土壤的基本性质.ppt

第四章 土壤的基本性质,土壤矿物质、有机质、生物、水份、空气的相互作用使其有了自动供肥和自动调节水、热、气、肥的能力。 但水、热、气、肥能否稳、足、匀、适的满足植物生长的需要，则取决于土壤的一系列基本性质。 包括土壤的吸收性、酸碱性、孔隙性、结构性、及土壤的物理机械性。,第一节 土壤的吸收性保肥供肥性,一、概念： 土壤吸收性是指土壤具有吸收和保持各种离子、分子和粗悬浮体的能力。 生产表现：,二、土壤吸收性的类型和机制,根据吸收性产生机制的不同，将其分为5种。 1、土壤机械吸收作用： 土壤是一种多孔体，可将大于孔隙直径的物质颗粒机械截留（过滤）于土壤中保留下来的作用。 特点：a.与质地有关。 b.只能吸收保留较大的颗粒。 生产意义：对漏水漏肥田块，有改良作用。,2、土壤的物理吸收作用： 土壤胶体由于表面能的存在，而产生的对分子态物质的吸收作用。 特点： a.与质地有关。 b.只能吸收能降低表面能的物质； 对增大表面能的则产生排斥作用。 生产意义： 吸收的氨基酸、氨气有营养作用。,3、化学吸收作用： 土壤溶液中，离子间由于发生化学反应，生成难溶性化合物而沉淀于土壤中被保存下来的作用。 特点： a.无选择性。 b.吸收的结果，一方面减少养分的淋失，但另一方面又将水溶性养分转变为难溶性，生产中应尽量避免。 生产意义： 减少水溶性养分数量，应避免。,4、生物吸收作用： 指土壤生物将土壤溶液中的养分吸收、保留于土壤中而免于淋失的作用。 特点: a.有选择性，保留的都是土壤养分； b.是一种周期短的循环性吸收。 生产意义： 是生物小循环的一个环节，可减少养分淋失，提高土壤养分含量。,5、离子代换吸收作用： 指土壤胶体扩散层中的离子，能被土壤溶液中带相同电荷的其它离子所代换而产生的吸收作用。 这种作用，是土壤中对土壤保肥供肥能力影响最大的一种吸收方式。,三、离子代换吸收作用,胶体扩散层中的离子，能被土壤溶液中带相同电荷的其它离子所代换而产生的吸收作用。 根据代换性离子类型的不同，又可分为 阳离子代换吸收作用；阴离子代换吸收作用。,1、阳离子代换吸收作用： （1）概念： 土壤中带负电荷的胶体，扩散层中的阳离子能被溶液中的阳离子所代换而产生的吸收作用。 （2）特征： a.是一种可逆过程，能很快的达到动态平衡。 b.离子间是等当量的代换关系。,c、代换反应受质量作用定律的支配： 对可逆反应来说，化学反应的速度 与反应物的浓度成正比。 或：增加反应物的浓度，减小生成物的浓度，化学平衡向正方向移动。 生产意义：,d、不同的离子，代换能力不同： Fe3+Al3+H+Ca2+Mg2+K+NH+Na+ 离子的代换力取决于化合价和离子半径。,（3）阳离子代换吸收作用的衡定方式 阳离子代换量： 定义： 每100g干土所吸收的全部代换性阳离子的毫克当量数。 表示方式： CEC m.e/ 100g土 实际意义： 表示土壤保肥供肥力的强弱； 土壤对肥料缓冲力的强弱。,分级指标： CEC（m.e/100g土）20 保肥供肥力 弱 中 强 对肥料缓冲力 弱 中 强,影响因素： a.质地： 愈重，无机胶体愈多，CEC愈高。 沙土15m.e/100g土 ，粘土2530。 b.粘土矿物类型： 高岭石10m.e/100g； 水云母30m.e/100g； 蒙脱石80m.e/100g。,C.有机质含量： 有机质代换量高达300450m.e/100g， 有机质含量高，CEC高。 D.土壤Ph： Ph影响胶体可变电荷数量，Ph高，可变负电荷数量增加，CEC高。 E.土壤温度： 土温高，离子动能大，有利于解吸，不利于吸收，CEC低。,（4）代换性阳离子的构成评价 盐基饱和度,定义：土壤中代换性盐基离子数量占阳 离子代换量的百分数。 