第一节土壤的物理性质土壤物理性质与植物的生态关系非常密切。
土壤的物理性质是指土壤孔性、土壤结构性、土壤耕性、土壤热性质等。
本节着重讨论土壤孔性、土壤结构性、土壤耕性、土壤热性质的变化情况，并由此引起的土壤水分、土壤空气和土壤热量等变化规律。
了解土壤物理性质与植物的关系，可以为园林植物合理耕作、施肥、灌溉、排水等措施提供理论依据。
一、土壤孔性土壤孔性是土壤的一项重要物理性质，对土壤肥力有多方面的影响。
土壤孔性反映在土壤的孔度、大小孔隙的分配及其在各土层中的分布情况等方面。
土壤的孔性如何，决定于土壤的质地、有机质含量、松紧度和结构性。
调节土壤的孔性，极其有利于土壤肥力的发挥和作物的生长发育，是土壤耕作管理的重要任务之一。
(一)土壤密度、容重的概念1．土壤密度单位体积的固体土粒(不包括粒间孔隙)的质量叫做土壤密度或土粒密度，单位g／cm3 土壤密度的数值大小，主要决定于土壤矿物质颗粒组成和腐殖质含量的多少。
一般土壤的密度在2.60～2.70g／c m3范围内，通常取其平均值2.65g／c m3，一般土壤有机质的密度为1.25～1.40g／cm3，故土壤中有机质含量愈高，土壤密度愈小。
2．土壤容重(1)概念土壤容重即自然状态下单位体积干燥土壤(包括土壤孔隙在内)的质量。
单位g／cm3。
其数值大小随孔隙而变化，不是常数，大体为1.00～1.80g ／cm3。
它与土壤内部性状如土壤结构、腐殖质含量及土壤松紧状况有关。
水田土壤水分饱和时的单位体积土壤(折成烘干土)质量称浸水容重。
浸水容重的大小在一定程度上能反映出水稻土在泡水时的淀浆、板结和肥沃程度。
(2)特点①土壤容重的数值小于土粒密度。
因为计算容重的体积包括土粒间的孔隙部分。
②土壤容重可反映土壤的孔隙状况和松紧程度。
砂土孔隙粗大，但数目较少，总的孔隙容积较小，容重较大；反之，黏土的孔隙容积较大，容重较小；壤土的情况介于两者之间。
土壤愈疏松，或是土壤中有大量的根孔、小动物穴或裂隙，则孔度大而容重小；反之，土壤愈紧实则容重愈大。
③土壤容重值经常变化。
由于经常受外部因素，如降雨、灌水、耕作活动的影响，因此土壤容重值经常发生变化。
一般说来，砂质土壤的容重变化于1.2～1.8g／cm3之间，黏质土壤的容重变化于1.0～1.5g/cm3。
之间。
一定条件下，土壤容重值的大小是土壤肥力高低的重要标志之一。
(3)应用土壤容重是一个十分重要的基本数据。
生产实践中有多种用途。
①根据容重判断土壤的松紧状况在土壤质地相同的条件下，容重的大小可以反映土壤的松紧度。
容重小，表明土壤疏松多孔，结构性良好；反之，表明土壤紧实板结而缺少团粒结构。
各种作物对土壤松紧度有一定的要求，过松过紧均不相宜。
适宜于作物生长发育的土壤松紧度，因气候条件、土壤类型、质地和作物种类而异( 2表3-1)。
适宜于作物生长发育的土壤孔性：总隙度50-60%，容重1.14～1.26。
②计算土壤重量例如，1hm2土地，耕层厚度为20cm，土壤容重为1.15g／cm3，则它的总重量为：100×100×0.2×106×1.15=2.3×109（g）=2.3×106kg表3-1 土壤容重、土壤孔隙度和土壤松紧状况的关系资料来源于原北京农业大学，为华北平原旱地土壤数据。
③计算土壤中一定土层内各种组分的数量根据土壤容重可以计算单位面积土壤的含水量、有机质含量、养分含量和盐分含量等，作为灌溉排水、养分和盐分平衡计算以及施肥的依据。
