土壤科学原理与实践(质地与结构).ppt

1、卖花姑娘 (重复四遍) 卖花来呦，卖花来呦， 妈妈有病，我来卖花， 花儿朵朵，朵朵花儿， 谁来买朵 玫瑰花 卖花来呦，卖花来呦， 妈妈有病，我来卖花， 花儿朵朵，朵朵花儿， 谁来买朵 玫瑰花,土壤科学原理和实践 （土壤质地和结构） 侯彦林 中国科学院研究生院 2010年秋季学期,第一节 土壤三相组成 一、土壤的密度和容重 二、土壤的三相和孔隙 第二节 土壤质地 一、土粒和粒级 二、各级土粒的组成和性质 三、土壤的机械组成和质地 四、不同质地土壤的肥力特点和利用 改良,第三节 土壤结构 一、土壤结构体 二、团粒结构的发生 第四节 土壤孔性和土体构造 一、土壤的孔性和孔度 二、团粒结构的多级孔度模

2、型 三、当量孔径 四、土体构造,第一节 土壤三相组成 土壤是由固、液、气三相构成的分散体，众多的土粒堆聚成一个多孔的松散体，即土壤的固相骨架（基质、基模）；水、空气、土居生物都在骨架内部的孔隙中移动、生活；所以，固相骨架内的大小土粒组成和土粒排列方式如何，对土壤水、肥、气、热状况以及土壤生物有重要影响和制约。,一、土壤的密度和容重 三相容积比是土壤的重要物理性质，土壤密度和容重是计算其的重要参数。 (一)土壤密度（土壤比重或真比重） 土壤密度：单位容积固体土粒（不包括粒间 的容积）的质量（多以重量表示）（g/cm3）;,石英的密度为：2.602.68； 腐殖质密度： 1.41.8； * 表土密

3、度小； * 质地粗密度大； * 红壤密度大（含铁锰结核的砂粒）； * 多数土壤密度2.62.7，常用密度2.65。 测定方法：简介,(二)土壤容重 1. 土壤容重(土壤假比重) 土壤容重：田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量（g/cm3;t/m3）；和比重单位一样。 其质量以105110烘干土计； 其受密度和孔隙影响，疏松多孔容重小；,* 一般为1.01.5， * 自然沉实的表土为1.251.35， * 刚耕翻的可小于1， * 底土可大至1.41.6， * 建筑工地的可达1.82.0。,用途： A 土壤孔隙度=1-容重/密度（固相比例） 固相比例=单位容积土体质量/单位

4、容积土粒质量 1.325 2.65 如：当1cm3容积土粒质量为2.65g时，当容重为1.325g/cm3时，固相比例=0.5，即有一半是孔隙。,如：密度平均为2.65，当容重取1.01.5时 ，孔隙度分别为：0.6230.434（平均 约为50%的孔隙） B 工程土方量（质量）=面积X厚度X容重 如：10000m2面积，0.2m厚，容重1.15t/m3， 则, 土壤质量=230万kg=2300吨,C 土壤成分（有机质、可溶盐分、养分、污染物）的含量 土壤成分的含量=面积X厚度X容重X含量 如：1hm2农田0.2m厚容重1.3g/cm3，有机 质重量含量15g/kg，则耕层有机质储 量=100

5、00 X 0.2 X 1.3 X 0.015 = 39.0 t 增加1g/kg需要=39/15*2=4吨,D D-1 土壤容积含水量%= 重量含水量%（30%） X 容重 =30% X 1.2 =36% =土壤水质量/干土质量 X 100 X 干土质量/土壤总体积 =0.36g/1.2g X 100 X 1.2g/1cm3 =0.36g/1g/1cm3 /1.2g X 100 X 1.2g/1cm3 =30% X 1.2 =36% 如：容重为1.2cm3，即1cm3土体中干土重量1.2g, 1.2g干土含水30%即0.36g水，水的密度近 似1 g/1cm3，则：计算如上。,D-2 土壤容积含

