[农学]3第二章-质地、土壤水.ppt

2011-3-10 1 资源与环境科学学院 (土壤学部分) Introduction to Soil Science 主讲：熊正琴 教授 办公室：教学楼 B 313 Tel：84395148; 1360-5188-915 2011-3-10 2 重点掌握重点掌握& &课程回顾课程回顾 原生矿物、次生矿物、成土母质 成土岩石、矿物对土壤性质的影响？ 六大（五大自然）成土因素？ 土壤的三相组成？ 2011-3-10 3 第六节 土壤质地 (soil texture) 土壤质地(soil texture): 土壤中各粒级土粒含量（质量）百分率的组合。 种类：砂土、壤土、粘土、（粘壤土） sand, loam, clay, (clay loam) 土壤机械组成（颗粒组成）：据机械分析，分别计算 各粒级的相对含量，是划分土壤质地的依据。 2011-3-10 4 一、土壤粒级 通常将土粒假定为球形，人为地将土壤单粒按直径 大小划分成若干等级，同一等级在性质和化学成分 上基本一致，称土壤粒级。 土壤中包含各种粒径的固相颗粒。 世界主要土粒分级标准的比较 055 055 4565 11粘土 035 035 65100 12重粘土 030 4575 2545 10粉砂质粘土 1055 045 2545 9壤质粘土 5575 020 2545 8砂质粘土 粘土类 040 4585 1525 7粉砂质粘壤土 3055 2545 1525 6粘壤土 5585 030 1525 5砂质粘壤土 粘壤土类 055 45100 015 4粉砂质壤土 4055 3545 015 3壤土 壤土类 5585 045 015 2砂质壤土 85100 015 015 1.砂土及壤质砂土 砂土类 20.2 0.020.002 0.002 砂 粒 粉砂粒 粘 粒 名 称 类 别 各类土粒重量（mm） 土壤质地 国际制国际制土壤质地分类标准土壤质地分类标准 国际制土壤质地分类三角坐标图 三级分类，4类12种 （砂土、壤土、粘壤土、粘土砂土、壤土、粘壤土、粘土） 以粘粒含量为主要标准： 25%：粘土 Sand/loam/clay loam/clay 粉粒含量45%：粉砂质 砂粒含量55%-85%：砂质 砂粒含量85%：砂土 eg：粘粒20%，砂粒 %27，粉粒53% 2011-3-10 8 卡庆斯基土壤质地分类表 （灰化土类、碱化及强碱化土类、草原土及红黄壤类） 2011-3-10 9 土壤质地与肥力及其改良 2011-3-10 10 土壤质地肥力 八大方面： 通气、透水、保水、保肥、供肥 、保温、导温、耕性 2011-3-10 11 砂土类sand soil 质地特点：土壤固相骨架松散， 砂粒多，粘粒少,粒间孔隙大 肥力特点：水、肥、气、热、耕性 通气性、透水性强，易耕作 蓄水弱，蒸发失水快，抗旱能力弱 养分含量少，保肥能力差，有机质分 解快，养分供应快 土温变化快 对植物生长影响：发小苗不发老苗 通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性 2011-3-10 12 粘质土类- clay soil 质地特点：孔隙小，多为极细的毛管孔隙。 肥力特点： 保水保肥性强，养分含量丰富（肥效缓慢， 劲长），土温较稳定，温差小。 透水、透气性差，耕作困难，宜耕期短。 对植物生长的影响：发老苗不发小苗 通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性 2011-3-10 13 壤质土类-loam soil 含有适量的砂粒、粉粒和粘粒，兼砂质土和粘 质土的优点，是理想的农业土壤。 特点：含水量适宜，耕性好，通透性好，相当 的毛管孔隙。 通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性通气、透水、保水、保肥、供肥、保温、导温、耕性 2011-3-10 14 土壤质地的层次性及地理分布 土壤质地的层次性表现为上粘下砂、下粘上砂或砂粘相间。 自然因素：母质、水分等决定:冲积性母质发育， 与水流速度有关，紧出砂，慢出淤. 水分在剖面中的淋洗作用： 自上而下淋洗，上轻下粘 人为因素：耕作，耕层较均匀,犁底层上部出现砂质。 产生原因 2011-3-10 15 上粘下砂： 砂砾底、菜蓝地，漏水又漏肥； 上砂下粘：胶泥底、上浸地，托水又托肥； 轻壤质中壤 重壤：种子出苗，苗期根系下扎，吸水 吸肥，对土壤水、肥、气、热状况的调节能力较强， 有利于植物生长“蒙金土”。 地理分布特点： 水平方向，自西向东，从北向南由粗变细. 