土壤学第4章课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第四章 土壤物理性质,第一节 土壤孔性,孔隙,土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙,土,壤,孔,性,孔隙度（孔隙的数量）,孔隙类型（孔隙的大小及其比例）,土壤气、液两相的总量,气、液两相的比例,土壤孔性（孔隙性质） ：指土壤中的孔隙数量，大小孔隙的分配及其在各土层的分布,。,小,孔,隙,大,孔,隙,一、土壤密度,单位体积,固体,土粒（不包括粒间孔隙）的重量叫土壤密度，单位是,g/cm,3,.,土壤比重（相对密度）是指单位体积（不含孔隙）干燥土粒的质量与同体积标准状况水的质量之比，即：土壤比重土粒密度水密度。,多数土壤的密度为,2.6,2.7,克,/,厘米,3,，在机械分析中计算各级土粒的沉降速率时，往往采用“常用密度值”即,常用土壤密度值：,2.65,克,/,厘米,3,。,注意,在同一土壤中,不同大小土粒的腐殖质含量和矿物组成不同，因而其密度也不同。,单位,g/cm,3,吨,/,米,3,，测定时在田间取一定容积的原状土，烘干称重，算成单位容积的土壤重量。,二、土壤容重,1,、定义：,单位体积土壤体（包括孔隙）的干重。,曾称土壤假比重。它的数值总是小于土壤密度，两者的质量均以,105,110,下烘干土计。,2,、容重比比重小,，容重的大小由比重和孔隙数量来决定，主要是孔度。,一般砂土，其它土壤，某些底土可达,2.0,。,砂土孔度小，一般砂土容重,壤土和粘土。,3,、应用,反映土壤松紧度。,计算土壤重量及土壤中各组分数量。,计算孔度,在质地相似条件下比较,容重小：表明疏松多孔，结构性良好，反之紧实；过松会加快水分损失。,容重大：过紧，不利根系发育，通气透水。,旱作：适宜范围，砂土可以偏高些 。,例：,1,公顷耕层土重：耕层厚,0.2m,，容重,1.15,吨,/,米,3,10000m,2,0.2m1.15,吨,/,米,3,= 2300,吨,相当于每亩土,15,万公斤，,150,吨，常取值,30,万斤,/,亩。,根据土壤重量，可计算水分，养分，有机质等贮量，如某耕层土壤含,N,量为,0.1%,，则,1,公顷含,N,量为：,23000000.1%=2300,公斤,1,、 土壤孔隙度,单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。它表示土壤中各种大小孔隙度的总和。一般是通过土壤容重和土壤密度来计算。,1cm,3,土壤，孔隙,0.55cm,3,，该土壤孔度为,55%,，其余,0.45cm,3,（,45%,）为固体容积。,孔度计算：土壤孔度（,%,）（,1,容重,/,比重）,x 100,三、土壤孔性,砂土,30,45%,，壤土,40,50%,，粘土,45,60%,，团粒结构好者,55,65%,*,土壤孔隙比孔度,/,（,1,孔度）例,55%/45%,1.12,孔度的推导,土壤孔度（,%,）土壤毛管孔度（,%,）土壤非毛管孔度（,%,）,*土壤毛管孔度（,%,） 土壤田间持水量（重量,%,）,x,容重,2,、,土壤孔隙类型,非活性孔,：又称无效孔、束缚水孔。 这是土壤中最细微的孔隙，当 量孔径一般,1.510,5,Pa,。,毛管孔隙,：当量孔径约为,0.2-0.02mm,土壤水吸力,1.510,4,Pa- 1.510,5,Pa,具有毛管作用。,通气孔隙（非毛管孔度）,：当量孔径,0.2mm,相应的土壤水吸力,1.510,4,Pa,毛管作用明显减弱。,毛管孔度：毛管孔容积占土壤总容积的百分数。,非毛管孔度：非毛管孔容积占土壤总容积的百分数（也称通气孔度）,当量孔径,:,是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙的形状及其均匀性无关。