6、水量深度=土壤容积含水量 X 土层深度 WATER36% 7.2cm SOIL 如含水36%，土层厚度为：20cm，底面积1cm2，则，体积为20cm3，总含水深度：为20cm3 X 36% /1cm2 =7.2cm D-3 土壤储水量=土壤容积含水量按深度的累加 如：020cm含水7.2cm，2040含水5.8cm，合计13cm。 D-4 土壤灌溉（排水）定额=目标量-现实量（容积含水量） 如：50%-20%,2. 浸水容重 可反映水稻土浸水条件下土壤结构状态和淀实程度的指标；是实验室测定的指标，不是田间自然状态的； 浸水容重=干土质量（取风干土测水后）/沉淀容积（风干、磨细、浸泡、搅拌、静

7、置、测量体积） 3. 影响容重值的因素 质地、结构、有机质、自然因素、管理措施；,二、土壤的三相和孔隙 土壤实容积=固相+液相 土壤孔隙容积=液相+气相，以孔隙度和孔隙比表示之。 （一）三相组成和孔隙度 1. 三相组成指标 固相率=固相容积/土体容积 X 100% 液相率=液相容积/土体容积 X 100% 气相率=气体容积/土体容积 X 100% 三相比：三者数值之比,2. 土壤孔隙度（土壤孔度） 土壤孔隙度=1-固相比例 =1-容重/密度 =液相率+气相率 3. 孔隙比(单位土体内) 孔隙比=孔隙容积/土粒容积 （不是土体）,（二）三相组成和孔隙的测定和计算 1. 固相率=容重/密度 2.

8、液相率 土壤含水量（质量%）=土壤水重量/干土质量 土壤含水率（容积%）=土壤含水量（质量%） X 土壤容重,3. 气相率 土壤孔隙度=1-固相率=1-容重/密度 =液相率+气相率 气相率=土壤孔隙度-容积含水率 4. 实容积(固、液两相之合)率 实容积率：用实容积仪测定土壤实容积率和容积含水率。 固相率=实容积率-容积含水率 气相率=1-实容积率 土壤三相比=固相率：容积含水率：气相率,（三）三相组成的适宜范围和表示方法 旱地适宜三相比为： 50%：25%30%：15% 25% 气相低于8%5%抑制根系和微生物。 表示法：列表法、图示法等。,第二节 土壤质地 一、土粒和粒级 （一）土粒的种类

9、 分矿质土粒和有机质土粒，常指前者，因后者常复合存在数量少； 单粒（原生土粒）：单独存在，如沙土；一般 土粒是指单粒 复粒（次生土粒）：单粒相互聚集，如粘土；,（二）土壤粒级(粒组)土粒大小的分组 土粒是不规则的，难以直接测定其真实直径。 1.当量（有效）粒径与理想土壤 在土壤颗粒分析中，以圆筛的孔径作土粒的有效粒径；细粒部分根据颗粒半径与颗粒在静水中沉降速率的关系即斯托克斯定律，计算不同粒级土粒在静水中的沉降速度，把土粒看作光滑的实心圆球，取与此粒级沉降速率相同的圆球直径，作为其当量粒径。,v = 2/9 ( s-w ) g r2 / v: 土粒（圆球）沉降速度 s、w ：土粒（可取2.65

10、）和水的密度 g: 重力加速度 r：土粒（圆球）半径 : 水的粘滞系数 (伊塔) 实心圆球假设不符合土壤真实情况，所以 实际应用时要加各种修正参数。,2. 土粒大小分级粒级制 一般包含4组：石砾、砂粒、粉粒（粉沙）、粘粒（包括胶粒）。 问题：界限是人定的，最好定在理化性质转折处，不同土壤转折点不同；不同分级制与分散处理方法有关，如有人认为应包含有机质，如何做到完全分散土粒？,四大土壤粒级制 名称 组 (制定年代,使用情况) 国际 砾 (粗和细)砂 粉 粘 （1930） 2 20.20.02 0.020.002 1 10.05 0.050.002 1 10.05 0.050.001 1 10.0