表示方法： 代换性盐基离子数量（m.e/100g土） B.S100 阳离子代换量（m.e/100g土）,实际意义： a、反映土壤中代换性阳离子的组成情况； b、反映土壤潜在酸碱度情况。,分级指标： B.S 80% 酸性土 中性土 碱性土 影响因素： 气候： 母质： 植被：,（5）代换性阳离子的有效性,代换性阳离子被代换后，均可进入土壤溶液，被植物吸收利用，均是有效的。但不同的阳离子有效度不同。主要受三个因素的影响： a.离子饱和度： 某种代换性阳离子数量占阳离子代换量的百分数。,数学表达式： 某种代换性阳离子数量（m.e/100g土） 离子饱和度 100 C.E.C 离子饱和度的影响： 离子饱和度越高，该离子有效度越高。 生产意义：,b.互补离子效应： 对某种特定的代换性阳离子来说，胶体扩散层中的其他阳离子均为该离子的互补离子。 如：扩散层中同时存在 K+ H+ Ca+ Mg+ K+的互补离子为： H+ Ca+ Mg+ Ca+的互补离子为： K+ H+ Mg+,互补离子效应： 胶体对互补离子吸附强，该离子有效度高 胶体对互补离子吸附弱，该离子有效度低 c.粘土矿物种类： 高岭石吸附的阳离子有效度 蒙脱石水云母,2、阴离子代换吸收作用：,（1）概念： 土壤中带正电荷的胶体扩散层的的阴离子能被溶液中的阴离子所代换而产生的吸收作用。 产生原因：由于两性胶体的存在，当Ph低于等电点时，带上正电荷，产生阴离子吸收。,（2）特征： a.也是一种可逆反应，也能很快达到动 态平衡； b.离子间也是等当量代换关系； c.也受质量作用定律支配，有自动保肥 供肥的机制； d.不同的阴离子代换力不同: H2PO4-HCO3-SO4Cl-NO3-,四、土壤中阳离子的固定与阴离子的专性吸收：,阳离子的固定与阴离子的专性吸收是土壤 中两种特殊的吸收方式。 阳离子固定：特指土壤溶液中，NH4+ K+由于离子半径和粘土矿物的晶格孔穴半 径相当（1.4A），从而进入蒙脱石或高岭 石的晶格孔穴中被固定下来的作用。 结果：使NH4+和K+不能被植物根系吸收，有效性降低。,阴离子的专性吸收： 土壤溶液中的阴离子与胶体内双电层内层离子置换而发生的一种吸收作用。 特点：主要吸收一些含氧酸根，以HPO4- 、SiO3- 最强，NO3- 最弱。 结果：专性吸收后，使其有效性降低。,五、土壤吸收性的农业作用,1、使土壤具有保肥供肥能力： 2、指导制定施肥原则和施肥方法： 3、影响土壤的结构性和酸碱性：,六、土壤吸收性的农业调节方法,1、增施有机肥，增加有机胶体的数量。 2、改良质地。 3、调节土壤Ph 。,第二节 土壤的酸碱性,土壤酸碱性是指土壤水份中H+和OH-的构成状况，当H+OH-时，称之为酸性；当OH-H+时，称之为碱性，用土壤Ph值表示。是土壤的一个重要的化学性质。 土壤的酸、碱状况，深刻的影响着土壤微生物和作物的生长，也影响土壤养分的有效性。,一、土壤Ph值的概念,土壤Ph：土壤溶液中【H+】浓度的负对数 即：Ph = Log 【H+】 由于22度时，纯水解离出的H+=OH-107克离子/ 升，Ph=7 定为中性， PH7, 碱性； Ph7 ,酸性。,我国土壤酸碱性分级： Ph： 酸碱性 Ph： 酸碱性 9.5 极强碱性 6.57.0 中性,二、土壤酸碱性的产生根源 H+、OH-在土壤中积累,1、生物作用： a.生物的呼吸作用； b.微生物分解残体的作用； c.草本植物富积盐基的作用； d.森林植被残体分解作用。,2、气候的作用： 高温多雨，盐基淋失，Al+富积，水解时，产生H+，形成酸性或强酸性土壤。 干旱少雨，释放的盐基不易淋失而富积于土壤中，胶体为盐基所饱和，水解时，形成碱性土。,3、母质的作用： 母质含盐基少，易向酸性土发展。 母质含盐基丰富，易形成中性碱性土。 母质含CaCO3丰富，易形成中性微碱性土； 母质含Na2CO3丰富，易形成碱性强碱性土。