第三章结构性、孔性、耕性

1、第三章第三章 土壤孔性、结构性和耕性土壤孔性、结构性和耕性 教学内容：教学内容：第一节第一节 、 土壤孔性土壤孔性第二节、第二节、 土壤结构性土壤结构性第三节第三节 、 土壤耕性土壤耕性 一、一、 土壤孔性土壤孔性 是土壤孔隙的数量、孔隙的大小及其比例、是土壤孔隙的数量、孔隙的大小及其比例、以及孔隙在土层中分布情况的综合反映以及孔隙在土层中分布情况的综合反映。孔隙的数量决定着土壤中气、液两相孔隙的数量决定着土壤中气、液两相的总量，孔隙的大小及其比例决定着的总量，孔隙的大小及其比例决定着气、液两相的比例。气、液两相的比例。第一节第一节 土壤孔性土壤孔性v土壤孔性土壤孔性指土壤孔隙的状况指土壤孔隙

2、的状况v 土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的土壤中大小、形状不同的复杂孔隙的状况好坏由两方面衡量：孔隙的状况好坏由两方面衡量：孔隙的量，量，以孔隙度表示；孔隙的以孔隙度表示；孔隙的质，质，即即大小孔大小孔隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须隙分配，上下土层分布。孔隙状况必须保证作物对水分和空气的需要，有利于保证作物对水分和空气的需要，有利于根系的伸展和活动，因此一是要求土壤根系的伸展和活动，因此一是要求土壤中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔中孔隙的容积要较多，二是要求大小孔隙的搭配和分布较为恰当。隙的搭配和分布较为恰当。1 1、土壤孔隙度：单位容积土壤中孔隙容积占、土壤孔隙度：单位容积土壤中孔隙容

3、积占 整个土体容积的百分数。整个土体容积的百分数。 土粒土粒容积容积= （1 土壤土壤容积容积 ） 100% 土壤容积土壤容积 土粒容积土粒容积 = 土壤容积土壤容积 100% 孔隙容积孔隙容积 土壤孔隙度土壤孔隙度 = 土壤容积土壤容积 100% （一）土壤孔性的数量指标（一）土壤孔性的数量指标一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。孔隙容积孔隙容积 土壤孔隙度土壤孔隙度 = = 土壤容积土壤容积 100%100% 土壤容积土壤容积 土粒容积土粒容积= = 土壤容积土壤容积 100%100% 土粒土粒 容积容积= （1 1 土壤土壤 容积容积 ） 100%100% 1

4、1土壤重量土壤重量/ /土粒密度土粒密度土壤重量土壤重量/ /容重容重100%100%（1容重容重） 100% 100% 比重比重 孔隙度孔隙度=1- 1- 孔隙度孔隙度孔隙容积孔隙容积 土壤孔隙比土壤孔隙比 = 土粒容积土粒容积 结构良好的耕层土的孔隙比应12、孔隙比、孔隙比指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。指土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。(二二) 土壤孔隙的大小分级土壤孔隙的大小分级衡量土壤孔隙质量的指标衡量土壤孔隙质量的指标 土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能土壤孔隙度只能说明土壤孔隙的数量，还不能说明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的说明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤

5、孔隙的质，因此应对土壤孔隙的大小级别进行研究。土壤质，因此应对土壤孔隙的大小级别进行研究。土壤孔隙大小形状非常复杂，难以按其真实的孔径来研孔隙大小形状非常复杂，难以按其真实的孔径来研究，因此提出了当量孔径的概念：究，因此提出了当量孔径的概念：v1、土壤的当量孔径土壤的当量孔径（又称实效孔径）：（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸水相当的孔径叫当量孔指与一定土壤水吸水相当的孔径叫当量孔径。径。其与孔隙的形状及其均匀性无关，其与土其与孔隙的形状及其均匀性无关，其与土壤水吸力的关系为：壤水吸力的关系为：v用茹林公式计算：用茹林公式计算：vv d=当量孔径，单位为当量孔径，单位为mm，T=土壤土壤水吸力

