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第三章 土壤的孔性、结构性和耕性

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3第三章土壤的基本性质su

3第三章土壤的基本性质su

3.土壤容重作用 (３)估算各种土壤成分储量 设耕层厚度0.2m，容重1.3t/m3，有机质含量， 15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。 1hm2（104m2）0.2m土层计： 土壤=10000×0.2×1.3=2600t 有机质储量=2600×0.015=39.0t 全氮储量=2600×0.00075=1.95t
利于扎根； 核状结构体小孔隙过多，尤其是非活性孔隙 过多，孔性不良，水、气不协调。
（2）垂直轴方向发达的柱状和棱柱状结构体：
在土体中直立，棱角不显的叫做柱状结构，
棱角明显的叫棱柱状结构体。
立土
土壤肥力特点：结构体内部紧实，孔隙 小而少，通气不良，根系难以伸入；结
构体间易形成大的垂直裂隙，成为水、
5、衡量土壤孔隙质量的指标
—— 土壤孔隙的分级
•
当量孔径 —— 分级的标准 指与一定土壤水吸力相当的孔径。 其与孔隙的形状及其均匀性无关，其与土壤水吸力的关系为：
3 当量孔径(mm) = 土壤水吸力
注：式中土壤水吸力以 100Pa为单位
(二)土壤孔隙类型 土壤孔隙的持水功能 和毛管水上升情况成为 孔隙分类的主要依据
肥下渗通道，造成跑水、跑肥；
（3）核状结构：长、宽、高大致相近，边 面棱角明显，较块状结构小。
蒜瓣土
（4）片状结构：横轴大于纵轴，呈扁平状，
出现于老耕地的犁底层。
卧土、 平搓土
土壤肥力特点：结构体内部紧实，多为
非活性孔隙，有效水少且通气不良，不 利于扎根；结构体间裂隙太大，通气虽
好，但易漏水、漏肥；
括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性等。
1、粘结性和粘着性
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引力而 相互粘结在一起的性质。 土壤干燥：由土粒本身的分子引力引起； 土壤湿润：土粒- 水 – 土粒间的分子引力；

土壤的基本理化性质[专业内容]

土壤的基本理化性质[专业内容]
<0.001
腐殖质（克/千克) 29.5 0 4.3 14.8 53.7 64.2
密度(克/厘米 3) 2.62 2.66 2.66 2.62 2.59 2.59
常用土壤密度值：
2.65克/厘米3。
高等教育
6
2、土壤容重：单位容积原状土壤（包括孔隙）的干质
量。
土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内,
沼泽土
1.10~1.30
对于大多数植物来说，土壤容重在1.14—1.26g/cm3之间比较适宜。
高等教育
7
容重、孔隙度与土壤松紧程度关系
松紧程度
最松 松 适合 稍紧 紧实
容重(g/cm3)
<1.0 1.0~1.14 1.14~1.26 1.26~1.30
>1.30
孔度(%)
>60 60~56 56~52 52~50
夯实的土壤容重典则型可土高壤达容1.重8-2.0克/厘米3。
土壤
容重（g/cm3)
土壤
容重（g/cm3)
泥炭
0.20~0.50
黄土
1.35~1.50
蓬松盐土 灰化层
0.80~1.00 0.80~1.00
土壤碱化层 土壤龟裂层
1.50~1.70 1.70~1.90
黑钙土耕层 1.10~1.30 灌溉后土壤结壳 1.60~1.90
注：式中土壤水吸力以 kPa为单位
高等教育
11
(二)土壤孔隙类型
土壤孔隙的持水功 能和毛管水上升情况 成为孔隙分类的主要 依据
孔隙类型
孔径大小 ( mm) 土壤水吸力 （kPa） 所含水分有效性
非活性孔隙（无效孔隙） < 0.002

第三章__土壤的孔性、结构性与耕性

第三章__土壤的孔性、结构性与耕性

孔隙度计算*：
非活性孔度=非活性孔容积/土壤容积*100% 毛管孔度=毛管孔隙容积/土壤容积*100% 通气孔度=通气孔隙容积/土壤容积*100% 土壤总孔隙度=非活性孔度+毛管孔度+通气孔度
小 孔 隙
大 孔 隙
三、土壤的密度和容重
土壤孔隙一般很难直接测定，常常通过土壤容重和土壤密度来 计算。同时在土壤其他性状的研究中，其应用也十分广泛。
土壤容重的在农业上的应用：
1）反映土壤松紧状况
相同质地时，疏松的土壤容重较小，紧实的土壤容重较大。 不同质地时，一般砂土〉壤土〉粘土。
2)计算土壤三相比
孔隙度＝Ｖ孔／Ｖ土体＝（Ｖ土体－Ｖ固体）／Ｖ土体＝１－Ｖ固体／Ｖ土体 ＝１－（ｗ／土壤密度）／（ｗ／土壤容重）＝１－土壤容重／土壤密度
固相率＝１－孔隙度＝土壤容重／土壤密度 液相率（土壤容积含水量）＝土壤质量含水量×土壤容重 气相率＝１－固相率－液相率＝孔隙度－液相率 土壤三相比＝固相率：液相率：气相率 适宜的土壤三相百分数为： 固相率50%左右； 容积含水率25-30%； 气相率15-25%。
4、改良耕性和有利于作物根系伸展。
团粒之间接触面积减少而大大减弱了土壤的粘结性与粘 着性，改善土壤耕性；并且团粒间疏松多孔，利用根系 伸展，而团粒内部，孔隙小利于根系的固定和支撑。
总之团粒结构使土壤孔性良好，协调土壤水肥气热的能 力强，耕性优良。
高产田并非一定要有水稳性团粒，没有也可
土壤结构性的评价
容重 孔隙度＝ 1－ 密度
土壤总孔度=孔隙容积/土壤容积*100% 旱地耕层土壤以50%～５６％适宜大多数作物生长。一般砂土孔度30%-45%，壤 土40%-50%，粘土45%-60%。
孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔度/（1-孔度） 1，稍大

