水分运动时,不可能按真实的孔隙来计算,所 以,要采用当量孔径(equivalent pore)的办法来 研究。
所谓当量孔径,是指与一定的土壤水吸力
相对应的孔径。
土壤水吸力(soil water suction)与当量孔径
D = 3/T
D:为孔隙的当量孔径,mm;
T:是土壤水所承受的吸力,单位为毫巴,或以
右,只要有十几个水分子就可以把它堵塞,根毛
插入也较困难。
这种孔隙中的水分,受到很大的吸力,不 发生毛管作用,保水能力很强,水分基本上不 能运动,也不能通气,因而对作物来说是无效
的,称无效孔隙。
2、毛管孔隙(capillary pore) 孔隙直径在10-3—10-1mm之间,具有毛管
作用,水分可借毛管作用保持于其中,并靠毛
厘米表示的水柱高度。
当量孔径与土壤水吸力成反比,孔隙越
小,则土壤水吸力愈大。例如,当土壤水吸力
为10毫巴时,当量孔径为0.3mm,也就是说,
此时的土壤水分是保持在孔径为0.3mm以下的
孔隙中,而在大于0.3mm的孔隙中则没有水。
根据在一定吸力下,土壤中排出水的多 少,即可确定当量孔径在某一范围的孔隙容 积的多少。
土壤的孔隙性(porosity)包括3个方面:
孔隙度的高低,
孔隙直径的大小, 孔隙的分布状况。
一、土壤的孔隙度
土壤中孔隙的容积占土壤容积的百分数,
叫作土壤的孔隙度。
孔隙度不是常数,各种自然因素和人为因
素都能迅速地、大幅度地改变土壤的孔隙度。
由于土壤中的孔隙大小不等,形状千差万
别,这样,就不可能直接测定土壤的孔隙度,
2、 其含义与传统划分方法相同,只是界限 不同,比过去的要细一些。 一般以当量孔径在0.002~0.02 mm,土壤 水吸力在150毫巴—1500毫巴为界。
3、
通气孔的当量孔径在0.02mm以上,或者
0.06mm以上,土壤水吸力小于150或50毫巴。
这种孔隙中的水分可在重力作用下排出,在
降雨和灌溉时,通气孔发达的土壤可大量吸收雨
0.4~0.7 0.7~1.0 1.0~1.3 1.3~1.5 1.5~1.8
(2) 计算一定面积一定厚度土层的重量:
G = S × H ×D
S:面积,H:深度,D:土壤容重
(3)
(二) 土壤孔隙度
1、土壤孔隙度 =(1-容重/比重)×100%。 当容重与比重相等时,表明土壤中无孔隙, 孔隙度为0;当容重为比重的一半时,表明土体 中有一半体积是孔隙,孔隙度为50%,容重/比 重就是固相所占的体积。
横轴远大于纵轴,呈扁平薄片状,常出现在:
1)森林土壤的灰化层;
2)耕地土壤的犁底层;
3)雨后或灌溉后所形成的板结层。
4、团粒结构体(granular aggregate)
包括团粒和微团粒。团粒指的是近似球形
的疏松多孔的小土团,直径在0.25~10 mm之
间,粒径在0.25 mm以下的称为微团粒。直径
柱状和棱柱状结构体纵轴远大于横轴,在
土体中直立。棱角不明显的叫做柱状结构,棱
角明显的叫棱柱状结构体。
柱状结构体常出现在半干旱地带土壤的心土
和底土中,以碱化土壤的碱化层中最为典型。
棱柱状结构体常见于粘重而有干湿交替的心
土和底土层中,例如水稻土的潴育层中往往可见
到这种结构。
3、片状结构体
(plate structure, laminate structure )
土壤容重大小与土壤孔隙度大小、机械组 成、矿物组成、有机质含量、结构状况有密切 关系,无论自然因素还是人为因素,都能在很 大程度上改变土壤的孔隙度,因此,土壤容重 不是一个稳定的数值,经常变化。
土壤比重影响容重,容重不影响比重。
(1) 表示土壤的松紧状况,土壤愈紧,容重越大。
土壤的松紧状况 极疏松 疏松 稍紧实 紧实 极紧实
3、水气矛盾得以协调 团粒内储存水分,而团粒与团粒之间充满 空气,水气各得其所。
4、土壤温度稳定
因为水气协调,土壤热容量比较一致,
土壤温度变幅较小。
5、土壤物理性质较好
由于形成了团粒,土粒之间的接触面积
小,因而粘结性、粘着性、可塑性都降低,
土壤耕性也得到改善。
二、土壤结构性
(soil structureness,structurality)
和物理机械性,要求土壤结构体要有足够的 稳定性。
1
结构体的力稳性,或机械稳定性,是指
土壤结构体抵抗机械破碎的能力。
结构体的力稳性越大,耕作过程中农机
具对结构体的破坏就越小。
力稳性与结构体内部的粘结力有关,或
与粘结剂的类型有关。 这种稳定性,可以通过施用人工合成的 结构改良剂(如聚丙烯酰胺)来改善。
水或灌溉水,减少地表径流。
三、
1、土壤质地 粘土的总孔隙度高,一般达45~60%,孔径
比较均匀,以毛管孔和非活性孔为主。
砂土一般总孔隙度小,为33—45%,但大孔
隙多。
壤土孔隙度居中,一般为45~52%,孔径分
布比较合理,即有一定数量的通气孔隙,也有较
多的毛管孔隙,水气矛盾较小。
