第6章 土壤孔性、结构性和物理机械性2007.ppt

1、第六章 土壤孔性、结构性和物理机械性,第一节 土壤三相组成,一、土壤密度和容重,（一）土壤密度（土粒密度） 定义：单位容积的固体土粒（不含粒间孔隙容积）的质量。,常用土壤密度值： 2.65克/厘米3。,注意：,土壤比重：土壤密度与4的纯水密度之比。一般取2.65。,（二）土壤容重* 单位容积原状土壤（含粒间孔隙）的干质量，单位g/cm3。 土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内。 夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3。,*土壤容重的用处 计算土壤孔隙度,计算工程土方量 估算各种土壤成分储量 计算土壤储水量及灌水（或排水）定额,？,土壤容重的测定（实验指导）,*影响容重值的因素

2、 质地、结构、有机质含量以及各种自然因素和人工管理措施。,表43 农业耕种对土壤容重的影响,二、土壤的三相,（一）三相组成,1、三相比,2、土壤孔隙度(孔度)* 指单位土壤容积内孔隙所占的百分数。 孔隙度1固相率液相率气相率,一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。,（二）三相组成和孔度的测定及计算 1. 固相率 由土壤比重和土壤容重计算：,2. 液相率（容积含水率）,土壤容积含水率（）土壤质量含水量（）土壤容重,3. 气相率,气相率=孔隙度容积含水率,土壤三相比固相率：容积含水率：气相率,理想的土壤三相比（2：1：1），即： 固相率50%左右， 容积含水率25%， 气相

3、率25%。,土壤容重有哪些用途？影响土壤容重的因素有哪些？ 2. 某土壤容重为1.2g/cm3, 计算当含水量(质量)为25时土壤固、液、气三相比。,思考,掌握,土壤孔隙大小一致吗？土壤孔隙类型有哪些？有何特点？ 土壤结构体有哪些？对土壤肥力状况有何影响？ 土壤结构体是如何形成的？,第二节 土壤孔性和结构性,小 孔 隙,大 孔 隙,疏松排列,紧密排列,47.46%,24.51%,孔隙度,当量孔径*： 相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。 土壤的真实孔径往往无法实际测定。,非活性孔隙 0.06mm,孔隙类型,一、土壤孔性,根据茹林公式计算可得 D=3/h,非活性孔隙*： 当量孔径 0.00

4、2 mm的孔隙，根毛和微生物不能进入此孔隙。 非活性孔度=调萎系数土壤容重 调萎系数=最大吸湿量1.52.0,毛管孔隙*： 当量孔径为0.060.002 mm的孔隙, 植物细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细菌可在其中生活。 毛管孔度=(毛管持水量-调萎系数)土壤容重,通气孔隙*： 当量孔径 0.06 mm的孔隙, 其中 0.2 mm的粗孔植物的细根可伸入其中；0.20.06 mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。 通气孔度=总孔度-毛管孔度-非活性孔度,适宜的孔隙状况： 耕层土壤（015cm）的总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为1520%，底层土壤（1530cm）分别为

5、50%(总）和10%（气）。,二、土壤结构体* （一）土壤结构的概念 土壤结构是土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。 这个定义，包含着两重含义：结构体和结构性。 通常所说的土壤结构多指结构性（structurality）。 土壤结构体或称结构单位，它是土粒（单粒和复粒）互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。,块状结构体,块状、核状： 10cm 大块状 5-10cm 小块状 0.5-5cm 碎块状 柱状、棱柱状： 5cm 大 3-5cm 中 3 小 团粒 ： 10-0.25mm 微团粒 0.25mm,不良结构体：块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体总孔隙度小，主要是小的非活性孔隙，结构体

6、之间大的通气孔隙，往往成为漏水漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯断根系。,良好结构体：团粒结构体 不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。,土 壤 团 粒 体,结构体的稳定性*： 机械稳定性； 生物稳定性； 水稳定性；,土壤结构体形成机制： 胶体的凝聚作用； 水膜的粘结作用； 胶结作用； 干湿交替； 冻融交替； 耕作措施； 生物作用,砂粒,砂粒,粉粒,粉 粒,粘粒,腐殖质,单个土粒,团聚体,微团粒,土粒,土粒,土粒,Ca2+,腐 殖 质,土粒,土粒,土粒,Fe2+,腐 殖 质,Fe3+,Al3+,良好的团粒结构体： 大小； 多

