西北农林科技大学土壤学6.2土壤结构

第二节土壤结构soilstructure,土壤结构和土壤侵蚀及生态环境关系,土壤结构和沙漠化及生态环境关系,土壤与耕作和作物生产关系,一.土壤结构概念soilstructure,土壤结构,土壤结构体,土壤结构性,大小,形状,不良性状结构体,理性结构体,块状结构,片状结构，鳞片状结构,柱状结构，棱柱状结构,核状结构,团粒结构,微团聚体,孔性,稳定性,肥力特性,水力学稳定性,机械学稳定性,生物学稳定性,协调水、肥、气、热的能力和改善耕性能力,孔隙度和孔隙级别,土壤结构：土粒在内外因素的综合作用下，形成了大小不一、形状不同、性质各异的团聚体或团块。,二.结构体类型及特性,二.结构体类型及特性,二.结构体类型及特性,（一）块状结构体：cloddystructureBlockystructure,1.基本特征：（1）近似于立方体形。其长、宽、高三轴大体近似等长。（2）结构体棱角不明显，呈不规则浑圆形。（3）内部较为紧实,北方群众称作“土坷垃”。关中农民称作“胡基”。2.类别：按照其大小进行分类直径35cm叫大块状，高，呈薄片状，若四周向上弯曲，类似于鱼鳞，叫鳞片状结构（Squamosestructure)。农民叫它“卧土”、“平槎土”。2.基本类型按照厚度分为板状（5cm）、片状页状、叶状（1cm）。3.形成条件和过程（1）积水沉积的地方,（2）机械压实（3）常年等深耕作，形成的犁底层（plowsoleorplowpan)（4）原来公路，毁路还田的地块根本条件：土壤有机物质贫乏,二.结构体类型及特性,4.特性旱地犁底层过厚，对作物生长不利，影响根系下扎和上下层之间水气热交换以及对下层养分的利用。水稻土产生具有一定透水率的犁底层很有必要，它可以起着减少水分渗漏和托水托肥的作用。旱地表层常出现土壤结皮和板结现象。结,（二）片状结构体：PlatystructureorPlatestructure,皮一般出现在砂壤土到轻壤土上，一般较薄（12mm），一旦表层失水，干裂成碎土片且边缘向上翘起。板结多出现在中壤以上的土壤，它是结皮的深化和继续，一般厚度为35mm,也有厚到35mm，甚至到几个厘米的。干裂后形成大的裂口（龟裂），表层结皮或板结，不易破碎，常压坏幼苗，撕断根系，引起漏风跑墒。5.管理措施（1）对于犁地层而言，可采用消除犁底层，逐年加深耕层的方法（2）消除结皮或板结的方法是适时中耕松土。,二.结构体类型及特性,PlatystructureisoftenfoundintheEhorizon(belowtheA)wherewatermoveslaterallythroughthesoil.Platystructurecanbedetrimentalbecauseitrestrictsrootandwaterpenetration.,（二）片状结构体：PlatystructureorPlatestructure,灰化土的灰化层是典型的片状结构,二.结构体类型及特性,（二）片状结构体：PlatystructureorPlatestructure,灌溉影响土壤表层结构（板结）,二.结构体类型及特性,（2）棱柱状结构（prismaticstructure）属于干旱半干旱地区的一种土壤结构类型3.形成：圆柱状结构是碱化土壤特征结构。棱柱状结构是在干事交替频繁的情况下所形成的，一般发生在B层。干湿交替慢，多形成大棱状状结构，干湿交替快，形成小棱柱状结构。其次，由于无机胶膜的交接作用，结构体紧实。,（三）柱状结构体：PrismaticorColumnarStructure,1.基本特征长和宽Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+。在生产上常采用钙促进土壤结构的改善与形成。如碱土使用Ca（CO3）2，酸性土使用CaSO4。虽然Fe、和Al也有较强的凝聚能力，但因它们强的固磷能力，和本身毒性以及影响土壤酸度等问题，未被人们所选用。（2）增加电解质浓度：电解质浓度与双电层厚度关系为，生产上采用的烤田、晒垡及冻垡，都是依靠提高局部电解质浓度，促进土壤胶体凝聚和团粒结构的形成。,B.水膜的粘结作用：土壤颗粒带电，水是极性分子和依靠水膜的作用凝聚颗粒。形成的团聚体水稳性差。第二阶段：团聚与胶结作用：依靠有机胶体和无机胶体、以及菌丝、根毛等经过了多极的胶结作用所形成。胶结剂类型：A.简单的无机胶体Fe2O3.nH2O、Al2O3.nH2O、SiO2.nH2O、MnO2.nH2O的水合物。常以胶膜态形式包被在土粒的表面。形成土壤结构水稳性非常强。-南方土壤主要胶结方式CaCO3和CaSiO3等无机化合物，是北方石灰性土壤主要胶结剂。B.有机胶体:腐殖质、多糖类、蛋白质和木质素等。（1）腐殖质：其中褐腐酸的作用更为明显。土壤颗粒和有机胶体符合方式，丘林（1950）提出的模式有：,三.