土壤物理学 1课件

1、土壤物理学（第一讲）SOIL PHYSICS李成亮李成亮 资源与环境学院资源与环境学院土壤物理学n50学时n理论学时：33 n讨论：8n实验: 9参考书n土壤物理学 秦耀东主编 2002n土壤物理学 华孟主编 1993n土壤水动力学 雷志栋 杨诗秀 谢森主编 1988nSoil physics Jury W A 1991nFundamental of soil physics Hillel D 1980土壤物理学n绪论（绪论（1学时）学时）n第一章第一章土壤基模（土壤基模（4学时）学时）n第二章第二章 土壤水（土壤水（10学时）学时） n第三章第三章 土壤水循环（土壤水循环（9学时）学时）n第

2、四章第四章 土壤溶质运移（土壤溶质运移（3 3学时）学时）n第五章第五章 土壤空气（土壤空气（3 3学时）学时）n第六章第六章 土壤温度和热流（土壤温度和热流（3 3学时）学时）n第七章第七章 土壤的空间变异（土壤的空间变异（6 6学时）学时）n第八章第八章土壤磁学（土壤磁学（2学时）学时）n实验一 土壤孔性的测定n实验二 土壤持水性的测定n实验三 土壤导水性测定绪绪 论论n我们要把人生变成一个科学的梦，我们要把人生变成一个科学的梦，然后用孜孜不倦的学习和艰苦卓然后用孜孜不倦的学习和艰苦卓绝的探求，来把这个梦变为现实。绝的探求，来把这个梦变为现实。 -居里夫人（波兰籍法国科学家）居里夫人（波兰

3、籍法国科学家）土壤物理学土壤物理学研究土壤的物理性质及土壤中的物理现象、研究土壤的物理性质及土壤中的物理现象、物质迁移过程和能量转换物质迁移过程和能量转换及其农业、生态、环境效应的科学及其农业、生态、环境效应的科学定义物理性质及物理现象：物理性质及物理现象：土壤固相组成与排列（质地、结构、孔隙）土壤固相组成与排列（质地、结构、孔隙）气体组成与分压气体组成与分压溶质组成与浓度溶质组成与浓度土壤水、热状态土壤水、热状态土壤力学、电、磁和放射性质土壤力学、电、磁和放射性质范畴迁移过程和能量转换：迁移过程和能量转换： 水分运动与循环水分运动与循环 溶质迁移与循环溶质迁移与循环 气体对流扩散与交换气体对

4、流扩散与交换 热传导与转换热传导与转换农业、生态、环境效应：农业、生态、环境效应： 与土壤生产力、作物生长和产量的关系与土壤生产力、作物生长和产量的关系 与生物群落、生物多样性和系统稳定性的关系与生物群落、生物多样性和系统稳定性的关系 与盐渍化、环境污染及净化的关系与盐渍化、环境污染及净化的关系Leonard D Baver1901?1931年从事土壤物理研究年从事土壤物理研究North Carolina State UniversitySoil Physics1940年第一版年第一版(主编主编)1948年第二版年第二版(主编主编)1956年第三版年第三版(主编主编)1972年第四版年第四版(

5、主编主编)1991年第五版年第五版(副主编副主编)发展历程Lorenzo A. Richards19041993 US Salinity Laboratory，Riverside, California 贡献：贡献： Capillary conduction of liquids through porous mediums, 1931, PhD Thesis. Cornell University推导出了土壤水流的推导出了土壤水流的Richards 方程方程 土壤水分能量概念土壤水分能量概念 发明了张力计、压力薄膜仪发明了张力计、压力薄膜仪 Henry Darcy 18031858法国水力工

