土壤質(zhì)地與結(jié)構(gòu)

1、第四章第四章土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)了解土壤的顆粒大小與性質(zhì)了解土壤的顆粒大小與性質(zhì)了解土壤質(zhì)地類別與生產(chǎn)形狀了解土壤質(zhì)地類別與生產(chǎn)形狀了解土壤的三相組成與計(jì)算方法了解土壤的三相組成與計(jì)算方法了解土壤的結(jié)構(gòu)體的種類及其重要性了解土壤的結(jié)構(gòu)體的種類及其重要性理解土壤是一個(gè)復(fù)雜的多相體系。理解土壤是一個(gè)復(fù)雜的多相體系。第一節(jié) 土壤三相組成 一、土壤的密度和容重 （一）土壤密度（一）土壤密度 單位容積固體土粒單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙的容積不包括粒間孔隙的容積)的質(zhì)量（實(shí)用上的質(zhì)量（實(shí)用上 多以重量代替，克多以重量代替，克/厘米厘米3）稱為土壤密度。）稱為土壤密度。表 4-1 土壤中常

2、見組分的密度 (克/厘米3)石 英正長石斜長石白云母黑云母角閃石輝 石纖鐵礦2.602.682.542.572.622.762.772.882.703.102.853.573.153.903.604.10赤鐵礦磁鐵礦三水鋁石高嶺石蒙皂石伊利石腐殖質(zhì)4.905.305.035.182.302.402.612.682.532.742.602.901.401.80多數(shù)土壤的密度為多數(shù)土壤的密度為2.62.7克克/厘米厘米3，在機(jī)械分析中計(jì)算各，在機(jī)械分析中計(jì)算各級(jí)土粒的沉降速率時(shí)，往往采用級(jí)土粒的沉降速率時(shí)，往往采用“常用密度值常用密度值”即即 常用土壤密度值：常用土壤密度值： 2.65克克/厘米厘

3、米3。注意在同一土壤中在同一土壤中,不同大小土粒的腐殖質(zhì)含量和礦物組成不同，不同大小土粒的腐殖質(zhì)含量和礦物組成不同，因而其密度也不同。因而其密度也不同。表42 一種森林土壤表層各級(jí)土粒的密度粒級(jí)（粒徑毫米）腐殖質(zhì)（克/千克)密度(克/厘米3)全土樣0.100.050.050.010.010.0050.0050.0010.00129.504.314.853.764.22.622.662.662.622.592.59（二）土壤容重（二）土壤容重 田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體（包括土粒和孔隙）田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體（包括土粒和孔隙）的質(zhì)量或重量的質(zhì)量或重量(克克/厘米厘米3或噸或噸/米米3

4、），稱為），稱為土壤容重土壤容重,曾稱土壤曾稱土壤假比重。它的數(shù)值總是小于土壤密度，兩者的質(zhì)量均以假比重。它的數(shù)值總是小于土壤密度，兩者的質(zhì)量均以105110下烘干土計(jì)。下烘干土計(jì)?；蚧?單位容積原狀土壤（包括孔隙）的質(zhì)量。單位容積原狀土壤（包括孔隙）的質(zhì)量。 土壤容重值多介于土壤容重值多介于1.0-1.51.0-1.5克克/ /厘米厘米3 3范圍內(nèi)范圍內(nèi), , 夯實(shí)的土壤容重則可高達(dá)夯實(shí)的土壤容重則可高達(dá)1.8-2.01.8-2.0克克/ /厘米厘米3 3土壤容重的作用土壤容重的作用計(jì)算土壤孔隙度計(jì)算土壤孔隙度 根據(jù)實(shí)測土壤的容重與密度，按下式計(jì)根據(jù)實(shí)測土壤的容重與密度，按下式計(jì)算：算：密度

