第九章 土壤的物理机械性和耕性

1、第九章第九章 土壤的物理机械性和耕性土壤的物理机械性和耕性第一节第一节 土壤的物理机械性土壤的物理机械性 土壤的物理机械性的概念：土壤的物理机械性的概念： 土壤受到外力作用时，显示出的一系列土壤受到外力作用时，显示出的一系列动力学特性，叫作土壤的物理机械性动力学特性，叫作土壤的物理机械性。 一、土壤粘结性（一、土壤粘结性（soil coherence)(一一) 概念概念 土壤中的无机、有机颗粒，通过各种力的作土壤中的无机、有机颗粒，通过各种力的作用，互相粘结起来的特性，称为土壤粘结性。用，互相粘结起来的特性，称为土壤粘结性。 土壤粘结性的强弱，可用单位面积上的粘结土壤粘结性的强弱，可用单位面积

2、上的粘结力来表示，单位是克力来表示，单位是克/厘米厘米2。(二二) 土壤粘结力的类型土壤粘结力的类型1、范德华力、范德华力( Van der waals force ) 是分子之间相互作用力的统称，包括取向是分子之间相互作用力的统称，包括取向力，诱导力和色散力。力，诱导力和色散力。 取向力取向力 是极性分子的永久偶极之间的静电作用是极性分子的永久偶极之间的静电作用力，只有极性分子之间才存在取向力，大小力，只有极性分子之间才存在取向力，大小和方向与偶极矩的取向有关。和方向与偶极矩的取向有关。 诱导力诱导力 是感应偶极矩的相互作用力，存在于极性是感应偶极矩的相互作用力，存在于极性分子之间，或极性分

3、子与非极性分子之间，不分子之间，或极性分子与非极性分子之间，不能产生于非极性分子之间。能产生于非极性分子之间。 色散力色散力 由瞬时偶极距的相互作用所产生，它存在由瞬时偶极距的相互作用所产生，它存在于一切分子或原子之间。于一切分子或原子之间。 范德华力的特点是作用范围很小，只有当范德华力的特点是作用范围很小，只有当土粒十分靠近时，范德华力才能起作用，这一土粒十分靠近时，范德华力才能起作用，这一点要十分清楚。点要十分清楚。2、氢键、氢键 在土壤中，矿质土粒与有机分子之间的在土壤中，矿质土粒与有机分子之间的结合，主要靠氢键的作用。结合，主要靠氢键的作用。 氢键能在分子与分子之间形成，也可以氢键能在

4、分子与分子之间形成，也可以在同一分子的不同基团之间形成。在同一分子的不同基团之间形成。 3、库仑力、库仑力 由于土粒的表面带有电荷，土粒间有静电由于土粒的表面带有电荷，土粒间有静电力存在。库仑力即可以增加土壤颗粒之间的相力存在。库仑力即可以增加土壤颗粒之间的相互吸引力，也可以使土粒互相排斥。互吸引力，也可以使土粒互相排斥。 土壤胶粒表面多带负电荷，如果吸引了土壤胶粒表面多带负电荷，如果吸引了周围的阳离子，都带有正电荷，仍是互相排周围的阳离子，都带有正电荷，仍是互相排斥的，只有当排斥力小于分子之间的范德华斥的，只有当排斥力小于分子之间的范德华力时，胶粒才能互相吸引。力时，胶粒才能互相吸引。 4、

5、水膜的表面张力、水膜的表面张力 当土壤中含有一定水分的时候，在土粒与当土壤中含有一定水分的时候，在土粒与土粒的接触点上，水膜相互连接，而形成凹形土粒的接触点上，水膜相互连接，而形成凹形的曲面，借表面张力的作用，可使相邻的土粒的曲面，借表面张力的作用，可使相邻的土粒互相靠近。互相靠近。 (三三) 影响土壤粘结性的因素影响土壤粘结性的因素1、土壤质地、土壤质地 土壤质地越粘重，特别是土壤质地越粘重，特别是2 : 1型粘粒矿物型粘粒矿物的含量较高时，土壤的粘结性强的含量较高时，土壤的粘结性强, 砂土的粘结砂土的粘结性最弱，壤土居中。性最弱，壤土居中。 2、土壤的结构性土壤的结构性 由于土壤颗粒在团聚

6、过程中降低了彼此由于土壤颗粒在团聚过程中降低了彼此间的接触面，有团粒结构的土壤粘结性弱。间的接触面，有团粒结构的土壤粘结性弱。 如果代换性钠在阳离子组成中占的比例如果代换性钠在阳离子组成中占的比例较大，会使土粒高度分散，粘结性会增强。较大，会使土粒高度分散，粘结性会增强。3、腐殖质含量、腐殖质含量 腐殖质含量高的土壤粘结力低，有两方面腐殖质含量高的土壤粘结力低，有两方面原因。一是腐殖质本身的粘结性弱，当腐殖质原因。一是腐殖质本身的粘结性弱，当腐殖质成膜状包被在粘粒周围时，就改变了接触面的成膜状包被在粘粒周围时，就改变了接触面的性质，而使粘粒的粘结力减弱。性质，而使粘粒的粘结力减弱。 另一方面，

