土壤学课件：土壤物理性质

质量空气质量=0水的质量土粒质量土壤物理性質总

孔

度总体积空气体积水体积固体体积体积土壤孔性(孔隙性質):指土

壤中的孔隙數量，大小；孔隙的分配及其在各土層的分佈。第

一

節

土壤孔性士壤中土粒或團聚體之間以及團聚體内部的空隙土壤氣、液兩相的總量→

氣、液兩相的比例孔隙類型(孔隙的大小及其比例)孔隙度(孔隙的數量)土壤孔性單位是g/cm³.土壤比重(相對密度)是指單

位體積(不含孔隙)乾燥土粒

的品質與同體積標準状況水的品質之比，即：土壤比重=土

粒密度/水密度。一、土壤密度單位體積固體土粒(不包括粒間孔隙)的重量叫土壤密度，組

分密度(g/cm³)組

分密度(g/cm³)石

英2.60～2.68赤鐵礦4.90～5.30正長石2.54～2.57磁鐵礦5.03～5.18斜長石2.62～2.76三水鉛石2.30～2.40白雲母2.77～2.88高嶺石2.61～2.68黑雲母2.70～3.10蒙脱石2.53～2.74角閃石2.85～3.57伊利石2.60～2.90輝

石3.15～3.90腐殖質1.40～1.80纖鐵礦3.60～4.10礦物組成影響土壤密度的因素

有機質含量土壤質地多數土壤的密度為2.6～2.7克/釐米³,計算中往往採用“常用密度值”即常用土壤密度值：2.65克/釐米³。表土壤中常見組分的密度二、土壤容重環刀取様法1.概念：單位體積土壤體(包括孔隙)的幹重單位g/cm³,噸/

米³,測定時在田間取一定容積的原狀土，105-110℃烘乾稱重土壤容重值多介於1.0-1.5克/釐米3範圍内；2.容重比密度小，容重的大小由密度和孔隙數量來決定，主要是孔度。一般砂土1.2-1.8,其他土壤1.0-1.5,某些底土可達2.0。砂土孔度小，一般砂土容重>壤土和粘土固体与孔隙各占一半体积计算土壤密度体积=0.5cm³重量=1.33g密度竺固体加孔隙体积

计算土壤容重体积=1cm³重量=1.33g反映土壤鬆緊度在質地相似條件下比較·容重小表明疏鬆多孔，結構性良好，反之緊實;·過松會加快水分損失，容重大過緊,不利根系發育，

通氣透水；·旱作：適宜1.1-1.3範圍，砂土可以偏高些。計算土壤重量及土壤中各組分數量例：1公頃耕層土重：耕層厚0.2m,容重1.15噸/米310000m²x0.2mx1.15噸/米³=2300噸相當於每畝土15萬公斤，150噸,常取值30萬斤/畝。根據土壤重量，可計算水分，養分，有機質等貯量，如某耕

層土壤含N

量為0.1%,則1公頃含N

量為:2300000x0.1%=2300公斤3、應用三、土壤孔性1、三相比土壤固、液、氣三相的容積分别占土體容積的百分率，

稱為固相率、液相率(即容積含水量或容積含水率，可舆品

質含水量换算)和氣相率。三者之比即是土壤三相組成固

相

率

=

固

相

容

积

×100%液

相

率

=

×100%土

体

容

积气

相

率

=

空

气

容

积

×100%土

体

容

积水

容

积土

体

容

积1cm³土壤，孔隙0.55cm³,該土壤孔度為55%,其餘0.45cm³(45%)為固體容積。孔度計算：土壤孔度(%)=(1一容重/比重)x100孔隙度=1—固相率

=液相率+氣相率2、

土壤孔隙度——單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分數。它表示土壤中各種大小孔隙度的總和。

一般是通過土壤容重和土壤密度來計算。24.51%图4-12

理想土壤的最松排列(左)和最紧排列(右)47.46%疏松排列紧密排列孔隙度砂土30-45%,壤土40-50%,粘土45—60%,糟粒結構好者55—65%土壤孔隙的數量也可用土壤孔隙比來表示土壤孔隙比=孔度/(1一孔度)例55%/45%=1.