土壤水吸力与当量孔径的关系式为：,d = 3/T,d,为孔隙的当量孔径（,mm,）、,T,为土壤水吸力（,100Pa,）,孔隙分级：,毛管孔度：保水性指标；,非毛管孔度：通气一透水性指标；,旱作：适宜于生长要求,总孔度,50,60%,毛管孔度 ：非毛管孔度 ,2,：,1,通气孔度必须,8,10%,以上，最好,15,20%,。,同一土壤，容重增加，常常是压缩非毛管孔度，紧实、通气力下降，毛管孔度影响较小。,上述基于不积水情况考虑，若通气孔积水，则考虑空气孔度，固液气,2,：,1,：,1,较好，就旱作而言，空气孔度为,10%,是一界限，低于此值则减产。,3,、土壤孔性与作物生长,如果土壤的形成仅仅是岩石破碎成砂粒、粉粒、粘粒的话，土壤就不会有它独特的性质，颗粒的重组和造形是重要的成土过程。,土壤结构性：由土壤结构体的种类、数量及其相应的孔隙状况等产生的综合特性。,第二节土壤结构性,一、土壤结构体：,土粒互相排列和团聚成一定形状，一定大小的土块和土团。它们具有一定程度的力稳性、水稳性和生物稳定性。,直径,1cm,以上，长、宽、高大致相似，小的包括碎块状及核状结构,；,纵轴横轴，棱角明显，棱柱状，如排水性好粘质水稻土底土；棱角不明显，柱状，碱土心土中；,横轴远大于纵轴，下层土壤中，表层结壳,团粒（,0.25,10mm,），微团粒（,0.25mm,），多存在表土中，表面粗糙，有裂痕，根系穿插多，排列疏松，肥沃土壤的结构形态。,块状结构,棱柱状和柱状结构,片状,团粒结构,土壤结构体的类型,毛管孔隙,微团粒,土,壤,团,粒,体,土壤结构体形成的两个过程：,粘结团聚和切割造型。,块状、柱状、片状结构体：,单粒,-,粘结,-,致密大土块,-,各种应力作用崩解,-,成各种结构体，无多次团聚，孔度小，孔隙大小比较一致。,团粒结构体形成，多次复合和团聚：,单粒,-,凝聚,-,微凝聚体,(,粘团，,0.005mm)-,逐级粘合、胶结,-,微团聚体,(,微团粒,0.25mm)-,多级团聚,-,团粒（,0.25-10mm,）。,二、土壤团粒结构形成机制,单个土粒,团聚体,微团粒,形成阶段与步骤,土,壤,团,粒,体,毛管孔隙,微团粒,（一）,胶体凝聚作用,胶粒带电，分子引力，电解质浓度，高价离子，,Ca,2+,，形成微凝聚体,(,或粘团,),。,（二）,胶结物质,包栝人工施加胶结物质,(,石灰，有机肥，结构改良剂等,),。,1,、无机胶结物质,（,1,）简单无机胶体：,Fe, Mn, Si, Al,水合氧化物以胶膜形式复盖于土粒表面，变成凝胶时，把土胶结在一起，干燥脱水老化后，孔度低，孔隙小；碳酸钙、硅酸钙胶结成棱状结构体。紧密，孔度小，孔径小。,（,2,）粘粒：比表面大，粘结力强，有重要作用，粘粒含量少的土壤，结构难形成。,2,、有机胶结物质,腐殖质，多糖类，木质素，蛋白质，微生物分泌物，菌丝等，以腐殖质、多糖最重要。,真菌菌丝体等，暂时机械胶结，保持数星期；新加有机质，作用明显。,微生物分解中间产物，果胶质，多糖类,-,过渡性的，数日。,腐殖质胶结，抗微生物分解,(,胡敏酸重要,)-,长期性的很强的抗微生物分解能力，与粘粒联结成有机,-,矿物复合体。,土粒的粘结团聚：,砂粒,砂粒,粉粒,粉,粒,粘粒,腐殖质,土粒,土粒,土粒,Fe,2+,腐,殖,质,Fe,3+,Al,3+,土粒,土粒,土粒,Ca,2+,腐,殖,质,（三）,土体切割造形,1,、植物根系作用,穿插，挤压，脱水收缩,2,、干湿交替和冻融交替，裂开,3,、土壤耕作,耕耙作用,良好的团粒结构体：,具有一定的大小；,具有大小不同的多级孔隙；,具有一定的水稳性、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,团粒结构体具多级构造，孔度大，毛管孔、非毛管孔分配较为理想。团粒内小孔隙，团粒间大孔隙。,团粒大小：干旱地区以,0.5-3mm,为好，温润地区,10mm,，抗侵蚀力强，水稻田微团粒,0.01-1mm,。,(,一,),水分与空气并存的矛盾得到解决,团粒间为通气孔，通气，透水，减少地表迳流、水土流失。