6、水吸力, 单位为单位为kPav有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大有了这个指标我们就可确定土壤孔隙的大小。小。2、土壤孔隙的类型、土壤孔隙的类型v（1）非活性孔隙（无效孔隙）非活性孔隙（无效孔隙）v （2）毛管孔隙）毛管孔隙v（3）通气孔隙（非毛管孔隙）通气孔隙（非毛管孔隙） 土壤最细小的孔隙；土壤最细小的孔隙；当量孔径当量孔径0.002mm，土壤水土壤水吸力吸力1.5bar，该类孔隙充满无效水该类孔隙充满无效水，根毛，根毛难以进入，微生物亦难以进入，微生物亦难进入，难进入， 在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔在粘质土壤中此孔较多，板结土壤此孔也较多。也较多。（1）非活性孔隙（无效孔隙）非活性

7、孔隙（无效孔隙）（2）毛管孔隙）毛管孔隙 该孔隙直径该孔隙直径d=0.002mm0.02mm，具，具毛管作用，土壤水吸力毛管作用，土壤水吸力1.5 0.15bar，壤土，壤土和结构好的土壤此孔较多。和结构好的土壤此孔较多。（3）通气孔隙（非毛管孔隙）通气孔隙（非毛管孔隙）v孔隙直径孔隙直径 d0.02mm，此类孔隙中的水，此类孔隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通分可在重力作用下短时间内排出而成为通气孔隙气孔隙，土壤水吸力，土壤水吸力0.15bar 。（三）影响土壤孔性的因素（三）影响土壤孔性的因素v1、土壤质地、土壤质地v2、土壤有机质、土壤有机质v3、自然因素和土壤管理等、自然因素

8、和土壤管理等 1、土壤质地、土壤质地 粘质土孔隙度粘质土孔隙度4560%之间，以毛管孔和非活性孔为主之间，以毛管孔和非活性孔为主 ； 砂质土孔隙度砂质土孔隙度3345%，通气孔较多；，通气孔较多； 壤质土孔隙度壤质土孔隙度4552%，有适量通气孔又有较多毛管孔，有适量通气孔又有较多毛管孔，水气协调，利于作物生长。水气协调，利于作物生长。2、土壤有机质、土壤有机质 有机质多的土壤易形成团粒结构因而孔度有机质多的土壤易形成团粒结构因而孔度较高。较高。3、自然因素和土壤管理、自然因素和土壤管理等：等： 降雨降雨灌溉、施肥、耕作灌溉、施肥、耕作土壤比重土壤比重单位容积（不含粒间孔隙）固体单位容积（不含

9、粒间孔隙）固体 土粒的干重与土粒的干重与44时同体积水重时同体积水重 之比，也称土壤相对密度。之比，也称土壤相对密度。 44时水的密度为时水的密度为1g.cm-31g.cm-3，土粒密度与土，土粒密度与土壤比重数值相等，所以土壤比重又常用土壤密壤比重数值相等，所以土壤比重又常用土壤密度表示；但土壤比重无单位度表示；但土壤比重无单位。 土粒密度：土粒密度：固体土粒单位体积的重量，单位为固体土粒单位体积的重量，单位为g/cmg/cm3 3 、 t/cmt/cm3 3 。 土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同土壤物质组成有差别，土壤比重也就不同。二、土壤比重（土壤相对密度）二、土壤比重（土壤相对密度

10、）常用土壤密度值： 2.65克/厘米3。土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：土壤比重数值的大小主要与两个因素有关：v土壤矿物组成和含量有关，土壤矿物组成和含量有关，书上见矿物比书上见矿物比重：石英重：石英2.65，正长石，正长石2.57，高岭石，高岭石2.6-2.65，蒙脱石蒙脱石2.00-2.20。v与土壤有机质含量有关，与土壤有机质含量有关，表土层有机质含表土层有机质含量高，比重小于心土、底土，有机质比重量高，比重小于心土、底土，有机质比重1.2-1.4g/cm3，由于土壤比重差别较小，一，由于土壤比重差别较小，一般般2.6-2.7，通常用，通常用作为作为土壤比重土壤比重。土壤容重土壤容

