土壤肥料学：第三章第一节 土壤孔隙与结构

华中农业大学第三章第三章 土壤的基本性状土壤的基本性状华中农业大学第一节第一节 土壤的孔隙性土壤的孔隙性第二节第二节 土壤的结构性土壤的结构性第三节第三节 土壤的耕性土壤的耕性第四节第四节 土壤的酸碱性土壤的酸碱性第五节第五节 土壤的电性与离子交换土壤的电性与离子交换第六节第六节 土壤的氧化还原状况土壤的氧化还原状况物理性质物理性质化学性质化学性质华中农业大学本章重点本章重点土壤的容重及孔隙度的计算土壤的容重及孔隙度的计算团粒结构的特点（优点）团粒结构的特点（优点）土壤酸度的种类、来源、与养分的关系土壤酸度的种类、来源、与养分的关系土壤离子交换特点、意义土壤离子交换特点、意义土壤氧化还原状况与土壤管理的关系土壤氧化还原状况与土壤管理的关系华中农业大学1.1.土壤相对密度和容重土壤相对密度和容重2.2.土壤孔隙度的土壤孔隙度的概念及概念及计算计算3.3.土壤土壤孔隙类型孔隙类型4.4.土壤土壤孔性与作物生长孔性与作物生长华中农业大学土壤的相对密度：土壤的相对密度：单位体积土壤固体颗粒单位体积土壤固体颗粒(不含孔隙不含孔隙)的烘干重与同体积水重之比。的烘干重与同体积水重之比。1.1. 土壤相对密度土壤相对密度和容重和容重名称密度名称密度正长石2.542.58 黑云母 2.803.20斜长石2.622.76白云母2.763.10石英2.602.70角闪石、辉石2.903.60方解石2.712.90 磷灰石3.163.22白云石2.802.90赤铁矿4.905.30高岭石2.602.65褐铁矿3.604.00蒙脱石2.532.74腐殖质1.201.80华中农业大学 同一土壤中，不同大小土粒的腐殖质含量和矿物组成不同，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。因而其密度也不同。 多数土壤的密度为多数土壤的密度为2.62.7g/cm3，因此计算中往往采用，因此计算中往往采用2.65 g/cm3 。注意华中农业大学 r rb = mass of solids total volume1.1. 土壤相对密度和土壤相对密度和容重容重土壤容重（土壤容重（Bulk Density）*：自然状态下单位体自然状态下单位体积土壤的烘干重。积土壤的烘干重。土壤容重值多介于土壤容重值多介于1.0-1.5 g/cm3范围内范围内夯实的土壤容重则可高达夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0 g/cm3华中农业大学环刀法环刀法测定土壤容重测定土壤容重华中农业大学影响容重值的因素p质地（砂质土、粘土）p结构p有机质含量p各种自然因素和人工管理措施 (灌溉、排水、耕作、施肥)耕层土壤容重一般以耕层土壤容重一般以1.01.3 g/cm3为宜。为宜。华中农业大学 土壤容重的用途土壤容重的用途* * * *计算工程土方量计算工程土方量估算各种土壤成分储量估算各种土壤成分储量计算土壤孔隙度计算土壤孔隙度计算土壤储水量及灌水（或排水）定额计算土壤储水量及灌水（或排水）定额1.1. 土壤相对密度和土壤相对密度和容重容重华中农业大学土壤重量土壤重量= =土壤体积土壤体积土壤容重土壤容重p 计算工程土方量计算工程土方量例：例：1公顷耕层土壤重量（耕层以公顷耕层土壤重量（耕层以20 cm计算，容计算，容重为重为1.25 g/cm3 ） = 10000m20.20m1250kg/m3 = 2500000 kg=2500 t 华中农业大学p 估算各种土壤成分储量估算各种土壤成分储量例：耕层土壤（例：耕层土壤（20 cm计算，容重为计算，容重为1.25 g/cm3 ），），有机质含量为有机质含量为15 g/kg，全氮含量，全氮含量0.75g/kg。求每公顷。求每公顷土壤中有机碳和全氮的储量？土壤中有机碳和全氮的储量？ 有机碳储量有机碳储量= 10000m20.20m1.25g/cm315g/kg = 37500000 g = 37500 kg=37.5 t 全氮储量全氮储量= 10000m20.20m1.25g/cm30.75g/kg = 1875000 g = 1875 kg=1.875 t 华中农业大学2.2. 土壤孔隙度的土壤孔隙度的概念及概念及计算计算土壤孔隙：土壤孔隙：土壤中土粒与土粒、土团与土团之间相土壤中土粒与土粒、土团与土团之间相互支撑，构成许多弯弯曲曲、粗细不同和形状各异互支撑，构成许多弯弯曲曲、粗细不同和形状各异的孔隙的孔隙华中农业大学土壤孔隙度土壤孔隙度( (孔度孔度) )* * * *：单位容积土壤中孔隙容积单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。