7、腐殖质还能促进团粒结构的形另一方面，腐殖质还能促进团粒结构的形成，从而使粘质土壤的粘结性减弱。成，从而使粘质土壤的粘结性减弱。 4、土壤含水量、土壤含水量 土壤含水量的多少，对粘结性的强弱影响很土壤含水量的多少，对粘结性的强弱影响很大。大。 土壤含水量对粘结性的影响，可以分为两种土壤含水量对粘结性的影响，可以分为两种情况分别说明。情况分别说明。 A. 干土变湿干土变湿 完全分散和干燥的土壤，土粒之间不表现粘完全分散和干燥的土壤，土粒之间不表现粘结力。这时，土粒之间的各种力依然存在，只是结力。这时，土粒之间的各种力依然存在，只是少了水的作用，便成了少了水的作用，便成了“一盘散沙一盘散沙”。加入少

8、量。加入少量水水后，各种作用力都有了后，各种作用力都有了“用武之地用武之地”，就开始显，就开始显现粘结性。现粘结性。 当水膜均匀分布，在所有土粒的接触点上都当水膜均匀分布，在所有土粒的接触点上都出现弯月面时，土壤粘结力达到最大值。此后，出现弯月面时，土壤粘结力达到最大值。此后，随着含水量的增加，水膜不断加厚，土粒之间的随着含水量的增加，水膜不断加厚，土粒之间的距离越来越大，各种力的作用随着距离的加大减距离越来越大，各种力的作用随着距离的加大减弱，直至消失。弱，直至消失。 B. 湿土变干湿土变干 把土壤加足水，使所有土粒之间都有水膜把土壤加足水，使所有土粒之间都有水膜存在，让土壤的粘结力几乎等于

9、零。之后，使存在，让土壤的粘结力几乎等于零。之后，使土壤逐渐变干。土壤逐渐变干。 这样，随着土粒间水膜不断变薄，粘结这样，随着土粒间水膜不断变薄，粘结力逐渐加强，土粒相互靠得很近，可以借范力逐渐加强，土粒相互靠得很近，可以借范德华力等互相粘结。德华力等互相粘结。 脱水过程粘结力的增加曲线与吸水过程的粘脱水过程粘结力的增加曲线与吸水过程的粘结力增加曲线有很大的差别。吸水时，是在某一结力增加曲线有很大的差别。吸水时，是在某一个较高的含水量时出现最大粘结性；而脱水时粘个较高的含水量时出现最大粘结性；而脱水时粘结性最大值出现在水份含量极低时，甚至含水量结性最大值出现在水份含量极低时，甚至含水量等于零的

10、时候。等于零的时候。 土壤的粘结性强，对农业生产来说通常土壤的粘结性强，对农业生产来说通常是不利的，应该加以改善。是不利的，应该加以改善。 改良的途径，包括改变土壤的质地，增改良的途径，包括改变土壤的质地，增加有机质含量，改变阳离子组成等等。加有机质含量，改变阳离子组成等等。 另外，更实际一些的作法，是等待土壤含另外，更实际一些的作法，是等待土壤含水量的变化，达到最小粘结性时，再进行土壤水量的变化，达到最小粘结性时，再进行土壤管理。管理。二、土壤的粘着性二、土壤的粘着性( stickability )(一一) 概念概念 土壤粘着性，是土壤在一定含水量条件下土壤粘着性，是土壤在一定含水量条件下粘

11、着外物的性能。粘着外物的性能。 土壤粘着性强弱，用粘着力表示，其大小土壤粘着性强弱，用粘着力表示，其大小也为克也为克/厘米厘米2。 (二二) 土壤粘着性的变化规律土壤粘着性的变化规律 当土壤干燥时，没有粘着性，当含水量增当土壤干燥时，没有粘着性，当含水量增加到一定程度时，才显出粘着性，这时的土壤加到一定程度时，才显出粘着性，这时的土壤含水量称作土壤的粘着始限，或粘着点。粘着含水量称作土壤的粘着始限，或粘着点。粘着点的出现要比开始出现粘结性的含水量高些。点的出现要比开始出现粘结性的含水量高些。 随着土壤水分的增加，土壤粘着性随之增随着土壤水分的增加，土壤粘着性随之增加。当土壤粘着性达到最高时，土

12、壤的含水量加。当土壤粘着性达到最高时，土壤的含水量称为土壤的粘着高限。称为土壤的粘着高限。 随着水分的进一步增加，土壤的粘着性开随着水分的进一步增加，土壤的粘着性开始下降，当下降到粘着性消失时，土壤的含水始下降，当下降到粘着性消失时，土壤的含水量称为粘着终限，又叫脱粘点。量称为粘着终限，又叫脱粘点。 。 土壤粘着始限到粘着终限的含水范围，称土壤粘着始限到粘着终限的含水范围，称作土壤的粘着范围。作土壤的粘着范围。 土壤粘着性强，一般对生产也是不利的。土壤粘着性强，一般对生产也是不利的。(三三) 影响因素影响因素1、土壤的质地、土壤的质地 在含水量一定时，土壤质地越细，土壤粘在含水量一定时，土壤质

