第6章-土壤質地和結構

第六章

土壤質地和結構

soiltextureandstructure第一節(jié)質地瞧！顆粒大小多么不勻一.礦質土粒（soilparticle）巖石

Rock

礦物mineral風化作用weathering母質Parentmaterial成土作用soilformation土粒Soilparticle物理風化physical化學風化chemical生物風化biological原生礦物primary次生礦物secondary？？由于風化的強弱不同，成土條件不同，形成的土壤顆粒大小是否相同？答案（一）礦質土粒的來源一.礦質土粒（soilparticle）（二）土粒概念soilparticle土粒soilparticle：土壤中各種粒徑的固相顆粒依據(jù)存在的狀態(tài)：單粒：singleparticle復粒：compoundparticle依據(jù)粒徑大?。▎瘟＃ㄈ┩寥懒＜塸articlesizes1.粒級概念（fraction)：土壤顆粒的大小分級2.粒級劃分依據(jù)：粒級劃分的表觀依據(jù)（或依賴的指標）：依據(jù)單個顆粒的粒徑大小進行。

那么土壤顆粒的粒徑有何實際含義（？），顆粒的形狀（？）“土?！笔菢嫵赏寥拦滔喙羌艿幕绢w粒。

單粒：相對穩(wěn)定的土壤礦物質的基本顆粒，不包括有機質（團聚體）。復粒（團聚體）：由若干單粒團聚而成的次生顆粒為復?；驁F聚體。礦質土粒以礦物質占絕對優(yōu)勢，長期穩(wěn)定存在，構成土壤固相骨架，可以一單粒形式存在，也可以以復粒形式存在。有機質土粒很少單獨存在于土壤中，有的被小動物吞噬或微生物分解，或者與礦物質土粒結合成復粒。復粒的別稱，粘團，有機無機復合體，初級微團聚體。通常所說的土粒，不做特殊說明的土粒均為礦質單粒。土粒小結單粒復粒礦質土粒有機質土粒一.礦質土粒（soilparticle）

土壤顆粒絕非標準球形，是各種不規(guī)格形狀的，那么，粒徑的含義就并非它們的真實直徑或半徑-當量直徑（有效直徑）equivalentdiameteroreffectivediameterofsoilparticle:與標準球形顆粒沉降速度相同的土粒直徑——土壤顆粒分析的基礎。3.粒級分類制（classificationsystemsofsoilseparates)

土壤顆粒大小是連續(xù)分布的，要確定土壤顆粒的分級需要研究土壤顆粒大小和性狀間關系，找到由量變到質變的分界點，突變點，就可以作為劃分類別的依據(jù)。受人為因素的影響，當前土壤粒級分類制有：土壤粒級分類系統(tǒng)(三級分類制)

classificationsystemsofsoilseparates國際制(ISSS)InternationalSoilScienceSociety(1930)美國制(USDA)U.SDepartmentofagriculture(1951)蘇聯(lián)制Качинский(1957)粒級名稱粒徑/mm粒級名稱粒徑/mm粒級名稱粒徑/mm石礫gravel>2石塊stone粗礫gravel>3.02~3石塊каменствя石礫гравий>31~3粗砂coarsesand細砂finesand2~0.20.2~0.02極粗砂粒verycoarsesand粗砂粒coarsesand中砂粒mediumsand細砂粒finesand極細砂粒veryfinesand1~20.5~10.25~0.50.1~0.250.05~0.1粗砂粒

Песоккрупный中砂粒

Песоксредний細砂粒

Песокмелкий0.5~10.25~0.50.05~0.02粉粒silt0.02~0.002粉粒silt0.002~0.05粗粉砂Пылькрупная中粉砂Пыльсредная細粉砂Пыльмелкая0.01~0.050.005~0.010.001~0.005粘粒clay<0.002粘粒clay<0.002粘粒

илглинистый膠粒илколлоидный膠體

коллоид0.005~0.0010.0001~0.0005<0.0001石礫砂粒粉粒粘?；玖＜塗exturalGroupParticlesize(mm)Clay<0.002Silt0.002-0.02

Sand>0.02土壤粒級分類系統(tǒng)(二級分類制)

