土壤的物理性质课件

第2章土壤的物理性质任课教师：秦运潭1教学要求1、掌握土壤质地概念和不同质地土壤的肥力特点。2、掌握土壤孔隙度、比重、容重、土壤黏结性、黏着性、可塑性和耕性等有关概念。3、掌握土壤容重在农业中的应用。4、掌握耕作对土壤的影响。5、了解改善土壤质地和土壤结构的相关措施。6、了解土壤团粒结构的形成和所需的条件。7、熟悉土壤结构的类型及基特性。2一、土壤质地

（一）土壤质地概念是指各粒级土粒在土壤中的相对比例或质量百分数，称土壤质地，也称土壤机械组成。30～550～5545～6511．粘土0～350～3565～10012．重粘土0～3045～7525～4510．粉砂质粘土10～550～4525～459．壤质粘土55～750～2025～458．砂质粘土粘土类0～4045～8515～257．粉砂粘壤土30～5525～4515～256．粘壤土55～850～3015～255．砂质动壤土粘壤土类0～5545～1000～154．粉砂质壤土40～5535～450～153．壤土壤土类55～850～450～152．砂质壤土85～1000～150～151.砂土及壤质砂土砂土类2～0.20.02～0.002＜0.002砂粒粉砂粒粘粒名称类别各类土粒重量（mm）土壤质地52、卡庆斯基土壤质地分类标准这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤划分为9级。详见表。63、我国土壤质地分类标准中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种，质地名称详见表。7黏性土壤性土沙性土82、黏质土：黏粒高于30%；通气透水不良；保水保肥；养分含量高；升温慢，冷性土；耕性差，发老苗不发小苗。103、壤质土：砂粘适中；大小孔隙比例适当，通气透水性好；养分丰富；耕性表现良好；壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。

112、层次性类型①上砂下粘型②上粘下砂型③夹层型④松散型13夹砂层夹粘层14土壤质地主要是继承母质的性质，很难改变。但是，质地不是决定土壤肥力的唯一因素。（五）不同质地土壤的改良

①客土法②耕翻法③增施有机肥④引洪漫沙⑤植树种草15细砂土：较粗糙，沙声弱，砂粒较细而匀。壤土：干燥状态下，轻易捏碎，粗细适中，有均质感。砂壤土：有较粗糙的感觉，土块用手指轻压后，易碎，但无沙声。轻壤土：不均质，有相当量的黏质粒，用手指破坏土块需用较大的力。中壤土：粗细适中，不砂不粘，质地柔和，用手指难于破坏干土块。重壤土：无粗糙感觉、均质，细而微粘，不可能用手指压碎干土块。黏土：极难于捏碎，形成坚硬土块，即使用锤击仍不能使其粉碎。但捏碎后的土粒细腻而均匀。17②湿试法取少量(约2g)土样于掌中，加水充分湿润，调匀，放在手掌心用手指来回搓揉，使土壤吸水均匀，加水至土壤刚刚不粘手为止(最初时加水应稍过，使土壤稍粘附于手掌，经搓揉后，土壤即不粘手，否则，水分会不够)。将土样搓成3mm粗的土条，并弯成直径为3cm的圆圈，根据搓条弯圈过程中的表现，按下列标准，确定质地类型。（见下表）18192、注意事项①湿试法中，加水多少是一个关键，对于粘性比较重的土壤，加水可稍多一些，因为在搓揉过程中，易失水变干降低质地等级，故动作要迅速。②湿法测定，土条的粗细和圆圈的直径大小，直接影响结果的准确度，必须严格按规定进行。21二、土壤孔隙（一）土壤孔隙性简称土壤孔性，是土壤孔度、大小孔隙搭配比例及其在土层中分布情况的综合反映。221、孔隙度又称总孔隙度，是指单位土壤总容积中土壤孔隙容积。土壤孔隙度（%）=孔隙容积土壤容积×100233、孔隙的分级土壤孔隙可按其孔径大小及功能的不同，进行分级。①无效孔隙：孔径在0.002mm以下。②毛管孔隙：孔径在0.02~0.002mm之间。③空气孔隙：孔径大于0.02mm。254、孔隙在土壤中的分布一般土壤耕层（0-15cm）的总孔隙度为50-60%，其中通气孔隙度为15-20%。底层（15-30cm）分别为50%（总）和10%（气）为宜。26（二）土壤比重和容重1、土壤比重是指单位体积（不含孔隙）干燥土粒的质量与同体积标准状况水的质量之比。土壤比重=土粒密度水密度在实际工作中，有时也可将土壤比重看做是单位体积固体土粒的干质量，单位：g.cm-3，称之为土壤密度。29302、土壤容重是指自然状态下单位容积干燥土壤的质量与标准状况下同体积水的质量之比。土壤容重=土壤密度水密度土壤容重与土壤比重相比，含有孔隙在内，故称之为假比重，也可看做是单位容积土壤的质量，g.cm-3