5、容重孔隙度1計(jì)算工程土方量計(jì)算工程土方量估算各種土壤成分儲(chǔ)量估算各種土壤成分儲(chǔ)量計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額 ( (三）影響容重值的因素三）影響容重值的因素質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量以及各種自然因素和人工管理措施質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量以及各種自然因素和人工管理措施第二節(jié)第二節(jié) 土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地土粒：土粒： 根據(jù)土粒的成分，可分為：根據(jù)土粒的成分，可分為： 礦物質(zhì)土粒礦物質(zhì)土粒和和有機(jī)質(zhì)土粒有機(jī)質(zhì)土粒兩種。兩種。土壤固體物質(zhì)大小和形態(tài)各異，一般土壤固體物質(zhì)大小和形態(tài)各異，一般都視為球體，稱為礦物質(zhì)土?；虻V質(zhì)土粒，都視為球體，稱為礦物質(zhì)土?；虻V質(zhì)土粒，簡稱簡稱土

6、粒土粒。常所指土粒，是專指礦質(zhì)土粒。常所指土粒，是專指礦質(zhì)土粒。土壤顆粒有：土壤顆粒有：單粒單粒 和和復(fù)粒復(fù)粒之分。之分。一、礦物質(zhì)土粒石礫：石礫： 1mm砂粒：砂粒： 1-0.05mm粉粒：粉粒： 0.05-0.002mm粘粒：粘粒： 0.002mm物理性砂粒：物理性砂粒：粒徑在10.01 mm之間的土粒。物理性粘粒：物理性粘粒：粒徑2 2 1 1砂粒砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘粒粘粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：物理性砂粒：

7、1-0.01mm物理性粘粒：物理性粘粒： 0.01mm土壤顆粒土壤質(zhì)地分類制：土壤質(zhì)地分類制： 國際制國際制: : 三級(jí)三級(jí) 美國制：美國制： 三級(jí)三級(jí) 卡慶斯制：卡慶斯制： 二級(jí)二級(jí) 中國制：中國制： 三級(jí)三級(jí)二、土壤質(zhì)地二、土壤質(zhì)地各種粒級(jí)土粒的配合比例，或各粒級(jí)土粒占土壤重量的百分?jǐn)?shù)，也叫土壤的機(jī)械組成。土壤質(zhì)地表46 卡欽斯基土壤質(zhì)地基本分類（簡制）質(zhì)地組質(zhì)地名稱不同土壤類型的8060757585854050506565土壤質(zhì)地表 48 中國土壤質(zhì)地分類 （鄧時(shí)琴，1985）質(zhì)地組質(zhì)地名稱顆粒組成%（粒徑：毫米）砂粒(1-0.05)粗粉粒(0.05-0.01)細(xì)粘粒(807080607

8、05060壤土砂粉土粉土20204030砂壤壤土202060國際制：國際制： 根據(jù)砂粒根據(jù)砂粒(2-0.02(2-0.02毫米毫米) )、粉粒、粉粒(0.02-0.002(0.02-0.002毫米毫米) )和和粘粒粘粒(0.002(0.002毫米毫米) )三粒級(jí)含量的比例，劃定三粒級(jí)含量的比例，劃定1212個(gè)質(zhì)地名個(gè)質(zhì)地名稱，可從三角圖上查質(zhì)地名稱。稱，可從三角圖上查質(zhì)地名稱。查三角圖的要點(diǎn)為：以粘粒含量為主要標(biāo)準(zhǔn)，查三角圖的要點(diǎn)為：以粘粒含量為主要標(biāo)準(zhǔn)， 15%25% 25%者為粘土組。者為粘土組。 當(dāng)土壤含粉粒當(dāng)土壤含粉粒45%45%時(shí)，時(shí)， “粉質(zhì)粉質(zhì)” ； 當(dāng)砂粒含量在當(dāng)砂粒含量在55

9、%-85%55%-85%時(shí)，時(shí)， “砂質(zhì)砂質(zhì)” ， 當(dāng)砂粒含量當(dāng)砂粒含量85%85%時(shí)，則稱時(shí)，則稱壤砂土壤砂土或或砂土砂土土壤質(zhì)地 按按3 3個(gè)粒級(jí)含量分別于三角形的個(gè)粒級(jí)含量分別于三角形的3 3條底邊劃條底邊劃3 3根垂線，根垂線，3 3線相交點(diǎn)，即為所查質(zhì)地區(qū)線相交點(diǎn)，即為所查質(zhì)地區(qū)質(zhì)地三角圖質(zhì)地三角圖 我國將土壤質(zhì)地分為砂土、壤土和粘土三大組，每組再細(xì)分。 一般常用的質(zhì)地種類有： 砂土、砂壤土、輕壤土、 中壤土、重壤土、粘土 黏性土壤性土沙性土1 1、砂質(zhì)土壤主要特性：砂質(zhì)土壤主要特性： 1-0.05mm砂粒大于50%； 通氣透水，但養(yǎng)分少，不保水肥； 易耕，溫度變化快； 發(fā)小苗不發(fā)老

