03第三章孔性结构性与耕性.ppt

1、1,第三章土壤的孔性、结构性与耕性,第一节土壤孔性 第二节土壤结构性 第三节土壤耕性,固相颗粒聚合 形成不同的 结构体,不同土壤在耕作上表现不同,存在于孔隙中，孔隙状况影响水分空气通透性，影响根系、微生物状况,2,要点,土壤孔性、比重、容重、孔隙度、结构性概念 土壤孔性、结构性的作用 土壤孔隙数量、类型 土壤孔性与土壤通气性、保水性的关系 土壤结构性与土壤肥力的关系 创造团粒结构的措施 土壤耕性的含义、影响因素及其改良措施,3,第一节 土壤孔性,土壤孔隙：土粒与土粒或团聚体之间以及团聚体内部的孔洞。 土壤孔性(soil poriness)是指土壤孔隙的性质，包括空隙的数量（总量）、类型（孔隙的

2、大小）及分配（大小孔隙的比例）三个方面。,土壤孔隙作用： 容纳水分和空气的空间 植物根系伸展和土壤动物及微生物活动场所 数量及质量，影响土壤、水、气、热诸因素,4,一、土壤孔隙的数量,（一）土壤比重soil specific gravity 土粒密度soil particle density 土粒密度:单位体积的固体干土粒（不包括粒间孔隙）的重量，单位为M g /m 3（兆克/立方米）或g/cm3 。 土壤比重：土粒密度与水（4）的密度之比，无量纲。 土壤比重和颗粒密度大小相等，区别在于有无量纲 土壤比重是土壤相对稳定的性质,5,（一）土壤比重,比重大小，决定于矿物组成和有机质含量 一般土壤矿

3、物质比重2.6-2.7左右（P59表） 一般土壤有机质的比重在1.25-1.40 砂质土壤比重接近于石英，粘质土壤含铁镁矿物多，比重较大。 含有机质多者，比重较小。 多数土壤矿物比重2.62.7，2.65通用值 实验：比重测定比重瓶法,6,（二）土壤容重,土壤容重soil bulk density 土壤密度soil density 在自然状况下,单位容积 (包括土壤孔隙和土粒体积)干土壤的重量。单位为g/cm3或Mg/m3。,影响因素：内部性状：颗粒排列、质地、结构、松紧 外界因素：降水、耕作、施肥、灌溉 旱地1.01.6 g/cm3 淹水期水田0.81.0 g/cm3 测定容重：一般用环刀法

4、,7,环刀法测定土壤容重,8,（二）土壤容重,土壤容重的作用： 反映土壤的松紧状况：旱地土壤：1.11.3， 1.3较紧实，1.5很紧实，1.0较松散 计算土壤重量：面积深度容重2000/3 0.2 10001.216万公斤 计算有机质、养分、水分、盐分：灌溉、施肥OM 1%，N 0.05%，H2O 15%，耕层含 OM= N 土壤水重 ,16万公斤1%1600 kg 16万公斤0.05%80 kg 15%1624 t,9,例：已知土壤密度为120 gcm3。求： 1hm2地20cm土层土壤质量。 如土壤含全氮0.05，1hm2020cm土层有全氮多少千克？ 如果把020cm土层的土壤含水量由

5、10提高到25，1hm2地需灌多少方水？ 解：,2000/3150.21.2=2400(t) 2000/3150.21.20.05%=1200(kg) 2000/3150.21.2(25%10%)360(m3),10,（三）土壤孔隙度,土壤孔隙度（soil porosity）：指单位土壤总容积中的孔隙容积。% 土壤孔隙度（）（1土壤密度/土粒密度）100 一般土壤孔隙度有3060%，农业土壤50%。 孔隙比（pore space ratio）指土壤中孔隙容积和固相土粒容积的比值。 孔隙比孔隙容积/土粒容积孔隙度/（1孔隙度）,11,公式推导,土壤孔隙度（）孔隙体积/土壤体积100 =(1土粒体