11、5 0.050.002 0.002 （转折点） 特点：在卡钦斯基基础上制定，粘粒上限从0.001提升到0.002，与美国和国际制一样；粘粒分为2组，细组与卡制的粘粒组一样，粗细组性质差别很大；,伤痕 2002/2/7晚 伤痕，对于每个人而言，也许过去曾经有过；也许未来难以逃脱。伤痕 ，也许是肉体的；也许是心灵的；也许是肉体和心灵双重的。伤痕，也许很 大，大得一生都难以愈合；也许很小，小得明天就会忘掉。 治愈肉体上的伤痕，医疗上有各种方法。但治愈心灵上的伤痕，有什么 更好的办法？据说，时间是治愈心灵伤痕的良药，许多人的伤痕都由它治好 。但我想，治愈伤痕的最佳良药也许是自己，是自己的精神或心灵。

12、不是每个有过心灵伤痕的人都能痊愈，也不是每个康复的人都一生在心 灵深处留下阴影。伤痕，也许一时是最痛苦的，也许一生都是痛苦的；但有 些人也许会将曾经有过的伤痕化作热爱生活的巨大动力和源泉，从此过上幸 福、美满、充实、浪漫的生活。 许多名人都有过伤痕，他/她们都用心灵的力量和亲朋的情谊把伤痕治愈 ，并作为灿烂生命中的美丽花朵而开发。因此，伤痕也许并非完全是坏事， 也许可以作为人成熟的标志。磨练筋骨和意志也许是所有成才人的必经之路 。大难不死必有后福，起码可以使人更加懂得生活的真正意义。 心灵的伤痕，其实是人类精神世界不可缺少的一颗璀璨明珠。天大的伤 痕不是已经过去了吗？就算是上帝安排的吧！出于公

13、平，上帝明天也会安排 点快事，否则，谁还愿做上帝的子孙？,二、各级土粒的组成和性质 （一）各级土粒的矿物组成和化学组成 1.土粒的矿物组成 砂粒和粗粉粒（物理性砂粒）：石英；正长石、白云母； 中、细粉粒：硅酸盐矿物斜长石、辉石、角闪石、黑云母； 次生矿物：硅酸盐矿物斜长石、辉石、角闪石、黑云母的化 学风化和生物化学风化；,非硅酸盐矿物（原生和次生的）：磷灰石、黄铁矿、石膏结核、石灰结核、和各种易溶性盐类，可存在各级土粒中；水稻土中的铁锰结核多存在与砂粒级中； 2. 土粒的化学组成和化学性质 SiO2含量随颗粒由粗到细逐渐减少，二三氧化 物和盐基逐渐增多；所以细土中养分含量多。,（二）土壤粒级的

14、物理性质 砂粒和粉粒：不规则的多边形，有的近乎球形；云母颗粒则呈片状，粘多为片状或棒状。 随着颗粒的变细，最大吸湿水、最大分子持水量、毛管水上升高度、湿膨性都增大；渗透系数减小。,卡钦斯基制,三、土壤的机械组成和质地 （一）土壤机械组成 土壤各粒级的相对含量，即为机械组成或颗粒组成，由此可确定质地。 用途：A确定土壤质地 B估算土壤比面 C土壤结构性评价,（二）土壤质地 概念：是根据机械组成划分的土壤（粗细）类型；一般分：砂土、壤土、粘土；每种质地的机械组成都是有一定变化范围的，质地不等于机械组成；质地是土壤十分稳定的自然属性；反映母质来源及成土过程某些特征，对肥力有很大的影响，是土壤基层分类

15、的主要依据之一。 2. 质地分类制 没有统一；每种分类制都与其颗粒分析标准和机械分析前分散方法配套；但都分为砂、壤、粘，卡氏分物理性砂粒和粘粒。,名称 特点 国际制 砂粒 壤粒 粘粒 分12类； 图4-3 2-0.02 0.020.002 25%为粘土组 当粉粒 45%冠“粉质” 当砂粒 55%85%冠“砂质”；85%壤砂土、砂土 美国制 砂粒 壤粒 粘粒 分12类； 图4-4 20.05 0.050.002 0.002 划3条平行线 卡氏制 简制按物理性粘粒含量并根据不同土壤类型划分； 详制以简制为基础，按最多和次多冠名，用于基层分类和大比 例尺制图 表4-6 表4-7 中国制 采用卡氏制的

