土壤孔性soilporosity.ppt

第三节土壤孔性soilporosity,土壤孔隙状况,土壤是一个疏松多孔体，既有颗粒与颗粒之间的粒间孔隙，也有团聚体与团聚体之间的结构孔隙。孔隙的大小、几何形状、多少以及在土壤不同层次中分配关系都是极为复杂的。所以，土壤孔隙具有发生学特征和意义。土壤孔隙担负着保存水分和通气（气体交换）双重功能。孔隙大小和多少对于协调土壤水气矛盾至关重要。土壤孔隙是微生物活动的场所，是植物根系伸展的主要通道。可见，孔隙性状是土壤的重要质量指标。,一.土壤孔隙数量,（一）孔隙度1.土壤密度(soilspecificgravity)（s)概念：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量称为土壤密度。（克/厘米3）Particledensitywillalsobedeterminedforthissoil.Particledensityonlytakesintoaccountthevolumeoccupiedbythesolidparticles.Itexcludesthevolumeoccupiedbyairandwater,定义式,一.土壤孔隙数量,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。Sincealargeportionofmostsoilsiscomposedofparticlesderivedfromquartzminerals,theparticledensityofmostsoilsisnear2.6g/cc,whichisthedensityofquartz.Variationsintheparticledensityareduetothepresenceofheaviermineralslikeironoxidesorlighterorganiccomponents.,一.土壤孔隙数量,土壤密度值：绝大多数矿物的密度为2.602.70之间，对于矿质土壤而言，经常取其中间值2.65作为土壤密度近视值。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。问题：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？,一.土壤孔隙数量,（二）容重（假密度）bulkdensity(b）（BD）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(克/厘米3或吨/米3）。曾称土壤假密度（apparespecificgravity）。质量以105110下烘干土计，也有人叫干容重。,定义式：,Thebulkdensityofasoilisthemassofdrysoilperunitofbulk(totalvolumeofsoilorsoilparticles)=grams/ccThebulkdensitytakesintoaccountthetotalsoilvolume(thespaceoccupiedbythesolidparticlesplusthespaceoccupiedbytheairoftheporesorporespace).Todeterminethemassofthesoil-sinceairdoesnothaveanysignificantweight-wecanjustweightheovendrysoilonabalance.Thevolumeofthesoilcanbedeterminedbypouringthesoilintoagraduatedcylinderandmeasuringthevolumethatitoccupies.,一.土壤孔隙数量,湿容重(wetbulkdensity).t=Mt/Vt=Ms+Mw/(Vs+Vw+Va)也有文献叫土壤总容重(totalbulkdensity).二者差别在于分子.一般情况下都是指干容重.土壤干比容(dryspecificvolume)b=1/b.容重的倒数,直观地反映土壤松紧度土壤容重的影响因素：影响土壤密度的一切因子会影响到土壤容重,但在更大程度上,影响容重因子在于土壤松紧程度.土壤容重受到外界环境因素的影响。如降水以及一切人为活动（耕作、施肥、灌溉、等农业技术措施）。容重是土壤的一个动态性质。耕层以下相对稳定。质地影响：砂土（1.21.8）壤土粘土（1.01.5）土壤结构特征：团聚良好的土壤小于结构不良的土壤土壤松紧程度：根孔、虫孔较多的容重较小。耕层小于底土。一般土壤耕层容重为1.01.4g/cm3.土壤容重一般是密度的一半左右。,一.土壤孔隙数量,典型土壤容重,土壤类型之间容重差异很大,Thedrybulkdensityofmostmineralsoilsvariesfrom1.001.80.Itmayalsovaryduedotillage,compactionswelling,aggregation,freezingandthawing,ect.,andisnotconsideredastaticpropertyatornearthesoilsurface.Itisreasonablyconstantinthelowerportionofthesoilprofile.土壤容重属于动态性质,它的时空变异性很大.一般变化在1.001.80g/cm3之间.BDofcommonsurfacesoils=1.1-1.4g/ccBDofcommonsubsoils=1.3-1.7g/ccAcreFurrowSliceAcre),一.土壤孔隙数量,容重的意义与作用：1.是土壤松紧程度的重要判据之一,容重、孔隙度与土壤松紧程度关系,土壤松紧程度是土壤重要物理性质之一，它直接影响到土壤肥力状况，植物根系的发育。过松的土壤，使之无根须难以扎稳，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1.11.3g/cm3的范围内，能适应多种作物的生长发育的要求。,一.土壤孔隙数量,2.计算土壤重量（AFSacrefurrowslice),一亩地农田耕层土壤重约为30万斤左右。3.计算土壤个组分的数量4.