蘇聯(lián)制:由卡慶斯基（Качинский）依據(jù)土粒的礦物組成和化學組成及其某些理化性狀,如陽離子交換量、最大吸濕量、持水量、膨脹和收縮性的變化規(guī)律于1957年將11級分類制歸并為兩個大組。被我國和東歐諸國普遍采用。注意：采用不同的分類制，顆粒分析時樣品處理要求通過不同級別的篩孔。以上粒級劃分都是以當量直徑為依據(jù).注意：物理性砂粒和砂粒的區(qū)別；物理性粘粒和粘粒的區(qū)別砂泥上限為1mm粒級分類制Theparticlesofdifferentsizesleadtothephysicalandchemicalpropertiesofsoil.Asaresult,severalclassificationsystemshavebeendevelopedaroundtheworld.>0.002mm顆粒在懸液中無布朗運動,而<0.002mm顆粒則顯示出明顯布朗運動.故粘粒界限定于0.002mm。粒級分類的實質依據(jù)是（？）一.礦質土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀1.粒級不同礦物組成不同一.礦質土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀2.表面特性不同：表面積及表面能一.礦質土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀3.物理性狀不同一.礦質土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀4.化學組成不同粒徑mm化學成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OP2O51~0.283.929.341.121.790.381.781.210.080.2~0.0473.8713.474.213.051.051.731.530.120.04~0.0170.1514.045.862.151.051.483.890.210.01~0.00267.2118.917.851.451.632.511.270.29<0.00244.0827.6721.810.581.611.100.960.36顆粒愈小，氧化物多，營養(yǎng)程度高；顆粒愈粗，SiO2多，土壤愈貧瘠。一.礦質土粒（soilparticle）（四）土粒的基本性狀5.生物性狀不同

不同粒級顆粒上微生物類型和數(shù)量、酶等的差異是當今研究的熱點!!!!!!!!!

大顆粒是土壤的骨骼，細小的粘粒是肌肉，要特別重視小顆粒尤其是膠體顆粒（納米土壤或土壤中納米材料研究）重視土壤中粘粒（clay）

Mineralpropertieschangeradicallywithdecreasingsizebelowabout1to5m(0.005).Claymineralsarethemostabundantoftheclay-sizedminerals.Clayhasthreemeaninginsoilscience,andtheyareeasytoconfuse,asthespecificmeaningdependsonthecontext.Clayis（1）afractionofthesoil,(2)atextureclassname,and,(3)aclassofminerals.Particlessmallerthan1m(0.001)arecolloidalparticles.Themineralcolloidsarethemostimportantmineralfractionofthesoilbecauseoftheirphysicalandchemicalreactivity.Claydescribesagroupofmineralshavingspecialpropertiesthatmakethemimportanttosoils’chemicalandphysicalproperties,evenwhentheyarepresentonlyinsmallamounts.問：從顆粒組成上講，土壤之間的不同之處在哪里？在各粒級的含量的百分數(shù)組成不同----質地二.土壤質地（soiltexture)一.概念：1.機械組成（mechanicalcomposition)：不同粒級（sand，silt，clay)顆粒的組成比例（百分比）。注意:這里僅僅是一個定量化的概念，實質就是三種粒級顆粒的重量百分比。簡單地把土壤顆粒分為砂粒、粉砂粒，粘粒3級，再分別稱重，獲得百分含量比。沒有依賴任何其它性狀，故叫機械組成。

自然界各地土壤由于成土條件不同，機械組成肯定都有不同之處。這就是土壤性質的空間變異性，是一種客觀存在。各類土壤嚴格地講，機械組成不同。因此，有必要按照機械組成相似性進行土壤分類----質地土壤質地(soiltexture)≠

土壤的機械組成，而是根據(jù)機械組成相近似劃分的土壤類型。即土壤中各粒級土粒含量(質量)百分比的組合，及其所表現(xiàn)的粘砂性質。如壤土、砂土、粘土等。Soilsareacombinationofsand,silt,andclaywhoserelativeproportionsdeterminethesoilstexture.每種質地的土壤機械組成都有一定的變化范圍。土壤質地的類別和特點，主要繼承成土母質的類型和特點，但還有耕作、施肥、排灌、平整土地的人為影響。質地是土壤的自然屬性，反映母質來源及某些成土特征，對肥力有很大影響。土壤質地是土壤分類系統(tǒng)中基層分類單元。二.土壤質地（soiltexture)注意:

①質地既有定量概念(以機械組成為依據(jù)劃分的)，也有定性的內容(如人的感覺和它的生產(chǎn)性狀)Atexturalclassisadefinedrangeofparticlesizedistributionwithsimilarbehaviorandmanagementneeds.②質地主要表達的是土壤中占優(yōu)勢粒級的顆粒（predominantsize，orsizerangeofparticle），但任何質地類型土壤決非由一種粒級的顆粒組成。

③質地屬于土壤的靜態(tài)物理性質（staticsoilphysicalproperty）（因為相對變化較小，但絕不是永遠不變的）④質地是以土壤機械組成（sand、silt、clay）為指標體系，以基本理化性狀為科學依據(jù)進行分類的。相同的質地類型其粒級是在規(guī)定的范圍內變化的。因而也有人為因素參與，目前有許多分類制。--如何分類？二.土壤質地（soiltexture)二.土壤質地（soiltexture)二.質地分類制1.美國分類制二.土壤質地（soiltexture)2.國際分類制三角分類制的使用技術除此，還可以查表確定質地名稱和用其他方法！2.卡慶斯基二級分類制2.卡慶斯基二級分類制

