任务一认识土壤的基本组成

1、任务一任务一 认识土壤的基本组成认识土壤的基本组成 授课人：张咪咪授课人：张咪咪授课人：张咪咪泌阳县中等职业学校泌阳县中等职业学校 农经组农经组一、土壤的机械组成一、土壤的机械组成 （一）土壤粒级 1、土粒大小的级别遵守原则：同一粒级的土粒在成分和性质上要基本一致， 不同粒级的土粒在成分和性质上要有明显差别。 粒级：土粒的大小级别。土粒大小的级别是以单粒为基础进行划 分的 土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土壤的固体颗粒简称为土粒。在自然状况下，这些大小不一的土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集土粒有的单个地存在于土壤中，称为单粒；有的则相互黏结成为集

2、合体，称为复粒。合体，称为复粒。泌阳县中等职业学校 农经组表表22 国际制土壤粒级分级标准国际制土壤粒级分级标准 粒级名称粒级名称 单粒直（单粒直（mmmm） 石砾石砾 22 砂粒砂粒 粗砂粒粗砂粒 2 20.20.2 细砂粒细砂粒 20.02 粉砂粒粉砂粒 0.020.020.0020.002 粘粒粘粒 0.0020.002a：国际制： 泌阳县中等职业学校 农经组b b：卡庆斯基制（前苏联制）：卡庆斯基制（前苏联制）： 简制简制 1 石砾 10.01 物理性砂粒 0.01 物理性粘粒泌阳县中等职业学校 农经组祥制 表表2 23 3卡庆斯基土壤粒组分类表卡庆斯基土壤粒组分类表

3、 粒组 粒径（mm） 石砾石砾 3-1 砂粒 粗 中 细 1-0.5 0.5-0. 25 0.25-0.05 物理性物理性砂粒砂粒 粉砂粒 粗 中 细 0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001 物理性物理性粘粒粘粒 粘粒 粗 中 胶粒 O.OO1-0.0005 0.0005-0.0001 3.0 32 2-1 1-0.5 0.5-0.25 0.25-0.1 0.1-0.05 0.05-0.002 0.002 泌阳县中等职业学校 农经组石砾石砾1.01.0砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒1 10.250.25细砂粒细砂粒50.05粉粒粉粒粗粉粒粗粉粒0.050.

4、050.010.01中粉粒中粉粒0.010.010.0050.005细粉粒细粉粒0.0050.0050.0020.002黏粒黏粒粗黏粒粗黏粒0.0020.0020.0010.001黏粒黏粒0.00185 40-25 25-15 15 泌阳县中等职业学校 农经组中国暂拟土壤石砾含量分类（中国暂拟土壤石砾含量分类（19781978）石砾（石砾（10101mm1mm）含量（）含量（）分类分类 1 10 10多砾质多砾质3、中国的质地分类制泌阳县中等职业学校 农经组（二）土壤质地与土壤肥力的关系（二）土壤质地与土壤肥力的关系 粘质土粘质土：保水、保肥性好，养分含量丰富，土温比较稳定，但通 气性、透水性

5、差，耕作比较困难。砂质土砂质土：蓄水力弱、养分含量少，保肥能力差、土温变化快，但 通气性、透水性好，易耕作。壤质土壤质土：介于砂质土和粘质土之间的土壤类别，在性质上兼有砂 质土和粘质土的优点，是比较理想的土壤类别，许多肥 力性质都介于砂质土和粘质土之间。 总体上讲土壤质地对土壤肥力和性质有着重要的影响，但它不是决定土壤肥力的唯一因素，一种土壤在质地上的缺点，可以通过改良土壤结构和调节土壤颗粒组成而得到改善。 泌阳县中等职业学校 农经组（三）土壤质地的改良（三）土壤质地的改良 搬运别的土壤（客土）掺在过砂或过粘的土壤搬运别的土壤（客土）掺在过砂或过粘的土壤中（本土），使之相互混合，以改良土壤质地

6、的方法，称为中（本土），使之相互混合，以改良土壤质地的方法，称为客土法。客土法。 在有条件的大河中下游地区，可利用不同在有条件的大河中下游地区，可利用不同河流不同季节所携带泥沙的粗细不同，分别将河水引入过砂河流不同季节所携带泥沙的粗细不同，分别将河水引入过砂或过粘的土壤上，使之沉积下来，对本土进行改良的方法。或过粘的土壤上，使之沉积下来，对本土进行改良的方法。 过砂过粘的土壤结构不良，有机肥中含过砂过粘的土壤结构不良，有机肥中含有大量的腐殖质，腐殖质的粘结力和粘着力比砂土强而比粘有大量的腐殖质，腐殖质的粘结力和粘着力比砂土强而比粘土弱，可以改良砂土或粘土的不良物理性状，使土壤松紧度、土弱，可以

