第五章 土壤的孔隙性和结构性

1、第五章第五章 土壤的孔隙性和结构性土壤的孔隙性和结构性 土壤的孔隙性和结构性，是土壤重要土壤的孔隙性和结构性，是土壤重要的物理性质，对土壤肥力有多方面的影响。的物理性质，对土壤肥力有多方面的影响。 孔隙性和结构性良好的土壤，能够同时较孔隙性和结构性良好的土壤，能够同时较好地满足植物对水分和空气的要求，土壤温度好地满足植物对水分和空气的要求，土壤温度状况适宜，并有利于养分的转化。状况适宜，并有利于养分的转化。 孔隙性和结构性良好的土壤，能使植物根孔隙性和结构性良好的土壤，能使植物根系得到良好的发育，更充分地利用各种肥力因系得到良好的发育，更充分地利用各种肥力因素。素。 第一节第一节 土壤孔隙性土

2、壤孔隙性 土壤的孔隙性土壤的孔隙性(porosity)包括包括3个方面个方面: 孔隙度的高低，孔隙度的高低， 孔隙直径的大小，孔隙直径的大小， 孔隙的分布状况。孔隙的分布状况。一、土壤的孔隙度一、土壤的孔隙度 土壤中孔隙的容积占土壤容积的百分数，土壤中孔隙的容积占土壤容积的百分数，叫作土壤的孔隙度。叫作土壤的孔隙度。 孔隙度不是常数，各种自然因素和人为因孔隙度不是常数，各种自然因素和人为因素都能迅速地、大幅度地改变土壤的孔隙度。素都能迅速地、大幅度地改变土壤的孔隙度。 由于土壤中的孔隙大小不等，形状千差万由于土壤中的孔隙大小不等，形状千差万别，这样，就不可能直接测定土壤的孔隙度，别，这样，就不

3、可能直接测定土壤的孔隙度，而是采用间接的方法来计算。而是采用间接的方法来计算。 通常，是用容重和比重来计算土壤的孔隙通常，是用容重和比重来计算土壤的孔隙度，这两个指标是比较容易测定的。度，这两个指标是比较容易测定的。 ( (一一) ) 土壤的比重和容重土壤的比重和容重 1 1、土壤比重、土壤比重(specific weight)(specific weight) 单位体积的干燥土粒的重量，叫做土壤比单位体积的干燥土粒的重量，叫做土壤比重，相当于把土壤压缩到一点孔隙也没有时，单重，相当于把土壤压缩到一点孔隙也没有时，单位体积的重量。位体积的重量。 土壤比重的大小与土壤的矿物组成、有机质土壤比重的

4、大小与土壤的矿物组成、有机质含量有密切关系，一般采用平均值含量有密切关系，一般采用平均值2.652.65。 土壤比重土壤比重是一个比较稳定的数值。是一个比较稳定的数值。 表4-1 土壤中常见组分的密度 (克/厘米3)石 英正长石斜长石白云母黑云母角闪石辉 石纤铁矿2.602.682.542.572.622.762.772.882.703.102.853.573.153.903.604.10赤铁矿磁铁矿三水铝石高岭石蒙皂石伊利石腐殖质4.905.305.035.182.302.402.612.682.532.742.602.901.401.80表表 5-1 土壤中常见矿物组分的比重（土壤中常见矿

5、物组分的比重（g/cm3)2 2、土壤容重土壤容重(bulk density)(bulk density) 单位体积自然结构状态的干燥土壤的重量，单位体积自然结构状态的干燥土壤的重量，叫做土壤容重，单位为叫做土壤容重，单位为g/cmg/cm3 3。 干燥是指烘干土，自然状态指的是测定取样干燥是指烘干土，自然状态指的是测定取样时不干扰土壤，不改变其松紧程度。时不干扰土壤，不改变其松紧程度。 土壤容重大小与土壤孔隙度大小、机械组土壤容重大小与土壤孔隙度大小、机械组成、矿物组成、有机质含量、结构状况有密切成、矿物组成、有机质含量、结构状况有密切关系，无论自然因素还是人为因素，都能在很关系，无论自然因

6、素还是人为因素，都能在很大程度上改变土壤的孔隙度，因此，土壤容重大程度上改变土壤的孔隙度，因此，土壤容重不是一个稳定的数值，经常变化。不是一个稳定的数值，经常变化。 土壤比重影响容重，容重不影响比重。土壤比重影响容重，容重不影响比重。 (1)(1)表示土壤的松紧状况，土壤愈紧，容重越大。表示土壤的松紧状况，土壤愈紧，容重越大。 土壤的松紧状况土壤的松紧状况 土壤容重土壤容重 极疏松极疏松 0.40.40.70.7 疏松疏松 0.70.71.01.0 稍紧实稍紧实 1.01.01.31.3 紧实紧实 1.31.31.51.5 极紧实极紧实 1.51.51.81.8(2) (2) 计算一定面积一定