16、0.01和0.001划分质地； 分12类； 表4-8 三元制，但不连续，不能制图； 用粗粉粒代替国际制的粉粒； 粉质对粘土的影响未反映。,四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良 （一）不同质地土壤的肥力特点 项目 砂质土 粘质土 壤质土 包括 砂土、粗骨土、砂壤等 粘土、粘壤 理想型 组成 砂粒多，粘粒少 孔隙 粒间孔隙大， 非活性孔多 水入渗 容易，排水快 蓄水量 蓄水少，蒸发强 毛管水 上升高度小，易干旱 作物 耐旱，块根块茎作物，早发， 耐瘠，早熟 灌溉 少量多次，防漏水肥 覆盖 覆盖减少蒸发 胶体 少，养分少， 施肥 有机肥；化肥少、勤 热量 热容小，升温降温快，温差大 通气 通气好，有

17、机质积累少 闭砂田 边耘边插，发棵难，分蘖少 耕性差,土壤粒径分布累计曲线（中国制划分标准）： 粘质土、壤质土、砂质土,（二）土壤质地剖面 质地剖面：土壤不同质地层次在剖面中的排列 状况。 如：砂粘（中位或深位）砂：“蒙金土” 粘砂粘： 砂粘： 粘砂：“倒蒙金土” 每一层次的厚度和深度： 当粘土夹层超过2厘米时减缓水分的运行；超过10厘米时阻止地下水上升，盐碱土地区可阻止盐分上升。,（三）不同质地土壤的利用和改良 客土法 * 直接法； * 引水淤灌； * 就地取材法（如酸性的粘质红壤和石灰质 的紫砂土相间分布）； * 农田基本建设中进行规划搬运土壤； * 粉煤灰改良粘质土；,2. 深耕、深翻、

18、人造塥 对于砂、粘相间的土层适宜； 砂砾底开垦水田时要移动表土再人造一个弱 拖透水层（塥）； 问题：能否通过使用有机肥大面积彻底改良土 壤质地？,雪 2002/12/23晚 雪扬冬月俏， 俏松绿意醉。 醉人更爱夜， 夜风送暖雪。,第三节 土壤结构 土壤质地和土壤结构是土壤的两项重要物理性质；前者难变，后者可变，可相互补充。 一、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,包括结构体和结构性,一般指后者。 不同结构体的组合构成结构性。,土壤结构体或结构单位：是土粒互相排列和团 聚成为一定形状和大小的土块或土团; 自然土壤结构体是特征性的： * 黑钙土表层团粒

19、 * 生草灰化土A2片状 * 碱土B1柱状 * 红壤心土层核状,农学上,通常以100.25mm水稳性团聚体含量判 别结构好坏，多则好，少则差; 也可鉴别改良 效果。 土壤结构性：是由土壤结构体的种类、数量（ 尤其是指团粒结构数量）及结构体内外的孔隙 状况等产生的综合性质；,（二）土壤结构体分类 1951年美国分类：土壤结构形态分类制 特点： （1）先按形态分： * 板（片）状； * 柱和棱状； * 块和球状； （2）再按结构体大小细分， （3）最后根据其稳定性分等。,（1）块状和核状结构 块状：5cm以上，三个方向大致相等，分： * 大块状： 10cm * 小块状：105cm * 碎块状：50

20、.5cm * 碎屑状：更小 核状：碎块小而边角明显的，分： * 大： 1cm * 中：10.7cm * 小： 0.70.5cm 以上多出现在粘土中，表土多大块状和块状，心土和底土块状和碎块状；在粘重的心底土中常见核状结构（由石灰质或氢氧化物胶结而成，坚实泡水不散）,（2）棱状和柱状结构 棱状：纵轴大于横轴，下层多出 现，特别是水稻土的潴育 层；常有铁质胶膜包着； 柱状：边角不明显的，常出现在 半干旱的心土和底土中， 碱化层； 按横轴长度大小分： 大： 5cm 中：53cm 小： 3cm,（3）片状（板状）结构 片状（板状）：横轴大于纵轴; 出现部位：冲积土、犁底层、漂灰 层； 按厚度分：板(5