2011-3-10 16 不同质地土壤的利用和改良 （1）土壤质地和作物生长的关系 各种作物最适宜的生长环境不同 土壤环境要求：水、肥（供肥、保肥能力）、扎 根难易、保温等 砂土：宜种植生长期短的根茎类作物，耐旱耐瘠作物； 粘土：需肥较多、生长期长的作物 2011-3-10 18 （2）土壤质地的改良措施 增施有机肥料：有机质的粘结力比砂粒强、比粘粒弱，家畜粪便 、绿肥、秸杆还田等 客土法：泥入砂，砂掺泥，以改良质地、改善耕性 引洪放淤、引洪漫砂法：调节进水口高低，改良砂质和粘质土壤 ，洪水中含农田表层土壤，含养料丰富 翻砂压淤，翻淤压砂 根据不同质地采用不同的耕作管理措施 2.2 2.2 土土 壤壤 水水 分分 自然界中的水循环 2011-3-10 21 土壤水： 一种稀薄的溶液，存在于土粒的表面和土粒 间的孔隙中。 三种吸引力三种吸引力 土粒的吸附 毛管引力 重力 一、土壤水分的类型和性质 毛管水 吸湿水 膜状水 1、土壤吸湿水(Soil hygroscopic water) n固相土粒依其表面的分子引力和静电引力从 大气和土壤空气中吸附气态水，附着在土粒 表面成单分子或多分子层，称土壤吸湿水。 水汽 土壤 2011-3-10 24 n特点：受土粒的吸力大，排列紧密，不能自由移 动，无效水（当空气相对湿度9498%时达最大值 ，称最大吸湿量） n影响因素：土粒的比表面积和大气相对湿度、吸 湿水量、粘粒、有机质等。 n又称紧束缚水，属于无效水分。 水汽 土壤 2011-3-10 25 2、土壤膜状水(Soil film water) n吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液 态水，在吸湿水的外围形成一层水膜，称为膜状 水/植物有效水。 n最大分子持水量：当膜状水达到最大厚度时的土 壤含水量。 膜状 水 2011-3-10 26 膜 状 水 示 意 图 n凋萎系数：当土壤水分受到的吸引力超过1.5 Mpa，作 物便无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土 壤含水量称凋萎系数（随土壤质地而异）。 2011-3-10 27 3、土壤毛管水(Soil capillary water) n土壤含水量超过最大分子持水量后，水分可 以自由移动，靠毛管力保持在土壤孔隙中的 水分称为毛管水。 n特点：（）可以自由移动 （）溶解养分能力 （）植物有效 n影响因素：质地、有机质、结构等 2011-3-10 28 水 沿 着 毛 管 上 升 毛管作用力范围： 0.1-1mm 有明显的毛管作用 0.05-0.1mm 毛管作用较强 0.05-0.005mm 毛管作用最强 0.001mm 毛管作用消失 2011-3-10 29 毛管支持水(Soil capillary supporting water) 地下水籍毛管力上升进入并保持在土壤中的水分。 土 粒 毛管 支持 水示 意图 地下水位 2011-3-10 30 影响因素影响因素 地下水位、质地 地下水位过深，毛管支持水 达不到根系；地下水位过浅 ，发生渍害、盐害。 毛管持水量：毛管支持水达 到最大，包括吸湿水、膜状 水、毛管上升水。 毛管支持水 毛管悬着水 2011-3-10 31 土 粒 毛管 悬着 水示 意图 毛管悬着水（Soil capillary suspending water） 当地下水位较深，不受地下水影响，靠毛管力将降雨或流水保 持在土壤上层未能下渗的水分。 毛管悬着水达到最大时的土壤含水量，是农田土壤保持的最 大水量，是旱地土壤灌溉的上限（质地、腐殖质）。 田间持水量田间持水量(Field water holding capacity)(Field water holding capacity) : : 2011-3-10 33 4、土壤重力水(Soil gravitational water) n土壤水分含量超过田间持水量，过量水分不能被毛管吸 持，而在重力作用下沿大孔隙向下渗漏成为多余的水。 n当重力水达到饱和，即土壤所有孔隙都充满水分时的含 水量称为土壤全蓄水量或饱和持水量。是稻田土壤灌水 定额的依据。 2011-3-10 34 Stages of Water Holding. 土壤水分常数： 饱和含水量、田间持水量、萎蔫系数、吸湿系数 2011-3-10 35 土壤水分常数 在一定条件下的土壤特征性含水量称土壤水分常数。 吸湿系数 空气湿度近饱和时土壤的最大吸湿水量。 萎蔫系数 植物因缺水凋萎并不能复原时的土壤含水量，称 萎蔫含水量，或凋萎系数。 田间持水量 土层中以悬着状态保持水分的最大数量称为土 层的田间持水量。 饱和含水量 指土壤中所有孔隙都充满水分时的含水量。 2011-3-10 37 土壤有效水分的范围 凋萎系数与田间持水量之间的水分，属于有效含水 量的范围。 A = FW 影响因素： 土壤质地 由土壤的表面积和孔隙系统的性质引起。 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高，持水孔隙 发达，故有效水分含量高。 