13、地越细，土壤粘着性越强。着性越强。 2、有机质含量、有机质含量 土壤有机质含量高，能降低土壤粘着性。土壤有机质含量高，能降低土壤粘着性。3、粘土矿物类型、粘土矿物类型 蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石4、阳离子种类及含量、阳离子种类及含量 Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Al3+5、水分含量、水分含量 粘着性是在一定含水量范围表现出来的。粘着性是在一定含水量范围表现出来的。6、外物的表面性质、外物的表面性质 外物的性质对粘着性有一定的影响，粘在木外物的性质对粘着性有一定的影响，粘在木质器物和金属器物上的粘着力就有所不同。质器物和金属器物上的粘着力就有所不同。表表 9-1 9-1 各种土壤的粘结力及对

14、铁片的粘着力各种土壤的粘结力及对铁片的粘着力 ( Schubler )( Schubler )土土 壤壤干土的相对粘结力干土的相对粘结力(以灰色纯粘土作以灰色纯粘土作为为100)湿土对铁片的粘着湿土对铁片的粘着力力(磅磅/英尺英尺2) 1. 硅质纯砂土硅质纯砂土 2. 腐殖质腐殖质 3. 菜园土菜园土 4. 砂粘土砂粘土 5. 壤粘土壤粘土 6. 灰色纯粘土灰色纯粘土0.08.77.657.368.8100.03.88.86.47.910.617.2三、土壤的胀缩性三、土壤的胀缩性 (dilatancy and contractibility)(一一) 概念概念 土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积

15、缩小的土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积缩小的性质，称为土壤的胀缩性。性质，称为土壤的胀缩性。 （二）意义（二）意义 一般而言，土壤的胀缩性愈大，对作物生长一般而言，土壤的胀缩性愈大，对作物生长发育愈不利。土壤膨胀时，对周围土壤产生强大发育愈不利。土壤膨胀时，对周围土壤产生强大的压力，阻塞孔隙，透水困难，影响气体交换；的压力，阻塞孔隙，透水困难，影响气体交换；而当土壤收缩时，易拉断植物根系。而当土壤收缩时，易拉断植物根系。(三三) 影响土壤胀缩性的因素影响土壤胀缩性的因素1、土壤质地、土壤质地 土壤质地越细，土壤中胶体物质愈多，土壤土壤质地越细，土壤中胶体物质愈多，土壤胀缩性愈强。胀缩性愈强。2、

16、土壤有机质、土壤有机质 土壤有机质含量愈高，土壤的胀缩性越小。土壤有机质含量愈高，土壤的胀缩性越小。 3、粘土矿物类型、粘土矿物类型 和土壤的胀缩性有很大的关系，蒙脱石比和土壤的胀缩性有很大的关系，蒙脱石比高岭石胀缩性强得多。高岭石胀缩性强得多。4、土壤中阳离子种类、土壤中阳离子种类 Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Al3+四、土壤的可塑性四、土壤的可塑性(soil plastcity)(一一) 概念概念 土壤在一定含水量范围内，在外力作用下土壤在一定含水量范围内，在外力作用下可以任意改变形状，当外力取消，土壤干燥后，可以任意改变形状，当外力取消，土壤干燥后，仍能保持所获得的形状，这种性质称

17、为可塑性。仍能保持所获得的形状，这种性质称为可塑性。(二二) 产生塑性的原因产生塑性的原因 土壤中的粘粒是薄片状的，彼此间有很大土壤中的粘粒是薄片状的，彼此间有很大的接触面。在有一定量水分存在的条件下，粘的接触面。在有一定量水分存在的条件下，粘粒表面就形成一层薄薄的水膜。粒表面就形成一层薄薄的水膜。 此时施加外力，水膜起润滑作用，粘粒沿此时施加外力，水膜起润滑作用，粘粒沿着力的方向滑动，改变了原来的位置，并被水着力的方向滑动，改变了原来的位置，并被水膜固定在新的位置上，保持已改变的形状，以膜固定在新的位置上，保持已改变的形状，以后虽然失水，但因粘粒本身的粘结力，仍能保后虽然失水，但因粘粒本身的

18、粘结力，仍能保持其新的形状。持其新的形状。(三三) 影响因素影响因素1、土壤含水量、土壤含水量 土粒间的水膜已厚到允许土粒之间互相滑土粒间的水膜已厚到允许土粒之间互相滑动，使土块产生形变，但又没有丧失粘结性。动，使土块产生形变，但又没有丧失粘结性。 土壤开始呈现可塑状态时的最低含水量，称为土壤开始呈现可塑状态时的最低含水量，称为下塑限（下塑限（lower plastic limit)。 土壤失去可塑性而开始流动时的最低含水量，土壤失去可塑性而开始流动时的最低含水量，称上塑限（称上塑限（upper plastic limit)。 上、下塑限之间的含水量范围称为塑性范围，上、下塑限之间的含水量范围

19、称为塑性范围，它们的差数称为塑性值。它们的差数称为塑性值。表表 9-2 9-2 各种质地土壤的塑性指标（含水量）各种质地土壤的塑性指标（含水量） 土壤质地土壤质地下塑限下塑限上塑限上塑限塑性值塑性值粘粘 土土粘壤土粘壤土壤壤 土土砂壤土砂壤土233016221015104150284017271618201218712高岭石高岭石4、阳离子的类型和含量、阳离子的类型和含量 表表 9-3 9-3 钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限( (含水量含水量%) ) 钙钙 饱饱 和和钠钠 饱饱 和和 下塑限下塑限上塑限上塑限下塑限下塑限上塑限上塑限蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石63361777