7、厚度土层的重量计算一定面积一定厚度土层的重量: : G = SG = SH HD D S S：面积，：面积，H H：深度，：深度，D D：土壤容重：土壤容重(3) (3) 计算土壤的孔隙度计算土壤的孔隙度( (二二) ) 土壤孔隙度土壤孔隙度1、土壤孔隙度土壤孔隙度 =（1容重容重/比重）比重）100%。 当容重与比重相等时，表明土壤中无孔隙，当容重与比重相等时，表明土壤中无孔隙，孔隙度为孔隙度为0；当容重为比重的一半时，表明土体；当容重为比重的一半时，表明土体中有一半体积是孔隙，孔隙度为中有一半体积是孔隙，孔隙度为50%，容重，容重/比比重就是固相所占的体积。重就是固相所占的体积。 2 2、

8、利用经验公式、利用经验公式 P% = = 93.947-32.995D 式中：式中：P 土壤孔隙度土壤孔隙度 D 土壤容重土壤容重( (0.681.82适用适用) )3 3、土壤的孔隙比、土壤的孔隙比( (void ratio) ) 孔隙比：土壤中孔隙容积与土粒容积之比。孔隙比：土壤中孔隙容积与土粒容积之比。 土壤孔隙比土壤孔隙比 = = 孔隙度孔隙度/(1-/(1-孔隙度孔隙度) ) 例如，孔隙度为例如，孔隙度为55%55%，固相占，固相占45%45%，孔隙比为，孔隙比为 55/45 = 1.1255/45 = 1.12二、土壤中大小孔隙的分级二、土壤中大小孔隙的分级 即使两种土壤的总孔隙度

9、完全相同，如果即使两种土壤的总孔隙度完全相同，如果大小孔隙的数量不同，其保水、导水、通气以大小孔隙的数量不同，其保水、导水、通气以及其它性质也会有显著的差异。及其它性质也会有显著的差异。 土壤的孔隙度和孔隙比，只能用来说土壤的孔隙度和孔隙比，只能用来说明土壤固相和孔隙的数量关系，而不能反映孔明土壤固相和孔隙的数量关系，而不能反映孔隙的性质。隙的性质。 小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙土粒( (一一) ) 传统的划分方法传统的划分方法1 1、无效孔隙、无效孔隙( (inactive pore) ) 土壤中最小的孔隙，直径在土壤中最小的孔隙，直径在10-610-3mm左左右，只要有右，只要有十十几个水分子

10、就可以把它堵塞，根毛几个水分子就可以把它堵塞，根毛插入也较困难。插入也较困难。 这种孔隙中的水分，受到很大的吸力，不这种孔隙中的水分，受到很大的吸力，不发生毛管作用，保水能力很强，水分基本上不发生毛管作用，保水能力很强，水分基本上不能运动，也不能通气，因而对作物来说是无效能运动，也不能通气，因而对作物来说是无效的，称无效孔隙。的，称无效孔隙。 2 2、毛管孔隙、毛管孔隙( (capillary pore) ) 孔隙直径在孔隙直径在10-310-1mm之间，具有毛管之间，具有毛管作用，水分可借毛管作用保持于其中，并靠毛作用，水分可借毛管作用保持于其中，并靠毛管力进行运动。管力进行运动。 3 3、

11、非毛管孔隙、非毛管孔隙 ( (non-capillary pore, air-space pore) ) 又称为空气孔隙或通气空隙，直径大于又称为空气孔隙或通气空隙，直径大于0.1mm，不显毛管作用，不能保持水分，但可作，不显毛管作用，不能保持水分，但可作为通气透水的通道，经常为空气占据，只有大雨为通气透水的通道，经常为空气占据，只有大雨过后很短时间被水分饱和。过后很短时间被水分饱和。 ( (二二) ) 现代的划分方法现代的划分方法 由于土壤中的孔隙形状非常复杂，在研究由于土壤中的孔隙形状非常复杂，在研究水分运动时，不可能按真实的孔隙来计算，所水分运动时，不可能按真实的孔隙来计算，所以，要采用