10、苗，適合花生、西瓜等塊根、塊莖作物。三、不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用改良三、不同質(zhì)地土壤的肥力特點(diǎn)和利用改良2 2、粘質(zhì)土壤主要特性、粘質(zhì)土壤主要特性 0.001mm顆粒高于30%，通氣透水不良； 保水保肥，養(yǎng)分含量高； 耕性差，發(fā)老苗不發(fā)小苗，適合于禾谷類作物。3、壤質(zhì)土壤主要特性： 0.050.01 mm顆粒大于30% 北方稱為二合土； 性質(zhì)介于黏土與砂土之間。不同質(zhì)地土壤的利用和改良不同質(zhì)地土壤的利用和改良 客土法地改良客土法地改良案例案例：江蘇省里下河地區(qū)江蘇省里下河地區(qū)深耕、深翻、人造塥深耕、深翻、人造塥土壤質(zhì)地主要是繼承母質(zhì)的性質(zhì)，很難改變。土壤質(zhì)地主要是繼承母質(zhì)的性質(zhì)，很難改變。

11、但是，質(zhì)地不是決定土壤肥力的唯一因素但是，質(zhì)地不是決定土壤肥力的唯一因素施用有機(jī)肥施用有機(jī)肥 第三節(jié)第三節(jié)土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)性 一、土壤結(jié)構(gòu)體一、土壤結(jié)構(gòu)體（一）土壤結(jié)構(gòu)的概念（一）土壤結(jié)構(gòu)的概念 土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。 這個(gè)定義，包含著兩重含義：結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)性。這個(gè)定義，包含著兩重含義：結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)性。 通常所說的土壤結(jié)構(gòu)多指結(jié)構(gòu)性（通常所說的土壤結(jié)構(gòu)多指結(jié)構(gòu)性（structuralitystructurality）。）。土壤結(jié)構(gòu)體或稱結(jié)構(gòu)單位，它是土粒（單粒和復(fù)粒）土壤結(jié)構(gòu)體或稱結(jié)構(gòu)單位，它是土粒（單粒和復(fù)粒）互相排列和

12、團(tuán)聚成為一定形狀和大小的土塊或土團(tuán)?；ハ嗯帕泻蛨F(tuán)聚成為一定形狀和大小的土塊或土團(tuán)。土壤結(jié)構(gòu)體土壤結(jié)構(gòu)體不良結(jié)構(gòu)：塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀和片狀結(jié)構(gòu)體總孔隙度小，主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，結(jié)構(gòu)體之間大的通氣孔隙，往往成為漏水漏肥的通道。植物根系很難穿扎，干裂時(shí)常扯斷根系。良好結(jié)構(gòu)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體不僅總孔隙度大，而且內(nèi)部有多級(jí)大量的大小孔隙，團(tuán)粒之間排列疏松，大孔隙較多，兼有蓄水和通氣的雙重作用。土土壤壤團(tuán)團(tuán)粒粒體體結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性 機(jī)械穩(wěn)定性 生物穩(wěn)定性 水穩(wěn)定性 由單粒凝聚成復(fù)粒。 由復(fù)粒相互粘結(jié)形成微團(tuán)、團(tuán)粒。 在機(jī)械力的作用下，大塊土垡破碎成各種大小、形狀各異的粒狀或團(tuán)粒狀結(jié)