12土粒体积×土重

土重土壤体积×土重

土壤体积容重1

-

土

按

体

和

/

土体

和密度孔度的推導土壤体积一土粒体积

土壤体积土粒体积土壤体积土粒体积土重孔隙体积土壤体积土壤孔度=3、土壤孔隙類型當量孔徑:是指與一定的土壤水吸力相對應的孔徑,它與孔隙的形状及其均匀性無關。土壤水吸力舆當量孔徑的關係式為:d=3/T

d為孔隙的當量孔徑(

m

m

)

、

T

為土壤水吸力(100Pa)孔隙分級:①非活性孔：又稱無效孔、束縛水孔。這是土壤中最細微的孔隙，當量孔徑一般<0.02mm,

土壤水吸力>1.5×105Pa。②毛管孔隙：當量孔徑約為0.2-0.02mm,土壤水吸力1.5×104Pa-1.5×105Pa,具有毛管作用。③通氣孔隙(非毛管孔度):當量孔徑>0.2mm,相應的土壤水吸力

<1.5×10+Pa,毛管作用明顯減弱。毛管孔度：毛管孔容積占土壤總容積的百分數。非毛管孔度：非毛管孔容積占土壤總容積的百分數(也稱通氣孔度)总孔隙50%非活性孔隙尽量少通气孔隙10%+通气孔隙：毛管孔隙=1:1or1:24、土壤孔性與作物生長毛管孔度：保水性指標;非毛管孔度：通氣一透水性指標;土壤适宜通气状况第二節土壤結構性一、土壤結構(一)兩個概念土壤結構體:是土粒(單粒和複粒)互相排列和團聚成為一定

形狀和大小的土塊或土團。土壤結構性：是由土壤結構的種類、數量及結構體内外的孔隙状況等産生的综合性質。(二)土壤結構體分類形態、大小、特性等塊状結構核狀棱柱状和柱状結構片狀土壤結構體的類型团粒结构校状结构糟粒結構柱状结构核状结构片状结构■(1)、块状结构块状结构特点：近立方体型，纵轴与横轴大致相等，边面与棱角不明显。块状结构在土壤粘

重，缺乏有机质、耕性不良的土壤表层中。块状结构生理特点：不良结构土壤、土体紧、

孔隙少、通透性很差、微生物活动微弱；土块与

土块之间，孔隙过大，易漏风跑墒，同时还会压

苗，造成缺苗断垄现象。农民称之为“坷垃”。(2)、核状结构：近立方体，边面和棱角

较为明显。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层土、底土中，农民称之为“蒜瓣土”。是一种不良结构土壤。标

瓣

土■(3)、柱状和棱柱状结构：■群众称为“立土”■边面不明显—柱

状；■边面明显具棱角者—棱柱状■常出现在质地黏重、缺乏有

机质，结构之间有明显的裂

缝，漏水漏肥。■多出现在土体下部(心土、

底

土

)

。(4)、片状结构：特点：横轴远大于纵轴呈薄片状，老

耕地的犁底层中常见到，此外，在雨后或

灌水后所形成的地表结壳和板结层，属于

片状结构。俗称“卧土”生理特点：片状结构不利于通气、透

水。会影响种子发芽和幼苗出土，还加大

土壤水分蒸发，因此生产上要进行雨后中

耕松土，以消除地表结壳。(5)、团粒结构和粒状结构：团粒结构是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。0.25-10

mm之间

，<0.25mm

称微团粒，是形成团粒的基础，在提高水稻土和农业土壤肥

力具重要作用。农业生产上最理想的结构，俗称“米糁

子”“蚂蚁蛋”。粒状结构指土粒团聚成棱角比较明显，水稳性和机械性较差，大小和团粒结构相似的土团。是一种较好的土壤土壤結構體微团粒结构片状结构团粒结构棱状结构柱状结构核状结构块状结构不良結構:塊状、核狀、柱状、棱柱狀和片状結構體總孔

隙度小，主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，結構體之間大的通氣孔隙，往往成為漏水漏肥的通道。植物

根系很難穿紮,乾裂時常扯斷根系。良好結構:糟粒結構體不僅總孔隙度大，而且内部有多級

大量的大小孔隙，輝粒之間排列疏鬆，大孔隙較多，

兼有蓄水和通氣的雙重作用。我們所説的“土壤結構體”,往往是指糖粒結構。因為,其他結構體基本上都是直接由土粒相互粘結而成的，泡水

分散時又成為單獨的土粒，缺少輝粒結構那様的多級構造。結構體的穩定性：·

機械穩定性；·生物穩定性；·

水穩定性；孔隙二、土壤輝粒結構形成機制土壤結構體形成的兩個過程：

粘結團

聚和切割造型。塊状、柱状、片状結構體:單粒-—--粘結-—--緻密大土塊----各種應力作用崩解----成各種結構體,無多次團聚，孔度小，孔隙大小比較一致。輝粒結構體形成，多次複合和團聚：單粒----凝聚-—--微凝聚體(粘團,<0.005mm)----逐級粘合、膠結----微團聚體(微輝粒<0.25mm)----

多級團聚-—--輝粒(0.25-10mm)。形

成

階

段

與

步

驟微糖粒团粒结构图

川构与上展孔隙况示登图毛管孔隙非毛臂不隙团粒孔隙土壤結構體形成機制：膠體的凝聚作用；無機物質的粘結作用；CaCO₃

、CaSO₄、氧化鐵、氧化铝有機物質膠結作用；腐殖質,多糖類,木質素，蛋白質,微生物分泌物水稳小生团粒的开1

.