20、39726700525、有机质、有机质 能提高上下塑限，但几乎不改变塑性值。因能提高上下塑限，但几乎不改变塑性值。因为有机质本身缺乏塑性，只有当有机质吸足水分为有机质本身缺乏塑性，只有当有机质吸足水分后，才能形成产生塑性的水膜，因而使下塑限提后，才能形成产生塑性的水膜，因而使下塑限提高，减少了产生可塑性的机会。高，减少了产生可塑性的机会。 第二节第二节 土壤耕性土壤耕性 土壤耕性土壤耕性( soil tilth)是人们在长期的农业实践是人们在长期的农业实践中逐渐形成的概念，其内涵相当广泛。中逐渐形成的概念，其内涵相当广泛。 一般认为，一般认为，耕性是指土壤在耕作过程中和耕性是指土壤在耕作过程中

21、和耕作后的表现耕作后的表现，大体上有，大体上有3个指标。个指标。1、耕作阻力的大小：或耕作难易，影响工作效、耕作阻力的大小：或耕作难易，影响工作效 率和能耗。率和能耗。2、耕作质量的好坏：耕作后的效果如何。、耕作质量的好坏：耕作后的效果如何。3、宜耕期的长短：粘质土壤干时僵硬，湿时泥、宜耕期的长短：粘质土壤干时僵硬，湿时泥 泞，只有在一定含水量范围内才适于耕作。泞，只有在一定含水量范围内才适于耕作。一、土壤的结持状态一、土壤的结持状态 (soil consistence)(一一) 概念概念 土粒间的联系情况，以及在外力作用下的土粒间的联系情况，以及在外力作用下的可移动性，称为土壤的结持状态。可

22、移动性，称为土壤的结持状态。 土壤的结持状态主要受含水量的影响。土壤的结持状态主要受含水量的影响。 (二二) 类型类型1、坚固结持状态、坚固结持状态 土壤含水量很低，坚硬，具有固体性质，土壤含水量很低，坚硬，具有固体性质，往往以大土块状态存在。往往以大土块状态存在。2、酥软酥软(松脆松脆)结持状态结持状态 土壤含水量适宜，土壤松脆，易形成小土土壤含水量适宜，土壤松脆，易形成小土团，呈半固体性质，无塑性，这种状态最适宜团，呈半固体性质，无塑性，这种状态最适宜进行土壤耕作。进行土壤耕作。 3、可塑结持状态可塑结持状态 土壤呈可塑性，无粘着性，此时耕作易起土壤呈可塑性，无粘着性，此时耕作易起垡块，但

23、不粘犁。垡块，但不粘犁。4、粘韧结持状态、粘韧结持状态 有塑性和粘着性，耕作时既起垡块又粘犁，有塑性和粘着性，耕作时既起垡块又粘犁，耕作阻力大，效果差。耕作阻力大，效果差。5、浓浆结持状态、浓浆结持状态 土壤呈浓浆状，可在重力作用下流动，土壤呈浓浆状，可在重力作用下流动，没有粘着性。没有粘着性。二、土壤的耕作阻力二、土壤的耕作阻力(一一) 土壤的抗压性土壤的抗压性1、定义、定义 土壤的抗压性，是指土壤对挤压力的反应，土壤的抗压性，是指土壤对挤压力的反应，其衡量的指标是土壤的坚实度。其衡量的指标是土壤的坚实度。 土壤坚实度有两种表示方法：土壤坚实度有两种表示方法： 一是用压缩每单位容积土壤所需的

24、力表示一是用压缩每单位容积土壤所需的力表示( 单位：公斤单位：公斤/厘米厘米3) ； 二是用土壤孔隙度或孔隙比的变化来表示。二是用土壤孔隙度或孔隙比的变化来表示。2、影响因素、影响因素 除受粘结力影响外，还受土壤孔隙度、含水除受粘结力影响外，还受土壤孔隙度、含水量的影响。量的影响。 坚实度与含水量之间有半对数的直线关系。坚实度与含水量之间有半对数的直线关系。 粘质土壤含水量越低，坚实度越大，对砂粘质土壤含水量越低，坚实度越大，对砂土来说，含水量的影响不大。土来说，含水量的影响不大。 有团粒结构的土壤，坚实度较小，而分散有团粒结构的土壤，坚实度较小，而分散性的碱土坚实度高。性的碱土坚实度高。(二

25、二) 土壤的抗楔入性土壤的抗楔入性1、定义、定义 指外物楔入时，与垂直应力相当的土壤阻指外物楔入时，与垂直应力相当的土壤阻力，也叫土壤硬度，用楔入阻力表示。力，也叫土壤硬度，用楔入阻力表示。 楔入阻力是指锥形或柱形物插入土壤中一定楔入阻力是指锥形或柱形物插入土壤中一定深度所需的力，单位是深度所需的力，单位是kg/cm2。 2、影响因素、影响因素 楔入阻力主要由土壤的粘结力决定，凡影楔入阻力主要由土壤的粘结力决定，凡影响粘结力的因素都能影响楔入阻力，其中最重响粘结力的因素都能影响楔入阻力，其中最重要的是土壤的含水量。要的是土壤的含水量。 以上两项，在实际应用时有时不加区别。以上两项，在实际应用时