11、重单位体积自然土壤的重单位体积自然土壤的重 量（干重）称为土壤容重。量（干重）称为土壤容重。 单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质量 单位为单位为g/cmg/cm3 3 、 t/cmt/cm3 3。三、土壤容重三、土壤容重土壤容重与比重的关系：土壤容重与比重的关系：土壤容重一般是比重的一半左右。土壤之间容重差别较大，受五个因素影响土壤之间容重差别较大，受五个因素影响：v是土壤的矿物组成和含量有关是土壤的矿物组成和含量有关;v是与土壤有机质含量有关是与土壤有机质含量有关;v与土壤质地有关与土壤质地有关;v与土壤结构有关与土壤结构有关;v与土壤松紧度有关。与土壤松

12、紧度有关。 了解了容重的概念后，我们知道容重必须测定了解了容重的概念后，我们知道容重必须测定方可获得。容重值：砂质土方可获得。容重值：砂质土1.2 1.8，粉质土，粉质土1.0 1.5，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥，容重用处很大，不仅在农业上建筑、筑路、桥梁工程常用，也是十分重要的基本数据：梁工程常用，也是十分重要的基本数据：v计算孔隙度；计算孔隙度；v判断土壤熟化程度判断土壤熟化程度 1.11.3较疏松，较疏松，1.5以上紧实；以上紧实；v利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。利用它计算土壤重量、水分、养分、盐分含量。 1、已知土壤容重为、已知土壤容重为1.15g/cm3，求

13、亩（求亩（666.7m2）耕层）耕层0-20cm土土壤土重。解：壤土重。解：666.70.21.15=153t=153000 kg因此过去常说每亩耕层土壤约因此过去常说每亩耕层土壤约30万斤，即每公顷耕层土重万斤，即每公顷耕层土重225万万kg。2、已测得耕层土壤有机质含量、已测得耕层土壤有机质含量1%，求亩耕层土壤有机质重，求亩耕层土壤有机质重量？量？W有有=W1%=？N、P、K等都可计算出，如测得等都可计算出，如测得N含量含量0.05%，则亩含，则亩含N ？kg，如测得盐含量如测得盐含量0.3%，则亩含盐？，则亩含盐？kg。3、计算工程土方量、计算工程土方量 土壤重量土壤重量=土壤体积土壤

14、体积土壤容重土壤容重 第二节第二节 土壤的结构性土壤的结构性 通常所说的通常所说的“土壤结构土壤结构”实际包含两个方面，实际包含两个方面，土壤土壤结构性结构性和和土壤结构体土壤结构体。土壤结构体土壤结构体是指是指土壤中的土粒相互黏结团聚土壤中的土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。成大小形状和性质不同的聚合体称之为土壤结构体。土壤结构性土壤结构性是指是指土体中土壤结构体的大小、土体中土壤结构体的大小、类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状类型、数量、品质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。况等的综合特性。它是土壤的重要物理性质它是土壤的重要物理性质一、

15、土壤结构性的概念一、土壤结构性的概念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想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二、土壤结构体的类型二、土壤结构体的类型v1、片状结构体、片状结构体v2、柱状、棱柱状结构体、柱状、棱柱状结构体v3、块状结构体、核状结构体、块状结构体、核状结构体v4、团粒结构、团粒结构 结构体类型 农民称卧土，水平轴发育大大超过农民称卧土，水平轴发育大大超过纵轴，呈扁平状，厚度纵轴，呈扁平状，厚度1-5mm。常出现。

16、常出现与犁底层和雨后或灌溉结壳。与犁底层和雨后或灌溉结壳。1、片状结构体、片状结构体2、柱状、棱柱状结构体、柱状、棱柱状结构体 在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体在结构体形成时纵轴发育大于水平轴，在土体中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱角明显中直立，边面不明显称柱状结构体。边面棱角明显称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含称棱柱状结构。它常出现于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众粉砂或粘重质地、干湿交替明显的心底土中，群众称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱称之为立土、竖土。表面有铁质、锰质胶膜形成棱柱状结构，内部紧实。柱状结构，内部紧实。

17、 农民称之为农民称之为“坷垃坷垃”，纵轴与水平轴大体相等，边面，纵轴与水平轴大体相等，边面不明显，分大块状、块状和碎块状。表土中多见块状与碎不明显，分大块状、块状和碎块状。表土中多见块状与碎块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤过干块状。常出现于有机质缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤过干过湿耕作最易形成块状结构。核状结构表面有褐色胶膜，过湿耕作最易形成块状结构。核状结构表面有褐色胶膜，由石灰质铁质胶膜胶结而成，常出现于缺乏有机质的心、由石灰质铁质胶膜胶结而成，常出现于缺乏有机质的心、底土中，农民称之为底土中，农民称之为“蒜瓣土蒜瓣土”。3、块状结构体、核状结构体、块状结构体、核状结构体4、团