6、积/土壤体积)100 1（土壤质量/土粒密度）/(土壤质量/土壤密度 ） 100 （1土壤密度/土粒密度）100,12,土壤三相组成的计算,土壤的固相率土壤容重/土壤比重1土壤孔隙度 土壤液相率(容积含水率)土壤含水量(质量)土壤容重 土壤气相率土壤孔隙度-容积含水率 土壤三相比固相率:液相率:气相率 例：土壤容重1.2g/cm3，含水量15%（质量），求三相比,13,二、土壤孔隙的类型,（一）当量孔径或有效孔径equivalent pore size： 土壤孔隙的大小、形状和连通状况复杂，形状不规则，怎么确定孔径？ 毛管实验:管径和水分上升高度？ 毛管力Pc=2cos /r 重力gh gh

7、= 2/rcos h= 2cos / gr =74dyn/cm2 =1g/cm3 g=981cm/s H(cm)=3/d(mm),14,把土壤孔隙看作是不同孔径的毛管，充满水，水分被各级毛管以不同的力保存。 逐步加压法或负压抽吸法，粗毛管中的水分先排出，细毛管的水分后排出。 土壤孔径与对水的吸力相当。 用孔隙对水分的吸力，算出与这个吸力相就对应的孔径，而不用管孔隙的具体形状。 d3/T d当量孔径，单位mm，T为土壤对水的吸力，单位hPa或cm水柱,15,当量孔径指与一定的土壤水吸力相当的孔径。 据孔隙大小和水分的有效性，分为三级： 1）通气孔隙 孔隙直径0.02mm，土壤水吸力0.15Bar

8、。 通气孔隙的容积占土壤体积的百分数称通气孔隙度。 理想的通气孔隙度1020%，一般砂土高，黏土低。 主要作用是通气、透水，使多余的水分排出土体，同时补充空气。,16,2）毛管孔隙 孔隙直径在0.00020.02mm（也有0.0020.02的说法），土壤水吸力在150.15bar范围的孔隙，具有毛管作用。 毛管孔隙的容积与土壤体积之比称为毛管孔隙度。 该孔隙保持的水分是植物利用的有效水分 。 毛管孔隙较大，植物根毛和微生物可以进入活动。,17,3）无效孔隙或非活性孔隙 土壤中孔径0.0002mm（或0.002mm），土壤水吸力15bar的细微孔隙，充填的水分大部分被土粒吸附，毛管现象不明显 水

9、分移动极慢，难被植物利用。根系和微生物也难进入，所以这种孔隙叫做非活性孔隙。 黏土较高，砂土较低。生产上无效孔隙要尽量减少。,18,土壤的各级孔隙度为： 非活性孔隙度（）V非活性孔隙V土100 毛管孔隙度（）V毛管孔隙V土100 通气孔隙度（）V通气孔隙V土100 总孔度非活性孔度毛管孔度通气孔度 毛管孔隙度%=（田间持水量凋萎含水量）容重 旱作土壤耕层总孔度为50%56；通气孔隙度不低于10%；大小孔隙之比在1：24较为合适,19,三、影响土壤孔性的因素,(1)土壤质地黏土、砂土、壤土总孔隙度，通气孔隙、毛管孔隙和无效孔隙、大小比例比较 (2)土粒排列疏松时高，紧密时低。理想土壤孔隙47.6

10、425.95%。 (3)土壤结构团粒孔隙适当，总孔隙度增加。片状、块状、柱状结构孔隙少，比例失调 (4)有机质 疏松多孔，结构良好 (5)外部因素耕作、中耕，镇压、灌水、雨滴击打、动物活动,20,大多数作物适宜的孔隙状况：,耕层土壤总孔隙度为50 60%，其中通气孔隙度为810%以上，如能达到15 20%为最好；土体内的孔隙垂直分布为“上虚下实”。上部耕层（015cm)的孔度为55%左右，通气孔度1520%，底层土壤（15 30 cm）孔度和通气孔度分别为50%和10%左右。上虚有利于通气和种子的发芽，破土。“下实则有利于保水和扎稳根系。“上虚下实”是相对而言，下层必须保证一定孔度，有利于根系