26、有时不加区别。(三三) 土壤的位移阻力土壤的位移阻力 土壤的位移阻力，主要是外物破碎土壤时遇土壤的位移阻力，主要是外物破碎土壤时遇到的阻力，常用抗剪强度来表示。到的阻力，常用抗剪强度来表示。 将土样置于剪切盒中，施加垂直压力，使将土样置于剪切盒中，施加垂直压力，使土样在横断面上感受压应力土样在横断面上感受压应力P0。固定下盒，在。固定下盒，在上盒上施以水平力上盒上施以水平力S，土样在上下盒的交界面，土样在上下盒的交界面上受到剪应力的作用。当剪应力超过一定值上受到剪应力的作用。当剪应力超过一定值时，土块便被剪断，这时的剪应力称为土壤的时，土块便被剪断，这时的剪应力称为土壤的抗剪强度。抗剪强度。

27、测定土壤的抗剪强度测定土壤的抗剪强度 如果把一个大土样块分成若干份，分别如果把一个大土样块分成若干份，分别施加不同的压力施加不同的压力 ( P1, P2, P3 )后进行剪切后进行剪切试验，可以获得相应的抗剪强度试验，可以获得相应的抗剪强度(S1, S2, S3)，绘成剪切曲线。绘成剪切曲线。 从图中可以看出，在同样压力从图中可以看出，在同样压力P的情况下，的情况下，粘土的抗剪强度远高于砂土。粘土的抗剪强度远高于砂土。S = P tg + CS、P的相互关系可用下式表达：的相互关系可用下式表达：式中：式中： 为内摩擦角，为内摩擦角，tgtg 为内摩擦系数，为内摩擦系数，ptgptg 为内摩擦力

28、，为内摩擦力，C C 为土壤粘结力。为土壤粘结力。 内摩擦角越大，内摩擦力越大。一般情况内摩擦角越大，内摩擦力越大。一般情况下，砂土的内摩擦角为下，砂土的内摩擦角为22 37，但无粘，但无粘结结力，所以它的剪切曲线是一条通过原点的直力，所以它的剪切曲线是一条通过原点的直线，线，S = Ptg ，抗剪强度等于其内摩擦力。，抗剪强度等于其内摩擦力。 粘质土壤内摩擦角为粘质土壤内摩擦角为7 22，但粘结，但粘结力较高，抗剪强度力较高，抗剪强度S = ptg +C。 因此，粘质土的耕作阻力比砂土要大。因此，粘质土的耕作阻力比砂土要大。而且，会发生粘闭作用而且，会发生粘闭作用(puddle, puddl

29、ing，布丁布丁)，产生具有明亮光泽的垡块，耕作效，产生具有明亮光泽的垡块，耕作效果不好。果不好。三、土壤的宜耕性三、土壤的宜耕性 要使耕作获得较好的效果，就必须改良土要使耕作获得较好的效果，就必须改良土壤的耕性。改良耕性最重要的措施是改变土壤壤的耕性。改良耕性最重要的措施是改变土壤的质地，如粘质土中掺入砂土，或增加土壤有的质地，如粘质土中掺入砂土，或增加土壤有机质的含量，但这需要花费大量的资金，较长机质的含量，但这需要花费大量的资金，较长的时间。的时间。 因此，为获得好的耕作效果，最实际的办法因此，为获得好的耕作效果，最实际的办法是，选择最适当的时机进行耕作。是，选择最适当的时机进行耕作。

30、所谓最适当的时机，就是土壤的水分含量最所谓最适当的时机，就是土壤的水分含量最适合的时候。适合的时候。 土壤的结持性和耕作阻力都是随含水量变化土壤的结持性和耕作阻力都是随含水量变化的。对旱田来说，适耕的状态是松脆结持状态。的。对旱田来说，适耕的状态是松脆结持状态。 此时土壤含水量比下塑限低，当然也低于粘此时土壤含水量比下塑限低，当然也低于粘着点，耕作时不会出现垡块，干后也就没有坷着点，耕作时不会出现垡块，干后也就没有坷垃，土壤也不会沾在犁壁上而增加耕作阻力。垃，土壤也不会沾在犁壁上而增加耕作阻力。 对北方的土壤来说，土壤含水量在田间持水对北方的土壤来说，土壤含水量在田间持水量的量的6080%，土

31、壤水吸力在，土壤水吸力在0.62巴之间，适巴之间，适于耕作。这个范围与土壤其他性质有关，在实践于耕作。这个范围与土壤其他性质有关，在实践中并不难掌握。中并不难掌握。 各种土壤由于耕性的差异，适宜耕作的含各种土壤由于耕性的差异，适宜耕作的含水量范围有很大差别。水量范围有很大差别。 总的说来，砂土到轻壤土，以及有结构的总的说来，砂土到轻壤土，以及有结构的土壤，适耕含水量宽；中壤土到粘土，这个范土壤，适耕含水量宽；中壤土到粘土，这个范围窄，水分稍多就表现出强烈的塑性和粘着性，围窄，水分稍多就表现出强烈的塑性和粘着性，稍干就结成硬块，宜耕期很短。稍干就结成硬块，宜耕期很短。 第三节第三节 耕作对土壤的