18、粒结构、团粒结构 有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，有机质丰富的自然土壤与耕作土壤中，为近似球形疏松多孔的小土团。为近似球形疏松多孔的小土团。0.25-10mm之间，之间，质地轻砂；2:1型粘粒矿物1:1粘土矿物；代换性阳离子一价二价三价；非团粒结构团粒结构的土壤。腐殖质含量低腐殖质含量高的土壤。2土壤含水量土壤含水量 当土壤干燥时，当土壤干燥时，土粒间的水膜变薄，土粒间的水膜变薄，土粒相互靠近，土粒相互靠近，粘结力增强。故粘结力增强。故干燥的土块不易干燥的土块不易破碎。完全干燥破碎。完全干燥和分散土粒，彼和分散土粒，彼此间在常压下不此间在常压下不表现粘结力。表现粘结力。 NoImage3、结

19、构、结构 有结构的土壤降低黏结性；有结构的土壤降低黏结性； 4、有机质、有机质 有机质的黏结性介于砂土和黏土之间，所以可有机质的黏结性介于砂土和黏土之间，所以可提高砂土的黏结性，可降低黏土的黏结性。提高砂土的黏结性，可降低黏土的黏结性。 5、离子种类、离子种类 一价离子可增强黏结性一价离子可增强黏结性 （二）土壤粘着性（二）土壤粘着性 1、概念、概念 指在一定含水量条件下，土粒粘附于外物指在一定含水量条件下，土粒粘附于外物(农农机具机具)的性能。的性能。 其实质是(土粒水膜外物)。 2、影响因素：、影响因素： 粘着性的机理与粘结性一样，凡影响比表面粘着性的机理与粘结性一样，凡影响比表面积大小的

20、因素也同样影响粘着性的大小。积大小的因素也同样影响粘着性的大小。 （1） 如质地愈细粘着性愈强；如质地愈细粘着性愈强； （2）水分含量低时无粘着力，开始出现粘）水分含量低时无粘着力，开始出现粘着性的含水量比出现黏结性的含水量高（同一土着性的含水量比出现黏结性的含水量高（同一土壤）。壤）。 （2）水分含量低时无粘着力，开始出现粘着性的含水量比出现黏结性的含水量高（同一土壤）。 使土壤开始表现粘着性的含水量称为粘称为粘着点着点。水分再继续增加,水膜加厚粘着性反而又减弱，失去粘着性时的土壤含水量称为脱脱粘点粘点。 （3）有机质吸水能力强，可提高土壤粘着点； （4）黏附外物种类也有影响。 (三)土壤可

21、塑性 1、概念、概念 土壤可塑性是指土壤在一定水分条件和外力土壤可塑性是指土壤在一定水分条件和外力作用下，塑成各种形状，当外力消失或干燥后，作用下，塑成各种形状，当外力消失或干燥后，仍能保持此形状不变的性能。仍能保持此形状不变的性能。 2、影响因素、影响因素 （1）质地 粘粒多，质地细，塑性强。砂土无塑性。物理性粘粒大于15%才表现塑性。粘粒矿物中，蒙脱石类分散度高，吸水性强，塑性大于高岭石。 表36 土壤质地和可塑性的关系土壤质地 物理粘粒（%） 下塑限（%） 上塑限（%）塑性值 中壤偏重 40 1619 3440 1821中 壤 2840 1820 3234 1216 轻壤偏重 2429

22、21 31 10轻壤偏砂 2025 22 30 8 砂 壤 20 23 28 5 （2）水分）水分 土壤可塑性只有在一定含水量范围内才能发生。土壤可塑性只有在一定含水量范围内才能发生。过干的土壤水膜太薄，不能塑成一定形状。过湿的过干的土壤水膜太薄，不能塑成一定形状。过湿的土粒悬浮于水中变成流体，也不能塑成一定形状。土粒悬浮于水中变成流体，也不能塑成一定形状。 土壤开始表现可塑性的最低含水量称为下塑限。土壤开始表现可塑性的最低含水量称为下塑限。 可塑状态开始消失时的含水量称为上塑限。可塑状态开始消失时的含水量称为上塑限。 上下塑限间的含水量差值称为塑性值上下塑限间的含水量差值称为塑性值(或可塑指

