第三章1土壤孔隙與結(jié)構(gòu)

上節(jié)回顧土壤膠體土壤溶液土壤膠體分類水散微團(tuán)聚體Na分散微團(tuán)聚體Na質(zhì)機(jī)械分散團(tuán)聚體土壤膠體構(gòu)造土壤膠體分散系土壤溶液膠粒核雙電層決定電位離子層補(bǔ)償離子層土壤微粒非活性補(bǔ)償

離子層擴(kuò)散層補(bǔ)償離子層土壤膠體電荷可變電荷永久電荷粘土礦物形成過程中，晶架內(nèi)的組成離子常被另一種電性相同且大小相近的離子所替代，產(chǎn)生的電荷稱為永久電荷。不受介質(zhì)pH值的影響由膠體表面分子或原子團(tuán)解離所產(chǎn)生的電荷土壤膠體電荷同晶替代表面分子離解結(jié)構(gòu)斷裂土壤溶液土壤溶液：含有溶質(zhì)和溶解性氣體的土壤間隙水1、是養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化劑2、是養(yǎng)分的運(yùn)輸載體3、是養(yǎng)分消耗過程的調(diào)節(jié)劑土壤溶液在土壤-植物系統(tǒng)中的作用土體的血液第三章土壤的基本性狀主要內(nèi)容第一節(jié)土壤的孔隙性第二節(jié)土壤的結(jié)構(gòu)性第三節(jié)土壤的耕性第四節(jié)土壤的酸堿性第五節(jié)土壤的電性與離子交換第六節(jié)土壤的氧化還原狀況本章重點(diǎn)土壤的容重及孔隙度的計(jì)算團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）土壤酸度的種類、來源、與養(yǎng)分的關(guān)系土壤離子交換特點(diǎn)、意義土壤氧化還原狀況與土壤管理的關(guān)系第一節(jié)土壤的孔隙性第一節(jié)土壤的孔隙性土壤相對(duì)密度和容重土壤孔隙度的概念及計(jì)算土壤孔隙類型土壤孔性與作物生長土壤的相對(duì)密度：單位體積土壤固體顆粒(不含孔隙)的烘干重與同體積水重之比。土壤相對(duì)密度和容重名稱密度名稱密度正長石2.54~2.58

黑云母2.80~3.20斜長石2.62~2.76白云母2.76~3.10石英2.60~2.70角閃石、輝石2.90~3.60方解石2.71~2.90

磷灰石3.16~3.22白云石2.80~2.90赤鐵礦4.90~5.30高嶺石2.60~2.65褐鐵礦3.60~4.00蒙脫石2.53~2.74腐殖質(zhì)1.20~1.80注意同一土壤中，不同大小土粒的腐殖質(zhì)含量和礦物組成不同，因而其密度也不同。多數(shù)土壤的密度為2.6~2.7g/cm3，因此計(jì)算中往往采用“常用密度值

2.65g/cm3

。土壤容重（BulkDensity）***：自然狀態(tài)下單位體積土壤（包括孔隙體積）的烘干重土壤容重值多介于1.0-1.5g/cm3范圍內(nèi)夯實(shí)的土壤容重則可高達(dá)1.8-2.0g/cm3土壤相對(duì)密度和容重環(huán)刀法測定土壤容重影響容重值的因素質(zhì)地（砂質(zhì)土、黏土）結(jié)構(gòu)有機(jī)質(zhì)含量各種自然因素和人工管理措施(灌溉、排水、耕作、施肥)耕層土壤容重一般以1.0~1.3g/cm3為宜。試驗(yàn)一：不同施肥措施層次(cm)翻耕旋耕深松0-101.20a1.22a1.13b10-201.29a1.28a1.13b20-301.30a1.30a1.23b試驗(yàn)二：不同耕作方式土壤容重（g/cm3）

土壤容重的用處***計(jì)算工程土方量估算各種土壤成分儲(chǔ)量計(jì)算土壤孔隙度計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額土壤相對(duì)密度和容重土壤重量=土壤體積×土壤容重計(jì)算工程土方量例：1公頃耕層土壤重量（耕層以20cm計(jì)算，容重為1.25g/cm3）

=10000m2×0.20m×1250kg/m3

=2500000kg=2500t估算各種土壤成分儲(chǔ)量例：耕層土壤（20cm計(jì)算，容重為1.25g/cm3），有機(jī)質(zhì)含量為15g/kg，全氮含量0.75g/kg。求每公頃土壤中有機(jī)質(zhì)和全氮的儲(chǔ)量？