12、当量孔径以，要采用当量孔径( (equivalent pore) )的办法来的办法来研究。研究。 所谓当量孔径，是指与一定的土壤水吸力所谓当量孔径，是指与一定的土壤水吸力相对应的孔径。相对应的孔径。 土壤水吸力（土壤水吸力（soil water suction) )与当量孔径与当量孔径的关系如下：的关系如下： D = 3/TD：为孔隙的当量孔径，：为孔隙的当量孔径，mm; ; T：是土壤水所承受的吸力，单位为毫巴，或以：是土壤水所承受的吸力，单位为毫巴，或以 厘米表示的水柱高度。厘米表示的水柱高度。 当量孔径与土壤水吸力成反比，孔隙越当量孔径与土壤水吸力成反比，孔隙越小，则土壤水吸力愈大。例如

13、，当土壤水吸力小，则土壤水吸力愈大。例如，当土壤水吸力为为1010毫巴时，当量孔径为毫巴时，当量孔径为0.3mm，也就是说，也就是说，此时的土壤水分是保持在孔径为此时的土壤水分是保持在孔径为0.3mm以下以下的的孔隙中，而在大于孔隙中，而在大于0.3mm的孔隙中则没有水。的孔隙中则没有水。 根据在一定吸力下，土壤中排出水的多根据在一定吸力下，土壤中排出水的多少，即可确定当量孔径在某一范围的孔隙容少，即可确定当量孔径在某一范围的孔隙容积的多少。积的多少。1 1、非活性孔、非活性孔 这是土壤孔隙中最微细的部分，大体以土这是土壤孔隙中最微细的部分，大体以土壤水吸力壤水吸力1.5巴为界限，孔径约为巴为

14、界限，孔径约为0.002mm以以下，下，这比传统的分法这比传统的分法( (10-610-3mm)要高一些。要高一些。 也有人认为应以土壤水吸力也有人认为应以土壤水吸力15巴为限，也巴为限，也就是当量孔径在就是当量孔径在0.0002mm。 在无结构的粘质土壤中，这种非活性孔较在无结构的粘质土壤中，这种非活性孔较多，而在砂质土壤以及结构良好的粘质土壤中多，而在砂质土壤以及结构良好的粘质土壤中则缺少这种孔隙。土壤的质地越粘重，土粒分则缺少这种孔隙。土壤的质地越粘重，土粒分散性愈高，排列愈紧实，非活性孔越丰富。散性愈高，排列愈紧实，非活性孔越丰富。2 2、毛管孔、毛管孔 其含义与传统划分方法相同，只是

15、界限其含义与传统划分方法相同，只是界限不同，比过去的要细一些。不同，比过去的要细一些。 一般以当量孔径在一般以当量孔径在0.0020.02 mm，土壤，土壤水吸力在水吸力在150毫巴毫巴1500毫巴为界。毫巴为界。3 3、通气孔、通气孔 通气孔的当量孔径在通气孔的当量孔径在0.02mm以上，或者以上，或者0.06mm以上，土壤水吸力小于以上，土壤水吸力小于150或或50毫巴。毫巴。 这种孔隙中的水分可在重力作用下排出，在这种孔隙中的水分可在重力作用下排出，在降雨和灌溉时，通气孔发达的土壤可大量吸收雨降雨和灌溉时，通气孔发达的土壤可大量吸收雨水或灌溉水，减少地表径流。水或灌溉水，减少地表径流。

16、三、影响土壤孔隙度的因素三、影响土壤孔隙度的因素1、土壤质地土壤质地 粘土的总孔隙度高，一般达粘土的总孔隙度高，一般达4560%，孔径，孔径比较均匀，以毛管孔和非活性孔为主。比较均匀，以毛管孔和非活性孔为主。 砂土一般总孔隙度小，为砂土一般总孔隙度小，为3345%，但大孔，但大孔隙多。隙多。 壤土孔隙度居中，一般为壤土孔隙度居中，一般为4552%，孔径分，孔径分布比较合理，即有一定数量的通气孔隙，也有较布比较合理，即有一定数量的通气孔隙，也有较多的毛管孔隙，水气矛盾较小。多的毛管孔隙，水气矛盾较小。2 2、土粒排列的方式、土粒排列的方式 一定容积的土壤中，由于土粒排列的松紧不一定容积的土壤中，

17、由于土粒排列的松紧不同，孔隙度会有很大的差异。按照所谓同，孔隙度会有很大的差异。按照所谓“理想土理想土壤壤”的概念，假定全部土粒都是大小相等的刚性的概念，假定全部土粒都是大小相等的刚性光滑球体，那么这些球体排列最松时孔隙度为光滑球体，那么这些球体排列最松时孔隙度为47.46% %，而按最紧密的方式排列，孔隙度只有，而按最紧密的方式排列，孔隙度只有25.95% %，由此可见土粒排列方式对土壤的孔隙度，由此可见土粒排列方式对土壤的孔隙度的影响。的影响。 土粒的排列方式对孔隙度的影响土粒的排列方式对孔隙度的影响方体排列的孔隙度为方体排列的孔隙度为47.46%（左）（左）三斜六面体排列的孔隙度为三斜六