触，

、腐植贡3.四救的平星

以段枫的平Y砂粒粘粒砂粒腐殖質粉粒粉粒土粒土粒腐

殖

質土粒Fe²+Fe³+Al³+Ca²+土粒土粒土粒腐

殖

質(

三

)

土體切割造形1、植物根系作用穿插，擠壓,脱水收縮2、幹濕交替和凍融交替，裂開3、土壤耕作耕耙作用良好的輝粒結構體:·具有一定的大小；·具有大小不同的多級孔隙；·

具有一定的水穩性、機械穩性和生物穩定性。土壤結構改良劑:能夠將土壤顆粒粘結在一起形成團聚體的物質,包括天然物質和人工合成的高分子物質水解聚丙烯腈(HPAN)

、

乙酸乙烯脂和順丁烯二酸共聚物

(VAMA)(一)輝粒結構大小孔隙兼備輝粒結構體具多級構造，孔度大，毛管孔、非毛管孔分配較為理想。輝粒内小孔隙，糖粒間大孔隙。輝粒大小：乾旱地區以0.5-3mm為好，温潤地區10mm,

抗侵蝕力強,水稻田微糯粒0.01-1mm。(二)水分舆空氣並存的矛盾得到解決糖粒間為通氣孔，通氣,透水，減少地表遙流、水土流失。毛管孔靠糊粒接觸點相通，乾旱時,糊粒表土收縮,舆其下的結構體脱離,毛管中斷，減少蒸

發損失，抗旱力強。糖粒内大量毛管孔，保持水分，供作物吸收。(三)改善了土壤保肥供肥性能表面與空氣接觸,微生物活動強烈，好氣分解有機質,供肥性好；内部貯存水分，通氣不良，嫌氣微生物活動,有利於養分保存和腐殖質形成。(四)宜於耕作與根系發育糖粒球形，排列疏鬆，有利根系發育。耕作阻力小，宜耕期長。小水庫,小肥料庫,協調了保肥供肥矛盾三、土壤輝粒結構在肥力上的作用四、改良土壤結構性的途徑√增施有機肥；適量石灰√合理輪作：

水旱輪作，與牧草輪作√合理耕作：

適時耕作√結構改良劑的應用：1)天然：纖維素，木質素，多糖，泥炭等植物殘體2)人工合成：如

Krilium

聚丙烯酸钠。南京土壤所，用聚丙烯腈製劑,

施用量0.2-0.02%之間,效果很好。土壤受外力作用時發生形燮，顯示一系列動力

學性質稱土壤力學性質(又稱機械物理性

質

),對耕作和根系生長很重要。土壤耕作中的諸多問題,如耕作難易、耕作品質等都與土壤力學性質(又稱機械物理性質)密切相關土壤力學性質包括：土壤結持性(粘結性，粘著性，塑性)脹縮性壓板阻力(穿透阻力和牽引阻力)等第三節土壤機械物理性和耕性1)、比表面：粘粒含量含量高

—

粘結力強,砂土幾無粘結力輝粒結構腐殖質含量2)、含水量：完全乾燥，没有粘結力；15%時,粘結力最大；隨著含水量增加，水膜增厚，粘結力減少；水分達到飽和時,粘結性消失。一、土壤結持性指不同含水量下土壤粘結性，粘著性和塑性的綜合表現。(

一)土壤粘結性：土粒之間通過各種引力而互相粘結在一起的性質。它使土壤具有抵抗外力而不被破壊的能力。是産生耕作阻力的原因之一1、粘結力(内聚力)土粒----水膜----土粒之間的粘結作用2、影響粘結的因素土壤粘结性增加了摩擦力，大大增加了耕作阻力。(二)土壤粘著性土粒粘附於外物的性質指土粒——-水膜-—--外物間的相互吸引的性能1)、含水量：乾燥的土壤無粘著力，隨著水分含量增加，土粒與外

物間的水膜生成

(粘著點),粘著力增強,繼而水膜太厚，粘著力下降，

到可流動的泥漿時

(脱粘點),

消

失

。2)、比表面：粘粒含量輝粒結構腐殖質含量(三)土壤塑性指土壤在外力作用下燮形，当外力停止或土壤燮幹後仍能保持改燮了的形状的特性。原因：片状粘粒及其水膜引起的。

产生可塑性的原因上

塑

限(upperplasticlimit):土

壤

呈

现

塑

性

的

最

大

含

水

量

，

又称液限(

liquid

limit)。下塑限(lower

plastic

limit):

土壤呈现塑性的最小含水量，

又称塑限(plastic

limit)。塑性值(plastic

index):上塑限和下塑限的差值，又称塑性指

数(

plasticitynumber)。塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量%表示之，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。外力

脱水(一)

宜耕範圍--