13、構(gòu)體。二、土壤結(jié)構(gòu)體的形成土壤結(jié)構(gòu)體形成機(jī)制：土壤結(jié)構(gòu)體形成機(jī)制： 膠體的凝聚作用； 水膜的粘結(jié)作用； 膠結(jié)作用； 干濕交替；凍融交替；耕作措施；生物作用土粒的排列方式土粒的排列方式單個(gè)土粒單個(gè)土粒團(tuán)聚體團(tuán)聚體微團(tuán)粒微團(tuán)粒形成階段與步驟形成階段與步驟砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐殖殖質(zhì)質(zhì)土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖質(zhì)質(zhì)Fe3+Al3+良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體 具有一定的大??； 具有大小不同的多級(jí)孔隙； 具有一定的水穩(wěn)性、機(jī)械穩(wěn)性和生物穩(wěn)定性。土壤結(jié)構(gòu)改良劑：土壤結(jié)構(gòu)改良劑： 能夠?qū)⑼寥李w粒粘結(jié)在一起形成團(tuán)聚體的物質(zhì)，

14、包括天然物質(zhì)和人工合成的高分子物質(zhì)第四節(jié)第四節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造土壤孔性和土體構(gòu)造一、三相組成和孔隙度一、三相組成和孔隙度小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙 土壤固、液、氣三相的容積分別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，可與質(zhì)量含水量換算）和氣相率。三者之比即是土壤三相組成%100%100%100土體容積空氣容積氣相率土體容積水容積液相率土體容積固相容積固相率1、三相比、三相比 2 2、土壤孔隙度、土壤孔隙度( (或孔度或孔度) )：單位土壤容積內(nèi)孔隙所占的百分?jǐn)?shù)。 孔隙度1固相率 液相率氣相率孔隙比孔隙容積土粒容積二、三相組成和孔度的測定及計(jì)算二、三相組成和孔度的測定

15、及計(jì)算 先測定土壤的固相率、液相率，再用差減法計(jì)算先測定土壤的固相率、液相率，再用差減法計(jì)算其氣其氣 相率。相率。 1.1.固相率固相率 由實(shí)測的土壤密度和土壤容重計(jì)算之：由實(shí)測的土壤密度和土壤容重計(jì)算之：密度容重固相率2.2.液相率液相率（容積含水率）干土質(zhì)量土壤水質(zhì)量土壤含水量（質(zhì)量）土壤含水率（容積）土壤含水量（質(zhì)量）土壤容重3. 3. 氣相率氣相率密度容重1固相率1孔隙度氣相率=孔隙度容積含水率4.4.實(shí)容積率實(shí)容積率 固相率實(shí)容積率容積含水率 氣相率1實(shí)容積率土壤三相比固相率：容積含水率：氣相率 所有孔隙體積的總和占整個(gè)土壤體積的比例，叫做土壤總孔隙度（簡稱總孔度或孔度），以百分?jǐn)?shù)（

16、）或小數(shù)表示。 適宜的土壤三相比為： 固相率50%左右， 容積含水率25-30%， 氣相率15-25%。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤的孔度比非團(tuán)聚化土壤增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤的孔度比非團(tuán)聚化土壤增加1/3至至1/2左右。左右。砂土砂土 3045壤土壤土 40-50%粘土粘土 45-60%泥炭土泥炭土 80結(jié)構(gòu)良好的壤土和粘土的結(jié)構(gòu)良好的壤土和粘土的孔度高達(dá)孔度高達(dá)55-65%，甚至在，甚至在70以上。以上。總孔度的范圍總孔度的范圍最松和最緊的排列最松和最緊的排列方體排列的孔度為方體排列的孔度為47.46%（左）（左）三斜六面體排列的孔度為三斜六面體排列的孔度為24.51（右）（右）密度容重土粒體積土重土壤體積土重土重土粒體積土壤體積土重土重土壤體積土重土粒體積土壤體積土粒體積土壤體積土壤體積土粒體積土壤體積孔隙體積土壤孔度11111孔度的推導(dǎo)孔度的推導(dǎo) 非活性孔隙非活性孔隙：當(dāng)量孔徑 0.02 mm的孔隙, 其中 0.2 mm的粗孔植物的細(xì)根可伸入其中；0.20.02 mm的中孔是原生動(dòng)物、真菌和根毛的棲身地。適宜的孔隙狀況 耕層土壤（015cm）的總孔隙度為50 60%，其中通氣孔隙度為15 20%，底層土壤（15 30 cm）分別為50%和10%。四、土體構(gòu)造四、土體構(gòu)造耕層構(gòu)造耕層構(gòu)造質(zhì)地剖面