6、程师法国水力工程师巴黎市工程局局长和技术总监巴黎市工程局局长和技术总监贡献：贡献： 达西定律达西定律反映水在多孔介反映水在多孔介质中渗流规律的实验定律质中渗流规律的实验定律 开创了地下水流在多孔介质开创了地下水流在多孔介质中运动的科学中运动的科学地下水动力学地下水动力学 LhAKq Champ B. Tanner19201990University of Wisconsin1981年作为第一个土壤学家入美国科学院院士年作为第一个土壤学家入美国科学院院士贡献：贡献： 土壤物理性质测定方法土壤物理性质测定方法 土壤能量平衡计算蒸发土壤能量平衡计算蒸发 植物吸水和腾发植物吸水和腾发Wilford R

7、 Gardner19252011University of California, Berkeley1983年入选美国科学院院士年入选美国科学院院士贡献：贡献： 由定性研究转入定量研由定性研究转入定量研究以数理方法将土壤究以数理方法将土壤-植植物系统水分运动理论化物系统水分运动理论化Soil PhysicsL. D. Baver1956年第三版年第三版土壤一种分散体系土壤一种分散体系土壤的机械成分土壤的机械成分土壤水分系统的物理性质土壤水分系统的物理性质土壤结构土壤结构土壤空气土壤空气土壤水分土壤水分土壤灌溉的原理土壤灌溉的原理土壤排水的原理土壤排水的原理土壤温度土壤温度土壤物理性质与耕作关系

8、土壤物理性质与耕作关系土壤物理特性与侵蚀关系土壤物理特性与侵蚀关系Soil PhysicsL. D. Baver, W. H. Gardner, W. R. Gardner1972年第四版年第四版作为一个分散体系的土壤作为一个分散体系的土壤土壤胶体的粘度与膨胀土壤胶体的粘度与膨胀土壤的力学特性土壤的力学特性土壤结构的形成与分类土壤结构的形成与分类土壤机构的评价与农业意义土壤机构的评价与农业意义土壤通气性土壤通气性土壤的热状况土壤的热状况土壤水分保持土壤水分保持引进了能量概念引进了能量概念土壤水分运动土壤水分运动引进了水分运动方程引进了水分运动方程田间土壤水分状况田间土壤水分状况引进了水量平衡引

9、进了水量平衡土壤水分与植物的关系土壤水分与植物的关系土壤水分管理土壤水分管理土壤侵蚀水蚀土壤侵蚀水蚀土壤侵蚀风蚀土壤侵蚀风蚀William A Jury1944现在现在University of California, Riverside2000年入选美国科学院院士年入选美国科学院院士贡献：贡献： 溶质迁移革命性的进展溶质迁移革命性的进展Transfer Function Model(TFM)很少的参数能预报肥料、很少的参数能预报肥料、污染物在土壤中的迁移污染物在土壤中的迁移Soil PhysicsW.A.Jury, W.R.Gardner, W.H.Gardner, L.D.Baver 19

10、91年第五版年第五版土壤固相土壤固相土壤水分保持土壤水分保持土壤水分运动土壤水分运动田间土壤水分状况田间土壤水分状况土壤热状况土壤热状况土壤通气土壤通气土壤溶质迁移土壤溶质迁移引进引进CDE和和TFM土壤性质的土壤性质的空间变异空间变异分析方法分析方法Soil PhysicsW.A.Jury, R. Horton2004年第六版年第六版 土壤固相土壤固相土壤水分保持土壤水分保持土壤水分运动土壤水分运动自然条件下的自然条件下的土壤水流土壤水流土壤热状况土壤热状况土壤通气土壤通气土壤中化学物质迁移土壤中化学物质迁移中国土壤物理学的发展中国土壤物理学的发展张君常（西北农大）张君常（西北农大）1965

11、年翻译了年翻译了Baver的土壤物理学（第的土壤物理学（第3版）版）周传槐（江苏省农林厅）周传槐（江苏省农林厅）1983年翻译了年翻译了Baver的土壤物理学（第的土壤物理学（第4版）版）姚贤良（土壤所）土壤结构研究姚贤良（土壤所）土壤结构研究陈云生（土壤所）土壤空气研究陈云生（土壤所）土壤空气研究赵诚斋（土壤所）土壤机械力学研究赵诚斋（土壤所）土壤机械力学研究邓时琴（土壤所）土壤质地研究邓时琴（土壤所）土壤质地研究陈志雄（土壤所）土壤水分动力学研究陈志雄（土壤所）土壤水分动力学研究华华 孟（中国农大）土壤水研究孟（中国农大）土壤水研究（校对了周传槐的翻译）（校对了周传槐的翻译）叶和才（中国农