32、影响耕作对土壤的影响土壤耕作（土壤耕作（soil tillage)： 是在作物种植以前，或在作物生长期间，为是在作物种植以前，或在作物生长期间，为了改善作物生长条件，而对土壤进行的机械加工。了改善作物生长条件，而对土壤进行的机械加工。一、土壤耕作的目的一、土壤耕作的目的 通过农具的机械作用，改善土壤耕层和通过农具的机械作用，改善土壤耕层和土面状况，为作物播种、出苗和生长创造良土面状况，为作物播种、出苗和生长创造良好的土壤环境。好的土壤环境。 1、改善土壤耕层的状态，使耕层有适当的固、改善土壤耕层的状态，使耕层有适当的固、 汽、液三相比例，改善通气、透水性能，改汽、液三相比例，改善通气、透水性能

33、，改 良土壤的温度状况。良土壤的温度状况。 2、创造或恢复耕层的团粒结构，将绿肥和其他、创造或恢复耕层的团粒结构，将绿肥和其他 有机肥料与土壤充分混合。有机肥料与土壤充分混合。3、清除根茬、杂草和其他残落物等。、清除根茬、杂草和其他残落物等。 二、土壤耕作的基本内容二、土壤耕作的基本内容 土壤耕作的项目很多，各个地区有很大差土壤耕作的项目很多，各个地区有很大差别，甚至可以看成一种文化，但其主要的内容别，甚至可以看成一种文化，但其主要的内容大同小异。大同小异。 (一一) 耕翻耕翻 耕翻的主要目的是松土，打破犁底层和耕翻的主要目的是松土，打破犁底层和土土壤结壳，加厚活土层，增加土壤总孔度和通气壤结

34、壳，加厚活土层，增加土壤总孔度和通气孔度。孔度。 耕翻可分为深耕和浅耕两种。几千年来，耕翻可分为深耕和浅耕两种。几千年来，由于受生产力水平的限制，不论南方北方，一由于受生产力水平的限制，不论南方北方，一直是在进行浅耕，大约耕翻深度在直是在进行浅耕，大约耕翻深度在1015cm。建国后，随着大型农机具的发展，全国各地一建国后，随着大型农机具的发展，全国各地一片深耕热潮，持续了片深耕热潮，持续了30多年多年。 随着随着“人民公社人民公社”的消失，大型农机具已的消失，大型农机具已发发挥不了作用，加上农民种地的自主权，深耕也挥不了作用，加上农民种地的自主权，深耕也随之消声匿迹，重新恢复浅耕，有的甚至长期

35、随之消声匿迹，重新恢复浅耕，有的甚至长期不耕翻。不耕翻。 1、深耕深翻的效果、深耕深翻的效果 深耕之后，作物的产量一般都有所提高，深耕之后，作物的产量一般都有所提高，但也有不增产或减产的，原因可能包括：但也有不增产或减产的，原因可能包括：下层土壤养分含量一般低于耕层，深翻后，下层土壤养分含量一般低于耕层，深翻后， 生土翻到表层，降低耕层的养分浓度；生土翻到表层，降低耕层的养分浓度； 在深翻后未及时耙细，水分丢失较多；在深翻后未及时耙细，水分丢失较多； 连年耕翻会导致有机质过多消耗，使土连年耕翻会导致有机质过多消耗，使土 壤性质变壤性质变 坏；坏； 深翻可能造成土壤抗蚀能力的减弱。深翻可能造成土

36、壤抗蚀能力的减弱。2、深耕应注意的问题、深耕应注意的问题 在宜耕期内进行耕翻，以提高碎土效在宜耕期内进行耕翻，以提高碎土效 果，及时耙地，减少大土块的数量。果，及时耙地，减少大土块的数量。 不要打乱土壤的排列顺序，防止翻上来大不要打乱土壤的排列顺序，防止翻上来大 量量 生土生土。 尽早深耕，以接纳更多的雨水，土层过松时尽早深耕，以接纳更多的雨水，土层过松时 还要适当镇压。还要适当镇压。不宜频繁耕翻，深耕的后效一般可持续不宜频繁耕翻，深耕的后效一般可持续2年，年， 不必连年耕翻。不必连年耕翻。 Subsoiling (土壤深松）(二二) 耙地耙地1、破碎表土的土块，平整地面和保持土壤水分。、破碎

37、表土的土块，平整地面和保持土壤水分。 耙地一般是在耕翻后进行的，土地经过犁耕耙地一般是在耕翻后进行的，土地经过犁耕 后起伏不平，耕层内还有土块架空，松紧不后起伏不平，耕层内还有土块架空，松紧不 一，极容易损失大量水分，及时耙地，耙齿能一，极容易损失大量水分，及时耙地，耙齿能 破碎土块，平整地面。破碎土块，平整地面。2、破除土表结壳，土壤在接受降雨或灌溉后、破除土表结壳，土壤在接受降雨或灌溉后 表土常常板结，通过耙地可以打碎结壳。表土常常板结，通过耙地可以打碎结壳。 (三三) 耱耱(耢耢)地地 这个环节南方称为耱，北方称为耢，主这个环节南方称为耱，北方称为耢，主要作用是耙后进一步平整田面，兼有碎