占整个土体容积的百分数。土壤孔隙度一般在土壤孔隙度一般在40-70之间变动；之间变动；大小与土壤质地、结构、有机质含量等有关。大小与土壤质地、结构、有机质含量等有关。2.2. 土壤孔隙度的土壤孔隙度的概念及概念及计算计算华中农业大学疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度华中农业大学孔隙比：孔隙比：土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。结构良好的耕层土壤的孔隙比应结构良好的耕层土壤的孔隙比应1。 华中农业大学 土壤的三相土壤的三相2.2.土壤孔隙度的土壤孔隙度的概念及概念及计算计算固相率固相容积固相率固相容积/ /土体容积土体容积容重容重/ /密度密度液相率液相容积液相率液相容积/ /土体容积土体容积土壤容积含水率土壤质量含水量土壤容积含水率土壤质量含水量(%)(%)* *土壤容重土壤容重气相率气相容积气相率气相容积/ /土体容积土体容积 孔隙度孔隙度- -液相率液相率 孔隙度孔隙度- -容积含水率容积含水率华中农业大学土壤三相比固相率：容积含水率：气相率土壤三相比固相率：容积含水率：气相率适宜的土壤三相比为：适宜的土壤三相比为：固相率固相率50%左右，左右，容积含水率容积含水率25-30%，气相率气相率15-25%2.2.土壤孔隙度的土壤孔隙度的概念及概念及计算计算华中农业大学p计算土壤孔隙度计算土壤孔隙度例：求某土壤孔隙度（容重为例：求某土壤孔隙度（容重为1.25 g/cm3 ） = （1-1.25/2.65）100% = 52.8% 华中农业大学p 计算土壤储水量计算土壤储水量1hm2的的1m土层储水量：土层储水量： =10000m21m1.3 g/cm325% = 10000m21m1.3 t/m325% = 3250 t/hm2 = 3250m3/hm2 =325mm 设土壤含水量设土壤含水量25%，容重为，容重为1.3 g/cm3。求。求1公顷的公顷的1m深土层的储水量？深土层的储水量？公公式式华中农业大学非活性孔隙非活性孔隙 1.5105Pa毛管孔隙毛管孔隙 0.02-0.002 mm， 1.5105-1.5104Pa通气孔隙通气孔隙 0.02mm， S10 cm 大块状结构；大块状结构；510 cm 块状结构；块状结构；15 cm 碎块状碎块状结构结构。“土坷垃土坷垃”华中农业大学1.1. 土壤结构体的类型土壤结构体的类型u 块状和块状和核状核状结构结构 p 形状：形状：立方体型，边面棱角明显，结构表面往往有铁立方体型，边面棱角明显，结构表面往往有铁锰胶膜出现，泡水以后不易散开。锰胶膜出现，泡水以后不易散开。p 出现部位及原因：出现部位及原因： 出现部位：出现部位：淀积层（心土、底土层）淀积层（心土、底土层） 出现原因：出现原因：有机质极缺，质地粘重。有机质极缺，质地粘重。p 大小划分（轴长）：大小划分（轴长）： 13 cm 华中农业大学1.1. 土壤结构体的类型土壤结构体的类型u 柱状和棱柱状结构（立土）柱状和棱柱状结构（立土） p 形状：形状：侧侧面面、横横断面形状不规则。断面形状不规则。p 出现部位及原因：出现部位及原因： 出现部位：出现部位：常在干旱半干旱地带的底土出现，是碱化土常在干旱半干旱地带的底土出现，是碱化土壤的标志特征，壤的标志特征， 出现原因：出现原因：质地粘重，干湿交替作用下形成。质地粘重，干湿交替作用下形成。p 大小划分（轴长）：大小划分（轴长）： 大柱状结构，大柱状结构，5cm； 柱状结构，柱状结构，35cm； 小柱状结构，小柱状结构，3mm者为板状，者为板状， 3mm者为片状。者为片状。华中农业大学这些类土壤结这些类土壤结构体有利于植构体有利于植物生长么？物生长么？WHY?WHY?孔隙少，水气不通，微生物活动孔隙少，水气不通，微生物活动弱，养分无法释放弱，养分无法释放土粒排列紧凑，几乎无大孔隙，土粒排列紧凑，几乎无大孔隙，不利于根系发育和透水通气保水不利于根系发育和透水通气保水华中农业大学1.1. 土壤结构体的类型土壤结构体的类型u 团粒状和粒状结构团粒状和粒状结构 p 形状：形状：圆球形（圆球形（“蚂蚁蛋蚂蚁蛋”，“米糁子米糁子”）p 出现部位：出现部位： 表层，有机质肥沃土壤。表层，有机质肥沃土壤。 