《土壤学》第三章 土壤的孔性、结构性与耕性

《土壤学》第三章 土壤的孔性、结构性与耕性
（三）宜耕期的长短 指在保证耕作质量和劳动效 率的前提下，宜于耕作时间的长短。
二、影响土壤耕性的因素
• 土壤物理机械性质是土壤在不同含水量 情况下所表现的物理性质，包括土壤的 粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及 其它受外力作用（如农机具的切割、穿 透和压板等作用）而发生形变的性质。
（一）土壤粘结性和土壤粘着性
一、土壤孔隙的数量
（一）土壤比重 、 土粒密度 土粒密度:单位体积的固体干土粒（不包括粒间孔隙）
的重量(g/cm3) 。 土壤比重：土粒密度与水（4℃）的密度之比，无量纲。
• 土壤比重和颗粒密度大小相等，区别在于有无量纲 • 土壤比重是土壤相对稳定的性质
• 比重大小决定于矿物组成和有机质含量 • ①土壤矿物组成和含量有关，
三、影响土壤孔性的因素
(1)土壤质地 黏土、砂土、壤土－总孔隙度，通气孔隙、毛管孔隙 和无效孔隙、大小比例比较
粘质土孔隙度45—60%之间，以毛管孔和无效孔为主 ； 砂质土孔隙度33—45%，非毛管孔（通气孔）较多； 壤质土孔隙度45—52%，有适量通气孔又有较多毛管孔，
(2)土粒排列 疏松时高，紧密时低。
非活性孔隙度（％）＝V非活性孔隙／V土×100 毛管孔隙度（％）＝V毛管孔隙／V土×100 通气孔隙度（％）＝V通气孔隙／V土×100 总孔度＝非活性孔度＋毛管孔度＋通气孔度 •毛管孔隙度%=（田间持水量—凋萎含水量）×容重 •旱作土壤耕层总孔度为50%～56％；通气孔隙度不 低于10%；大小孔隙之比在1 ：2～4较为合适
2）毛管孔隙 孔径在0.0002－0.02mm（也有0.002－0.02的 说法），土壤水吸力在15－0.15bar范围的孔隙，具有毛管 作用。保持植物利用的有效水分 。
3）无效孔隙 ：土壤中孔径＜0.0002mm（或0.002mm），土壤 水吸力＞15bar的细微孔隙。其水分不能被吸收。

第三章 土壤基本性质

第三章 土壤基本性质
解离成离子，形成符号相反而电量相等的两层 电荷，所以称之为双电层。
• 双电层由决定电位离子层和补偿离子层组
成。
•土壤胶体的特性
•（1）土壤胶体比表面和表面能
•比表面（比面）是指单位重量或单位体积土体颗
粒的总表面积（cm2/g， cm2/cm3）。
表面积
• （2）土壤胶体电荷
• 永久电荷：由于粘土矿物晶格中的同晶置
2∶1型粘粒矿物，其不同点为水云母的晶层间 夹含钾离子，晶格距离较为稳定。
铝片
硅片
铝片 硅片
高岭石
• （2）有机胶体(organic colloid) • 有机胶体中最主要的成分是腐殖质（胡
敏酸、富啡酸和胡敏素等），还有少量的木 质素、蛋白质、纤维素等。
• 特点：颗粒极小、具有巨大的比面和带
换所产生的电荷。
• 粘土矿物的结构单位是硅氧四面体和
铝氧八面体，硅氧四面体的中心离子Si4+和 铝氧八面体的中心离子Al3+能被其它离子所 代替，从而使粘土矿物带上电荷。
• 如果中心离子被低价阳离子所代替，
粘土矿物带负电荷；如果中心离子被高价 阳离子所代替，粘土矿物带正电荷。
1O
被
1O
替
代
4+ Si
• 3、胶结作用
• 土壤中具有胶结作用的物质很多，大体上可
分为以下三类：
• a：有机物质：是土壤中主要的胶结物质，胶结方
式多种多样。
• ①有机物质能通过阳离子（比如Ca2+、Fe3+、Al3+）
为桥梁与粘粒连在一起。
• ②有机物质表面的—COOH、—OH 能与粘粒表
面的氧（O）原子通过氢键连接在一起。
[H+]

第三章 土壤的孔性、结构性与耕性.