7、改良砂土或粘土的不良物理性状，使土壤松紧度、孔隙状况、吸收性能得到改善，从而提高土壤肥力。孔隙状况、吸收性能得到改善，从而提高土壤肥力。 有的土壤耕层质地过砂或过粘，有的土壤耕层质地过砂或过粘，但其底层有淤泥层或砂土层，可以通过深翻，把下层的砂土但其底层有淤泥层或砂土层，可以通过深翻，把下层的砂土或粘土翻上来，与表土掺混，以达到改良土壤质地的目的。或粘土翻上来，与表土掺混，以达到改良土壤质地的目的。 种植田菁、绿豆、沙打旺、苜蓿、紫云英、草种植田菁、绿豆、沙打旺、苜蓿、紫云英、草木樨等增加有机质，创造良好的土壤结构。木樨等增加有机质，创造良好的土壤结构。泌阳县中等职业学校 农经组第四节第四节

8、土壤水分土壤水分 泌阳县中等职业学校 农经组一、土壤水分的类型和性质一、土壤水分的类型和性质 1、吸湿水（紧束缚水）：由于固体土粒表面分子引力和静电引力对空气中的水汽分子产生的吸附力而紧密保持的水分称吸湿水，通常只有23个水分子层。 定向排列，而且排列紧密，水分不能自由移动，也没有溶解能力，属于无效水。土壤吸湿水含量的高低主要取决于土粒的比表面积和大气相对湿度。土壤的吸湿水含量达到最大值时的土壤含水量称为最大吸湿量。 2、膜状水（松束缚水）：吸湿水达到最大量时，土粒残余的吸附力所保持的水分称膜状水。 膜状水厚度可达到几十个水分子层厚度，部分可以被植物吸收利用，但是它仍然受到土粒吸附力的束缚，移

9、动缓慢，仍然不能满足植物的需要。 膜状水达到最大量时的土壤含水量称为最大分子持水量。它包括吸湿水和膜状水。 泌阳县中等职业学校 农经组3 3、毛管水：、毛管水：当土壤水分含量达到最大分子持水量时土壤水分就不再受土粒吸附力的束缚，成为可以移动的自由水，这时靠土壤毛管孔隙的毛管引力而保持的水分称为毛管水。毛管水可分为：毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量称田间持水量。 b b、：毛管悬着水、：毛管悬着水：在地下水位很深的地区，降雨或灌水之后，由于毛管引力而保持在土壤上层中的水分，称为毛管悬着水。它与地下水位没有关系，好象悬浮在土层中一样，它是植物水分的重要来源，对植物的生长意义重大。a a、毛管上升

10、水：、毛管上升水：地下水随毛管上升而保持在土壤中的水分称毛管上升水，毛管上升水与地下水位有密切的关系，它的有效性取决地下水位。 毛管上升水达到最大量时土壤含水量称土壤毛管持水量。泌阳县中等职业学校 农经组4 4、重力水：、重力水：土壤含水量超过田间持水量时，多余的水分受到重力的作用而向下渗透，这种水分称重力水。 对于旱地土壤来说重力水，只是暂时停留在根系分布土层，不能被植被持续利用，而且重力水的存在会与土壤空气发生尖锐的矛盾，往往成为多余水或有害水，对于水稻来讲重力水的存在则是必需的。 重力水达到饱和时，土壤所有的孔隙都充满水分，这时的土壤含水量称为饱和持水量或全持水量。泌阳县中等职业学校 农

11、经组二：土壤水分的有效性二：土壤水分的有效性 土壤水分的有效性是指土壤水分能够被植物吸收利用的难易程度，不能被植物吸收利用的称无效水，能被植物吸收利用的称为有效水。 土壤有效水分的下限：萎蔫系数萎蔫系数：植物根系因为无法吸水而产生永久萎蔫时的土壤含水量。通常是把土壤水吸力达到把土壤水吸力达到1.5Mpa1.5Mpa时的土壤含水量当作萎蔫系数。时的土壤含水量当作萎蔫系数。旱地土壤有效水分的上限：田间持水量旱地土壤有效水分得最大量= =田间持水量田间持水量萎蔫系数萎蔫系数 吸湿水 土壤颗粒 土壤水吸 力 膜状水 毛管悬着 水 重力水 最大吸湿量 最大分子持水量 田间持水量 饱和持水量 3.1Mpa