,4、施肥的作用： 长期施用酸性肥料，使土壤变酸； 长期施用碱性肥料，使土壤变碱。,5、灌溉水的作用： 灌溉水来自酸性地区，水质Ph低，长期用这种水灌溉，使土壤变酸； 灌溉水来自碱性地区，水质Ph高，长期用这种水灌溉，使土壤变碱。,三、土壤酸度,当土壤Ph低于7时，土壤呈酸性反应，酸性反应的强弱程度，称为土壤酸度。 土壤酸度，根据H+和Al+存在方式的不同，分为活性酸度和潜在酸度两种。,1、活性酸度： 指土壤溶液中游离态的H+浓度所表现的酸度。 活性酸度包括： 土壤中的无机酸、水溶性有机酸、水溶性铝盐等解理出的所有H+浓度总和。 测定时，用水浸提，用指示剂或电位计测定，计为Ph H2O。 生产意义：,2、潜在酸度： 指土壤胶体上吸附态的H+和Al+所能表现的酸度。 潜在酸度，根据测定时，所用交换剂的不同，又可分为代换酸度和水解酸度两类。,（1）代换酸度： 用强酸强碱盐溶液作用于土壤，盐中的金属离子所代换出的H+、Al+所表现的酸度称为代换酸度。 （2）水解酸度： 用弱酸强碱盐溶液作用于土壤，盐中的金属离子所代换出的H+、Al+所表现的酸度称为水解酸度。,3、活性酸与潜在酸的关系： a.是同一平衡体系中，两种不同的酸度 形态，可以相互转化； b.活性酸是土壤酸的强度指标. 潜在酸是土壤酸的容量指标. c.潜在酸往往比活性酸大几千几万倍。,四、土壤碱度,当土壤Ph值高于7时，土壤呈碱性反应，其碱性反应的强弱程度称为土壤碱度。 土壤呈碱性反应主要有三个原因： 1、土壤中有丰富的盐基. 2、土壤中有丰富的CaCO3. 3、土壤中有丰富的NaCO3. 土壤碱度直接用土壤Ph值衡量；也可以用土壤中CaCO3含量衡量；对于碱性土壤, 还可以用Na+饱和度衡量。,五、影响土壤酸碱度的因素,1、气候： 2、生物： 3、母质： 4、地形： 5、时间： 6、人为活动：,六、土壤缓冲性,概念：土壤具有抵抗土壤溶液中H+和OH- 浓度改变的能力。 生产表现：生产中大量施用酸性肥或碱性 肥时，土壤Ph值改变很小。 产生原因： a.土壤中有多种弱酸，与其盐类可构成 缓冲系统；,b.有机胶体的功能团有缓冲作用； c.土壤胶体扩散层具有代换吸收的缓冲作用； d.酸性土中，Al+周围结合的6个水分子可解离出H+，对碱产生缓冲作用。,影响缓冲性的因素： a、胶体数量； b、胶体类型； c、土壤盐基饱和度； 缓冲性的生产意义：,七、土壤酸碱性对土壤肥力及植物生长的影响,1、土壤Ph值影响土壤中养分的有效性； 2、影响土壤微生物的生长； 3、影响植物的生长。,八、土壤Ph的农业调节,1、调节目的： 2、调节方法： 强酸性土： 强碱性土：,第三节 土壤孔隙性,土壤孔隙性是指土壤中孔隙的数量和 孔隙的大小所表现出来的性质。 土壤中孔隙的数量、大小将影响土壤固、液、气的数量、比例及其运转。 属于土壤的一个基本的物理性质。,一、土壤比重,定义：单位体积的固体土粒重与同体积的水重之比。 由于水的比重是 1，所以 土壤固体土粒重 土壤比重 （g/cm3） 土粒体积 影响土壤比重的因素： 有机质含量；【有机质比重1.25；矿物质2.62.7】，有机质含量越高，土壤比重越小。 （一般土壤中有机质含量少，土壤比重可作为常数来看待，取值2.65参加各种计算）,二、土壤容重,定义：单位体积原状土的烘干重。 状土干重 土壤容重 （g/cm3） 原状土体积,容重表达的意义： （1）表达土壤的松紧度及孔隙状况； （2）计算土壤孔隙度和耕层土壤重量、养分重量、水 份重量。 土壤容重 土壤孔隙度（1 ）100 土壤比重 耕层土壤重量耕层土壤体积土壤容重 （6670.151.45153t30万斤） 耕层养分重量耕层土壤重量养分含量 耕层水份重量耕层土壤重量水份含量,影响土壤容重的因素： A.土壤质地：沙土壤土粘土 B.土壤结构：无结构土有结构土 C.有机质含量：含量越低，容重越小。