38、土和要作用是耙后进一步平整田面，兼有碎土和轻度镇压的作用。耙地后，地面有耙齿形成轻度镇压的作用。耙地后，地面有耙齿形成的细沟，对保墒不利。的细沟，对保墒不利。 通过耢地，可以把耙沟填平，耢后表土进通过耢地，可以把耙沟填平，耢后表土进一步细碎，在地面形成一步细碎，在地面形成23cm的疏松薄层，其的疏松薄层，其下面的土壤稍紧实，这种上虚下实的状态，有下面的土壤稍紧实，这种上虚下实的状态，有利于播种。利于播种。(四四) 镇压镇压 镇压有两个主要功能：镇压有两个主要功能： 一是接通毛细管，使下层的土壤水分能向一是接通毛细管，使下层的土壤水分能向上传导，同时减少大孔隙，有利于保水。上传导，同时减少大孔隙

39、，有利于保水。 二是压碎大的土块，使土面平整。二是压碎大的土块，使土面平整。 镇压即可在播种前进行，也可在播种后进镇压即可在播种前进行，也可在播种后进行。如果土壤过于疏松，或有坷垃架空，而作行。如果土壤过于疏松，或有坷垃架空，而作物的种子又较小时，如谷子、高粮等，应在播物的种子又较小时，如谷子、高粮等，应在播前镇压，以保证播种深度均匀一致。前镇压，以保证播种深度均匀一致。 种子较大，如玉米、大豆，可在播种后种子较大，如玉米、大豆，可在播种后再镇压，使种子与土壤紧密接触，有利于吸再镇压，使种子与土壤紧密接触，有利于吸水发芽。水发芽。 镇压也需要选择适宜的含水量，土壤过镇压也需要选择适宜的含水量，

40、土壤过湿，镇压后容易板结。湿，镇压后容易板结。 (五五) 中耕中耕 中耕是指作物生长期间疏松表土的作业。中耕是指作物生长期间疏松表土的作业。1、破除板结，增加水的渗入率，减少蒸发，改、破除板结，增加水的渗入率，减少蒸发，改 善土壤通气性；善土壤通气性；2、清除杂草；、清除杂草； 3、调节土温；、调节土温；4、还可以起到培土的作用，加强植物的、还可以起到培土的作用，加强植物的支持作用。支持作用。 中耕一般每年要进行中耕一般每年要进行23次，是经常性的次，是经常性的的土壤管理措施。的土壤管理措施。 第四节第四节 土壤压板和少耕法土壤压板和少耕法一、土壤压板一、土壤压板 土壤压板，指的是有害的，过度

41、的土壤紧实土壤压板，指的是有害的，过度的土壤紧实状态。状态。 使土壤压板的原因可以分为两大类，一类是使土壤压板的原因可以分为两大类，一类是为了疏松土壤，在疏松一部分土壤的过程中，压为了疏松土壤，在疏松一部分土壤的过程中，压实了另一部分土壤，另一部分是其他农业措施，实了另一部分土壤，另一部分是其他农业措施，如施肥、农药、收获等。如施肥、农药、收获等。 (一一) 土壤压板的特征土壤压板的特征 当土壤承受较重的压力时，体积被压缩，表当土壤承受较重的压力时，体积被压缩，表现为总孔隙度缩小，孔隙直径减小，通气孔隙减现为总孔隙度缩小，孔隙直径减小，通气孔隙减少最多，土壤的紧实度和容重大幅度增加，土壤少最多

42、，土壤的紧实度和容重大幅度增加，土壤的通气、透水性急剧下降，甚至消失。的通气、透水性急剧下降，甚至消失。 (二二)土壤压板的实质土壤压板的实质 在土壤承受较高压力时，因为土粒和水是在土壤承受较高压力时，因为土粒和水是不可压缩的，土壤的压缩主要是通过土粒的重不可压缩的，土壤的压缩主要是通过土粒的重新排列而实现的。新排列而实现的。 粒状土粒可以通过滚动或滑动，由疏松排粒状土粒可以通过滚动或滑动，由疏松排列变成紧密排列，片状土粒由杂乱的排列变为列变成紧密排列，片状土粒由杂乱的排列变为平行的定向排列，使土壤的孔隙减小，土壤体平行的定向排列，使土壤的孔隙减小，土壤体积也相应减小。积也相应减小。(三三)

43、影响土壤压板的因素影响土壤压板的因素1、土壤含水量、土壤含水量 在一定压力时间的作用下，土粒移动的速度在一定压力时间的作用下，土粒移动的速度或距离，决定着土壤被压缩的程度。用粘土所作或距离，决定着土壤被压缩的程度。用粘土所作的压缩试验表明，土壤的压缩性与含水量的增加的压缩试验表明，土壤的压缩性与含水量的增加呈抛物线关系。呈抛物线关系。 在水很少的情况下，土粒之间的粘结力和在水很少的情况下，土粒之间的粘结力和摩擦力都很强，土壤不易被压缩。随着水分的摩擦力都很强，土壤不易被压缩。随着水分的增多，粘粒周围的水膜增厚，润滑作用增强，增多，粘粒周围的水膜增厚，润滑作用增强，在压力作用下粘粒极易变成紧密的