第三章 土壤的孔性、结构性与耕性.

本节重点难点：
重点：掌握土壤孔隙的概念、类型 及调控。 难点：土壤比重和容重的区别。
第二节
土壤结构
土壤结构和土壤质地是土壤的两项基本物理性质， 两者密切相关，并有互补性。土壤结构是指土粒（单粒 和复粒）的排列、组合形式，包含两重意义：结构体和 结构性。通常所说的土壤结构多指其结构性。
一、土壤结构体的类型及其特性
（2）毛管孔隙 当量孔径为0.02-0.002mm，土 壤水吸力为150-1500KPa。植物的细根、原生动物和真 菌等很难进入毛管孔隙中，但植物根毛和一些细菌可 在其中活动，有利于养分的吸收与转化，毛管孔隙保 存的水分可被植物吸收利用。为有效孔隙。 （ 3 ）通气孔隙 当量孔径大于 0.02mm ，相应的 土壤水吸力小于 150KPa 。通气孔隙的水分主要受重力 支配而排出，因而成为空气流动的通道，不具有毛管 作用，所以叫通气孔或非毛管孔。
土壤结构体或结构单元，它是土粒互相排列和团聚 成为一定形状和大小的土块和土团。他们具有不同程度 的稳定性，以抵抗机械破坏（力稳性）或泡水时不致分 散（水稳性）。 土壤结构性是由土壤结构体的种类、数量（尤其是 团粒结构的数量）及结构体内外的孔隙状况等产生的综 合性质。
土壤结构体的分类
1．块状结构 2．核状结构 3. 柱状结构 4．片状结构 5. 团粒结构
有团粒结构的土壤水肥气热比较相互协调故团粒结构被称为土壤肥力调节三土壤团粒结构的形成一土壤团粒结构的形成过程目前主要有多级团聚说和粘团说两种观点但无论哪种观点团粒结构的形成都包括以下两个阶段
第三章 土壤的孔性、结构性与耕性
土壤孔性、结构性是土壤重要的物理性质。通过 本章学习，让学生掌握土壤中孔隙、结构的概念、类型 及对土壤肥力和生产性能的影响；重点介绍团粒结构的 肥力特征及创造机理；物理机械性的概念及与耕性的关 系，从而了解土壤物理性状对土壤肥力的影响。

3土壤孔性、结构性和耕性

3土壤孔性、结构性和耕性
诚朴勇毅
1.非活性孔隙：孔径小于0.002毫米（ 1.非活性孔隙：孔径小于0.002毫米（土壤水吸力为 非活性孔隙 0.002毫米 1500kPa以上），几乎是束缚水占据的孔道，对作物无益。 1500kPa以上），几乎是束缚水占据的孔道，对作物无益。 以上），几乎是束缚水占据的孔道 微生物和根毛都伸不进去，故叫无效孔隙。 微生物和根毛都伸不进去，故叫无效孔隙。粘质结构土壤 居多。 居多。 2.毛管孔隙：当土壤当量孔径为0.02～0.002mm时 2.毛管孔隙：当土壤当量孔径为0.02～0.002mm时（土 毛管孔隙 0.02 壤水吸力150～1500kPa），毛管作用活动强烈，水分传导 壤水吸力150～ ），毛管作用活动强烈， 150 毛管作用活动强烈 顺畅，水分对植物完全有效。 顺畅，水分对植物完全有效。 3.通气孔隙（非毛管孔）：孔径>0.02mm， 3.通气孔隙（非毛管孔）：孔径>0.02mm，土壤水吸力 通气孔隙 ）：孔径>0.02mm 小于0.15bar，水分受重力作用明显， 小于0.15bar，水分受重力作用明显，灌溉时是水分是入 0.15bar 渗通道，日常是气体交换通道。 渗通道，日常是气体交换通道。
诚朴勇毅
（四）土壤孔性和结构性的调节
在生产中，土壤结构是经常变化的。 在生产中，土壤结构是经常变化的。 1、破坏土壤结构的措施： 破坏土壤结构的措施： （1）水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合， 水的作用：雨滴击打、淹灌的泡散，粘粒的水合， 以及团聚体内部封闭空气的 灌溉的破坏作用 （2）大型农机具重压及人畜的踩踏。 大型农机具重压及人畜的踩踏。 （3）土壤胶体上离子倒换过程：化肥施用、土壤板结 土壤胶体上离子倒换过程：化肥施用、 （4）微生物的两重性：形成腐殖质，分解有机物 微生物的两重性：形成腐殖质，

土壤学孔性、结构性、耕性

土壤学孔性、结构性、耕性

农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻 垄等措施，提高土壤溶液电解质的浓度，促进
土壤胶粒凝聚。
(2) 水膜(water film)的粘结作用
土粒在水膜的作用下，在土粒接触处形成 弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土 粒团聚在一起，形成土团。
(3) 胶结作用(cementation)
a、简单的无机胶体
径来计算，用当量孔径表示大小
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/S d为孔隙的当量孔径（mm）,S为土壤水吸力 （KPa） 当量孔径与土壤水吸力成反比