12、 0.625Mpa 0.1Mpa 0Mpa 萎蔫系数 1.5Mpa 有有 效效水水 分分 泌阳县中等职业学校 农经组三、土壤含水量的表示方法三、土壤含水量的表示方法 1 1、质量含水量、质量含水量：土壤中保持的水分质量占干土质量的分数，单位g/。 ）干土质量（）干土质量（）湿土质量（ggg 土壤质量含水量rw= 1000 干土质量是指在105下烘至恒重时的土壤质量。 2 2、容积含水量：、容积含水量：土壤水分容积与土壤容积之比，用Q来表示，单位 3/3 Q =土壤容积土壤水分容积容积百分率Q%= 土壤容积土壤水分容积100% 泌阳县中等职业学校 农经组容重：容重：单位容积土壤（包括粒间孔隙的原

13、状土）的质量（干重）g/cm3 d= 土土VmQ= 土VVOH2dmVOH土2土mmOH21000wrd = = d = Q=rwd1000=质量含水量容重1000Q%=rwd1000100%=质量含水量容重1000100% 泌阳县中等职业学校 农经组3 3相对含水量：相对含水量：土壤含水量占田间持水量的百分率。 相对含水量= %100田间持水量土壤含水量4 4、水层厚度、水层厚度D DW W：指一定厚度（h），一定面积(s)的土壤中的含水量相当于多少面积相同的水层厚度。单位：10002hdrhQDhSDSVVQwWWOH土hssDw泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组土水势实

14、际上是作用于土壤水分的各种力的总和而产生，所以它可分为以下几个分势。（1 1）基质势（）基质势（m m）：由土壤固体（基质）对土壤水分的吸引而使水分自由能降低，这种势能叫基质势。主要是由吸附力和弯月面力所引起，为负值。土壤水分含量越少，土壤水受到的这种约束力越大，基质势越低。反之，土壤水分含量越多，土壤水受到的这种约束力越小，基质势越高。当土壤水分完全饱和时，基质势等于零。（2 2）溶质势（）溶质势（s s）：土壤水中的溶质（盐分），对水分子有吸持作用，使水分自由能降低，称为溶质势。为负值。泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组土水势的单位是指单位数量土

15、壤水的水势（势能）。土水势的单位是指单位数量土壤水的水势（势能）。单位数量可以指单位质量、单位容积、单位重量的水分。单位数量可以指单位质量、单位容积、单位重量的水分。三者换算关系：三者换算关系：10105 5Pa=1bar=0.9869atm=100J/kg=1020cmHPa=1bar=0.9869atm=100J/kg=1020cmH2 2O O1atm=1.0133bar=1033cmH1atm=1.0133bar=1033cmH2 2O=101.33J/kgO=101.33J/kg泌阳县中等职业学校 农经组土壤水吸力土壤水吸力指土壤水受一定吸力的情况下所处的能态。它和土指土壤水受一定吸

16、力的情况下所处的能态。它和土水势数值相等，但符号相反。水势数值相等，但符号相反。它有两个特点：它有两个特点：（1 1）土壤水吸力只包括基质吸力和渗透吸力（相当于基质势和）土壤水吸力只包括基质吸力和渗透吸力（相当于基质势和渗透势），不包括其他分势。而且去掉正负号，取正值。渗透势），不包括其他分势。而且去掉正负号，取正值。（2 2）土壤水吸力在概念上虽不是指土壤对水的吸力，但在测定）土壤水吸力在概念上虽不是指土壤对水的吸力，但在测定上可以用土壤对水的吸力来表示土壤水吸力（用压力单位）上可以用土壤对水的吸力来表示土壤水吸力（用压力单位）如土壤水吸力为如土壤水吸力为1 1巴，我们对土壤施加大于巴，我们

17、对土壤施加大于1 1巴的吸力，水就会流巴的吸力，水就会流出来。出来。土壤水吸力应用简便，比较形象易懂。土壤水吸力应用简便，比较形象易懂。泌阳县中等职业学校 农经组土壤水吸力的大小与土壤含水量有一定的关系，即土壤含水量越少土壤水吸力愈大，土壤含水量愈高土壤水吸力愈小。将土壤水的能量指标与数量指标作成关系曲线，为土壤水分特征曲线。利用土壤水分特征曲线可以说明土壤水不同含量时的能态及对植物的有效性，也可以说明不同质地土壤在相同含水量时的土壤水吸力不同，其中黏土最高，其次是壤土，砂土最低，当土壤水吸力相同时，则三种质地的含水量差异很大。泌阳县中等职业学校 农经组 土壤对水的基质吸力是产生基质势的原因。