毛管孔靠团粒接触点相通，干旱时，团粒表土收缩，与其下的结构体脱离，毛管中断，减少蒸发损失，抗旱力强。,团粒内大量毛管孔，保持水分，供作物吸收。,(,二,),改善了土壤保肥供肥性能,表面与空气接触，微生物活动强烈，好气分解有机质，供肥性好；内部贮存水分，通气不良，嫌气微生物活动，有利于养分保存和腐殖质形成。,(,三）宜于耕作与根系发育,团粒球形，排列疏松，有利根系发育。耕作阻力小，宜耕期长。,三、土壤团粒结构在肥力上的作用,小水库，小肥料库，协调了保肥供肥矛盾,增施有机肥；适量石灰,合理轮作： 水旱轮作，与牧草轮作,合理耕作： 适时耕作,结构改良剂的应用,：,1),天然,:,纤维素，木质素，多糖，泥炭等植物残体,2,),人工合成：如,Krilium,聚丙烯酸钠。南京土壤所，用聚丙烯腈制剂，施用量,0.2-0.02%,之间，效果很好。,四、改良土壤结构性的途径,动力学性质包括： 土壤结持性,(,粘结性，粘着性，塑性,),胀缩性,压板,穿透阻力和牵引阻力等,土壤受外力作用时发生形变，显示一系列动力学性质称土壤物理机械性，对耕作和根系生长很重要。,第三节 土壤物理机械性和耕性,指不同含水量下土壤粘结性，粘着性和塑性的综合表现。,（一,),土壤粘结性,土粒之间,通过各种引力而互相粘结在一起的性质。,粘结力大，耕作阻力也大。,1,、粘结力,(,内聚力,),土粒,-,水膜,-,土粒之间的粘结作用,2,、影响粘结的因素,1),、比表面：粘粒含量 含量高,粘结力强，砂土几无粘结力,团粒结构,腐殖质含量,2),、含水量：干燥时粘结力最大，随着含水量增加，水膜增厚，,粘结力减少，水分达到饱和时，粘结性消失。,一、土壤的物理机械性,（二,),土壤粘着性,土粒粘附于,外物,的性质,指土粒,-,水膜,-,外物间的相互吸引的性能,1),、含水量：干燥的土壤无粘着力，随着水分含量增加，土粒与外物间的水膜生成（粘着点），粘着力增强，继而水膜太厚，粘着力下降，到可流动的泥浆时（脱粘点），消失。,2),、接触面：砂，团聚体，形成锯齿状，不连续水膜，粘着力低,粘粒、有机质含量；,交换性阳离子。,（三,),土壤塑性,指土壤在外力作用下变形，当外力停止或土壤变干后仍能保持改变了的形状的特性。,原因：片状粘粒及其水膜引起的。,只有在一定含水量范围以内才出现，即土粒水膜增厚到允许土粒滑动变形，而又没有丧失其粘结性的范围。,下塑限,(,塑限,),：开始呈现可塑性的最小含水量。,上塑限,(,流限,),：保持可塑性的最大含水量。,塑性指数,(,塑性值,),：上、下塑限之差。塑性值越大，表示土壤塑性越强，随粘粒含量增加而增加，均以含水量,%,表示,土壤呈现塑性的含水量范围称塑性范围，塑性范围内土壤不宜耕作。,土壤结持性常数，下塑限，上塑限，塑性指数，粘着点，脱粘点。,（一,),宜耕范围,-,适宜于耕作的土壤含水量范围。,宜耕期,-,土壤保持适宜于耕作含水量的时间。,耕性：耕作中土壤表面的各种性质，以及耕作后土壤的表现，包括耕作难易，耕作质量好坏，宜耕期长短。,耕作对土壤要求：,耕作阻力可能小,耕作质量好,宜耕期长,（二,),土壤结持性阶段及耕作时期选择,结持性阶段： 坚硬态,-,松脆态（酥软态）,-,可塑态,-,泥浆态 旱地宜选择酥软态，水田选择泥浆态。,二、土壤的宜耕状态与宜耕期,下塑限 上塑限,团粒结构的不稳定性：常遭到破坏，不能经久维持,水的作用，冲击，泡散； 农机具压碎；,NH,4,+,，,Na,+,等一价离子取代二价阳离子，分散； 微生物分解有机质，破坏有机,-,矿质复合体。,要求采取措施：,使破坏减少至最小；,促进新的团粒形成；,对非团粒结构土壤设法改良之。,第四节 土壤物理性质的调节,在适耕期内耕作,精耕细作,增施有机肥料，促进团粒结构形成,合理耕作,水旱轮作,农作物与牧草,(,豆科和禾本科,),农作物,-,绿肥轮作,合理轮作,石灰，石膏和土壤改良剂的应用,石灰：酸性改良剂，钙质，促结构形成；,石膏：促凝聚，改善结构，改良碱土；,结构改良剂：天然有机物质；人工合成改良剂,