根据土壤孔隙的通透性和持水能力，分为三种类型：
①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<0.002mm, 土壤水 吸力>1.5×105Pa。 ②毛管孔隙：当量孔径约为0.02-0.002mm, 土壤水 吸力1.5×104Pa-1.5×105Pa,具有毛管作用。 ③通气孔隙：当量孔径>0.02mm,相应的土壤水吸力 <1.5×104Pa,毛管作用明显减弱。
3.土壤三相比的计算

（1）土壤固相容积（％） ＝（1－土壤总孔隙度）×100％ （2）土壤液相容积（％） ＝土壤含水量×土壤容重


（3）土壤气相容积（％） ＝土壤总孔隙度－土壤液相容积
土壤三相组成的适宜范围(comfort zone)
土壤三相比＝固相:液相:气相
多数旱地作物(upland field crop)适宜的 土壤固、液、气三相比为：
二土壤力学性质是土壤颗粒之间以及土壤与外物之间的相互作用又称土壤物理机械性包括土壤黏结性黏着性可塑性胀缩性等土壤耕性的好坏主要是由土壤物理机械性质引起的

5第三章 土壤的基本性质

5第三章 土壤的基本性质
受其它外力作用后而发生形变的性质。
粘结性和粘着性:
土壤粘结性: 指土粒与土粒之间由于分子引力而相互 粘结在一起的性质。这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的 能力，也是耕作产生阻力的原因。
土粒－土粒（干燥） 土粒－水－土粒（湿润）
土壤粘着性: 是土壤在一定含水量的情况下，土粒粘 着外物表面的性能。
土粒－水－外物
耕层土重=20*10-2*666.67*1.15=153.3t 孔隙度=（1-1.15/2.65）*100%=56.6% 孔隙比=56.6%/1-56.6%=1.3
2、土壤孔隙类型：
土壤孔径（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
一般旱地土壤容重大体在1.00～1.80 g/cm3之间。
土壤容重是一个重要的参数：
➢反映土壤松紧度(作物适宜的容重1.14-1.26 g/cm3) ➢计算土壤的重量
ms=S·h·d (ms：土重，S：面积，h：土层深度，d：容重）
➢计算土壤中各组分的含量 如土壤水分、有机质、养分和盐分等
土壤容重一般是比重的一半左右。
土壤结构性： 土壤结构体的大小、形状、力稳性、水稳性及孔隙状况的综合特征。Fra bibliotek土壤结构
大小
土壤结构体
形状
不良性状 结构体
良性结构体
块状结构 片状结构，鳞片状结构 柱状结构，棱柱状结构 核状结构 团粒结构
微团聚体
孔 性 孔隙度和孔隙级别
协调水、肥、气、热的能力
肥力特性
土壤结构性
改善耕性
水力学稳定性
稳定性 机械学稳定性
Al（OH）3+H+→Al（OH）2++H2O 酸性环境 Al（OH）3 +OH- →Al（OH）2O-+ H2O 碱性环境 c.层状硅酸盐：

土壤孔性、结构性和耕性

土壤孔性、结构性和耕性

常见阳离子凝聚能力：
Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >H+ >NH4+ > K+ >Na+
农业生产(agricultural production)中，常施用石灰(酸性土)或石膏( 碱性土)，利用Ca2+的作用促进土粒凝聚。
增加介质中电解质浓度也可促进胶粒凝聚。
农业生产中，常采用排水晒田、晒垄、冻垄等措施，提高土壤溶 液电解质的浓度，促进土壤胶粒凝聚。
① 干湿交替作用(alternation of drying and wetting)
蒙脱石类的膨胀收缩性强，而水云母类和高岭石类的膨胀收缩性 则较弱。
土块越干，骤然灌水湿润，这种作用愈明显，有如“爆破” 一样。促使土体破碎形成结构。
a、当干湿交替时，由于胀缩性的差异使土体产生不等的变形 而依脆弱线开裂成小块
天旱时表层蒸发失水后，土体收缩切断与下 层毛管连通性，水分不会由大孔隙流向小孔隙而
蒸发损失。
② 小肥料库
具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。团粒结构
表面为好气作用，有利于有机质的矿质化(mineralization)，释放
养分。团粒内部则有利于腐殖化(humification)，保存养分 。
③ 空气走廊
土壤粘结性是土粒与土粒之间由于分子引力 而相互粘结在一起的性质。
土壤粘着性是土壤在一定含水量的情况下，土 粒粘着外物表面的性能。
影响土壤粘结性和粘着性的因素有：
• 土壤质地
• 土壤含水量
• 土壤结构 • 土壤腐殖质含量
• 土壤代换性阳离子的组成
塑性值(plastic index)：上塑限和下塑限的差值，又称塑 性指数 。 （plasticity number）