18、面体排列的孔隙度为25.95（右）（右） 土粒团聚成小土团后，便出现了两部分孔土粒团聚成小土团后，便出现了两部分孔隙，即土团内孔隙和团粒间孔隙，此时土粒占隙，即土团内孔隙和团粒间孔隙，此时土粒占据的容积为据的容积为(1- -25.95%)2(74%)255%，于是土，于是土壤孔隙度便由壤孔隙度便由26%增至增至45%，若团聚的程度进，若团聚的程度进一步提高，则土粒所占容积将进一步减小，即一步提高，则土粒所占容积将进一步减小，即孔隙度增加。孔隙度增加。 另外，很重要的一点是，土粒形成团聚另外，很重要的一点是，土粒形成团聚体后，孔径的类型也发生了变化，大孔隙显体后，孔径的类型也发生了变化，大孔隙显

19、著增加。著增加。3 3、土壤有机质含量、土壤有机质含量 由于有机质本身疏松多孔，同时又能促进由于有机质本身疏松多孔，同时又能促进 土壤团聚体的形成，所以富含有机质的土壤孔土壤团聚体的形成，所以富含有机质的土壤孔隙度较高，泥炭土中的总孔隙度可高达隙度较高，泥炭土中的总孔隙度可高达80%80%以以上，容重很低。上，容重很低。四、土壤孔性与作物生长四、土壤孔性与作物生长 一般认为，适宜作物生长发育的孔隙度一般认为，适宜作物生长发育的孔隙度为，耕层的总孔隙度为为，耕层的总孔隙度为5060%，通气孔隙通气孔隙度为度为1020%，至少应在至少应在10%10%左右。左右。 土体内孔隙的垂直分布，应为土体内孔

20、隙的垂直分布，应为“上虚下上虚下实实”，上虚有利于通气透水，下实有利于保，上虚有利于通气透水，下实有利于保水和根的固定支持作用。水和根的固定支持作用。 但是，下实要适当，即有一定的小孔隙，但是，下实要适当，即有一定的小孔隙，也要有一定通气孔隙，这不仅有利于下层的也要有一定通气孔隙，这不仅有利于下层的通气，促进养分的转化，而且有利于排水。通气，促进养分的转化，而且有利于排水。第二节第二节 土壤的结构性土壤的结构性 土壤结构一词在国内外的土壤学文献中土壤结构一词在国内外的土壤学文献中 广泛应用。广泛应用。 一般认为，这一概念包括两方面的含义，一般认为，这一概念包括两方面的含义，一是指土壤的结构体，

21、另一方面是指土壤结一是指土壤的结构体，另一方面是指土壤结构性。构性。一、土壤结构体一、土壤结构体( (soil structure) )（一）（一） 定义定义 组成土壤的颗粒，在外力作用下，通过有组成土壤的颗粒，在外力作用下，通过有机或无机胶体粘结在一起，形成的各种大小和机或无机胶体粘结在一起，形成的各种大小和形状的团聚体，叫作土壤结构体。形状的团聚体，叫作土壤结构体。（二）类型（二）类型1 1、块状结构体和核块状结构体、块状结构体和核块状结构体 （block structure and nutlike structure) 块状结构体属于立方体形，纵轴与横轴块状结构体属于立方体形，纵轴与横轴

22、 大体相等，边面一般不明显，内部较外部更大体相等，边面一般不明显，内部较外部更 紧实。紧实。 按照其大小，又分为大块状、块状和碎块按照其大小，又分为大块状、块状和碎块状状结构体结构体。 这类结构体多出现在有机质缺乏而耕性不这类结构体多出现在有机质缺乏而耕性不良的粘质土壤中。良的粘质土壤中。 在粘重的心底土中，常常多棱角的碎在粘重的心底土中，常常多棱角的碎块，是由石灰质和氢氧化铁胶结而成的，如块，是由石灰质和氢氧化铁胶结而成的，如红壤。红壤。 我省的白浆土下层，也有大量的核块状我省的白浆土下层，也有大量的核块状结构体。结构体。2 2、柱状和棱柱状结构体、柱状和棱柱状结构体 (columnar a