有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)量=10000m2×0.20m×1.25g/cm3×15g/kg

=37500000g=37500kg=37.5t

全氮儲(chǔ)量=10000m2×0.20m×1.25g/cm3×0.75g/kg

=1875000g=1875kg=1.88t

土壤孔隙土壤孔隙度的概念及計(jì)算土壤孔隙度的概念及計(jì)算土壤孔隙：土壤中土粒與土粒、土團(tuán)與土團(tuán)之間相互支撐，構(gòu)成許多彎彎曲曲、粗細(xì)不同和形狀各異的孔隙土壤孔隙度(孔度)***：指一定體積的土壤中，孔隙的體積占整個(gè)土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度土壤孔隙度的概念及計(jì)算疏松排列緊密排列47.46%24.51%孔隙度土壤的三相土壤孔隙度的概念及計(jì)算固相率＝固相容積/土體容積＝容重/密度液相率＝液相容積/土體容積土壤容積含水率＝土壤質(zhì)量含水量(%)*土壤容重氣相率＝氣相容積/土體容積

＝孔隙度-液相率

＝孔隙度-容積含水率土壤三相比＝固相率：容積含水率：氣相率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%土壤孔隙度的概念及計(jì)算計(jì)算土壤孔隙度例：求某土壤孔隙度（容重為1.25g/cm3）

=（1-1.25/2.65）×100%

=52.8%計(jì)算土壤儲(chǔ)水量1hm2的1m土層儲(chǔ)水量：=10000m2×1m×1.3g/cm3×25%=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250t/hm2=3250m3/hm2=325mm

設(shè)土壤田間持水量為25%，容重為1.3g/cm3。求1公頃的1m深土層的儲(chǔ)水量？公式土壤孔隙類型小孔隙大孔隙非活性孔隙<0.002mm毛管孔隙0.02-0.002mm通氣孔隙>0.02mm孔隙類型土壤孔隙類型（無效孔隙）（水分借毛管引力）（空氣通道、漏水漏肥）土壤適宜通氣狀況總孔隙50%非活性孔隙盡量少通氣孔隙10%+通氣孔隙：毛管孔隙=1：1or1:24土壤孔隙狀況與土壤肥力“上虛下實(shí)”上層土壤質(zhì)地疏松，有適量的通氣孔隙，透水透氣下層質(zhì)地比較緊實(shí)，毛管孔隙多，保水保肥增施有機(jī)肥能夠改善土壤孔隙狀況4土壤孔隙狀況與作物生長小麥根系黃瓜根系馬鈴薯根系第二節(jié)土壤結(jié)構(gòu)性第二節(jié)土壤結(jié)構(gòu)性土壤結(jié)構(gòu)體的類型團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力土壤結(jié)構(gòu)體的形成土壤結(jié)構(gòu)性評(píng)價(jià)與管理兩個(gè)概念1、結(jié)構(gòu)體（團(tuán)聚體）土粒相互膠結(jié)成各種形狀和大小不一的土團(tuán)2、結(jié)構(gòu)性土壤中單粒、次生單?；驁F(tuán)聚體的數(shù)量、相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性土壤結(jié)構(gòu)體的類型土壤結(jié)構(gòu)體的類型土壤結(jié)構(gòu)體的類型塊狀和核狀結(jié)構(gòu)

形狀：立方體型，邊面棱角不明顯，內(nèi)部緊實(shí)。出現(xiàn)部位及原因：

出現(xiàn)部位：表土層、耕作層

出現(xiàn)原因：有機(jī)質(zhì)少，質(zhì)地粘重。大小劃分（軸長）：

>10cm大塊狀結(jié)構(gòu)；5~10cm塊狀結(jié)構(gòu)；1~5cm碎塊狀結(jié)構(gòu)?！巴量览蓖寥澜Y(jié)構(gòu)體的類型塊狀和核狀結(jié)構(gòu)

形狀：立方體型，邊面棱角明顯，結(jié)構(gòu)表面往往有鐵錳膠膜出現(xiàn)，泡水以后不易散開。出現(xiàn)部位及原因：

出現(xiàn)部位：淀積層（心土、底土層耕作層）

出現(xiàn)原因：有機(jī)質(zhì)極缺，質(zhì)地粘重，干濕凍融交替作用下形成。大小劃分（軸長）：

1~3cm土壤結(jié)構(gòu)體的類型柱狀和棱柱狀結(jié)構(gòu)（立土）

形狀：側(cè)面，橫斷面形狀不規(guī)則。出現(xiàn)部位及原因：

出現(xiàn)部位：常在干旱半干旱地帶的底土出現(xiàn)，是堿化土壤的標(biāo)志特征，

出現(xiàn)原因：質(zhì)地粘重，干濕交替作用下形成。大小劃分（軸長）：

大柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；柱狀結(jié)構(gòu)，3～5cm；小柱狀結(jié)構(gòu)，<3cm。土壤結(jié)構(gòu)體的類型片狀結(jié)構(gòu)（立土）