土壤的基本理化性质

土壤的基本理化性质

黄土 土壤碱化层 土壤龟裂层 灌溉后土壤结壳
1.35~1.50 1.50~1.70 1.70~1.90 1.60~1.90
对于大多数植物来说，土壤容重在1.14—1.26g/cm3之间比较适宜。
容重、孔隙度与土壤松紧程度关系
松紧程度 容重(g/cm3) 孔度(%)
最松 松 适合 稍紧 紧实
<1.0 1.0~1.14 1.14~1.26 1.26~1.30 >1.30
依次形成第二级、第三级……微团聚体，再经多次聚合，
最终成为大小形状不同的团粒结构体。因此，团粒结构不 仅孔度大，而且具有多级孔隙。
单个土粒 团聚体
微团粒
腐殖质
粉 粒
粉粒
砂粒
粘粒
砂粒
Ca2+
土粒
土粒
腐 殖 质
土粒
Fe2+
土粒
土粒
腐 殖 质 Fe3+
土粒
Al3+
其它结构体的形成
立方体型、条柱型、片状型结构体多由单粒直
团粒结构体的土壤肥力特点：
②能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾；
大孔隙有充足的氧气供应，好气性微生物活动旺 盛，有机质分解快；
小孔隙中有机质进行嫌气分解，速度慢而使养分
得以保存。
团粒结构体的土壤肥力特点： ③能稳定土壤温度，调节土壤热量状况；
④团粒结构降低了土粒间的粘着性、粘结性，减
少了耕作阻力，提高了耕作质量，土壤耕性好； ⑤有利于作物根系的伸展和生长；
4℃时水的密度为1g.cm-3，因此土粒密度（单位容积固 体土粒的干重）与土壤比重数值相等，但土壤比重无单位。
表 4－2
粒级（粒径毫米） 全土样 0.10～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001 <0.001

土壤的孔性结构性和耕性

土壤的孔性结构性和耕性

Columnar（Symbol cpr or COL）
Y X
Z
Prism-like structural units where the length of the unit in the x and y direction are much less than the z direction.
The units tend to have rounded tops.
（2）毛管孔隙 当量孔隙为，土壤水吸力为150-1500KPa。植物旳细根、原生动物和真菌
等极难进入毛管孔隙中，但植物根毛和某些细菌可在其中活动，有利于养分 旳吸收与转化，毛管孔隙保存旳水分可被植物吸收利用。为有效孔隙。
（3）通气孔隙 当量孔径不小于0.02mm，相应旳土壤水吸力不不小于150KPa。通气孔
➢ Coarse (Thick)
➢ Very Coarse (Very Thick)
Soil Structure Size (Granular and Blocky)
Image Source: NRCS, Ver. 2.0, 2023
Soil Structure Size (Platy and Prismatic)
Platy – Flat and Tabular- Units
Structure has a horizontal dimension that is longer or greater than the vertical dimension. The plates tend to parallel the surface. Typical Symbol (pl or PL)
土壤构造改良剂是用来增进土壤形成团粒，提升土壤肥力和固定表土、保护耕层、 预防水土冲刷旳矿物质制剂、腐殖质制剂和人工合成聚合物制剂，它是根据土壤中团 粒构造形成旳客观规律，提取腐殖质、木质素等物质作为团粒旳胶结剂。 要点：土壤构造性旳评价，尤其是团粒构造对土壤肥力旳调整作用。 难点：土壤团粒构造旳形成机制。

土壤的孔性、结构性和耕性

土壤的孔性、结构性和耕性
孔径大小:
0.02—0.002mm
水分水吸力
T=3/0.02=150百帕~T=3/0.002=1500百帕
对植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在 其中生长和活动。
c. 通气孔隙(空气孔隙）
孔径 ＞0.02mm 水分水吸力
T<3/0.002=150百帕
通常有空气存在其中，同时植物根毛、根系和微生 物均可在通气孔隙中活动。
3. 土壤孔性与土壤肥力的关系
孔隙大小和数量
土壤松紧状况
水、气含量
养分有效性 和保肥供肥
土壤的增温 与稳温
第二节
定义：
土壤结构性
在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成
大小，形状和性质不同的团聚体，称为土壤
结构。
1. 土壤结构的类型
①块状结构
②核状结构
③ 柱状结构
④ 片状结构 ⑤ 团粒结构
土 壤 团 粒 体
b.土壤质地：土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑 性愈强。一般而言,上塑限、下 塑限和塑性值的数值随着粘粒含 量的加而增大。 c.代换性阳离子 d.土壤有机质
③ 土壤胀缩性
土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩称为土壤 胀缩性。 土壤胀缩性对生产不利。
土壤膨胀 根系发生 机械损伤 孔隙变小、透水 困难气体交换、热 量受到障碍 土壤收缩 拉断植物 根系
1. 土壤孔隙度
定义: 土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数 称为土壤孔隙度，又称总孔度。 它是衡量土壤孔隙的数量指标。
土壤孔隙度的计算
土壤孔隙度=(1-{土壤容重}/土壤相对密度)×100%
① 土壤相对密度
定义： 单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的干重 (g/cm3或t/m3)与4℃时同体积水重之比。 土壤的比重为单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的 干重(g/cm3或t/m3) 土壤相对密度的大小与土壤组成有关，常用土壤 相对密度值2.65 。