p 大小划分（轴长）：大小划分（轴长）： 0.2510 mm者为团粒结构；者为团粒结构； Al3+ Ca2+ Mg2+ H+ NH4+ K+ Na+阳离子凝聚作用阳离子凝聚作用 (cation coagulation) 土壤胶粒通常带有负电土壤胶粒通常带有负电荷，带负电荷的土壤胶粒荷，带负电荷的土壤胶粒在阳离子作用下，发生相在阳离子作用下，发生相互凝聚。互凝聚。 华中农业大学 水膜水膜(water film)的粘结作用的粘结作用 土粒在水膜的作用下，在土土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成弯月面，由于弯月粒接触处形成弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土粒团面内侧的负压，把相邻的土粒团聚在一起，形成土团。聚在一起，形成土团。Soil particleSoil particle水膜水膜华中农业大学土壤胶体的胶结作用土壤胶体的胶结作用(cementation) 华中农业大学有机有机矿质复合体矿质复合体的胶结作用的胶结作用 华中农业大学干湿交替和冻融干湿交替和冻融交替作用交替作用生物的作用生物的作用土壤耕作土壤耕作v干湿交替干湿交替胶体胶体物质的干缩湿胀导致，物质的干缩湿胀导致，破碎土团破碎土团v冻融交替冻融交替冰的冰的挤压，破碎土团；胶挤压，破碎土团；胶体脱水凝聚（北方秋体脱水凝聚（北方秋耕、冬灌和冬犁晒垡）耕、冬灌和冬犁晒垡）v分割和挤压作用分割和挤压作用v分泌物和死亡后产分泌物和死亡后产生的多糖和腐殖质的生的多糖和腐殖质的团聚作用团聚作用v真菌、放线菌菌丝真菌、放线菌菌丝的缠绕的缠绕v蚯蚓的加工作用蚯蚓的加工作用v疏松土壤，破除疏松土壤，破除结皮和板结结皮和板结v结合施肥，特别结合施肥，特别是有机肥，利于发是有机肥，利于发挥胶结剂作用挥胶结剂作用v耕作要掌握好宜耕作要掌握好宜耕期耕期切割造型过程切割造型过程华中农业大学1 1）合理耕作合理耕作p在最佳土壤水分含量期耕作在最佳土壤水分含量期耕作p耕作方法（深耕、中耕、少耕、免耕等）耕作方法（深耕、中耕、少耕、免耕等）2 2）轮作与间套种轮作与间套种p水旱轮作水旱轮作p禾本科与豆科间作轮作、套作禾本科与豆科间作轮作、套作3 3）施肥、改良化学性质施肥、改良化学性质p有机肥、稻草直接还田、石灰、化肥有机肥、稻草直接还田、石灰、化肥4.4. 土壤结构性评价与管理土壤结构性评价与管理华中农业大学4）结构改良剂（）结构改良剂（soil conditioner）天然：从天然有机物提取天然：从天然有机物提取多糖、多糖醛、纤维素、木质素、树脂和腐殖酸多糖、多糖醛、纤维素、木质素、树脂和腐殖酸人工合成：人工合成：聚丙烯酸类聚丙烯酸类、醋酸乙烯马来酸类、聚丙烯醇类、醋酸乙烯马来酸类、聚丙烯醇类、四基铵盐化合物等四基铵盐化合物等4.4. 土壤结构性评价与管理土壤结构性评价与管理用量仅为土重的用量仅为土重的0.01%-0.1%，效果可维持，效果可维持23年年华中农业大学土壤改良剂的应用土壤改良剂的应用华中农业大学本节思考题本节思考题1 1、名词解释：密度、容重、孔隙度、团粒结构；、名词解释：密度、容重、孔隙度、团粒结构；2 2、计算：容重、孔隙度相关计算；、计算：容重、孔隙度相关计算；3 3、土壤孔隙的类型及其作用；、土壤孔隙的类型及其作用；4 4、土壤结构体的类型？、土壤结构体的类型？5 5、团粒结构在维持土壤肥力方面的作用？、团粒结构在维持土壤肥力方面的作用？华中农业大学1. 1. 随着有机质含量增减，土壤容重也在发生变化随着有机质含量增减，土壤容重也在发生变化( )( )2. 2. 表层土壤容重一般小于底层土壤表层土壤容重一般小于底层土壤( () )3. 3. 土壤的孔隙分布主要是指土壤中各类孔隙所占的比例土壤的孔隙分布主要是指土壤中各类孔隙所占的比例()()4. 4. 粘质土孔隙度大但通透性差，而砂质土孔隙小但通透性强粘质土孔隙度大但通透性差，而砂质土孔隙小但通透性强( () ) 5. 5. 团粘结构在任何质地土壤上都可以形成团粘结构在任何质地土壤上都可以形成()()6. 6. 土壤结构性的好坏反映在土壤孔隙的数量和质量两方面土壤结构性的好坏反映在土壤孔隙的数量和质量两方面( () )7. 7. 不论旱田还是水田土壤有团粒结构肥力才高不论旱田还是水田土壤有团粒结构肥力才高()()8. 8. 蒙金土是上层质地粘重而下层质地较轻蒙金土是上层质地粘重而下层质地较轻( () )9. 9. 土壤微结构体由土壤矿物质、有机质和孔隙所组成土壤微结构体由土壤矿物质、有机质和孔隙所组成()()10.10.使用有机肥不仅可提高土壤有机质含量，也可改变土壤质地使用有机肥不仅可提高土壤有机质含量，也可改变土壤质地（）快速测验快速测验