23、或可塑指数数)。 塑性值愈大可塑性则愈强。 v3有机质有机质 v 有机质可以提高土壤上下塑限，但几乎不有机质可以提高土壤上下塑限，但几乎不改变其塑性值。改变其塑性值。v4阳离子种类阳离子种类 v 代换性钠离子水化度高，分散作用强，代换性钠离子水化度高，分散作用强，因而可塑性也大。这也是某些盐碱土可塑性强因而可塑性也大。这也是某些盐碱土可塑性强的主要原因。的主要原因。v 在塑性范围内不宜耕作。总之，粘粒含量在塑性范围内不宜耕作。总之，粘粒含量是产生土壤粘结性，粘着性和可塑性的物质基是产生土壤粘结性，粘着性和可塑性的物质基础，而水分含量则是其表现强弱程度的条件。础，而水分含量则是其表现强弱程度的条

24、件。 三、土壤宜耕状态三、土壤宜耕状态 由于土壤粘结性、粘着性和可塑性等综合反由于土壤粘结性、粘着性和可塑性等综合反映出的土壤状态称为土壤的结持状态。映出的土壤状态称为土壤的结持状态。 土壤结持状态与土壤耕性、水分密切相关，土壤结持状态与土壤耕性、水分密切相关，通常土壤的结持状态分六类（见表通常土壤的结持状态分六类（见表37）v表表37 7土壤的结持状态与水分、耕性的关系土壤的结持状态与水分、耕性的关系表37 土壤的结持状态与水分、耕性的关系水分含量 状况 干 燥 湿 润 潮 湿泞 湿饱 和过饱和土壤结持 状况 坚 硬 酥 软 可 塑粘 韧浓泥浆薄 浆主要性状 具 有 固 体的 性 质 ，不

25、能 捏 成团 ， 强 粘结性 松 散 无 可塑 性 ， 粘结 性 低 ，不成块有 可塑性，但 无粘 着性有可塑性和粘着性成浓泥，可受重力影响而流动成悬浮体，如液体一样易流动下塑限 粘着点上塑限耕作阻力 大 小 较大 大 较大 小耕作质量 成硬土块 成小土团 成大土垡 成湿 泥条 成浮 泥状 成泥浆 宜耕性 不宜 旱地最适 不宜 不宜 不宜宜 稻 田耕耙 我国农民非常注意宜耕状态的选择，判断宜我国农民非常注意宜耕状态的选择，判断宜耕与否有下述各种方法。耕与否有下述各种方法。 1看土色看土色 雨后或灌溉后，待地表呈雨后或灌溉后，待地表呈“喜鹊斑喜鹊斑”状态，状态，外表发白外表发白(干干)，里面暗，

26、里面暗(湿湿)，外黄里黑，相当于黄，外黄里黑，相当于黄墒至黑墒的水分，半干半湿，水分正适当。墒至黑墒的水分，半干半湿，水分正适当。 2手测法手测法 扒开表土，取扒开表土，取把土壤松握，放开后松散，把土壤松握，放开后松散，不粘手心，不成土饼。并将土团自由落地散开即不粘手心，不成土饼。并将土团自由落地散开即为宜耕期。为宜耕期。 3实测法实测法 实际测定土壤的含水量在实际测定土壤的含水量在14-18%时时适宜耕作，粘质土再低一点，砂质土再适宜耕作，粘质土再低一点，砂质土再高一点。高一点。 4、试耕、试耕 犁后犁起的土垡能自然散开，土壤犁后犁起的土垡能自然散开，土壤不粘农具，群众说有不粘农具，群众说有“犁花犁花”出现时，出现时，即为宜耕状况。即为宜耕状况。四、土壤耕性的改良四、土壤耕性的改良 改良耕性就应该从调节土壤比表面积和改良耕性就应该从调节土壤比表面积和控制土壤水分着手。控制土壤水分着手。 （一）增施有机肥（一）增施有机肥 （二）改善质