2、 一定容积的土壤中,由于土粒排列的松紧不 同,孔隙度会有很大的差异。按照所谓“理想土 壤”的概念,假定全部土粒都是大小相等的刚性
而是采用间接的方法来计算。
通常,是用容重和比重来计算土壤的孔隙
度,这两个指标是比较容易测定的。
( 一) 1、土壤比重(specific weight) 单位体积的干燥土粒的重量,叫做土壤比
重,相当于把土壤压缩到一点孔隙也没有时,单
位体积的重量。
土壤比重的大小与土壤的矿物组成、有机质 含量有密切关系,一般采用平均值2.65。 土壤比重是一个比较稳定的数值。
(一) 定义
组成土壤的颗粒,在外力作用下,通过有
机或无机胶体粘结在一起,形成的各种大小和
形状的团聚体,叫作土壤结构体。
(二)类型
1、块状结构体和核块状结构体
(block structure and nutlike structure)
块状结构体属于立方体形,纵轴与横轴
大体相等,边面一般不明显,内部较外部更
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
腐殖质
1.40~1.80
2、土壤容重(bulk density)
单位体积自然结构状态的干燥土壤的重量, 叫做土壤容重,单位为g/cm3。 干燥是指烘干土,自然状态指的是测定取样 时不干扰土壤,不改变其松紧程度。
<0.005 mm的复合粘粒称为粘团。
土 壤 团 粒 示 意 图
团粒和微团粒是土壤结构体中,比较有利于
作物生长的类型,主要存在于耕层或表层。 改良土壤的结构性,往往就是指促进团粒结 构的形成。
团粒结构对土壤肥力的作用 1、具有渗水保水作用 当降雨和灌溉时,水分沿着团粒之间的 大孔隙下渗,与此同时,有一部分水进入团 粒内部的毛管中保存,避免或缓解因渗水不 良而产生地表径流或积水。
第五章 土壤的孔隙性和结构性
土壤的孔隙性和结构性,是土壤重要的
物理性质,对土壤肥力有多方面的影响。
孔隙性和结构性良好的土壤,能够同时较 好地满足植物对水分和空气的要求,土壤温度 状况适宜,并有利于养分的转化。 孔隙性和结构性良好的土壤,能使植物根 系得到良好的发育,更充分地利用各种肥力因 素。
第一节 土壤孔隙性
1、
这是土壤孔隙中最微细的部分,大体以土
壤水吸力1.5巴为界限,孔径约为0.002mm以
下,这比传统的分法(10-6—10-3mm)要高一些。
也有人认为应以土壤水吸力15巴为限,也
就是当量孔径在0.0002mm。
在无结构的粘质土壤中,这种非活性孔较
多,而在砂质土壤以及结构良好的粘质土壤中
则缺少这种孔隙。土壤的质地越粘重,土粒分 散性愈高,排列愈紧实,非活性孔越丰富。
隙度较高,泥炭土中的总孔隙度可高达80%以
上,容重很低。
四、土壤孔性与作物生长
一般认为,适宜作物生长发育的孔隙度 为,耕层的总Leabharlann Baidu隙度为 50 ~ 60% ,通气孔隙 度为10~20%,至少应在10%左右。
土体内孔隙的垂直分布,应为“上虚下 实”,上虚有利于通气透水,下实有利于保 水和根的固定支持作用。
2、生稳性
土壤团粒大都是由有机质和矿质土粒相互 结合而成,随着微生物对有机胶体的分解,结 构会逐渐解体。
土壤团粒的生物学稳定性,指的是它抵抗 微生物分解有机粘结剂而造成的破坏的能力。
土壤中有机胶体的种类很多,抵抗微生 物分解的能力也各不相同。因此,由不同的 有机胶体形成的团粒结构,生物学稳定性并
紧实。
按照其大小,又分为大块状、块状和碎块
状结构体。 这类结构体多出现在有机质缺乏而耕性不 良的粘质土壤中。
在粘重的心底土中,常常多棱角的碎
块,是由石灰质和氢氧化铁胶结而成的,如
红壤。
我省的白浆土下层,也有大量的核块状
结构体。
2、柱状和棱柱状结构体
(columnar and prismatic structure)
土壤结构体的大小、数量、形状及其排列
状况,称为土壤的结构性。
土壤结构性,是土壤形成过程的重要外在 表现。不同土壤,或同一土壤的不同层次,其 结构体类型和排列方式都不相同。 土壤结构性的优劣,对土壤的物理性质、 化学性质、生物学特性等都有很大的影响。
三、结构体的稳定性
为了保证土壤具有良好的通气、透水性
光滑球体,那么这些球体排列最松时孔隙度为
47.46% , 而 按 最 紧 密 的 方 式 排 列 , 孔 隙 度 只 有
25.95% ,由此可见土粒排列方式对土壤的孔隙度
的影响。
土粒的排列方式对孔隙度的影响
方体排列的孔隙度为47.46%(左)
三斜六面体排列的孔隙度为25.95%(右)
土粒团聚成小土团后,便出现了两部分孔
表 5-1 土壤中常见矿物组分的比重( g/cm3) 表 4-1 土壤中常见组分的密度 (克/厘米 )
3
石 英 正长石 斜长石 白云母 黑云母 角闪石 辉 石 纤铁矿
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
相关文档
最新文档