,三、土壤的孔隙性,土壤中土粒与土粒之间、或土团与土团之间的空间称为土壤孔隙。其性状用孔隙数量和孔隙大小来评价。 1、孔隙数量孔隙度 定义：一定容积的土体内，土壤孔隙容积占整个土体容积的百分数。,孔隙容积 土壤孔隙度 100 土壤容积 土壤容积土粒容积 100 土壤容积 容重 （1 ）100 比重 影响土壤孔隙度的因素：质地；结构；有机质含量）,孔隙度的生产要求： 不同的作物对土壤孔隙度的要求不同； 多数作物一般要求土壤孔隙度在5055左右： 过小：土壤紧实，通气透水困难，根系生长困难，需中耕松土； 过大：土壤过于疏松，漏水漏肥，易产生“吊根”现象，需培土镇压。,2、孔隙大小： 土壤中既有大孔隙，也有小孔隙；大孔隙中存在土壤空气，小孔隙中存在土壤水份。所以孔隙直径大小不同，其生产作用是不同的。 土壤学中，根据孔隙直径大小的差异，将土壤孔隙分为：无效孔隙、毛管孔隙、非毛管孔隙三大类型。,a.无效孔隙： 土壤中孔径小于0.002mm的那类孔隙。 无效孔隙中，常为水份所充满，水份受固相引力极大，不能自由运动。作物根系也不能伸入。所保存的均为不能被植物吸收利用的无效水。 其数量的多少，表明土壤保存无效水的能力。,b.毛管孔隙：水份孔隙 土壤中孔径介于0.0020.3mm的那类孔隙。 该类孔隙中，水份既能被土壤所保持，又能上、下、左、右地自由运动（根系吸水后，周围的毛管水份可向根系运动，产生自动供水性）。故毛管水份都是可被植物吸收利用的有效水。 其数量的多少表明土壤保存有效水的能力和土壤的供水能力。,c.非毛管孔隙通气孔隙 土壤中孔径大于0.3mm的那类孔隙。 该类孔隙中，不能保持水份，水份可在重力的作用下排出土体，故水份常无机会被植物利用。是土壤空气的仓库和通道。 其数量的多少，表明土壤的排水能力和通气能力。,孔隙大小的生产要求： 不同的作物对土壤孔径大小的生产要求不同； 多数作物一般要求： 无效孔隙尽量少， 水份孔隙与通气孔隙各占一半左右。 以满足作物对水、气的协调需要。,第四节 土壤结构性,土壤的结构性是对土壤中土粒存在方式的一种描述。 土壤中的土粒：或者彼此不粘结，呈单粒态；或者彼此相互粘结，形成具有一定形状和大小的团聚体，这种团聚体即为结构体。 土壤形成结构体的性质以及结构体的特征就称为土壤的结构性。,一、土壤结构体的类型和特征,结构体的分类标准：结构体的外观形态。 1、粒状结构和团粒结构 土粒的结持体外观形态近似圆球形： 其中：在水中分散的，为粒状结构； 在水中能稳定存在的，为团粒结构。 特征：a.多形成于有机质含量高的土壤表层，以根系附近分布较多。 b.结构内部，毛管孔隙丰富，蓄水保肥能力强，结构体之间，通气透水能力强。,2、块状结构和核状结构 土粒结持体沿长、宽、高三向发展，外观形态近似立方体： 其中：形体较大的，边长大于3cm，形体较为规则的为块状结构。 形体较小的，边长13cm，形态不规整的为核状结构。,3、柱状结构和棱柱状结构 土粒结持体沿纵向发展，外观形态近似柱状，其中： 柱面交角明显的，有清晰的棱角、棱面的，称为棱柱状结构； 柱面交角不明显的，没有清晰的棱角、棱面的，称为柱状结构。,4、片状结构 土粒结持体沿水平向发展，外观形态近似片状，其中： 较厚的，称为板状结构； 较薄的，称为片状结构； 较小的，称为鳞片状结构。,5、单粒结构 土粒彼此不胶结，呈孤立存在。 如：松沙土。 （生产中，只有团粒结构是有利于通气透水和保水保肥的结构体，其余结构体都有各种各样的生产问题。所以，生产中，把土壤中有丰富的团粒结构称为有结构土；而其余结构都归为无结构土）。,二、土壤结构对肥力的影响,土壤结构主要影响土壤的孔隙性，通过孔隙性来影响水、热、气、肥的运转。,有结构土 （团粒结构） 共同点：土粒间是小孔隙，土团间为大孔隙。 不同点： 1、小孔隙主要是毛管孔隙。