，称土壤密度。313、土壤容重在农业中的应用①计算土壤孔隙度。土壤孔隙度（%）=孔隙容积土壤容积×100土壤孔隙度（％）＝1－土壤容重土壤比重×10032②配合水分常数计算各级孔隙度。③直接用于判断土壤松紧状况。④计算土壤固、液、气三相容积比率。固相（%）=容重比重×100液相（%）=土壤含水量（质%）×容重气相（%）=孔隙度－液相（%）33⑤将土壤某些以重量为基础的数据换算为以容积为基础，反之亦可。土壤容积热容量=土壤重（质）量热容量×容重土壤容积含水量=土壤质量含水量×容重34⑥计算土重量。每公顷砂层土壤的重量，可以根据土壤容重来计算；同样，也可以根据容重计算在一定面积上挖土或填土的重量。例：已知土壤容重为1.15t/m3，求每公顷耕层0~20cm的土重？35⑦计算土壤各种组分的数量。例：已知土壤容重1.15t/m3，有机质含量量为1%，计算每公顷耕层（0~20cm）土壤有机质含量。36（三）土壤孔隙性的影响因素及其调控1、内因及其调控①土壤有机质含量②土壤结构37③土粒排列方式④土壤质地47.46%24.51%孔隙度紧密排列疏松排列382、外因降雨、灌溉、施肥、耕作等影响。39三、土壤结构（一）土壤的结构类型C.A.察哈罗夫曾建议，按结构体的长、宽、高三轴发展的情况分三类：立方体结构；柱状结构；板状结构;