12、大）土壤水研究叶和才（中国农大）土壤水研究杨文治（水保所）土壤水动力学研究杨文治（水保所）土壤水动力学研究李玉山（水保所）土壤水研究李玉山（水保所）土壤水研究庄季平（沈阳生态所）土壤水研究庄季平（沈阳生态所）土壤水研究俞进炎（浙江大学）土壤磁学研究俞进炎（浙江大学）土壤磁学研究土壤物理学土壤物理学 1986版版 姚贤良姚贤良 程云生，农业出版社程云生，农业出版社土壤物理学土壤物理学 附实验附实验 1993版版华孟华孟 王坚王坚 秦耀东，北京农业大学出版社秦耀东，北京农业大学出版社土壤物理学土壤物理学 1998版版郭素珍，内蒙古文化出版社郭素珍，内蒙古文化出版社土壤物理学土壤物理学 2003版版

13、秦耀东，高等教育出版社秦耀东，高等教育出版社土壤物理学土壤物理学 2006版版 邵明安邵明安 王全九王全九 黄明斌，高等教育出版社黄明斌，高等教育出版社土壤水动力学土壤水动力学雷志栋雷志栋(2007(2007年当选科学院院士年当选科学院院士) )，19881988年版年版土壤水的能态土壤水的能态- -土水势土水势土壤水动力学基本方程土壤水动力学基本方程 土壤水的入渗土壤水的入渗蒸发条件下土壤水分的运动蒸发条件下土壤水分的运动土壤植物大气连续体中水流的运动土壤植物大气连续体中水流的运动土壤水分运动参数的测定土壤水分运动参数的测定土壤水分运动的数值计算方法土壤水分运动的数值计算方法土壤特性空间变异

14、性与土壤水分运动问题的标定土壤特性空间变异性与土壤水分运动问题的标定 土壤物理学土壤物理学邵明安等，邵明安等，2006年版年版土壤基质和质地土壤基质和质地土壤水的数量和能态土壤水的数量和能态土壤水分运动基本原理土壤水分运动基本原理田间土壤水分循环田间土壤水分循环土壤热量状况土壤热量状况土壤空气土壤空气土壤溶质迁移土壤溶质迁移土壤的空间变异性土壤的空间变异性植物根系吸收土壤水分植物根系吸收土壤水分 与土壤水分有效性与土壤水分有效性土壤物理学土壤物理学秦耀东，秦耀东，2003年版年版土壤基质及基质特征土壤基质及基质特征土壤水的保持和运动土壤水的保持和运动田间水分循环田间水分循环土壤温度和热流土壤温

15、度和热流土壤空气土壤空气土壤溶质和溶质运移土壤溶质和溶质运移土壤的空间变异土壤的空间变异讨论与思考n你希望在这门课程中学到哪些知识？你希望在这门课程中学到哪些知识？n你的研究内容有哪些与涉及到土壤物理你的研究内容有哪些与涉及到土壤物理学知识？学知识？n你毕业以后准备从事什么工作？土壤物你毕业以后准备从事什么工作？土壤物理学的那些内容与方法可能会对你今后理学的那些内容与方法可能会对你今后的工作有帮助？的工作有帮助？第一章第一章土壤基模（土壤基模（6学时）学时）n第一节第一节土粒的粒径分布土粒的粒径分布n第二节第二节土粒团聚土粒团聚n第三节第三节土壤的比表面积和孔隙状况土壤的比表面积和孔隙状况n第