第三章 土壤孔性、结构性和耕性

第三章 土壤孔性、结构性和耕性
近年来我国广泛开展利用腐殖酸类肥料可以在许多地区就地取材利用当地生产的褐煤泥炭生产腐殖酸类肥料它是一种固体凝胶物质能起到很好的结构改良剂作土壤耕性是指土壤在耕作时所表现的特性也是一系列土壤物理性质和物理机械性的综合反映耕性的好坏密切影响到土壤耕作质量及土壤肥力
第三章 土壤的孔性、结构性和耕性
第一节 土壤三相组成 第二节 土壤结构性
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。
或
单位容积原状土壤（包括孔隙）的质量。 土壤容重值多介于1.0-1.5克/厘米3范围内, 夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0克/厘米3
过松的土壤（容重小），土粒间黏结力弱，大孔隙占优势，虽然耕
作起来容易，但太松也使植物根系难以扎稳，保水能力差，易漏风 跑墒，土壤养分也容易随降水或灌水流失。
概念：指单位容积(包括孔隙在内)的原状土壤的干重，单位
为g／cm3。严格地讲应称为干容重(以b表示)，其含义是干土 粒的质量与总容积之比：。
公式：
b=Ms/Vt=Ms/(Vs+V+V)
总容积包括固体土粒和孔隙的容积，应大于固体土粒Vs因而
土壤容重b必然小于土壤比重p
土壤容重b可作为表示土壤松紧程度的一项尺度。耕作层容
6.67X106X20X1.15X(25％一5％)=30(m3)
土壤孔隙状况
土壤孔隙在土壤中土粒与土粒，土团与土团，土团
与土粒(单粒)之间相互支撑，构成弯弯曲曲、粗细不 同和形状各异的各种孔洞。
为了满足农作物对水分和空气的需求，有利于根系
的伸展和下扎，要求土壤(尤其是耕作层)不仅要有适 当的孔隙数量，而且也要有适宜的大小不同孔隙的搭 配比例，土壤基模孔隙状况通常包括孔隙度(孔隙总 量)和孔隙类型(孔隙大小及比例，又叫孔径分布)两 个方面。前者决定土壤气、液两相总量，后者决定气、 液两相所占比例。

第三章土壤的孔性、结构性和耕性

第三章土壤的孔性、结构性和耕性

第三章⼟壤的孔性、结构性和耕性第三章⼟壤的孔性、结构性和耕性第⼀节⼟壤孔性⼀、⼟壤⽐重和容重(⼀)、⼟壤⽐重1、⼟粒密度⼟粒密度指单位容积的固体⼟粒（不包括粒间孔隙）的⼲重。

单位g/cm3。

⼀般为2.65。

2、⼟壤⽐重⼟粒密度与⽔的密度之⽐。

由于⽔的密度1g/cm3，故⼟壤⽐重实质就等于⼟粒密度。

(⼆)、⼟壤容重⼟壤容重是指单位容积原状⼟壤（包括孔隙）的烘⼲重量。

单位g/cm3 、t/m3 。

⼟壤容重⼤⼩是⼟壤肥⼒⾼低的重要指标，可以判断⼟壤的松紧程度、计算⼟壤重量和各组分的数量。

1、判断⼟壤的松紧程度2、计算⼟壤重量3、计算⼟壤各组分的数量练习：某⼟壤50cm⼟层平均含⽔量（重量%）8%，容重1.2 g/cm3,问此⼟壤每公顷50cm⼟层共贮有多少吨⽔?⼆、⼟壤孔隙性（⼀）⼟壤孔隙度⼟壤孔隙是指⼟壤中⼤⼩不等、弯弯曲曲、形状各异的各种孔洞。

⼟壤孔隙度(%)=⼟壤孔隙/⼟壤容积×100%=（⼟壤容积-⼟粒容积）/⼟壤容积×100%=（1-容重/⽐重）×100%注：⽐重常以2.65计算（⼆）⼟壤孔隙⽐⼟壤孔隙数量也可⽤⼟壤孔隙⽐表⽰。

⼟壤孔隙⽐是指⼟壤孔隙容积与⼟粒容积的⽐值。

其值为1或稍⼤于1为好。

⼟壤孔隙⽐=孔隙度/（1-孔隙度）（三）⼟壤孔隙分级根据孔隙中的⼟壤⽔吸⼒⼤⼩或当量孔径⼤⼩可将孔隙划分为三种类型：⾮活性孔隙、⽑管孔隙、通⽓孔隙。

1.⾮活性孔隙⼟壤中最细的孔隙，当量孔径⼩于0.002mm，常被束缚⽔充满。

⾮活性孔隙度=⾮活性孔容积/⼟壤总容积×100%2、⽑管孔隙⼟壤中⽑管⽔所占据的孔隙。

当量孔径为0.002mm～0.02mm。

⽑管孔隙度=⽑管孔隙容积/⼟壤总容积×100%或⽑管孔隙度=（⽥间持⽔量-凋萎含⽔量）*容重3、通⽓孔隙孔隙的当量孔径>0.02mm，是通⽓的通道，不具备⽑管作⽤。