23、nd prismatic structure) 柱状和棱柱状结构体纵轴远大于横轴，在柱状和棱柱状结构体纵轴远大于横轴，在土体中直立。棱角不明显的叫做柱状结构，棱土体中直立。棱角不明显的叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体。角明显的叫棱柱状结构体。 柱状结构体常出现在半干旱地带土壤的心土柱状结构体常出现在半干旱地带土壤的心土和底土中，以碱化土壤的碱化层中最为典型。和底土中，以碱化土壤的碱化层中最为典型。 棱柱状结构体常见于粘重而有干湿交替的心棱柱状结构体常见于粘重而有干湿交替的心土和底土层中，例如水稻土的潴育层中往往可见土和底土层中，例如水稻土的潴育层中往往可见到这种结构。到这种结构。3 3、

24、片状结构体、片状结构体 （plate structure, laminate structure ) 横轴远大于纵轴，呈扁平薄片状，常出现在：横轴远大于纵轴，呈扁平薄片状，常出现在： 1 1）森林土壤的灰化层；）森林土壤的灰化层； 2 2）耕地土壤的犁底层；）耕地土壤的犁底层； 3 3）雨后或灌溉后所形成的板结层雨后或灌溉后所形成的板结层。 4 4、团粒结构体、团粒结构体(granular aggregate) 包括团粒和微团粒。团粒指的是近似球形包括团粒和微团粒。团粒指的是近似球形的疏松多孔的小土团，直径在的疏松多孔的小土团，直径在0.2510 mm之之间，粒径在间，粒径在0.25 mm以下

25、的称为微团粒。直径以下的称为微团粒。直径0.005 Al3+Ca2+ Mg 2+ H+ NH4+ K+ Na+ 如果粘粒表面的代换性阳离子以三价、二价如果粘粒表面的代换性阳离子以三价、二价或或H+为主，则粘粒易从悬液中凝聚析出。农业为主，则粘粒易从悬液中凝聚析出。农业实践上用实践上用Ca2+促进土粒凝聚，就是一个例子。促进土粒凝聚，就是一个例子。 如果粘粒表面以吸附如果粘粒表面以吸附NH4+、Na+等一价等一价离子为主，则粘粒往往分散，不易凝聚。在离子为主，则粘粒往往分散，不易凝聚。在盐碱土中，由于含有大量的盐碱土中，由于含有大量的Na+，土壤颗粒，土壤颗粒高度分散，物理性质极差。高度分散，物

26、理性质极差。(二二) 增加介质中电解质浓度增加介质中电解质浓度 介质中电解质的浓度介质中电解质的浓度C和胶粒双电层厚和胶粒双电层厚 度度S的关系是：的关系是： C 1/SC越高，电动电位越低，胶粒愈易凝聚。越高，电动电位越低，胶粒愈易凝聚。 在农业生产实践中，采用烤田，晒垡和在农业生产实践中，采用烤田，晒垡和冻垡等措施，均能在局部提高电解质浓度，冻垡等措施，均能在局部提高电解质浓度，促进胶体的凝聚和微团粒的形成。促进胶体的凝聚和微团粒的形成。 由多价阳离子凝聚而形成的粘团或微团粒一由多价阳离子凝聚而形成的粘团或微团粒一般具有一定程度的水稳性，而由低价阳离子靠浓般具有一定程度的水稳性，而由低价阳

27、离子靠浓度增加而形成的团聚体是非水稳性的，当电解质度增加而形成的团聚体是非水稳性的，当电解质浓度变小，也就是有较多水分的情况下，粘粒会浓度变小，也就是有较多水分的情况下，粘粒会重新分散。重新分散。 二、水膜的粘结作用二、水膜的粘结作用 在潮湿的土壤中，粘粒表面所带的负电荷可在潮湿的土壤中，粘粒表面所带的负电荷可吸引极性水分子，使它们成定向排列，形成薄薄吸引极性水分子，使它们成定向排列，形成薄薄的水膜，将相邻的粘粒联结在一起。的水膜，将相邻的粘粒联结在一起。 当湿润土壤的水分进一步增加时，在土粒当湿润土壤的水分进一步增加时，在土粒之间的接触点上，产生弯月面状的水环，由于之间的接触点上，产生弯月面

28、状的水环，由于弯月面具有负压，能把相邻的土粒牵引在一起，弯月面具有负压，能把相邻的土粒牵引在一起，这种由弯月面所产生的粘结力，通常称为毛管这种由弯月面所产生的粘结力，通常称为毛管力或毛管粘结力。力或毛管粘结力。 较粗的土粒虽然也可通过水膜联结起来，较粗的土粒虽然也可通过水膜联结起来，但是这种作用要弱得多，因为粗土粒表面不但是这种作用要弱得多，因为粗土粒表面不带负电荷，表面积又小，与水接触面小。带负电荷，表面积又小，与水接触面小。 土壤中总的毛管粘结力，取决于接触点水土壤中总的毛管粘结力，取决于接触点水环的数目以及各点毛管粘结力的大小。因此，环的数目以及各点毛管粘结力的大小。因此，土粒愈细，在单