16、四节第四节土壤的变形土壤的变形n第五节第五节土壤的三相物质比土壤的三相物质比土壤基质与基模土壤基质与基模n含义相同，都是指土壤的固体部分，是含义相同，都是指土壤的固体部分，是一个分散和多孔的体系。一个分散和多孔的体系。n与土壤固体的不同：更强调土壤的分散与土壤固体的不同：更强调土壤的分散和多孔的性质。和多孔的性质。n分散的土粒和团粒之间存在的孔隙大约分散的土粒和团粒之间存在的孔隙大约占占50%。基质特征基质特征：n土粒和团粒的粒径分布土粒和团粒的粒径分布n比表面积比表面积n孔隙的孔径分布孔隙的孔径分布n有机胶体的数量有机胶体的数量n粘粒矿物的种类粘粒矿物的种类n土壤基质特征是物质和能量在土壤土

17、壤基质特征是物质和能量在土壤中保持和运动的基础，是植物生长中保持和运动的基础，是植物生长的介质。的介质。n土壤基质特征与土壤环境因素共同土壤基质特征与土壤环境因素共同决定物质与能量在自然界循环中土决定物质与能量在自然界循环中土壤环节的过程和植物生长状况。壤环节的过程和植物生长状况。第一节第一节土粒的粒径分布土粒的粒径分布n土粒的粒级土粒的粒级n土粒的粒径分布和分析土粒的粒径分布和分析n土壤质地土壤质地请回忆：请回忆：n 土粒的分级土粒的分级n 分级标准分级标准n 机械分析方法机械分析方法n 各级别的性质各级别的性质n第一节第一节土粒的粒径分布土粒的粒径分布请回忆：请回忆：n 土壤质地的分类土壤

18、质地的分类n 分类标准分类标准n 各类别的性质各类别的性质土粒的分级土粒的分级-根据土粒直径的大小，加以归类。根据土粒直径的大小，加以归类。实际上，土粒的形状是不规则的，为了按大小进行土粒分实际上，土粒的形状是不规则的，为了按大小进行土粒分级，以土粒的当量粒径和有效粒径代替之。级，以土粒的当量粒径和有效粒径代替之。当量粒径当量粒径equivalentgrainsize当量粒径的概念当量粒径的概念来自土壤机械分析时采用的假设。把土粒看作光滑的实心圆球，来自土壤机械分析时采用的假设。把土粒看作光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速率相同的圆球直径，作为其当量粒径。取与此粒级沉降速率相同的圆球直径，作为其

19、当量粒径。（二）土壤粒级（二）土壤粒级粒级粒级-土粒的大小分级。土粒的大小分级。（同一（同一粒级的土粒大小相似，性质相似）粒级的土粒大小相似，性质相似）斯托克斯定律：斯托克斯定律：2（sw）gr2/9土粒沉降速率土粒沉降速率s土粒密度土粒密度w水的密度水的密度水的粘滞系数水的粘滞系数g重力加速度重力加速度r土粒半径土粒半径机械分析方法机械分析方法n比重计法：比重计法： 1、简易比重计法、简易比重计法 2、甲种比重计法、甲种比重计法n吸管法：吸管法： 1、吸管法、吸管法 2、微吸管法、微吸管法 3、简易吸管法、简易吸管法研究研究理想土壤的意义：理想土壤的意义： 把各级土粒当作实心圆球，与实际情况

20、相差把各级土粒当作实心圆球，与实际情况相差甚远（尤其是对于片状粘粒来说），但在土甚远（尤其是对于片状粘粒来说），但在土壤学、土工学研究及应用中把这种以圆球堆壤学、土工学研究及应用中把这种以圆球堆积的积的“理想土壤理想土壤”沿用以久。采用时，利用沿用以久。采用时，利用各种修正参数，使之接近土壤的实际情况，各种修正参数，使之接近土壤的实际情况，取得了不少成果。取得了不少成果。分级标准分级标准n粒级制粒级制土粒的大小分级标准，各种土粒的大小分级标准，各种粒级制都把大小颗粒分为石砾、砂粒、粒级制都把大小颗粒分为石砾、砂粒、粉粒和粘粒。粉粒和粘粒。n国际制国际制n美国制美国制n卡庆斯基制（苏联）卡庆斯基