11、伸展，扩大觅水觅肥空间，有利于微生物活动，有利于土壤排水等。,21,易产生土壤压实的场所,耕作和收获机械压实 娱乐性场所和游览地区 高尔夫球场以及草场 上述问题如何解决？,22,草坪管理,23,第二节 土壤结构性,土壤结构：一是土壤结构性，二是土壤结构体。 土壤的结构体：自然界中土粒相互黏结团聚成大小形状和性质不同的聚合体。 土壤结构性：是指土体中结构体的大小、形状、数量、性质及其相互排列方式和相应的孔隙状况等的综合特性。 影响水、肥、气、热状况,24,25,一、土壤结构体的类型、特征及其改良 二、土壤结构评价 三、团粒结构的形成 四、团聚体的崩解 五、创造团粒结构的措施,26,一、土壤结构体

12、类型、特征、改良,块状 核状 柱状 片状 团粒,27,1块状结构体blocky structure,特征：土粒胶结成块，长宽高三轴大体相等，边角不明显。内部较为紧实。“坷垃”。 形成条件：有机质缺乏，质地偏黏的表土 影响播种，压苗、跑墒 改良质地、增加有机质、宜耕期耕作,28,2核状结构体nutty structure 在黏重的心土、底土层中，常有多棱角的碎块，是由石灰质或铁锰氧化物胶结而成，内部十分坚实。 3柱状columnar、棱柱状结构体prismatic 纵轴远大于横轴，在土体中直立，棱角不明显的称为柱状结构体，棱角明显的称为棱柱状结构体。干时收缩现裂缝，断根跑墒，湿时膨胀泥泞，影响通

13、透性和作物生长。,29,4片状结构体 platy structure 犁底层，结皮或板结，影响通透性、出苗，增加水分蒸发。中耕,30,灌溉影响土壤表层结构（板结）,31,5.团粒结构体 granular structure 指近似球形的较疏松多孔的小土团结构。0.2510mm，13mm最好。有机质较高的壤土。生产上具有良好的作用。 直径0.25mm的称微团粒micrroaggregate,32,二、土壤结构评价,（一）团粒结构与土壤肥力 团粒结构是良好的土壤结构体。其特点是多孔性与水稳性。 1创造了土壤良好的孔隙性 2水气协调土温稳定 3保肥供肥性能良好 4土质疏松、耕性良好,33,（二）微团

14、粒结构与土壤肥力,是形成团粒结构的基础 具有一定保持和自动调节水、肥、气、热和影响土壤生物活性的功能，对土壤养分和水分也具有较大的吸贮、释供、转化和缓冲能力。 微团粒结构是衡量水稻土肥力和熟化程度的重要标志之一。 淹水条件下保持水气并存，提高和稳定Eh电位，有效防止水稻烂根。 改善水田土壤耕性，使耕层疏松，便于耕作，落干后不致发生严重龟裂。,34,（三）其它结构与土壤肥力,1块状、核状结构与土壤肥力 “麦子不怕草，就怕坷拉咬” ？不利于蓄水保水，易透风跑墒，出苗难，影响水肥吸收 、扎根，孔性不良，水气不协调 2片状结构与土壤肥力 “结皮” 、“龟裂”漏水漏肥的通道 ，鳞片状结构多见于犁底层 3

15、柱状和棱柱状结构与土壤肥力 内部坚硬，孔隙小而少，通气不良，根系难以深入，干时收缩，成大裂缝，跑水跑肥,35,三、团粒结构的形成,第一阶段是单粒凝聚、胶结形成复粒（微团粒），第二阶段是复粒进一步粘结，依次形成二级、三级微团聚体，再经形成团粒结构体。 （一）土粒的粘聚 1胶体的凝聚作用 2水膜的粘结作用 3胶结作用 （1）简单的无机胶体 （2）粘粒 （3）有机物质,36,形成阶段与步骤,37,土粒,土粒,土粒,Ca2+,腐 殖 质,38,（二）成型的动力,1生物作用 ：根系分割和挤压作用 ，掘土动物 对土粒的穿插、切割、挤压 ，微生物、菌丝体对土粒的缠绕 2土壤耕作的作用 ：耕作、中耕、耙、镇压