形狀：扁平狀，臥土。出現(xiàn)部位及原因：

a)表層，結(jié)皮或結(jié)殼，雨后或灌溉后形成。

b)

老耕地犁底層，耕作壓實(shí)形成。大小劃分（軸長）：

>3mm者為板狀，<3mm者為片狀。這些類土壤結(jié)構(gòu)體有利于植物生長么？WHY?孔隙少，水氣不通，微生物活動(dòng)弱，養(yǎng)分無法釋放，拉斷根系土粒排列緊湊，基本是毛管孔隙，幾乎無大孔隙，不利于根系發(fā)育和透水通氣保水土壤結(jié)構(gòu)體的類型團(tuán)粒狀和粒狀結(jié)構(gòu)

形狀：圓球形（“螞蟻蛋”，“米糝子”）出現(xiàn)部位：

表層，有機(jī)質(zhì)肥沃土壤。

大小劃分（軸長）：

0.25~10mm者為團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；<0.25mm者為微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。46Morphologyofsoilstructuralunitinsoilprofile

土壤剖面上結(jié)構(gòu)體的形態(tài)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上理想的土壤結(jié)構(gòu)小水庫小肥料庫空氣走廊易于耕作團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力小水庫：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)透水性好，可接納大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigationwater)，而團(tuán)粒內(nèi)部保水性強(qiáng)，天旱(drought)時(shí)還可防止水分蒸發(fā)(evaporation)。小肥料庫：具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，通常有機(jī)質(zhì)含量豐富。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)表面為好氣作用，有利于有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化(mineralization)，釋放養(yǎng)分。團(tuán)粒內(nèi)部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。

空氣走廊：由于團(tuán)粒之間的孔隙較大，有利于空氣流通(ventilation)。第一階段：土壤單粒被粘粒、腐殖質(zhì)等膠結(jié)物質(zhì)膠結(jié)、凝聚成微團(tuán)聚體第二階段：在干濕交替、耕作、根系的穿插、擠壓、分割等外力作用下形成結(jié)構(gòu)體土壤結(jié)構(gòu)體的形成土壤結(jié)構(gòu)體的形成切割造型過程粘結(jié)團(tuán)聚過程“多級(jí)團(tuán)聚說”凝聚作用水膜的粘結(jié)作用有機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)作用及復(fù)合作用有機(jī)—礦質(zhì)復(fù)合體動(dòng)物的作用干濕凍融交替土壤耕作常見陽離子凝聚能力：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>H+>NH4+>K+>Na+陽離子凝聚作用

(cationcoagulation)

土壤膠粒通常帶有負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的土壤膠粒在陽離子作用下，發(fā)生相互凝聚。

水膜(waterfilm)的粘結(jié)作用

土粒在水膜的作用下，在土粒接觸處形成彎月面，由于彎月面內(nèi)側(cè)的負(fù)壓，把相鄰的土粒團(tuán)聚在一起，形成土團(tuán)。SoilparticleSoilparticle水膜土壤膠體的膠結(jié)作用(cementation)

a、粘粒b、有機(jī)質(zhì)有機(jī)—礦質(zhì)復(fù)合體的膠結(jié)作用

干濕交替和凍融交替作用生物的作用土壤耕作干濕交替——膠體物質(zhì)的干縮濕脹導(dǎo)致，破碎土團(tuán)凍融交替——冰的擠壓，破碎土團(tuán)；膠體脫水凝聚（北方秋耕、冬灌和冬犁曬垡）分割和擠壓作用分泌物和死亡后產(chǎn)生的多糖和腐殖質(zhì)的團(tuán)聚作用真菌、放線菌菌絲的纏繞蚯蚓的加工作用疏松土壤，破除結(jié)皮和板結(jié)結(jié)合施肥，特別是有機(jī)肥，利于發(fā)揮膠結(jié)劑作用耕作要掌握好宜耕期切割造型過程1）合理耕作在最佳土壤水分含量期耕作耕作方法（深耕、中耕、少耕、免耕等）2）輪作與間套種水旱輪作禾本科與豆科間作輪作、套作3）施肥、改良化學(xué)性質(zhì)有機(jī)肥、稻草直接還田、石灰、