21、制（苏联）n中国制中国制国际制：1930年第二届国际土壤学会提出，将颗粒分为石粒、砂粒、粉粒及粘粒，每一级都用2及2除以10、100、1000为分界，人为性强，但好记。粒级名称粒级名称单粒直径（单粒直径（mm）石砾石砾2砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒20.2细砂粒细砂粒0.20.02粉砂粒粉砂粒0.020.002粘粒粘粒3.0粗砾粗砾32砂粒砂粒极粗砂粒极粗砂粒21粗砂粒粗砂粒10.5中砂粒中砂粒0.50.25细砂粒细砂粒0.250.1极细砂粒极细砂粒0.10.05粉粉(砂砂)粒粒0.050.002粘粒粘粒0.002卡庆斯基制：卡庆斯基制：前苏联及东欧国家采用，以性质作为重要依据。除分为四个粒级外还以0

22、.01mm为界分为物理性砂粒及物理性粘粒。物理性砂粒物理性砂粒与物理性粘与物理性粘粒差别：粒差别：物理性砂粒：物理性砂粒：不不显塑性、胀缩性，显塑性、胀缩性，吸湿性、粘结性极吸湿性、粘结性极弱。弱。物理性粘粒：物理性粘粒：有有明显得塑性、胀缩明显得塑性、胀缩性，吸湿性、粘结性，吸湿性、粘结性。性。 粒级名称粒级名称 粒径粒径（mm） 石砾石砾31物理性物理性砂粒砂粒 砂粒砂粒粗粗中中细细10.50.50.250.250.05 粉砂粉砂粒粒粗粗中中细细0.050.010.010.0050.0050.001物理性物理性粘粒粘粒 粘粒粘粒粗粗中中胶粒胶粒0.0010.00050.00050.0001

23、3石砾石砾31砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒10.25细砂粒细砂粒0.250.05粉粉(砂砂)粒粒粗粉粒粗粉粒0.050.01中粉粒中粉粒0.010.005细粉粒细粉粒0.0050.002粘粒粘粒粗粘粒粗粘粒0.0020.001细粘粒细粘粒3mm）岩石风化过程中残留的碎块，大多保）岩石风化过程中残留的碎块，大多保留着母岩原有的矿物组成。留着母岩原有的矿物组成。 对耕作及作物生长不利，设法去除，适合种植林果。2、 石砾、石砾、（1-3mm）是直径较小的岩石碎屑。）是直径较小的岩石碎屑。侵入土壤中的母岩碎屑。所含矿物均为原生矿物，矿物组成与母岩基本一致， 山区土壤中石砾含量较高。有的地方叫石渣，石砾含量多时

24、，山区土壤中石砾含量较高。有的地方叫石渣，石砾含量多时，土壤孔隙过大，易漏水、漏肥、跑墒、土壤孔隙过大，易漏水、漏肥、跑墒、但耕作起来容易损伤犁铧。应进行改良。应进行改良。3、砂粒（、砂粒（1-0.05mm）主要是石英风化的细粒。由于颗粒较大，）主要是石英风化的细粒。由于颗粒较大，故比表面积（单位重量土粒的表面积）小，形成的孔隙大，颗粒故比表面积（单位重量土粒的表面积）小，形成的孔隙大，颗粒之间松散，互不粘结。当它们聚集在一起时，遇水之间松散，互不粘结。当它们聚集在一起时，遇水 不膨胀，不膨胀， 干燥不收缩，无可塑性、粘结性和粘着干燥不收缩，无可塑性、粘结性和粘着 性。在冲积性。在冲积 平原土