16、等措施具有切碎、挤压等作用 3土壤的干湿交替 ：反复经受干缩和湿胀的过程 4冻融交替作用 ：晒垡、冻垡,39,四、团聚体的崩解,1机械破坏 2物理化学破坏 长期单纯施用化学肥料，硫酸铵、硫酸钾等，土壤溶液中的NH4、K等1价阳离子浓度增加，会将腐殖质上面的2价钙离子交换下来，变成腐殖酸盐，遇水分散 3生物破坏 好气性微生物分解腐殖质，会导致团聚体破坏。嫌气条件下，多糖分解,40,五、创造团粒结构的措施,（一）深耕结合施用有机肥料 （二）种植绿肥 （三）合理耕作 （四）施用上壤结构改良剂 腐殖酸 水解聚丙烯睛钠盐和乙酸乙烯脂,41,土壤结构的研究,团聚体的测定 干筛法 湿筛法：约得法和萨维若夫法

17、,42,土壤结构的研究,43,土壤结构的研究,44,土壤结构的研究,微团聚体分析类似于土壤颗粒分析 差别在于：是否用化学分散剂。 盐碱土用盐化水浸泡 微结构的镜检法,45,第三节 土壤耕性,一、土壤耕性的含义 它泛指土壤在耕作中所表现的各种性质及耕作后的表现。 （一）耕作的难易程度 是指土壤在耕作时对农机具产生阻力的大小 （二）耕作质量好坏 指耕后土壤表现的状况及其对作物生长发育的影响。 （三）宜耕期的长短指在保证耕作质量和劳动效率的前提下，宜于耕作时间的长短。,46,二、影响土壤耕性的因素,土壤物理机械性质是土壤在不同含水量情况下所表现的物理性质，包括土壤的粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及

18、其它受外力作用（如农机具的切割、穿透和压板等作用）而发生形变的性质。,47,（一）土壤粘结性和土壤粘着性,土壤粘结性指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。 实际上是土粒一水一土粒间的相互引力 土壤粘着性是土壤在一定含水量的情况下，土粒粘附于外物表面的性能。 土粒水外物相互间的分子引力 含水为饱和水量的4070时开始表现，到80时最大。再增加，降低，呈流体，消失。 粘着点土壤开始不粘着于外物时的质量含水量，又称脱粘点。,48,影响土壤粘结性和粘着性的因素有： 1土壤质地 比表面 2土壤水分含量 水膜 3土壤腐殖质含量 4土壤交换性阳离子的组成 1价阳离子使土壤胶体分散，增强土壤的粘

19、结力。 5土壤结构团粒降低两种力,49,（二）土壤的可塑性,土壤可塑性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，当外力去除后和土壤干燥后仍能保持变形的性能。,50,影响土壤可塑性的因素： 1土壤水分含量 下塑限 、上塑限（流限）、塑性范围、塑性值（塑性指数） 大于17高度可塑土117可塑土 小于7轻度可塑土0不可塑土 2.质地 3.有机质、离子类型、粘土矿物种类,51,52,（三）土壤胀缩性,土壤胀缩性土壤吸水后体积膨胀干燥后体积收缩的特性。 土壤膨胀损伤植物根系，收缩拉断根系 膨胀，土壤孔隙变小，透水通气性差，热量差 收缩，漏风、跑墒，拉断根系。水分蒸发快 影响土壤胀缩性的主要因素是土壤胶体。 改良质地，土壤结构，增加土壤有机质含量，耕锄。,53,三、改良土壤耕性的措施,改良耕性要从调节影响土壤物理机械性的因素着手 （一）增施有机肥料 （二）改良土壤质地 （三）创