18、当水分流入干土并保持在土壤中时，这种吸力逐步得到满足，基质势亦随含水量的增加而增大，土壤脱水过程则相反，随含水量的减少，土壤基质势逐步下降。因此，在土壤水的保持与释放过程中，其含水量与水势有相应的关系。 若水势以土壤水吸力表示，则其与含水量的关系恰与基质势和含水量的关系相反；即吸力随含水量的增加而下降。 用土壤水吸力为纵坐标，以相应的含水量为横坐标绘成曲线来表示土壤水吸力与含水量关系的曲线，称为土壤水分特征曲线。 土壤水吸力和含水量的关系不是单值的，它因土壤的脱水过程和吸水过程而不同。 在同一吸力下，脱水过程的含水量总比吸水过程的含水量高，这种脱水曲线与吸水曲线不相重合的现象称为滞后现象。 原

19、因：一是因为土壤孔隙的几何特点造成的即土壤孔隙由大小孔隙连接而成，这种孔隙状况，在变干或变湿时其充水情况不一致，而使土壤含水量不同；二是因为：土壤吸水由干变湿过程中，大孔隙中的空气常形成气泡而被封闭在孔内，占据一定容积，也使一定吸力下的土壤含水量有所不同。 泌阳县中等职业学校 农经组六、六、 土壤水分的运动土壤水分的运动（一）水分进入土壤的过程（一）水分进入土壤的过程1 1、渗透过程渗透过程水分进入土壤过程水分进入土壤过程。渗透过程分为两个紧密相连的。渗透过程分为两个紧密相连的阶段：阶段：渗吸阶段渗吸阶段，渗透过程的起始至水分逐渐饱和，水分进入土壤主要靠，渗透过程的起始至水分逐渐饱和，水分进入

20、土壤主要靠基质吸力；基质吸力；渗漏阶段渗漏阶段，渗透速率趋于稳定阶段，水分进入土壤靠重力作用向下，渗透速率趋于稳定阶段，水分进入土壤靠重力作用向下移动。移动。时间干土湿土渗透速率泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组 土壤中水已成为连续整体的运动，此种水运动特点：水的流动主要是由重力势和压力势推动，基质势为零，水的流速决定于粗孔的孔径与数量，饱和流的导水率K为常数且砂土壤土粘土。饱和流动又分三种情况：(1)垂直向下的饱和流动；(2)水平方向的饱和流动；(3)垂直向上的饱和流动。指土壤中的孔隙在未被水全部充满时（不超过田间持水量时），土壤水在土壤中的运动。

21、运动特点：推动力主要是基质势梯度，也有重力的作用，水的流速很慢，非饱和导水率低于饱和导水率，非饱和导水率K是一个变化量，它随土壤水吸力和含水量的变化而变化，是土壤水吸力或土水势的函数。泌阳县中等职业学校 农经组水汽扩散量水汽扩散量 水汽扩散系数水汽扩散系数即单位时间单位水汽压梯度下通过即单位时间单位水汽压梯度下通过单位面积的水汽量。单位面积的水汽量。水汽压梯度主要受水汽压梯度主要受土壤湿度土壤湿度、温度温度及及含盐量含盐量的影响。的影响。在土壤中，水汽是由暖处向冷处运动，夏天夜晚下层土温高，水汽由下层向上层在土壤中，水汽是由暖处向冷处运动，夏天夜晚下层土温高，水汽由下层向上层运动，水汽扩散到表

22、层凝结，出现夜潮现象。秋冬土壤表层温度低，下层土温度运动，水汽扩散到表层凝结，出现夜潮现象。秋冬土壤表层温度低，下层土温度高，水汽也由下层向上层运动，水汽扩散到表层凝结并结冰，形成含水量较高的高，水汽也由下层向上层运动，水汽扩散到表层凝结并结冰，形成含水量较高的冻层。一年中由凝结补充水分约冻层。一年中由凝结补充水分约60-100mm60-100mm。1 1、特点：土壤中的汽态水是土壤空气主要组成成分之一，一般、特点：土壤中的汽态水是土壤空气主要组成成分之一，一般处于饱和状态，当土壤中水汽压产生差别即产生水汽压梯度时，处于饱和状态，当土壤中水汽压产生差别即产生水汽压梯度时，水汽便以扩散的方式进行