7、级孔隙； 稳定性（水稳性、机械稳性和生物稳定性）。,土壤结构改良剂： 能够将土壤颗粒粘结在一起形成团聚体的物质，包括天然物质和人工合成的高分子物质。,土壤容重有哪些用途？影响土壤容重的因素有哪些？ 2. 某土壤容重为1.2g/cm3,试计算当含水量(质量)为25时土壤固、液、气三相比。,思考,掌握,土壤物理机械性主要反映什么问题？ 土壤物理机械特性有哪些？ 如何做到合理耕作？,第三节 土壤物理机械性,耕作的基本目的 （1）改良土壤结构； （2）把作物残茬和有机肥料掩埋并掺和到土壤中去； （3）控制杂草或其它不需要的植株。,耕作的基本作业 1、犁耕 2、整地（耙地） 3、中耕 4、其它耕作作业,

8、一、土壤粘结性 1、概念：土粒通过各种引力而粘结起来，就是粘结性。 2、粘结力(cohesion) 范德华力、库伦力、水膜的表面张力、氢键、化学键。 3、粘结性的影响因素 （1）土壤比面及其影响因素 （2）土壤含水量,二、土壤粘着性 1、概念 指土粒粘附在外物（农具）上的性质。实际上是指土粒水外物相互吸引的性能。 2、影响因素 （1）土壤活性表面 （2）土壤含水量 开始出现粘着性的含水量要比开始出现粘结性的含水量大。,三、土壤塑性(soil plasticity) 1、概念 （1）塑性(plasticity) 指土壤在外力的作用下变形，当外力撤消后仍能保持这种变形的特性，也称可塑性。土壤塑性是

9、片状粘粒及其水膜造成的。,（2）上塑限（3）下塑限（4）塑性值 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，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。,2、影响因素 （1）粘粒含量 质地愈粘重的土壤，塑性愈强。,各种质地土壤的塑性值（含水量）,质地,（2）交换性阳离子 交换性阳离子对粘粒矿物的塑性强弱的影响很大。钠离子使蒙脱石的上下塑限和塑性值大大增加，而对高岭石的影响较小.,钙或钠饱和的粘粒矿物的塑限(含水量%),（3）有机质 有机质能提高土壤上、下塑限，但几乎不改变其塑性值。,四、土壤胀缩性 1、概念 土壤干时收缩，湿时膨胀的特性。,2、影响因素 （1）阳离子 当土壤胶体被

10、强烈解离的阳离子（如钠） 饱和时，膨胀性最强。 Na 、K Ca2 Mg2 H,（2）土壤质地 土壤质地愈粘重，即粘粒含量愈高，尤其是扩展型粘粒矿物（蒙脱石、蛭石等）含量愈高，则胀缩性愈强。 五、土壤耕作阻力,第四节 土壤耕性和耕作管理,土壤耕性：由耕作所表现出来的土壤物理性质。 对土壤耕性的要求有： （1）耕作阻力尽可能小，以便于作业和节约能源。 （2）耕作质量好，耕翻的土壤要松碎，便于根的穿扎和有利于保温、保墒、通气和养分转化. （3）适（宜）耕期（适宜耕作的土壤含水量范围）尽可能长。,一、土壤力学性质与宜耕性(workability)的关系,二、土壤压板问题 三、水田土壤的粘闭(soil

11、 puddling)及其防止 四、轮作与培肥 1、轮作对改良耕层构造的意义 2、绿肥轮作 3、增施有机肥料和土杂肥,第五节 几种主要耕作方法,一、传统耕作方法 二、深松耕作法 三、免耕(no-tillage)和少耕法(minimum tillage) 四、深耕(deep ploughing)蓄肥改土耕作法,本章小结,一、核心名词,1. 土壤容重 2.土壤比重 3. 土壤结构体 4.土壤结构性 5. 土壤孔度 6. 当量孔径 7. 团粒结构 8. 毛管孔隙,什么是土壤容重？土壤容重有哪些用途？ 2. 什么是土壤孔隙度？土壤孔隙有哪些类型？各有何特点？ 3.土壤结构有哪些类型？团粒结构在土壤肥力上有何作用？ 4、计算容重为1.2g/cm3, 含水量为25的土壤的固、液、气三相比（土壤比重2.65）。,二、思考题,快速测验,1. 随着有机质含量增减，土壤比重也在发生变化( ) 2. 表层土壤比重一般小于底层土壤( ) 3. 土壤的孔径分布主要是指土壤中各类孔隙所占的比例( ) 4. 粘质土孔隙度大但通透性差，