大小孔隙相互贯通协调。,无结构土 （其余结构体） 1、小孔隙主要是无效孔隙。大小孔隙相互贯通不足。,有结构土 2、下雨或灌水时，水份沿大孔隙向土壤中渗透快，然后再向团粒中运动。水份接纳充分，损失少，土壤冲刷小。,无结构土 2、由于大孔隙少，水份进入慢，常沿土表流失。水份损失大，土壤冲刷大，水土流失严重。,有结构土 3、大气干旱时，表土水份蒸发，体积收缩，可切断与土体下部相连的毛细管，阻止下部水份上升补充蒸发，水份损失小，土壤抗旱力强。,无结构土 3、表土失水，体积也要搜索，但小孔隙过多，不易完全切断，下部土壤水份可源源上升补充蒸发，水份损失大，土壤抗旱力弱。,有结构土 4、团粒内部，常为水份占据，有机质行腐化而积累；团粒之间，常为空气所占据，有机质行矿化而释放。既有保肥，也有供肥，保肥供肥较为协调。,无结构土 4、在土壤较干时，有机质行矿化释放，但因缺水，植物不能吸收养分；当水份含量高，植物能够吸收养分时，有机质又行腐化而积累，释放的养分少。故土壤保肥供肥关系不协调。,有结构土 5、团粒结构，土质疏松多孔，利于植物根系生长，利于农业操作。 具备良好的肥力基础。,无结构土 5、土体紧实，不利于根系生长，也不利于农业操作。 需改良,三、土壤结构的形成过程,土壤结构的形成一般分为两个阶段： 凝聚、胶结作用 1、原生单粒微团聚体 粘结 成型外力 2、微团聚体团聚体结构体 因此，结构体的形成要具备两个基本条件： 1、胶结物质；2、成型外力。,1、胶结物质： 土壤粘粒； 阳离子； Fe2O3、Al2O3、CaCO3 ； 腐殖质、蛋白质； 水。,2、成型外力： 外力 外力 外力 外力 团聚体破碎组合破碎组合 （组合形态稳定时，才能形成结构体） 成型外力主要有四种： 生物作用； 干湿交替作用； 冻融交替作用； 人类耕作作用。,（1）生物作用 根系的穿插作用: 使大土团破碎成小土团 根系的挤压作用: 使小土团组合为大土团 频繁反复的穿插和挤压，易形成团粒结构。,掘土动物： 掘土时，破碎大的团聚体成小土团； 运动时，挤压小土团成大的团聚体； 所以，掘土动物的作用有助于粒状、团粒结构的形成。,（2）土壤干湿交替作用 团聚体失水变干，体积收缩，由于各部分收缩的不均匀性，常沿垂直向的脆弱面断裂； 团聚体吸水变湿，体积膨胀，由于各部分膨胀的不均匀性，常沿垂直向的脆弱面断裂。 干湿交替频繁反复的进行，有利于柱状、棱柱状结构的形成。,注： 生产中，土壤较干时，给土壤灌水，有碎土效果。 原因： 水份压迫团聚体内的闭蓄空气，当空气压力土粒粘结力时，团聚体即发生破碎。 生产作用：,（3）冻融交替作用 团聚体内的水结冰时，体积膨胀，使团聚体破碎；冰溶化后，则释放破碎后的小土团。 所以，冻融交替作用有助于核状、粒状结构的形成，若有机质丰富，有助于团粒结构的形成。,（4）人类的耕作作用 合理的耕作，可破碎土壤中不良的团聚体，结合施用有机肥，可促进团粒结构的形成。 不合理的耕作，易形成不良的团聚体： 对土壤耕作过于频繁，破坏团粒，产生单粒。 过干过湿的翻耕土壤，产生块状结构。 对土壤磨压过多，产生片状结构。 （所以，生产中要掌握好耕作的次数和时期）,四、土壤结构的农业调节,调节目的：破坏不良的结构体，创造更多 的团粒结构。 调节方法： 1、施用良好的土壤结构胶结剂； 2、改良土质； 3、合理耕作； 4、合理轮、间、套作； 5、施用土壤结构改良剂。,第四节 土壤的物理机械性与耕性,物理机械性： 土壤受外力作用（如耕作）或施加外在因素（如水份变化）时，发生形变，表现出一系列动力学特性。这些特性，就称为土壤的物理机械性。 包括土壤的胀缩性、粘结性、粘着性和可塑性。,1、土壤的胀缩性 概念：土壤吸水后体积膨胀，失水后体积收缩的性质。 产生原因：在于土壤胶体的存在： 胶体吸水后，扩散层变厚，外观体积膨胀； 胶体失水后，扩散