29、位容积内，水环数目愈多，总土粒愈细，在单位容积内，水环数目愈多，总的毛管粘结力也愈大。的毛管粘结力也愈大。三、胶结作用三、胶结作用 由于凝聚作用和毛管粘结力所形成的粘团和由于凝聚作用和毛管粘结力所形成的粘团和微团粒，通过各种物质的胶结作用，进一步增大微团粒，通过各种物质的胶结作用，进一步增大体积，形成团粒。体积，形成团粒。 土壤中的胶结物质很多，主要的有土壤中的胶结物质很多，主要的有3类：类： 含水铁铝氧化物；含水铁铝氧化物； 铝硅酸盐粘粒；铝硅酸盐粘粒； 土壤有机物质。土壤有机物质。(一一)含水氧化物含水氧化物 有有Al(OH)3、Fe(OH)3、H2SiO3等。这些物等。这些物质往往成胶膜

30、包被在土粒表面。当从溶胶变成凝质往往成胶膜包被在土粒表面。当从溶胶变成凝胶时，就把土粒胶结在一起。胶时，就把土粒胶结在一起。 在干燥脱水之前，凝胶的稳定性很差，一旦在干燥脱水之前，凝胶的稳定性很差，一旦通过干燥脱水，形成的结构体具有相当的水稳性。通过干燥脱水，形成的结构体具有相当的水稳性。 这样形成的结构体，由于胶结紧密，内部这样形成的结构体，由于胶结紧密，内部孔隙度低，孔径也小，往往形成的是核状块状孔隙度低，孔径也小，往往形成的是核状块状结构体，与团粒形成关系不大。结构体，与团粒形成关系不大。(二二)铝硅酸盐粘粒铝硅酸盐粘粒 粘粒即是微团聚体的构成成分，又是把这粘粒即是微团聚体的构成成分，又

31、是把这些团聚体联结起来的粘结剂。些团聚体联结起来的粘结剂。 粘粒具有很大的表面积，粘结力很强，在粘粒具有很大的表面积，粘结力很强，在团粒的形成中起着重要的作用。团粒的形成中起着重要的作用。(三三) 有机物质有机物质 在有机质参与下所形成的团粒，一般都具有在有机质参与下所形成的团粒，一般都具有水稳性和多孔性，团粒结构体的质量较好。在多水稳性和多孔性，团粒结构体的质量较好。在多数土壤中，有机质含量和数土壤中，有机质含量和0.05mm团粒之间有很团粒之间有很好的相关性，尤其是在粘粒含量低于好的相关性，尤其是在粘粒含量低于25%的土壤的土壤中，这种关系更明显。中，这种关系更明显。 能使土粒、粘团或微团

32、粒相互团聚的有能使土粒、粘团或微团粒相互团聚的有机物质种类很多，如腐殖质、多醣类、蛋白机物质种类很多，如腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素、微生物的分泌物等。质、木质素、微生物的分泌物等。 1、腐殖质腐殖质 腐殖质在土壤有机质中所占的数量最多，约腐殖质在土壤有机质中所占的数量最多，约为为5090%。由于这部分有机质抗微生物分解的。由于这部分有机质抗微生物分解的能力最强，是最重要的有机成分，对形成土壤团能力最强，是最重要的有机成分，对形成土壤团粒贡献很大。粒贡献很大。 在腐殖质中，又以胡敏酸的作用更大，因为在腐殖质中，又以胡敏酸的作用更大，因为它的分子量较大，具有较强的胶结作用。它的分子量较大，具有

33、较强的胶结作用。 根据丘林根据丘林加彭理论，可以把土壤有机加彭理论，可以把土壤有机矿质胶体的结合方式分为两类：矿质胶体的结合方式分为两类： 一种是通过钙离子为键桥联结起来的，称一种是通过钙离子为键桥联结起来的，称为为I组微团粒组微团粒(G1)，主要分布在离根较远，通，主要分布在离根较远，通气良好的地方。气良好的地方。 这种联结方式所形成的团聚体不很牢固，这种联结方式所形成的团聚体不很牢固，用中性钠盐，如用中性钠盐，如NaCl即可拆开，因而又叫即可拆开，因而又叫Na散组团粒。散组团粒。 另一种是通过粘粒表面上的铁、铝氧化物另一种是通过粘粒表面上的铁、铝氧化物胶膜与腐殖质相联结，这种联结比较牢固，