21、cm)、片、页、叶 （1cm）、鳞片状；,（4）团粒（粒状和小团块） 团粒：黑钙土、菜园土70%以上是团粒结构； 特点： * 球形，米粒到蚕豆大小； * 表土中出现； * 具有水稳性、力稳性和多孔性； * 100.25mm,0.25mm为微团粒。 * 单粒“结构”：砂土,一般地： * 块状、团粒结构主要出现在表土； * 片状出现在表土和亚表土层； * 核、柱、棱出现在心、底土层。,二、团粒结构的发生 团粒结构是多级团聚的产物。 （一）团粒的形成过程 多级团聚说：团粒是在腐殖质或其它有机 胶体参与下的多级团聚过程，同时发生切 割造型过程。,粘结团聚过程 （1）凝聚作用 胶体之间，由于（1）多价阳

22、离子存在、（2 ）胶体上正负电荷静电力、（3）土粒间的分子 引力等，最后形成“微凝聚体”，但化学稳定性 不稳定，可被一价离子重新分散，所以，凝聚 作用还不能看作是复粒。,（2）无机物质的粘结作用 碳酸钙、硫酸钙、无定形硅酸、氧化铝和铁等 ，还有粘粒本身，都可以把土粒和微凝聚体粘 结在一起，干燥后成土块；心、底土中的大块 状和棱柱状由此形成；除氧化铁铝外，水稳性 差；,（3）有机物质的胶结作用及其复合 包括木质素、蛋白质、真菌、丝状菌菌丝；多糖（最重要）、脂肪、蜡等；新施有机质后结构体数量增加（多糖等胶结剂的作用）；另外有机质上的阳离子可与矿物质土粒形成复合体，如下图；,多糖是一种线性的绕曲的高

23、分子聚合体，在其链上有-OH基，可与粘粒矿物晶面上的氧原子形成氢键而把土粒团聚起来；,氢键,同腐殖质相比，多糖类虽容易被微生物分解，但如果处于复合体内，则难被分解；有机质参与下形成的团粒，其表面的水分子被高分子化合物取代，它的亲水基与粘粒矿物的活性点相结合，团粒表面被疏水的烃基所覆盖，减低了水合性和胀缩性，因此具有水稳性、力稳性。,（4）有机-矿质复合体 * 分成铁铝键和钙键结合的两种； * 也有人建议分成：临时性的（季节的微生 物形成的）和长期性的（多年的腐殖质形成的 ）； * 人工结构剂形成的结构体更稳定。 （5）蚯蚓和其他小动物的作用 排泄物本身就是团粒，同时富含有机质。,2. 切割造型

24、作用 （1）根系：表层团粒结构 （2）干湿交替：下层棱柱结构 （3）冻融交替：秋冬季翻土的作用团粒 （4）耕作：有机肥、耕耙、中耕松土细碎 结构和团粒,（二）团粒的多级孔性 多次复合过程：单粒复粒（初级微团聚体）微团粒（二、三级微团聚体）团粒（大团聚体），一般形成35级，不同级别的孔隙随之形成。 一般地， 微团聚体=微团粒 团聚体=团粒,（三）团粒形成的微观机制 粘团 是形成团粒的基本单 元，是由粘粒的定向排列 和静电引力而形成的一种 直径小于5m的土体； 分重叠状（粘土片间可 分开）和内生状粘团（粘 土片间由晶格相连不分开 ）。,高岭石、二三氧化物和绿泥石的粘团稳定；有机碳超过20g/kg增