23、运动。水汽便以扩散的方式进行运动。dp qv= -Dv dx 泌阳县中等职业学校 农经组泌阳县中等职业学校 农经组（1 1）大气蒸发力控制阶段）大气蒸发力控制阶段（2 2）土壤导水率控制阶段）土壤导水率控制阶段（3 3）扩散控制阶段）扩散控制阶段泌阳县中等职业学校 农经组第四节第四节 土壤空气土壤空气 泌阳县中等职业学校 农经组一、土壤空气的组成和含量一、土壤空气的组成和含量 土壤空气存在于无水的土壤孔隙中，它的含量取决于土壤孔隙度和土壤含水量，土壤空气与大气的组成相似，但是在含量上存在一些差异。 1、土壤空气中CO2含量比大气高十几倍甚至几百倍。 2、土壤空气O2含量比大气低。 3、土壤空气

24、相对湿度比大气高 。4、土壤空气中含有较多的还原性气体。 5、土壤空气的组成不是固定不变的，而大气的组成相对比较稳定。 泌阳县中等职业学校 农经组二、土壤通气性（土壤透气性二、土壤通气性（土壤透气性） 土壤通气性土壤通气性：土壤空气与近地层空气之间进行气体交换以及土壤内部允许气体扩散和流动的性能。 （一）（一）土壤通气性产生的机制： 1 1、土壤空气的扩散、土壤空气的扩散：土壤中某种气体成分的分压梯度与大气不同而产生的移动。土壤空气的扩散原理服从气体扩散公式： xcddDF2 2、土壤空气的整体交换（土壤气体的整体流动）、土壤空气的整体交换（土壤气体的整体流动） 是指土壤空气与大气之间存在总的

25、压力梯度而引起的气体交换，是土体内外部气体的整体相互流动。 土壤空气的整体交换主要受温度、气压、刮风、降雨、灌溉水的影响。泌阳县中等职业学校 农经组 泌阳县中等职业学校 农经组三、土壤空气对作物生长的影响三、土壤空气对作物生长的影响（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育（一）土壤空气影响种子萌发和根系的发育种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；根系生长需一定氧种子萌发需水分与氧气、氧气不足烂种；根系生长需一定氧气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；不同作物缺氧的忍耐气，氧气含量低不长新根，氧气少烂根；不同作物缺氧的忍耐力不同。力不同。（二）土壤空气影响土壤养分状况（二）土壤空气影响土壤养分状况氧气

26、多少影响矿化，影响养分供给；影响根对养分吸收，如氧气多少影响矿化，影响养分供给；影响根对养分吸收，如玉米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：玉米缺氧对养分吸收能力依下列次序递减：K KCaCaMg Mg N N P P；影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。影响养分存在形态，一般氧化态养分易被作物吸收利用。（三）土壤空气影响植物抗病性（三）土壤空气影响植物抗病性通气不良产生还原性气体通气不良产生还原性气体H H2 2S S、CHCH4 4、H H2 2、PHPH3 3等会严重危害作物生等会严重危害作物生长，长，COCO2 2过多致使土壤酸度增高，致使霉菌发育，植株生病。过多致使土壤酸

27、度增高，致使霉菌发育，植株生病。泌阳县中等职业学校 农经组第五节第五节 土壤热量土壤热量 泌阳县中等职业学校 农经组一、土壤热量的来源一、土壤热量的来源 太阳辐射能：这是土壤热量的最主要来源，也是地球上一切能量的最初来源，太阳辐射能是极其巨大的，达到地球的只是太阳总辐射能的很小一部分，大约是20亿分之一。 生物热：微生物分解有机质是一个放热过程，释放出的热量，一部分被微生物自身利用，大部分用来提高土温。 地热：地球内部的岩浆通过传导作用达到地表热量，地热对土壤温度的影响极小，但地热异常地区，比如温泉、火山口附近，地热对土温的影响就比较大。 二、土壤热量平衡二、土壤热量平衡 土壤吸收的太阳辐射能E 地表辐射Q1 水分蒸发Q2 向下传导Q3 提高土温Q Q=EQ1Q2Q3 泌阳县中等职业学校 农经组三、土壤热性质三、土壤热性质 （一）土壤热容量：（一）土壤热容量：指单位容积或单位质量的土壤在温度升高或降低1K时，所吸收或释放出的热量。容积热容量：CV J/2K 质量热容量：C J/gK CV =Cd 包括 TVECvTmECVmd dCdTmETdmECV泌阳县中等职业学校 农经组 由于土壤