例如，上例中的土壤耕层，现有土壤含水量为5%，要求灌水后达到25%，则每公顷的灌水定额应为：2.3×106kg×(25%-5%)=4.6×105kg④计算土壤孔隙度土壤孔隙度是土壤孔隙的数量标度，是指单位体积自然状态的土壤中所有孔隙容积占土壤总容积的百分数。
土壤孔隙度= （1-土壤容重/土粒密度）100%土壤孔隙度的变幅一般在30%～60%，适宜的孔隙度为50%～60%。
(二)孔隙的类型和性质1．土壤孔隙的分级(1)非活性孔隙非活性孔隙是指土壤当量孔径<0.002m m的孔隙。
这样的孔隙中充满着土粒吸附水(束缚水)，水分移动极慢且极难被植物利用，通气性差，所以称非活性孔或无效孔。
(2)毛管孔隙毛管孔隙是指土壤中毛管水所占据的孔隙。
土壤当量孔径为0.02～0.002mm。
这种孔隙具有毛管作用，水在其中的传导率大，且易于被植物吸收利用。
(3)通气孔隙(非毛管孔隙)通气孔隙是指当量孔径>0.02mm的孔隙。
这×100%种孔隙中的 水分可在重力作用下排出，因而成为空气的过道，所以叫做通气孔隙或非毛管孔隙。
2．土壤的分级孔隙度 按照土壤中各级孔隙占的的容积，可以计算各级孔隙度如下：P28 （1）非毛管孔隙度（2）毛管孔隙度（3）通气孔隙度土壤总孔隙度=非活性孔隙度+毛管孔隙度+通气孔隙度3、土壤松紧和孔隙状况与土壤肥力、作物生长的关系(1)土壤松紧和孔隙状况与土壤肥力的关系土壤孔隙的大小和数量影响着土壤的松紧状况，土壤松紧状况的变化反过来又影响土壤孔隙的大小和数量。
土壤紧实时，总孔隙度小，其中小孔隙多，大孔隙少，土壤容重增加；土壤疏松时，土壤孔 隙度增大，容重下降。
土壤的松紧、孔隙状况，密切影响着土壤保水透水能力、影响水气含量、养分 的有效化和保肥供肥性能，还影响土壤的增温与稳温，因此土壤松紧状况对土壤肥 力的影响是巨大的。
(2)土壤松紧和孔隙状况与作物生长的关系 各种植物对土壤松紧和孔隙状况的 要求是不同的，因为各种作物的生物学特性不同，根系的穿透能力不同，如小麦为须根系，其穿透能力较强，当土壤孔隙度为38.7%，容重为1.63g ／cm 3时，根系才不易透过；蔬菜中的黄瓜，其根系穿透能力较弱，当土壤容重为1.45g ／c m 3，孔隙度 为45.5%时，即不易透过。
另外，同一种作物，在不同的地区，由于自然条件的悬殊，对土壤的松紧和孔隙状况要求也不同。
紧实黏重的土壤，种子发芽与幼苗出土均较困难，出苗比一般较疏松土壤迟1～2d ，特别是播种后遇雨，幼苗出土更为困难，易造成缺苗断垄，因此黏重土壤 播种量要适当加大。
耕层“坷垃”较多、土壤孔隙过大的土壤，植物根系往往不能 与土壤紧密接触，吸收水分均感困难，作物幼苗往往因下层土壤沉陷将根拉断出现 “吊死”现象。
有时由于土质过松，植物扎根不稳，容易倒伏，因此在干旱季节， 在过松与孔隙过大的土壤上播种，往往采取深播浅盖镇压措施，保墒、提墒，以利于作物苗齐苗壮。
(三)土壤孔性的调节影响土壤孔性的因素多种多样，概括起来有两个方面。
1．土壤本身性状及其调节(1)土壤结构有良好团粒结构的土壤，大小孔隙比例适当（毛：非为1：0.5）。
孔隙度可达50%～60%。
才有利于植物生长发充育。
其他不良结构的土壤中土壤孔隙都过大或过小，而且大小孔隙比例失调，对植物生长不利。
(2)土壤有机物质有机物质能促进土壤结构的形成。
所以，有机质多的土壤孔隙度较高，大孔隙也较多，并对形成土壤团粒结构有良好作用。
在生产中，通过施有机肥、秸秆还田、翻压绿肥以及调节有机质转化速度与强度，均可影响以上两因素。
(3)土壤质地土壤质地密切影响着土壤孔隙状况，土质细，土壤总孔隙度大而土壤容重小；土质粗，土壤总孔隙度小而土壤容重大。
(4)土粒排列状况一定容积土壤中由于土粒排列的松紧不同，孔度有很大差异。