计算土壤储水量和灌溉定额。5.计算土壤孔隙度,容重和密度比较,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年首先提出的。Themethodofdeterminingbulkdensityisbyusingsoilcores.Theseareobtainedwithaprobethatforcesacylinderintothesoil.Thesoilcanberemovedfromthiscylinderandcutintosectionsandplacedinanothercylinderfortransportationbacktothelaboratory.Careneedstobetakentoavoidcompactingthesoilduringandafterobtainingthecore.(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)(3)土木工程上采用灌水法和灌砂法等,适于测定砂质土壤.(4)湿容重用中子仪和射线仪测定（Beer定律）,一.土壤孔隙数量,环刀法测定土壤容重,一.土壤孔隙数量,（三）土壤孔度（soilporosity）（f）概念：土壤孔隙容积占土壤总容积的百分数Porosityisthevolumeoftheporesdividedbythebulkvolume,定义式,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，他并没有反应孔隙质量（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。,土壤孔度,土壤孔度测定:(1)计算法f=(1-b/s)其实b/s是固相率;e=(s/b-1)土壤孔度常常计算而得(2)测定法:水银灌注法.最初用在地质矿物鉴定方面,这种方法可以测定100微米10毫微米的孔隙量及其分布.(3)显微镜镜检法:微结构研究中常应用.(4)Thetotalporosityofacoreofsoilisdeterminedexperimentallybysaturatingandweightingthecore,thenoven-dryingandreweighingthesamecore.Thedifferenceinweightbetweensaturatedandoven-drycoreofrepresentsavolumeofwaterequaltothevolumeoftheporespaceinthesoil.问题:(1)土壤孔度不涉及孔隙的质量Macropores100m；Mesopores30100m；Micropores0.3mm时，水在其中可以自由移动，适于多种植物根系发育。（2）当孔径6030m，水在其中受到重力作用而排出（3）10m时，根毛能伸入的孔隙，也是较大微生物活动场所（4）1m时,是较小微生物的活动场所。水分的毛管移动较强。（5）0.02mm水吸力小于150mb，水分受重力作用明显，灌溉时是水分入渗通道，日常是气体交换通道。,二.土壤孔的类型及特性,二.土壤孔的类型及特性,（四）各种孔度的计算,三.影响土壤孔隙状况的因素,（一）质地:孔度与质地关系为砂土（3045%）壤土（4050%）粘土（4560%）颗粒形状绝非球形的，砂土中，砂粒之间没有团聚，而且,少量的粘粒填充了砂粒间的孔隙，使得砂土孔度变小。粘土总孔度大，但孔隙比较单一和细小，无效孔度居多。壤土孔隙居中。在工程上，不同粒径颗粒相互搭配才能够使土壤孔隙度降低的最小值。,土壤质地与孔隙状况的关系（华北平原）,三.影响土壤孔隙状况的因素,一.土壤孔隙数量,正立方体是排列是最松散的f=47.54,三斜立方体排列是最紧密的f=24.51,三.影响土壤孔隙状况的因素,（二）土壤颗粒的排列方式,条件：刚性的光滑等直径球体土壤颗粒的实际排列远比此复杂,大小颗粒相互填充是土壤孔隙度达到了最低值,三.影响土壤孔隙状况的因素,工程上先破坏土壤结构体，在将砂砾、粉砂粒、粘粒按照一定比例搭配才能形成较高容重的土层,（三）土壤结构：团聚化作用越强，孔隙都愈大，主要增加了结构孔隙。当然结构体类型不同，孔度也有很大差异。结构良好的壤土和粘土的孔度高达55-65%，甚至在70以上。团粒结构土壤的孔度比非团聚化土壤增加1/3至1/2左右有结构土壤孔隙意义还在于形成了多级的土壤孔度,三.影响土壤孔隙状况的因素,土壤孔隙和团聚体间关系(.),（四）土壤有机质：有机质疏松多孔，并对形成团粒结构有良好作用，因此有机质含量高的土壤大孔隙较多，孔隙度较高。,三.影响土壤孔隙状况的因素,土壤有机质含量与容重,深耕1米对土壤松紧度和孔隙状况的影响,（五）耕作措施和土层深度：土壤孔度随土层深度也有很大差异。一般心土层可以降低到2530%。,三.影响土壤孔隙状况的因素,（六）外部因素：降雨、灌溉、人畜践踏、机械压实等可使土壤变得紧实从而孔隙度变小。深耕、增施有机肥料都能增加土壤孔隙度。,四.土壤孔性与作物生长关系,对于农业生产而言，理想的孔隙应当是多级的。,四.土壤孔性与作物生长关系,对于作物生长而言，需要考虑以下3个方面问题：（一）对孔隙度（量）的要求（二）对孔隙类型的要求（三）土体内孔隙分布要求,适宜的孔隙状况：,耕层土壤（015cm）的总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为为810%，如能达到1520%则更好，底层土壤（1530cm）分别为50%和10%。,对于大多数作物适宜的孔隙状况：,耕层土壤总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为810%以上，如能达到1520%为最好；土体内的孔隙垂直分布为“上虚下实”。上部耕层（015cm)的孔度为55%左右，通气孔度1520%，底层土壤（1530cm）孔度和通气孔度分别为50%和10%左右。上虚有利于通气和种子的发芽，破土。“下实则有利于保水和扎稳根系。“上虚下实”是相对而言，下层必须保证一定孔度，有利于根系伸展，扩大觅水觅肥空间，有利于微生物活动，有利于土壤排水等。,四.土壤孔性与作物生长关系,土壤的三相比土壤的固相、液相和气相的容积比率叫土壤三相比先