25、壤中常见，如山东黄河两岸的平原土壤中常见，如山东黄河两岸的 砂质潮土。砂质潮土。 耕性较好。耕性较好。粘粒（粘粒（0.002mm）颗粒细小，比表面积大，具有）颗粒细小，比表面积大，具有很强的粘结性和吸附能力。这种颗粒聚积在一起时，很强的粘结性和吸附能力。这种颗粒聚积在一起时，处于湿润状态下会膨胀而堵塞孔隙，显得非常粘滞，处于湿润状态下会膨胀而堵塞孔隙，显得非常粘滞，干燥时收缩成坚硬的块体。颗粒间孔隙多，大多数干燥时收缩成坚硬的块体。颗粒间孔隙多，大多数是小孔隙，透气透水困难，但有利于保水和保肥。是小孔隙，透气透水困难，但有利于保水和保肥。小于小于0.002mm的单粒具有明显的胶体特性，是土壤的

26、单粒具有明显的胶体特性，是土壤颗粒中最活跃的部分，胶泥中含量高。颗粒中最活跃的部分，胶泥中含量高。 粉（砂）粒（粉（砂）粒（0.05-0.002mm）颗粒较小，比表面积较大，具）颗粒较小，比表面积较大，具有强烈的毛管作用，其通透性较砂粒小，出现了可塑性、粘结有强烈的毛管作用，其通透性较砂粒小，出现了可塑性、粘结性、粘着性和膨胀性，养分含量增加。粉粒在黄土中含量较高。性、粘着性和膨胀性，养分含量增加。粉粒在黄土中含量较高。 我国的土粒分级与质地分类n美国制美国制n国际制国际制n中国制n卡庆斯基制n建议使用：砂质土的养分少，又因缺少粘粒和有机质而保肥性砂质土的养分少，又因缺少粘粒和有机质而保肥性弱

27、。速效肥料易随雨水和灌溉水流失。砂质土上施弱。速效肥料易随雨水和灌溉水流失。砂质土上施用速效废料往往肥效猛而后劲不足。农民称为用速效废料往往肥效猛而后劲不足。农民称为“少少施肥，一把草，多施肥，立即倒施肥，一把草，多施肥，立即倒”。砂质土含水量少，热容量比粘质土小，白天增温快，砂质土含水量少，热容量比粘质土小，白天增温快，夜间降温快，昼夜温差大。早春时，砂质土温度上夜间降温快，昼夜温差大。早春时，砂质土温度上升快，称为升快，称为“暖土暖土”，在晚秋和冬季一遇寒潮则温，在晚秋和冬季一遇寒潮则温度迅速下降。度迅速下降。砂质土通气性好，微生物活动强烈，有机质积砂质土通气性好，微生物活动强烈，有机质积

28、累难而其含量较低。累难而其含量较低。管理注意事项：管理注意事项： 选择耐旱品种，保证水源供应，及时小定额灌溉，土表覆盖以减少水分蒸发。 强调增施有机肥，适时施追肥，并掌握勤浇薄施的原则。 粘质土含矿质养分（尤其是钾、钠等盐基离粘质土含矿质养分（尤其是钾、钠等盐基离子）丰富，而且有机质含量较高。它们对带子）丰富，而且有机质含量较高。它们对带负电荷等的离子态养分有强大的吸附能力，负电荷等的离子态养分有强大的吸附能力，使其不被雨水和灌溉水淋洗损失。使其不被雨水和灌溉水淋洗损失。 粘质土的孔隙往往为水占据，通气不畅，好气性粘质土的孔隙往往为水占据，通气不畅，好气性微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢而且

29、容易积累。微生物活动受到抑制，有机质分解缓慢而且容易积累。所以砂质土的保肥能力强，氮素等养分比粘质土中多所以砂质土的保肥能力强，氮素等养分比粘质土中多的多。但的多。但“死水死水”容积和难效养分也多。容积和难效养分也多。粘质土蓄水量多，热容量大，昼夜温度变幅小。粘质土蓄水量多，热容量大，昼夜温度变幅小。早春，水分饱和的粘质土土温上升慢，称为早春，水分饱和的粘质土土温上升慢，称为“冷土冷土”，反之，受寒潮侵袭时，粘质土降温慢，作物受冻害较反之，受寒潮侵袭时，粘质土降温慢，作物受冻害较轻。轻。 缺少有机质的粘土，往往粘结成大土块，俗称大泥缺少有机质的粘土，往往粘结成大土块，俗称大泥土，其中有机质特别