44、定向排列，在压力作用下粘粒极易变成紧密的定向排列，因而土壤容重显著增高。因而土壤容重显著增高。 当土壤含水量进一步增加时，土粒之间距离当土壤含水量进一步增加时，土粒之间距离增加，再加上水对压力的抵抗作用，土壤变得不增加，再加上水对压力的抵抗作用，土壤变得不易压缩了。易压缩了。 因此，水分与土壤的可压缩性有直接关系，因此，水分与土壤的可压缩性有直接关系，大体上，土壤含水量在塑性范围内最易压缩。大体上，土壤含水量在塑性范围内最易压缩。 2、土壤有机质含量、土壤有机质含量 有机质本身有一定的弹性，并能促进团聚体有机质本身有一定的弹性，并能促进团聚体 的形成，富含有机质的土壤不易发生压板。的形成，富含

45、有机质的土壤不易发生压板。3、阳离子的种类、阳离子的种类(四四) 衡量土壤压缩程度的指标衡量土壤压缩程度的指标 n = -algp + c n 为孔隙度，为孔隙度，a 为对数曲线的斜率，为对数曲线的斜率， p 为压力，为压力，c 为疏松土壤被为疏松土壤被10磅磅/英寸英寸2压力压力 压紧后的孔隙度。压紧后的孔隙度。 a值越小，抗压缩力越强。如砂土为值越小，抗压缩力越强。如砂土为10，壤土约为壤土约为14，壤质粘土约为，壤质粘土约为12，而含大量石灰，而含大量石灰的粘土大约为的粘土大约为20。 在相同的荷载下，粘土的孔隙度降低最多，在相同的荷载下，粘土的孔隙度降低最多，砂土的孔隙度降低最少。砂土

46、的孔隙度降低最少。(五五) 压板对于土壤性质和作物生长的影响压板对于土壤性质和作物生长的影响1、对土壤性质的影响、对土壤性质的影响A. 土壤压板后，透水性减弱，却使蒸发增强；土壤压板后，透水性减弱，却使蒸发增强；B. 压板土壤的耕作阻力明显增加，耕作时消压板土壤的耕作阻力明显增加，耕作时消 耗更多的能量，同时耕作质量下降。耗更多的能量，同时耕作质量下降。影响通气，产生一系列有害的效果，最突出影响通气，产生一系列有害的效果，最突出的是好气性微生物的活动受到抑制，影响有的是好气性微生物的活动受到抑制，影响有机质的分解，使速效氮供应不足。机质的分解，使速效氮供应不足。 2、对作物生长的影响、对作物生

47、长的影响 缺氧，营养不良缺氧，营养不良;B. 土壤过于紧实，影响根系发育土壤过于紧实，影响根系发育;C. 作物吸收水分困难作物吸收水分困难;D. 根呼吸受影响，使作物减产。根呼吸受影响，使作物减产。(六六) 土壤压板的防止土壤压板的防止1、改良农机具、改良农机具 农机具的压力是土壤压板的最主要因素，因农机具的压力是土壤压板的最主要因素，因此，必须注意改进农机具的设计，减少压强。此，必须注意改进农机具的设计，减少压强。2、正确选择宜耕期、正确选择宜耕期 注意耕作时的土壤含水量，避免在土壤过注意耕作时的土壤含水量，避免在土壤过湿时耕作。湿时耕作。 表表 9-4 土壤结持性与宜耕期的关系土壤结持性与

48、宜耕期的关系 3、提高耕作速度、提高耕作速度 提高耕作速度，可以减轻土壤压板，因为提高耕作速度，可以减轻土壤压板，因为速度提高，减少了压力作用的时间，但随之而速度提高，减少了压力作用的时间，但随之而来的是能量消耗提高。来的是能量消耗提高。二、少耕法和免耕法二、少耕法和免耕法 少耕法和免耕法，又叫留茬播种法和保护少耕法和免耕法，又叫留茬播种法和保护耕作法，是首先起源于美国干旱半干旱区及湿耕作法，是首先起源于美国干旱半干旱区及湿润带丘陵地区的一种新的耕作法，主要用于栽润带丘陵地区的一种新的耕作法，主要用于栽培玉米、大豆、高梁和马铃薯等中耕作物。培玉米、大豆、高梁和马铃薯等中耕作物。soil conservation（土壤保护）（土壤保护）(一一) 少耕和免耕法的主要内容少耕和免耕法的主要内容 缩小耕作面积，尽可能减少作业次数，缩小耕作面积，尽可能减少作业次数，是减轻土壤压板、降低生产成本的有效措施。是减轻土壤压板、降低生产成本的有效措施。 减少作业次数的主要途径之一，是采用减少作业次数的主要途径之一，是采用少耕法及免耕法，实行经济合理的耕作。少耕法及免耕法，实行经济合理的耕作。 1、用有壁犁全面耕翻，然后只在播种行上进、用有壁犁全面耕翻，然后只在播种行上进 行表土作业，以备播种，不干扰其他部位。行表土作业，以备播种，不干扰其