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更能促进良好土 壤结构的形成。多施有机质可以扩大有效水范围。 土壤水分有效性综合示意图 2011-3-10 39 二、土壤水分含量的表示方法 A、土壤质量含水量 Gravimetric water content ： 土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数(g/kg)。 rw=（m1-m2）1000 /m2 105烘干小时至恒重(粘粒土壤16小时)。 土壤100 g 烘干后 80 g ？ 2011-3-10 40 B、土壤容积含水量 Volumetric water content n水分容积与土壤容积之百分比，Q（%） n土壤水分容积土壤容积 n土壤质量含水量容重/1000 100 2011-3-10 41 C.土壤相对含水量relative soil water content ： n以某一时刻土壤含水量占该土壤田间持水量的百分数。 n土壤相对含水量土壤含水量土壤田间持水量 D.水层厚度（mm） n指一定深度土层中的水分含量相当于若干水层厚度 n水层厚度（土壤质量含水量土壤容重土层厚度）1000 n便于将土壤含水量与降雨量、蒸发散失量和作物耗水量等相比较 ，以便确定灌溉定额。 2011-3-10 42 1、土水势（soil water potential）： 将单位水量从一个土水系统移到温度和将单位水量从一个土水系统移到温度和 它完全相同的纯水池时所做的功它完全相同的纯水池时所做的功(w)(w)。 土 作功 水 三、土壤水分的能态 2011-3-10 43 三、土壤水分的能态 1、土水势包括： 基质势：m；压力势：p； 溶质势：s ；重力势：g。 nwmpsg n在不同情况下，起支配作用的水势不同 ，在水分不饱和的土壤中，决定土水势 的是基质势。 2011-3-10 44 渗透势s (Osmotic potential)负值 又称溶质势，由土壤水中溶解的溶质引起。 土水势包括： 基质势m (Matric potential)负值 土壤水不饱和时由土壤吸附力和毛管力制约。 重力势g (Gravitation potential)正值 2011-3-10 45 气压势 封闭在土壤水分内的空气所产生的势值 静水压势 土壤中的水分承受水体的压力，土层 深处的水分，受到的压力更大，静水压势是压力势 的主体。 压力势p （Pressure potential）为正值 土水势的表示方法 多用帕（Pa）表示，但常用水柱高的对数值表示 ，称为pF值。 2011-3-10 46 2.土壤水吸力(water suction)： 指土壤水因受土壤基质的吸附和毛管作用，表面 形成一个凹形弯月面，形成土壤水的负压力。 3.土壤水分特征曲线(water characteristic curve)： 指土壤水的基质势或土壤水吸力与含水量的关系 曲线。表征土壤水分能量与含量的关系。 0 10 20 30 40 50 60 70 土 壤 水 吸 力 105 Pa 黏土 壤土 砂土 土壤含水量g/100g 影响因素 质地 结构 温度 滞后现象 10000 1000 100 10 1 0.1 0.01 0 不同质地土壤水分特征曲线 2011-3-10 48 四、土壤水分状况与作物生长 水分是作物的重要组成部分 水分影响出苗 各生育期对土壤水分的要求不同 土壤水分含量影响作物对养分的吸收 作物需水临界期：某一生育期土壤缺水，对作物 产量影响最为严重。 2011-3-10 49 土壤水分在土壤肥力中的作用 土壤肥力的重要因素之一，直接供给植物吸收利用 ；又影响土壤的其它性状和肥力因素。 影响土壤养分状况 影响土壤通气状况 影响土壤热量状况 影响微生物活动 影响土壤的物理机械性和耕性 地表覆盖？ 2011-3-10 52 植被 蒸腾作用植被组成和覆盖度 气候 降雨量和蒸发量 土壤物理性质 土壤质地、结构和有机质含量等影响水的渗 透、流动和蒸发 地形 水分再分配 水文地质 不透水层、地下水位高，或地下水通过支持毛 管水上行。 人为影响 如灌溉、排水及耕作等土壤管理措施。 五、影响土壤水分状况的因素及土壤水分调节 2011-3-10 53 土壤水分调节 （增强入渗、控制蒸发） 1、控制地表径流，增强土壤水分入渗 2、减少土壤水分蒸发 3、合理灌溉 4、提高土壤水分对作物的有效性 5、多余水的排出 调整土壤结构，合理灌溉，提高土壤水和灌溉水的利用率。 灌溉定额及时间依据作物生长需水特性。 方法：畦灌，喷灌，滴灌，沟灌等。 增施厩肥、绿肥、秸秆等，提高土壤有效水含量， 覆盖、中耕。 2011-3-10 54 重点掌握重点掌握 1. 国际制土壤质地分类标准和体系 2. 土壤质地与肥力的