目前普遍采用的是卡慶斯基制。注意：在研究工作中選擇分類體系是極其重要的第一步。關系到樣品的準備。質地命名時，如何對待石礫含量？依據(jù)實礫含量多少以形容詞形式冠在確定得知名稱前三.土壤質地性狀三.土壤質地性狀孔性滲透性侵蝕性三.土壤質地性狀漲縮性毛管水上升高度決定了對地下水的利用，也決定了鹽堿土的形成3.不同質地土壤基本性狀generalcharacteristicsofsoiltexture特性characteristics砂土Sand壤土loam粉砂壤土Silt粘土clay感覺feel粗砂gritty粗砂gritty滑膩silky塊、粘Cloudyorplastic鑒別Identification疏松loose粘結cohesive指紋狀Showsfingerprint光澤Givesshinystreak內排水Internaldrainage強Excessive好good正常Fair較差Fair-poor植物有效水Plantavailablewater低Low中等Medium高High高High牽引力Drawbarpull高Light高light中等medium重Heavy耕性Tillability容易Easy容易Easy中等Medium困難Difficult徑流潛勢Runoffpotential低Low較低Low-medium高High較高Medium-high導水性Water-transportability低Low中等Medium高High高High風蝕性Winderodibility高High中等Medium低low低Low土壤質地類型性狀總結質地類型優(yōu)點缺點農(nóng)業(yè)利用砂土sand透水性強。耐澇通氣良好對作物根系阻力小土壤溫差大-暖性土耕性好，不龜裂-輕土性燥-易促易控-燥性土保水性差，不抗旱保肥力差，養(yǎng)分易淋失；養(yǎng)分貧瘠（瘦土）；易漏水漏肥，易淀漿板結（片狀礦物）

“少肥一把草，多肥立即倒”勤澆水勤施肥（少量多次）；宜種塊根塊莖、入土結莢，易促易控作物（棉花）和生產(chǎn)糖分作物；播量（少）播深畦子短而寬；防寒及時發(fā)小苗不發(fā)老苗粘土clay保水保肥力強供肥緩（口緊）、穩(wěn)養(yǎng)分豐富抗旱力強；易起漿“大糞不過丘，清水淌肥田”通氣透水性差，易積水；土壤溫度回升慢（冷性土）土緊耕性差-重土；升降溫慢，干時緊實堅硬濕時泥爛，耕作費力。“施肥見效慢，后勁倒也足”灌水和施肥少次多量；宜種種子籽粒小、須根系、生育期長作物和水稻；播量多，播種宜淺不宜深；精細整地、破除板結、勤中耕松土、畦子宜窄而長；重視有機肥使用。發(fā)老苗不發(fā)小苗壤土loam具備了砂土和粘土優(yōu)點，是旱地農(nóng)業(yè)最為理想的質地類型。群眾叫二合土（三砂七泥或四砂六泥），即發(fā)小苗也發(fā)老苗水田較為理想的質地類型為粘土中國土壤質地分布規(guī)律（一）土壤剖面質地分層原因1.自然因子：（1）河流沉積，季節(jié)性水流的產(chǎn)生，緊出砂慢出泥，不緊不慢出兩合。（2）

風成（3）土壤形成過程產(chǎn)生—殘積粘化和淀積粘化剖面質地層次性反映了土壤形成特征和氣候變遷問題。2。人為因素帶水耕作沉積原因，在犁底層和耕層間分化出砂層

四.土壤質地層次性（texturalprofile)四.土壤質地層次性（二）基本類型肥力特征要注意土壤質地的層次性表現(xiàn)為上砂下粘、上粘下砂或砂粘相間。上砂下粘：膠泥底、上浸地，托水又托肥；上粘下砂：砂礫底、菜藍地，漏水又漏肥。上部為輕壤質，下層為中壤~重壤，這種土壤既有利于種子出苗，又利于苗期根系下扎吸水吸肥，對土壤水、肥、氣、熱狀況具有較強的調節(jié)能力。有利于植物生長。這種土稱為“蒙金土”。