30、缺乏者称为死泥土。这种土壤土，其中有机质特别缺乏者称为死泥土。这种土壤的耕性很差，干时硬结，湿时泥泞，对肥料反应呆的耕性很差，干时硬结，湿时泥泞，对肥料反应呆滞，即所谓的滞，即所谓的“少施不应，多施勿灵少施不应，多施勿灵”。粘质土的。粘质土的犁耕阻力大，所以，也叫犁耕阻力大，所以，也叫“重土重土”，它干后龟裂，它干后龟裂，易损伤植物根系。易损伤植物根系。粘质土的湿胀干缩剧烈，常造成土地裂缝和建筑物粘质土的湿胀干缩剧烈，常造成土地裂缝和建筑物倒塌。倒塌。管理注意事项：管理注意事项： 采用深沟、密沟、高畦，或通过深耕破坏采用深沟、密沟、高畦，或通过深耕破坏紧实的心土层以及采用暗管、暗沟排水，以减紧

31、实的心土层以及采用暗管、暗沟排水，以减轻涝害。轻涝害。对于大泥土，注意排水，选择在适宜含水对于大泥土，注意排水，选择在适宜含水量下精耕细作，以改善结构性和耕性。量下精耕细作，以改善结构性和耕性。 水水肥肥气气热热植物植物砂质土组砂质土组保水差保水差保肥差保肥差通气好通气好热性土热性土耐旱作物耐旱作物粘质土组粘质土组保水好保水好保水好保水好通气差通气差凉性土凉性土禾本科作物禾本科作物壤质土组壤质土组兼具以上优点兼具以上优点大部分大部分作物第二节第二节 土壤团聚土壤团聚n土壤结构的类型土壤结构的类型n土壤结构的稳定性土壤结构的稳定性单粒大块团粒n水稳性，力稳性，生物稳定性n土壤结构的形成土壤结构的

32、形成单粒单粒复粒复粒多次团聚形成团粒结构多次团聚形成团粒结构单粒单粒n单粒单粒 复粒复粒 二级复粒二级复粒 三级复粒三级复粒 四级复粒四级复粒 团粒团粒团粒结构多级复合模式团粒形成的微观机制：团粒形成的微观机制：n1、粘团说粘团说粘团粘团claydomain砂粒粘粒有机胶体粘团说粘团说土壤胶体上局部的土壤胶体上局部的正电荷与负电荷点正电荷与负电荷点互相凝聚互相凝聚2、等电凝聚说等电凝聚说第三节第三节土壤的比表面积和孔土壤的比表面积和孔隙状况隙状况n土壤的比表面积提供了物质保持的能量土壤的比表面积提供了物质保持的能量和空间和空间n土壤孔隙提供了物质运移的通道土壤孔隙提供了物质运移的通道n它们是土

33、壤功能实现的它们是土壤功能实现的根本根本土壤胶体的表面积常用比表面来表示。土壤胶体的表面积常用比表面来表示。比表面越大，表面能越大。比表面越大，表面能越大。影响孔隙状况的因素影响孔隙状况的因素 1、土壤质地：黏土的总孔隙度大，但孔径小而、土壤质地：黏土的总孔隙度大，但孔径小而均一。砂土总孔隙度小，孔隙以大孔隙居多。均一。砂土总孔隙度小，孔隙以大孔隙居多。壤质土的孔隙度居中，孔径大小比例适当。壤质土的孔隙度居中，孔径大小比例适当。砂土：砂土：30-45%壤土：壤土：40-50%粘土：粘土：45-60%2、有机质含量：富含有、有机质含量：富含有 机质的土壤孔度较高机质的土壤孔度较高 3、土粒排列方