34、不胶膜与腐殖质相联结，这种联结比较牢固，不能用能用NaCl分散，只有用稀碱溶液处理，或通过分散，只有用稀碱溶液处理，或通过研磨才能分散，称作磨散组团粒，丘林把这种研磨才能分散，称作磨散组团粒，丘林把这种团粒叫做团粒叫做组微团粒组微团粒(G2)。 这部分团粒主要分布在根附近。因为根这部分团粒主要分布在根附近。因为根际微生物活动旺盛，便会造成氧气不足，促际微生物活动旺盛，便会造成氧气不足，促进进Fe3+Fe2+，提高了铁的活性，有利于矿，提高了铁的活性，有利于矿物颗粒表面上胶膜的生成，粘结成稳定的团物颗粒表面上胶膜的生成，粘结成稳定的团粒结构体。粒结构体。 2、多糖类、多糖类 多糖类约占土壤有机质

35、的多糖类约占土壤有机质的5%20%，主要，主要是微生物分解有机质的产物。多糖类是一种线是微生物分解有机质的产物。多糖类是一种线性的、挠曲的高分子聚合体，在其链条上有大性的、挠曲的高分子聚合体，在其链条上有大量的量的-OH基。在土壤中，多糖类的分子量变化基。在土壤中，多糖类的分子量变化范围很宽，高的可达几百万。范围很宽，高的可达几百万。 一般说来，分子量超过一般说来，分子量超过10万的多糖类对形万的多糖类对形成水稳性团粒作用较大。多糖类物质在游离状成水稳性团粒作用较大。多糖类物质在游离状态下，易被微生物分解，而当与矿质土粒相结态下，易被微生物分解，而当与矿质土粒相结合后，稳定性便明显增强。合后，

36、稳定性便明显增强。 有时厌气条件也可促使多糖类的分解，某有时厌气条件也可促使多糖类的分解，某些涝洼地的湿土水稳性团粒的破坏，就是因为些涝洼地的湿土水稳性团粒的破坏，就是因为多糖类胶结剂遭到分解破坏的缘故。多糖类胶结剂遭到分解破坏的缘故。 多糖类与土粒或粘团相结合的主要机制，是多糖类与土粒或粘团相结合的主要机制，是氢键的联结：氢键的联结： 粘土晶面粘土晶面SiO-HOROH-OSi粘土晶面粘土晶面 化学键的键能为化学键的键能为100千卡千卡/mol，范德华力为，范德华力为12千卡千卡/mol，氢键键能为，氢键键能为510千卡千卡/mol。可见，。可见，氢键也是比较强的键，由它联结的微团粒或团粒氢

37、键也是比较强的键，由它联结的微团粒或团粒具有较高的稳定性具有较高的稳定性。 3、其它有机质、其它有机质 木质素、蛋白质等都有不同程度的团聚作用，木质素、蛋白质等都有不同程度的团聚作用，许多微生物的细胞也都有一定的胶结力。许多微生物的细胞也都有一定的胶结力。 一般认为，水稳性团聚体有两种类型，一种一般认为，水稳性团聚体有两种类型，一种是季节性的，另一种是相对稳定的。是季节性的，另一种是相对稳定的。四、植物根系及土壤动物的作用四、植物根系及土壤动物的作用 植物根系生长发育过程中，对土壤产生挤压和植物根系生长发育过程中，对土壤产生挤压和穿插分割作用穿插分割作用, 促进了团粒结构的形成。同时，根促进了

38、团粒结构的形成。同时，根系分泌物及其残体分解后所形成的多糖和腐殖质又系分泌物及其残体分解后所形成的多糖和腐殖质又能团聚土粒，形成稳定的团粒。此外，掘土动物，能团聚土粒，形成稳定的团粒。此外，掘土动物，如蚯蚓等的活动，也会使土壤疏松。如蚯蚓等的活动，也会使土壤疏松。五、干湿交替和冻融交替五、干湿交替和冻融交替 湿土块在干燥过程中发生体积收缩，主要是湿土块在干燥过程中发生体积收缩，主要是由其中的胶体物质干缩湿胀的性质决定的，但土由其中的胶体物质干缩湿胀的性质决定的，但土体各部分和多种胶体成分的脱水程度和速率并不体各部分和多种胶体成分的脱水程度和速率并不相同，因而干缩的程度不同，这样，就会沿粘结相同