通⽓孔隙度=通⽓孔容积/⼟壤总容积×100%练习：某⼟壤⽐重为2.7,容重为1.55 g/cm3,若⼟壤含⽔量为25%,问此⼟壤含有空⽓容积是否适合于⼀般作物⽣长的需要？三、⼟壤孔隙状况与⼟壤肥⼒和作物⽣长的关系（⼀）⼟壤孔隙状况与⼟壤肥⼒的关系⼟壤疏松时保⽔通⽓能⼒强，紧实的⼟壤保⽔通⽓能⼒差。

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第三章土壤的孔性、结构性和耕性第一节土壤孔性一、土壤比重和容重(一)、土壤比重1、土粒密度土粒密度指单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重。

单位g/cm3。

一般为2.65。

2、土壤比重土粒密度与水的密度之比。

由于水的密度1g/cm3，故土壤比重实质就等于土粒密度。

⏹(二)、土壤容重⏹土壤容重是指单位容积原状土壤（包括孔隙）的烘干重量。

单位g/cm3 、t/m3 。

⏹土壤容重大小是土壤肥力高低的重要指标，可以判断土壤的松紧程度、计算土壤重量和各组分的数量。

1、判断土壤的松紧程度2、计算土壤重量3、计算土壤各组分的数量练习：某土壤50cm土层平均含水量（重量%）8%，容重1.2 g/cm3,问此土壤每公顷50cm土层共贮有多少吨水?二、土壤孔隙性（一）土壤孔隙度土壤孔隙是指土壤中大小不等、弯弯曲曲、形状各异的各种孔洞。

土壤孔隙度(%)=土壤孔隙/土壤容积×100%=（土壤容积-土粒容积）/土壤容积×100%=（1-容重/比重）×100%注：比重常以2.65计算⏹（二）土壤孔隙比⏹土壤孔隙数量也可用土壤孔隙比表示。

土壤孔隙比是指土壤孔隙容积与土粒容积的比值。

其值为1或稍大于1为好。

⏹土壤孔隙比=孔隙度/（1-孔隙度）（三）土壤孔隙分级根据孔隙中的土壤水吸力大小或当量孔径大小可将孔隙划分为三种类型：非活性孔隙、毛管孔隙、通气孔隙。

1.非活性孔隙土壤中最细的孔隙，当量孔径小于0.002mm，常被束缚水充满。

非活性孔隙度=非活性孔容积/土壤总容积×100%2、毛管孔隙土壤中毛管水所占据的孔隙。

当量孔径为0.002mm～0.02mm。

毛管孔隙度=毛管孔隙容积/土壤总容积×100%或毛管孔隙度=（田间持水量-凋萎含水量）*容重3、通气孔隙孔隙的当量孔径>0.02mm，是通气的通道，不具备毛管作用。

通气孔隙度=通气孔容积/土壤总容积×100%练习：某土壤比重为2.7,容重为1.55 g/cm3,若土壤含水量为25%,问此土壤含有空气容积是否适合于一般作物生长的需要？三、土壤孔隙状况与土壤肥力和作物生长的关系（一）土壤孔隙状况与土壤肥力的关系土壤疏松时保水通气能力强，紧实的土壤保水通气能力差。

不同孔隙状况，养分有效化和保肥供肥性能有较大差异。

（二）土壤孔隙状况与作物生长的关系适合作物生长的土壤孔隙状况为“上松下紧”的土体孔隙构形。

旱作土壤耕层总孔隙度50%-56%,通气孔不低于10%,较为合适。

四、土壤孔性的影响因素及其调控1．土壤有机质含量富含有机质的土壤孔度大，容重小，通气孔较多，土壤的通气透水性好。

2．土壤结构性结构体内部较紧实,小孔隙多;结构体间则为大孔隙。

所以土壤结构性的好坏影响土壤的总孔度、大小孔隙的分配比例及其分布状况。

不同结构体类型对孔度的影响不同。

3．土粒的排列方式4．土壤质地质地不同，土壤的孔度相差很大。

砂质土孔度小,为33%-45%,孔径均一,通气孔居多。

壤质土孔度中,为45％-52％,各类孔隙搭配适宜，水、气较为协调；粘质土孔度大,为45％-60％,孔径很小,以毛管孔及微孔隙为主，通气不良。

第二节土壤结构性一、土壤结构体及结构性概念：1、土壤结构体：在内外力因素的综合作用下，土壤单粒互相胶结在一起，形成的大小、形状和性质不同的团聚体称为土壤结构体（或称土壤结构）。

2、土壤结构性：土壤颗粒的空间排列方式所呈现出的稳定程度和孔隙状况称为土壤结构性。

或土壤中结构体的大小、形状及其排列情况称为土壤结构性。

⏹二、土壤结构体的类型及其特征1）块状结构体⏹（⏹（2）核状结构体⏹（3）片状结构体(4)柱状结构体（5）团粒状结构体⏹三、土壤结构性的评价⏹评价土壤结构性，从两个方面来考虑：⏹一是土壤结构体的类型、数量和总孔隙度；⏹二是团粒和微团粒的数量、稳定性及孔性。