25、加稳定性。 粘团的形成：片状 粘粒相互缔合而成， 结合方式有“面-面” 、“面-边”、“边- 边”；有机胶体也 参与；粉粒和砂粒 也可参与形成。,砂粒,有机胶体,粘团,2. 等电凝聚说 正、负电多级凝聚； 在微团粒形成中重要； 正电： 1：1型的断键处； 腐殖质、二三氧化物 具有可变电荷，在低 pH时带正电；,（四）团粒结构在土壤肥力上的意义 1. 团粒结构土壤的大小孔隙兼备 总孔隙度大，各级别孔隙兼备，利于蓄水 、透水、通气同时进行。,2. 团粒结构土壤中水、气协调 非毛管孔隙和毛管孔隙比例适宜，吸水、 保水和提供气体都较均衡；土表团粒结构遇干 旱而收缩从而切断毛管水而减少蒸发。 3. 团粒

26、结构土壤的保肥与供肥协调 团粒表面和空气接触，好气微生物活跃，供 应养分充分；团粒内部（毛管孔隙），嫌气微 生物为主，利于养分贮藏。,4. 团粒结构土壤适于耕作 团粒之间接触面积小，粘结性较弱，耕作阻 力小，宜耕时间长。 5. 团粒结构土壤具有良好的耕层构造 旱地如此；水田耕层有一定的水稳性微团粒 （内部有闭蓄空气）。,（五）土壤结构的管理 大多数土壤的团粒结构易被耕作和施肥等措施破坏，因此，保持和恢复良好的结构状况是维持和提高土壤地力的重要内容。 1. 增施有机肥 有机物质的分解产物多糖和重新合成的腐 殖物质是土壤颗粒的良好团聚剂。 措施评价：用量大效果好；秸杆直接还田 配合氮肥比沤制后施入

27、的效果好；水田施入有 机物料要注意排水，否则水分过多效果不好。,2. 实现合理轮作 不同作物的根系不同及其分泌物以及残留量不同，有 利于减少病虫害发生。多年生牧草每年提供的蛋白质 、碳水化合物以及其他胶结物质比一年生作物多些， 后者耕作频繁，土壤有机质消耗快，不利于团粒形成 。 水稻与冬作轮作： 紫云英增加有机质 和15mm的团聚体含量； 禾谷类或油菜对团聚 体有破坏作用。,3. 合理的耕作、水分管理及施用石灰或石膏 适宜含水量时耕作；留茬覆盖、少免耕； 水旱轮作减少淹水时间；酸、碱土改良等。 4. 盐碱土电流改良 钠离子被带代换并淋洗掉。,5. 土壤结构改良剂的应用 人工合成的高分子聚合物：

28、 用量：n/1000n/10000； 作用：改土、固沙、护堤、防水土流失、废弃 地开垦和绿化等意义重大；如聚丙烯。 自然有机制剂：醋酸纤维等，效果差； 自然无机制剂：如膨润土，硅酸钠（膨胀性） ；氧化铁/铝硅酸盐、沸石（多 孔性）。,第四节 土壤孔性和土体构造 土壤孔性性质： * 指土壤孔隙总量及大、小孔隙分布； * 取决于质地、松紧度、有机质含量和结构以及耕作、施肥、灌溉、排水等措施； * 是土壤结构性的反映； * 土壤结构的肥力意义决定于土壤孔性； 问题：为什么团粒结构是农业上最宝贵的结构？ 答：土壤孔性最佳,一、土壤的孔性与孔度 土壤孔性包括： 总孔度 分级孔度 “土体构造”：上下土层的

29、孔隙分布、连通 的问题。,（一）土壤总孔度和孔隙比 土壤孔隙指固相颗粒或结构之间的间隙和 生物穴道，由水、气所占据。 粘质土壤中水占孔隙较多，砂质土壤气多。,1. 总孔隙度 总孔隙度 = 孔隙体积/土壤体积 X 100% (土壤体积=土粒体积+孔隙体积) =（1-容重/密度） X 100% 推 导： 土壤孔度 =孔隙体积/土壤体积 （* 100% ） =（土壤体积-土粒体积）/土壤体积 = 1 - 土粒体积 / 土壤体积 = 1 - 土粒体积 * 土重 / 土壤体积 *土重 =1-（土重/土壤体积）*（土粒体积/土重） = 1 - 容重 / 密度,理想土壤：假定土粒是相同大小的圆球；最松排列