39、，因而干缩的程度不同，这样，就会沿粘结薄弱的地方裂开。薄弱的地方裂开。 水结冰后，体积增大约水结冰后，体积增大约9%。土壤水冻结后。土壤水冻结后就会向冰晶四周产生压力。土壤水的冰点并不一就会向冰晶四周产生压力。土壤水的冰点并不一致，土壤孔径愈小，其中的水结冰温度越低。致，土壤孔径愈小，其中的水结冰温度越低。 在缓慢降温时，较大孔隙内的水首先结冰，在缓慢降温时，较大孔隙内的水首先结冰，形成冰晶，附近小孔隙的水便向冰晶集中，这样，形成冰晶，附近小孔隙的水便向冰晶集中，这样，造成土体内各处压力不均匀，产生挤压作用，促造成土体内各处压力不均匀，产生挤压作用，促进团粒的形成。进团粒的形成。 与此同时，水

40、分还能通过对孔隙内部空气与此同时，水分还能通过对孔隙内部空气的压缩作用，使大土块崩裂成小土团。的压缩作用，使大土块崩裂成小土团。六、耕作六、耕作 土壤耕作在调节土壤团粒结构上的作用是土壤耕作在调节土壤团粒结构上的作用是十分明显的。土壤耕作既有破坏团粒结构的作十分明显的。土壤耕作既有破坏团粒结构的作用，也有促进团粒生成的作用。用，也有促进团粒生成的作用。 在同一次耕作中，可能破坏了一批原有的在同一次耕作中，可能破坏了一批原有的团粒，但同时促进了新团粒的生成。团粒，但同时促进了新团粒的生成。 第四节第四节 土壤结构性的改善土壤结构性的改善 团粒结构是旱田土壤最理想的结构，但是无团粒结构是旱田土壤最

41、理想的结构，但是无论团粒怎样稳定，都不可避免地要遭受破坏。论团粒怎样稳定，都不可避免地要遭受破坏。一、精耕细作，增施有机肥料一、精耕细作，增施有机肥料1、通过耕作创造适宜的非水稳性团粒，也能、通过耕作创造适宜的非水稳性团粒，也能 改善通气性，非水稳性团粒不断破坏，不改善通气性，非水稳性团粒不断破坏，不 断创造，也不失为一个办法。断创造，也不失为一个办法。2、施有机物料。要注意施用的方法，有人认、施有机物料。要注意施用的方法，有人认 为，新鲜秸秆比堆沤后再施用，更有利于团为，新鲜秸秆比堆沤后再施用，更有利于团 粒粒 的形成。的形成。二、注意灌水方法二、注意灌水方法1、防止大水漫灌造成的闭蓄空气破

42、坏团粒；、防止大水漫灌造成的闭蓄空气破坏团粒；2、防止灌溉水对土粒的冲击。、防止灌溉水对土粒的冲击。三、播种绿肥牧草，实行合理轮作三、播种绿肥牧草，实行合理轮作四、施用石灰、石膏四、施用石灰、石膏五、土壤结构改良剂的应用五、土壤结构改良剂的应用 土壤结构改良剂是利用植物残体、泥炭、土壤结构改良剂是利用植物残体、泥炭、褐煤等为原料，从中提取腐殖酸、纤维素、木褐煤等为原料，从中提取腐殖酸、纤维素、木质素、多酶等物质，作为团聚土粒的胶结剂，质素、多酶等物质，作为团聚土粒的胶结剂，或者是模仿天然团粒胶结剂分子结构和性质合或者是模仿天然团粒胶结剂分子结构和性质合成的高分子聚合物。成的高分子聚合物。 19

43、51年，有人从年，有人从700余种制剂中筛选出名为余种制剂中筛选出名为克里利姆的土壤结构改良剂，具备高效、无毒，克里利姆的土壤结构改良剂，具备高效、无毒，抗微生物分解等突出的优点，受到广泛的重视。抗微生物分解等突出的优点，受到广泛的重视。(一一) 结构改良剂的主要种类和性质结构改良剂的主要种类和性质 人工合成的结构改良剂，是由各种单体聚合人工合成的结构改良剂，是由各种单体聚合而成的。而成的。 单体有丙烯酸单体有丙烯酸(CH2=CHCOOH)、丙烯腈、丙烯腈(CH2CHCN)、丁烯二酸、丁烯二酸(HOOCCH=CHCOOH)、乙烯、乙烯(CH2=CH2)等。等。 由一种单体合成的制品称为同质聚合物，而由一种单体合成的制品称为同质聚合物，而由不同单体聚合而成的制品，则称为共聚物或者由不同单体聚合而成的制品，则称为共聚物或者缔合聚合物。缔合聚合物。 这些聚合物的链条上，有许多活