土粒排列紧的孔度低，排列疏松的孔度高。
一般耕翻、耙、锄、灌溉、降雨、镇压都可影响土粒排列的松紧。
2．外部因素及其调节土壤孔性除受土壤本身性状影响外，还受诸多外部因素如降雨、灌溉、施肥、耕作等影响。
对于某一特定地块，由于其本身性状相对稳定，该土壤孔性则因气象变化、农田土壤管理措施的影响而时刻发生着改变，并在水平和垂直分布上都有较大的差异。
人们可以根据生产实际的需要，采取相应措施对土壤孔性进行调控。
二、土壤结构性(一)土壤结构体自然界中，土壤固体颗粒在内外因素的综合作用下，相互团聚成大小、形状和性质不同的土团、土块、土片等团聚体，称为土壤结构，或土壤结构体。
土壤结构性是指土壤中单粒和复粒(包括结构体)的数量、大小、形状、性质及其相互排列和相应的孔隙状况等的综合特性。
它是一项重要的土壤物理性质。
通常根据土壤结构体的大小和形状划分土壤结构体类型。
常见的结构体有以下几种。
(1)块状结构块状结构体属立方体形，纵轴与横轴大体相等，边、面一般不明显，但也不呈球形，内部较紧实。
按照其大小分为大块状(轴长大于5c m)、块状(3～5c m)和碎块状(0.5～3c m)。
此类结构体多出现在有机质缺乏而耕性不良的黏质土壤中，一般表土中多为大块和块状结构体，心土和底土中多为块状和碎块状结构体。
(2)核状结构结构体长、宽、高三轴大体近似，边、面棱角明显，较块状小，大的直径为10～20m m或稍大，小的直径为5～10mm。
核状结构一般多以石灰与铁质作为胶结剂，在结构面上往往有胶膜出现，故常具水稳性，在黏重而缺乏有机质的底土层中较多。
(3)柱状和棱柱状结构纵轴远大于横轴，在土体中直立，棱角不明显的叫做柱状结构体，棱角明显的叫棱柱状结构体。
柱状结构体常出现于半干旱地带的心土和底土中，以碱土和碱化层中的最为典型。
棱柱状结构体常见于黏重且有干湿交替的心土和底土中。
(4)片状结构横轴远大于纵轴，呈扁平薄片状，常出现于森林土壤的灰化层和老耕地的犁底层中。
此外，在雨后或灌水后所形成的地表结壳和板结层，也属片状结构体。
这种结构体不利于通气透水，会阻碍种子发芽和幼苗出土。
因此，生产上要进行雨后中耕松土，以破除地表结壳。
(5)团粒结构包括团粒和微团粒。
团粒指的是近似球形、疏松多孔的小团聚体，直径为0.25～10mm。
粒径在0.25mm以下的称为微团粒。
上述五种结构比较，从协调水、肥、气、热方面进行。
结论：农业生产上最为理想的结构：团粒结构。
粒径为2～3mm。
团粒和微团粒是结构体中比较好的类型，尤其是团粒。
改良土壤结构性就是指促进团粒结构的形成。
土壤结构是成土过程的产物，不同的土壤及其发生层都具有一定的土壤结构，如图3-1 所示。
(二)团粒结构是一种优良的土壤结构其主要特点和肥力特征如下。
(1)良好的孔隙性质团粒结构体之间主要为通气孔隙，起到通气透水的作用。
结构体内部以毛管孔隙为主，这种状况为土壤水、肥、气、热的协调创造了条件(表3-2)。
P30(2)良好的土壤水气状况有团粒结构的土壤中，水和空气能同时并存。
水能保存在团粒内部的小孔隙中，空气存在于团粒间的大孔隙中，所以能同时供给植物水分和空气。
每一个团粒就是一个“小水库”。
因此，具有团粒结构的土壤其通透性和保蓄性适当，有利于土壤中微生物的活动和作物的生长。
(3)养分供应和贮藏比例适当由于团粒间的大孔隙内有空气存在，故团粒表面的有机质能够被微生物进行好氧分解，成为植物可以利用的养分；团粒内部因为有水分充塞，又因为外部进行的好氧分解作用消耗了氧气而造成厌气环境，则腐殖质得以累积，养分可以得到保存。