30、孔度为47.46%, 最紧排列孔度为24.51%； 孔度范围：砂土30%45%；壤土40%50%； 粘土45%60%；泥炭土可超80%。,团粒结构：土粒微团粒团粒 团粒土壤的孔度比非团粒土壤增加1/3至1/2。,2. 土壤孔隙比 土壤孔隙比 = 孔度/（1-孔度）（不是孔隙部分） = 孔隙容积/土粒容积 如：孔度 = 55% 则：土粒 = 45% 土壤孔隙比 = 55/45=1.12,（二）土壤孔度分级 毛管孔度和非毛管孔度 * 毛管水（包括束缚水）占据的孔隙称为毛管孔度， * 毛管水不能占据的大孔隙为非毛管孔隙； * 前者蓄水，后者是通气和透水过道；,田间持水量(最小持水量或总持水量)： *

31、 划分毛管水的标准； * 是指远离地下水面的土层达到最大悬着毛管水量时的土壤含水量； * 用容积含水量表示，可用百分数或小数表示； 毛管水包括束缚水，分类不科学，为此，卡钦斯 基提出分级孔度分类；,优点： * 区分了团聚体内和团聚体间两类不同性质的 孔隙度； * 明确了毛管孔隙度的概念，区分出毛管孔度 和束缚水孔度； * 避免了测定真实孔隙通道大小和弯曲等难题 ，仅根据对水保蓄和流通功能划分；,2. 分级孔度分类（9级） 用容积百分数或小数表示之。 （1）总孔隙度=P总=（1-土壤容重/土壤密度） （2）单个团聚体孔隙度 = P单团 =1-单个团聚体容重/土壤密度 （密度相同） （固相容积部分

32、）,（3）团聚体（内）总孔隙度 = P团总 = P单团（1-P总）/（1-P单团） *当存在各种大小团聚体时， P单团=各级大小团聚体的孔隙 度的加权平均值 理解： （1-P单团）=“单个”团聚体内部固相容积=（如=100） （1-P总）=总团聚体固相容积=（如=700） （1-P总）/（1-P单团）=“单个”团聚体数量=（如=7） P单团 *（1-P总）/（1-P单团）=团聚体（内）总孔隙度=（5%*7=35%）,（4）团聚体间孔隙度=P团间=P总-P团总 （5）紧束缚水占有的孔隙度=P紧束 =最大吸湿水 X 土壤容重 / 1.5 (重量%) （重量含水量 X 土壤容重 =土壤容积含水量）

33、1.5: 紧束缚水平均密度 理解：如孔度为45%，则实际由于水的密度大，所占容积为45%/1.5=30%,（6）松束缚水占有的孔隙度=P松束 =（凋萎含水量-最大吸湿水） X 土壤容重 /1.25(松束缚水平均密度) 束缚水占的孔度=P束=P紧+P松 又称非活性 孔度或无效孔度。,（7）毛管水占有的孔隙度=P毛 =（田间持水量-凋萎含水量） X 土壤容重 （8）水占孔隙度 = P水 = P紧 + P松 + P毛 = P束 + P毛 （9）气占孔隙度 = P气 = P总 - P水,3. 通气孔度、毛管孔度和非毛管孔度 也可把大小孔隙分三级：即 * 非毛管孔度：通气 * 毛管孔度：活性孔度 * 非

34、活性孔度：紧、松束缚水所占孔度，死水 容积； * P束（不分紧和松）=凋萎含水量为其上限 * 15bar即1500kpa含水量，取平均密度1.3计算； * 砂土（粘土和有机质少）P束0,1bar=105 pa=100 kpa 1atm(标准大气压)=101.325 kpa 1毫米汞柱=133.322pa 4. 土壤薄片观察 可以了解各级孔隙状况。 5. 土壤孔隙造影（日本）,二、团粒结构的多级孔度模型 按“理想土壤（球粒）”计算： * 初级排列成复粒以紧排列（立方体）为主； * 复粒进一步复合成微团粒可能有三种方式： 三或四级同样计算。,*紧-紧：总孔度=24.51+75.49/100*24.