34、式土粒排列方式 土粒排列疏松时，孔隙度高，土粒紧密土粒排列疏松时，孔隙度高，土粒紧密排列或相互镶嵌时，孔隙度就低。土粒团聚排列或相互镶嵌时，孔隙度就低。土粒团聚成小土团时，土团之间为大孔成小土团时，土团之间为大孔 隙，土团内部隙，土团内部为小空隙。总的孔隙度也会增加。为小空隙。总的孔隙度也会增加。立方体排列立方体排列47.46%三斜六面体排列三斜六面体排列24.51% 影响因素n4、土壤结构土壤结构n团粒结构的土壤具有大小不同的土壤孔隙，比团粒结构的土壤具有大小不同的土壤孔隙，比非团聚化土壤孔隙度增加非团聚化土壤孔隙度增加1/31/2影响因素：影响因素：n5、耕作、耕作n耕层下层耕层下层n犁底

35、层的孔隙度最低犁底层的孔隙度最低第四节第四节 土壤变形土壤变形土壤变形是土壤在施加力下的位移现象。土壤变形是土壤在施加力下的位移现象。 土壤在不同的状态（液态、固态、土壤在不同的状态（液态、固态、可塑态）下产生不同的变形性质。可塑态）下产生不同的变形性质。 土壤变形的危害：对路基、堤坝、土壤变形的危害：对路基、堤坝、地基造成破坏。地基造成破坏。 与土壤变形有关的性质与土壤变形有关的性质n土壤结持度土壤结持度n土壤强度土壤强度n流变特性流变特性n土壤涨缩土壤涨缩n土壤侵蚀土壤侵蚀n土壤压实土壤压实土壤的涨缩土壤的涨缩n影响土壤涨缩的原因：压力、温度与湿影响土壤涨缩的原因：压力、温度与湿度度n土壤

36、干湿变化导致的涨缩幅度土壤干湿变化导致的涨缩幅度 温度温度的影响的影响n 不同土壤涨缩的变幅相差很大不同土壤涨缩的变幅相差很大膨胀土壤膨胀土壤非膨胀土壤非膨胀土壤土壤涨缩的机理土壤涨缩的机理n粘粒的水化作用：取决于粘粒矿物的类粘粒的水化作用：取决于粘粒矿物的类型和代换性阳离子的数量。型和代换性阳离子的数量。 蒙脱石伊利石高岭石蒙脱石伊利石高岭石 同一种粘粒矿物则阳离子代换量越大涨缩同一种粘粒矿物则阳离子代换量越大涨缩性越强。性越强。n渗透压的作用渗透压的作用n吸附性阳离子对粘粒涨缩性的影响：吸附性阳离子对粘粒涨缩性的影响：Li Na Ca Ba H K土壤涨缩性的度量土壤涨缩性的度量n膨胀度（

37、膨胀度（cm3/g胶粒）胶粒） （cm3/me阳离子）阳离子）n土壤体积变化势（土壤体积变化势（PVC）胶粒类型胶粒类型黏土矿物类型CEC膨胀度（膨胀度（cm3/g胶粒）胶粒）H+ Li+ Na+ K+ Ca+ Ba+班脱土蒙脱石952.2010.7711.088.552.502.50Lufkin粘粒蒙脱石-贝得石821.18_Putnum粘粒贝得石650.814.974.020.500.910.85Susquehanna粘粒贝得石-埃洛石470.57_Celil粘粒埃洛石130.05_膨胀度膨胀度（cm3/me阳离子）阳离子）蒙脱土蒙脱石952.4411.311.69.02.632.63Putnam粘粒贝得石651.971.491.8711.71.882.02土壤收缩土壤收缩n收缩限收缩限指土壤不再收缩的含水量指土壤不再收缩的含水量n砂质土：砂质土： 14（重量含水量（重量含水量%）n砂质壤黏土：砂质壤黏土：23 （重量含水量（重量