团粒结构Crumbstructure,三.团粒结构Crumbstructure,a.I组团聚体（褐腐酸钙团粒G1组）以钙离子为键桥,这种胶结不牢固，可以被中性盐NaCl拆开，但属于水稳性的团聚体。,砂粒,砂粒,粉粒,粉粒,粘粒,腐殖质,三.团粒结构Crumbstructure,土粒,土粒,土粒,Ca2+,腐殖质,三.团粒结构Crumbstructure,三.团粒结构Crumbstructure,b.II组团聚体（褐腐酸铁团粒G2）：通过粘粒表面上铁铝为键桥连接,连接比较牢固，不能用NaCl拆开，只有用稀碱溶液处理或通过研磨，才能分散,同样也属于水稳性团聚体。,土粒,土粒,土粒,Fe2+,腐殖质,Fe3+,Al3+,三.团粒结构Crumbstructure,三.团粒结构Crumbstructure,（2）多糖类：多糖是微生物分解有机物质的产物，约占有机物质总量的5%10%。是一种线状的、绕曲的高分子聚合物。在链上有许多-OH基，与粘土颗粒之间通过氢键胶结。多糖是土壤中普遍存在的一种有机物质，它对土壤结构的改善受到学术界重视，但是，它是有机物质分解的中间化合物，生物学稳定性较差。除过多糖以外，土壤中木质素、蛋白质、均有不同长度链接作用。微生物的分泌物、代谢物、植物根系分泌物以及蚯蚓肠道粘液等都是有机胶结剂。2.团粒结构的形成条件（1）粘粒：团粒结构必须是粘质土壤，砂质土壤则不能形成团粒结构粘质土壤有形成团粒结构的必要，也有条件；而砂质土壤则没有形成团粒结构的条件，也没有形成团粒结构的必要。（2）无机胶体（3）有机胶体（4）高价阳离子,三.团粒结构Crumbstructure,3.团粒结构形成的环境因素与动力因素（1）生物的作用：植物根系：密集根系具有穿插、切割、挤压作用，促进大块状结构的分离和团聚。草本根系大于木本植物的根系。根系的分泌物成为胶结剂。根系的残体是形成腐殖质等原材料。动物：蚯蚓、昆虫、蚂蚁、鼠类等土壤动物，也有助于土壤结构的形成。微生物的作用：土壤中好气微生物或性强时，有机物质不易累积，不利于结构形成（荒漠化）。威廉姆士认为；土壤好气与嫌气交替进行有利于起结构形成。（2）冻融交替作用（冻垡）（freezingandthawingcycles）、干湿交替过程（wettinganddryingcycles）（晒垡）冻融交替作用：利用水分物理形态的变化所引起的体积变化进行的（水结冰V增加9%。-冬灌很重要干湿交替过程：利用水分数量变化所引起的膨胀与收缩作用改善土壤结构（孔隙内部封闭空气的爆破作用）。-晒透（防止浇墒）晒垡还有一个作用，即使胶体由溶胶转化为凝胶，保证了结构的形成。（3）耕作（tillage）的作用：适当耕作有利于团聚体形成,主要是切割作用,四.团粒结构与土壤肥力,良好团粒结构体的基本条件1.具有一定结构体形状、大小。旱地一般以直径为0.2510mm为宜，边面不明显，圆形较好。其中13mm大小为佳；水田微团聚体（0.250.001mm）的数量愈多愈好。2.要有多级孔隙：同时担负供水和通气的功能3.要有一定稳定性：水力学稳定性、机械稳定性、生物学稳定性。根据以上原则，团粒结构对肥力作用于贡献为：（一）改善了土壤孔性（多级）（二）协调着土壤水分与空气矛盾：水分包括透水和保水。（三）协调了土壤保肥与供肥的矛盾（四）稳定了土壤温度，调节了热状况（五)改善了土壤耕性，有利于幼苗出土和根系下扎。,四.团粒结构与土壤肥力,（六)其它方面1.抑制了毛管水的上升，达到了保水和抑制土壤盐渍化,团聚体的大小对毛管水运动的影响,资料,2.保护土壤免遭水蚀和风蚀。直径0.5mm的团聚体，随风飘移可能性大。,五.土壤结构管理,在生产中，土壤结构是经常变化的。破坏土壤结构的措施1.水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合、以及团聚体内部封闭空气的爆破作用，使团粒分散灌溉的破坏作用2.大型农机具重压及人畜的踩踏。3.土壤胶体上离子倒换过程：化肥使用土壤板结4.微生物的两重性：形成腐殖质，分解有机物培育土壤团粒结构的措施1.精耕细作，增施有机肥料土肥相融2.合理轮作倒茬：一年生作物耕作频繁，不利于结构形成。多年生作物有利于结构形成。实行粮草轮作，粮肥轮作可以改善结构3.合理灌溉、晒垡、冻垡灌水方式：细流沟灌，防止大水漫灌。4.使用石灰或石膏,五.土壤结构管理,5.土壤结构改良剂开发与应用（发展的产业）（1）人工合成的高分子聚合物制剂乙酸乙烯脂，顺丁烯二酸共聚物的钙盐（克里利姆8）水解聚丙烯晴（克里利姆9）聚乙烯醇（PVA)聚丙烯酰胺（PAM）（2）自然有机制剂：棉秆、芦苇、田箐提取的，果胶、甜菜胶等，褐煤、泥炭、草炭、风化煤中提取腐殖酸。沥青乳剂等（3）无机制剂：硅酸钠、膨润土、沸石、海泡石等结构改良剂注意：价格低廉，表层采用束水物质，