35、51=43.0（%） （上一级孔度+上一级内部体积百分数*内部孔度） *松-松：总孔度=47.64+52.36/100*47.46=72.49（%） *紧-松和松-紧（后者少）： 总孔度=47.64+52.36/100*24.51=60.47（%） 总孔度=24.51+75.49/100*47.64=60.47（%） 理论范围：43%73%，与实际土壤相当一致。,三、当量孔径 与当量颗径的概念类似。 （一）圆管假设 把土壤孔隙看作是一组平行的笔直的圆管，采用逐步加压或负压抽吸法测定，根据圆管中毛管水上升公式（茹林公式）计算相当于该压力（负压）下排除水量的直径，作为该级孔隙的当量直径。,（二）茹

36、林（美国）公式 当量孔隙是与一定水分吸力（或张力）相对应的孔 隙， h=cos/ g r h: 水在毛管中上升高度，厘米 ：参数（阿尔法） ：水的表面张力（西格玛） ：水与土壤孔隙壁间的接触角（西塔） r： 毛管半径，厘米 ：水的密度（柔） g：重力加速度,当测定时水温20度时，简化为： d = 3 / h d: 当量孔隙直径（mm） h：土壤水分吸力（以厘米水柱高或毫巴 表示）,测定方法： * 砂芯板水管平衡装置0100cm水柱吸力范围内 0.03mm的当量孔径 * 薄层高岭石板装置抽气装置100-900cm水柱吸力范围内 0.030.003mm * 压力膜、气体吸附法、水银注入法 900c

37、m 0.003mm,一般地， * 大孔隙 0.1mm； * 毛管孔隙 0.10.03mm； * 贮存孔隙 0.03mm，包括束缚水孔隙,四、土体构造 土体构造：上、下土层构成，是质地、结构和 孔度剖面。 （一）耕层构造 土壤耕层三相搭配以及上下垒结叫耕层构造； * 旱地三相比2：1：1最好, 即: 50% : 25% : 25%； * 耕层构造是人为造成的，使之有利于肥力发挥和根系伸展。,如： 翻耕、中耕上松下紧实接纳降水 镇压上紧下松减少蒸发孔隙，增加种 子与土的接触，有利于发芽 铺砂、盖灰、覆草什么作用？ (多接受热量；保温；减少水分蒸发),（二）质地剖面 土体构造是上下土层质地、结构的垒

38、结造成，其中 主要是质地剖面造成的；并受人的影响很少； 1. 上砂（3040厘米为宜）下粘（上松下紧）：蒙金土,2. 上粘下砂（上紧下松）：与1相反，倒蒙金,3. 砂夹粘或粘夹砂（夹层型）：3050厘米夹层,4. 特殊夹层型：如铁盘层、碱化层等,5. 均一的砂土型（松散型）或粘土型（紧实型）：,（三）结构剖面 结构剖面（除表层外）主要是成土 过程造成的，尤其是上下行水流和 淋溶作用的影响大，以水稻土为例： 1. 淹育层（A层）团粒少，农具破坏和水分变动频繁等 2. 渗育层（P层）有轻微铁质淋溶，块、棱、柱状 3. 潴育层（W层）受地下水和季节性渍水影响，产生铁锰 新生体，小的棱、柱状，有膜 4

39、. 潜育层（G层）终年受地下水浸渍，土粒分散，单粒存 在,（四）孔度剖面 土体结构反映在上下层土壤孔隙的分布和叠合、联通的状况即孔隙剖面；是质地剖面和结构剖面的综合反映； 好的孔度剖面： 上虚：015cm：总孔度55%; 通气孔度15%20%； 下实：1530cm：总孔度50%; 通气孔度10%；,1. 计算题 2. 图、表题 3. 基本概念的理解 4. 综合论述团粒结构在肥力上作用 (讨论题之一) 5. 与实际问题结合的题,谢 谢,2003/2/12 水的四季 你的名字，那么多人喜欢，其实，人们更爱你的品格。 虽说冬天你化作冰雪，给人以寒冷的感觉，但多少人在你的怀抱里，却 感受着春天的温暖。你看