蒙金土上層為砂壤-輕壤，而下層為中壤到重壤較理----蒙金土的剖面構型（或叫上輕下重型）五.不良土壤質改良（一）摻砂摻粘，客土法改良（客土加入本中）“黃泥巴（粘土）見了砂，好像孩子見了媽”，“紅膠泥河面砂，糊里糊涂大石八”。--因地制宜。事例：河套平原運紅泥就地固沙丘，運風沙土改良紅泥土“。（二）翻淤壓砂或翻砂壓淤（三）引洪漫淤或引洪漫砂（一年洪水三年肥）--寧夏的灌淤土（四）增施有機肥料（五）因土種植因土種植是揚長避短，充分發(fā)揮不同質地土壤生產(chǎn)潛力的有效途徑，農(nóng)諺說“砂地棉花，膠土瓜（南瓜）,石子地里種芝麻”等。說明根據(jù)作物土宜特性安排種植能收到增產(chǎn)效果。一般認為：薯類、花生、西瓜、棉花、豆類、杏等較適宜于砂壤土；小麥玉米、水稻、高粱等較適宜于粘質土壤。（六）生物改良營造農(nóng)田防護林網(wǎng)，種植綠肥作物等—防風固沙。粘土施用膨化巖石類。珍珠巖、膨化頁巖、巖棉、陶粒、浮石、硅藻土等。在草坪建植中，不要用粉煤灰或爐渣（堿性）六.土壤質地測量簡易土壤質地的測定方法砂土：能見到或感覺到單個砂粒。干時抓在手中，稍松開后即散落；濕時可捏成團，但一碰即散。

砂壤土：干時手握成團，但極易散落；潤時握成團后，用手小心拿不會散開。壤土：干時手握成團，用手小心拿不會散開；潤時手握成團后，一般性觸動不至散開。粉壤土：干時成塊，但易弄碎；濕時成團或為塑性膠泥。濕時以拇指與食指撮捻不成條，呈斷裂狀。粘壤土：濕土可用拇指與食指撮捻成條，但往往受不住自身重量。粘土：干時常為堅硬的土塊，潤時極可塑。通常有粘著性，手指間撮捻成長的可塑土條。六.土壤質地測量（一）搓試法（feelmethod）原理：可塑性和粘結性（二）機械分析

mechanicalanalysis(四)顆粒分析1.概念:測定土壤顆粒粒級組成的方法叫顆粒分析(fractionalanalysis)，也叫機械分析(mechanicalanalysis)2.機械分析技術路線Mechanicalanalysis樣品準備Samplepreparation分級定量(Fractionation)去除膠結劑Removalofcementingagents分散顆粒Dispersionofparticles篩分Sieving沉降法Sedimentation土壤機械分析主要依賴于兩個方面:樣品分散情況和準確分級定量3.土壤沉降分析(sedimentation)(1)沉降分析基本原理:---Stock’slaw

機械分析原理被叫做Stock’sLaw于1851(1845)年研究得出了顆粒在液體介質中運動時所受到的液體阻力F(viscousdrag)，為顆粒分析奠定了基礎。這是Stock’s的貢獻。當顆粒在液體中作勻速沉降運動時則有：Stock’slaw溫度對顆粒沉降影響不同溫度下水的密度和粘滯系數(shù)ValuesofthedensityandViscosityofwater,η,atvarioustemperature溫度(0C)Temperature密度(g/cm3)DensityOfwater粘滯系數(shù)(g/m.s)Viscosityofwater102030400.999700.998200.995650.992221.30371.00190.79820.6540顆粒在200C中沉降速度比在100C中大30%.在300C時沉降速度比在250C時快12%

恒溫還有助于防止器壁與懸液內部溫度差所產(chǎn)生的液體對流現(xiàn)象發(fā)生.顆粒分析過程

Determination0fparticlesizedistribution(1)土樣分散處理(dispersionprocess)A.物理分散(mechanicaldispersion):未加化學分散劑,用機械方法進行的分散過程.—研磨(滾動)、煮沸、振蕩、攪拌、摩擦、搗潰、洗滌、超聲破（限定功率和頻率，？）優(yōu)點:對土粒破壞作用小,是化學分散基礎.缺點:達不到徹底分散.B.物理-化學分散(mechanical-chemicaldispersion):加入化學實際,結合物理的方法破壞和去除土壤結構膠結劑.

國際法A(標準法):H2O2(hydrogenperoxide)去除有機質(Hu<0.01g/g土時,可以不去)(CO2↑)稀鹽酸(HCl)去除CaCO3和三氧化二物(離子交換反應和石灰反應,CO2↑).要進行抽氣過濾,直至無Ca淋出為止.然后加入鈉鹽。鹽酸溶解了一部分粘粒和無定型化合物,叫做鹽酸洗失量,有時高達10~20%要計入粘粒含量中或者單獨記錄下來.Качинский法(卡氏法):土樣用0.05MHCl沖洗,將土樣中水溶鹽、石灰、以及交換態(tài)鈣、鎂去除，按照土壤交換容量（CEC）計算加入鈉鹽。(破壞了碳酸鈣,有機質已不再起作用)C.化學分散:加入化學分散劑(鈉鹽)(條件:Na鹽\緩沖性\離子交換不可逆性)

中性土壤Na2