401、单粒结构土粒彼此分散，实际上是无结构。缺乏有机质的砂土属这类，如沿黄河两岸的飞砂土。412、块状和核状结构块状结构：俗称坷垃，是土粒胶结成块，近似立方体型，边面不明显，但棱角明显。核状结构：俗称鸡类土或蒜瓣土。一般小于3cm，多棱角，边面也较明显，内部十分紧实，具水稳性、力稳性。423、柱状或棱柱状结构柱状结构：俗称“立土”、“竖土”。棱角边面不明显，顶圆而底平，在土体中直立，干时坚硬、易龟裂。棱柱状结构：俗称“直塥（gé）土”。棱角边面明显，有定形，外部有铁质胶膜包被，内部常见于质地黏重而干湿交替频繁的心土和底土层中。434、片状结构和鳞片状结构片状结构：俗称“结皮”、“板结”。结构体间呈水平裂开，成层排列，内部结构紧实。鳞片状结构：俗称卧土。厚度较薄，略呈弯曲状，内部结构坚实紧密。445、团粒结构指土壤中近于圆球状小团聚体，其粒径为0.25-10mm，农业生产上最理想的团粒结构粒径为2~-3mm，群众多称之为“蚂蚁蛋”、“米糁（sǎn）子”等。4546（二）团粒结构与土壤肥力1、良好团粒结构具备的条件①有一定的结构形态和大小②有多级孔隙③有一定的稳定性④有抵抗微生物分解破碎的能力472、团粒结构对土壤肥力的调节作用①能协调水分和空气的矛盾②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾③能稳定土壤温度，调节土热状况④改良耕性和有利于作物根系伸展483、其他结构与土壤肥力（1）块状、核状结构。（2）片状与鳞片状结构。（3）柱状、棱柱状结构。49（三）团粒结构的形成团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径＜10mm的结构单位。1、土粒的粘聚：单粒粘聚成复粒，形成较大的结构体，主要经过以下作用：①胶体的凝聚作用：分散在土壤悬液中的胶粒相互凝聚，且沉淀析出的过程，如带负电荷的粘粒与阳离子相遇，因电性中和而凝聚。50②水膜的粘结作用：湿润土壤中，粘粒所带负电荷，可吸引极性水分子，并使之作定向排列，形成了薄层水膜，当粘粒相互靠近时水膜为邻近粘粒共有，粘粒就通过水膜联结在一起。③胶结作用：512、成型动力：在土壤粘聚的基础上还需要一定的作用力才能形成稳定的独立结构体。主要的成型动力有：①生物作用②干湿交替作用③冻融交替作用④土壤耕作作用52（四）创造团粒结构的措施1、深耕与增施有机肥结合：2、正确的土壤耕作：3、合理轮作：4、调节土壤阳离子组成：5、合理灌溉、晒垡和冻垡：6、合理应用土壤改良剂：53四、土壤物理机械性与耕性（一）土壤的物理机械性1、黏结性是指土粒通过各种引力黏结在一起的性质。黏结性的强弱用黏结力表示。黏结力使土壤有抵抗外力破坏的能力，是造成耕作阻力的重要原因。54产生黏结力的原因：①范德华力（分子间的相互作用力）；②氢键；③库仑力；④水膜的表面张力；⑤土壤黏粒、胶粒和化学胶结剂类的黏结力。影响黏结性的因素：①比表面；②含水量。552、黏着性是指土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着外物表面的性能。是影响耕作的一个重要因素。产生黏着性原因土粒—水—外物相互间的分子引力影响黏着性的因素活性表面和含水量563、可塑性是指土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当在外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能。57影响土壤可塑性的因素：①水分含量：②土壤质地：③代换性阳离子：④土壤有机质：58不同质地土壤的塑性值（％）18～2119～2634～40＞40中壤偏重12～1618～2032～3428～40中壤1021±31±24～30轻壤偏中822±30±20～25轻壤偏砂523±28±＜20砂壤塑性值塑性下限塑性上限物理粘粒质地594、土壤涨缩性：是指土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩。60（二）土壤耕性1、概念是指土壤在耕作时及耕作后一系列物理性质及物理机械性的综合反映。是评价土壤生产性能一项重要指标。61耕性好坏的评价标准：耕作的难易：用耕作阻力的大小来表示。耕作质量的好坏：耕作后能否则形成小团粒结构和大小孔隙适宜比例。宜耕期的长短：干好耕，湿好耕，不干不湿更好耕。62（三）耕作对土壤的影响1、生产对耕作的要求：①打破犁底层，加深耕作层，扩大根系伸展范围；②调节土壤孔隙度，使耕层具有适合三相比；③恢复和改善耕层团粒结构，创造非水稳性微团粒；④翻压绿肥或其它有机、无机肥料；⑤清除杂草，掩埋虫卵；⑥平整地面，防止水土流失。632、旱地耕作的基本作业及其作用①深耕：耕深在22-24cm以下。②耙地、耱（mò）地：破碎土块，平整地面，轻度压实。③镇压：压碎土块，填实裂缝，防止透风跑墒。④中耕：在作物生长期间所进行的田间作业。643、土壤压实是指在土粒本身重量、雨雪冲压、人畜践踏、机具挤压等作用下，土壤由松变实的过程。当压实使土壤通气透水性强烈下降，甚至消失时，称为土壤黏闭现象。65少耕是指在常规耕作基础上尽量减少土壤耕作次数或在全田间隔耕种、减少耕作面积的一类耕作方法。介于常规耕作和免耕之间的中间类型。重型耙66少耕的优点：减少土壤水分蒸发和水土流失；增加有机质积累；改善土壤结构；不利于杂草萌芽生长；地面覆盖，防止风蚀、水蚀。67免耕：指作物播前不用犁