⏹四、土壤团粒结构体的形成（一）、土壤团粒结构体形成的机制第一阶段,由单粒(或粘粒)在胶体凝聚、水膜粘结以及胶结作用下形成初级复粒(或粘团)或致密的小土团(微凝聚体)。

一般稳定性差,易分散。

第二阶段，在成型动力作用下，初级复粒进一步相互逐级粘合、胶结、团聚，依次形成第二、第三级……微团聚体，再经多次团聚，使若干微团聚体胶结起来，成为各种大小形状不同的团粒结构体。

(二)、土壤团粒结构体形成的因素1、需要一定数量和直径足够小的土粒。

2、需要使土粒聚合的阳离子。

3、需要胶结物质。

4、有外力的推动作用。

⏹五、团粒结构与土壤肥力的关系①调节土壤水分与空气的矛盾：⏹②协调土壤养分的消耗和积累的矛盾：⏹③稳定土温，调节土壤热状况；⏹④改善土壤耕性，有利于作物根系伸展。

六、土壤结构的改良1）合理的耕作。

合理耕作对创造土壤团粒结构尤为重要（宜耕期、耕作方式，耕作次数等）2）合理灌溉：喷灌、滴灌好。

避免大水漫灌、太急的喷灌等不良方式。

3）围栏保护，避免人为的践踏。

4）深翻施用有机肥。

5）合理的轮作倒茬，扩种绿肥和牧草。

6）施用石灰及石膏。

7）施用土壤结构改良剂。

⏹第三节土壤的物理机械性与耕性⏹一、土壤物理机械性土壤物理机械性是指土壤的结持性（粘结性、粘着性、可塑性）、胀缩性、松紧性以及受其它外力作用(农机具的剪切、穿透压板等作用)而发生形态变化的性质。

⏹（1）、土壤粘结性:⏹指土壤颗粒之间由于分子引力相互结合在一起的性能。

由土粒-水-土粒之间的分子引力引起的。

⏹土壤质地、黏土矿物种类、土壤含水量、土壤结构、腐殖质含量、代换性阳离子的组成等影响粘结性。

⏹1. 土壤结持性：不同含水量下土壤粘结性、粘着性和可塑性的综合表现称为土壤结持性。

土壤粘结性含水量（%）图3-3土壤结构性与含水量关系重粘土纯砂土土壤含水量：⏹土壤结构：团粒结构可减少土团接触面而降低粘结性。

⏹腐殖质含量：腐殖质的粘结性比砂土强而比粘土弱。

⏹代换性阳离子的组成：钾钠等一价阳离子含量越高，粘结性越强。

⏹（2）、土壤粘着性:⏹指土壤颗粒粘附在外物上的性能。

土壤过湿时耕作易粘着农具。

粘着性是由土粒-水-外物相互间的分子引力引起的。

粘着力土壤含水量图3-4土壤粘着性与土壤含水量的关系全蓄水量的80%全蓄水量的45%耕作时，应选择粘结性最小，粘着性尚未出现时进行。

⏹（3）、土壤可塑性:⏹指土壤能被外力塑成任何形状,当外力消失或干燥后,仍能保持所获形状而不变的性能。

原有排列湿润后定向排列图3-5土壤可塑性示意图影响可塑性的因素有：①土壤含水量坚硬状态下塑限上塑限可塑状态流动状态图3-6不同土壤湿度条件下的结持状态②土壤质地：上塑限下塑限含水量（%）粘粒（%）图3-7土壤塑性值与粘粒含量的关系塑性值＜塑性值表3-2 土壤质地与可塑性的关系土壤质地物理性粘粒（%）下塑限（%）上塑限（%）塑性值中壤偏重＞4016-1934-4018-21中壤28-4018-2032-3412-16轻壤偏中24-3021左右31左右10轻壤偏砂20-2522左右30左右8砂壤＜2023左右28左右5③代换性阳离子的组成：钾钠等一价阳离子含量越高，可塑性越大。

钙镁等二价阳离子含量越高，可塑性越小。

④腐殖质含量：腐殖质本身缺乏塑性，但吸水性强，故有机质含量高的土壤，上下塑限较高，但塑性值不变。

2、土壤胀缩性:指土壤吸水后体积膨胀，干燥后体积收缩的性能。

3、土壤松紧性（土壤压板）:指土壤在自身重量、雨水滴冲、人畜践踏、机具挤压等作用下,由松变紧的性能。

二、土壤耕性⏹(一) 土壤耕性的概念⏹土壤耕性是指土壤对耕作的综合反映，是土壤耕作时表现的特性。

⏹土壤耕性的好坏一般表现在三个方面：⏹①耕作难易程度：⏹②耕作质量好坏：⏹③宜耕期长短：⏹（二）影响土壤耕性的因素⏹ 1.土壤水分含量影响：土壤湿度干潮润潮湿泞湿多水极多水土壤特征固态，坚硬，黏结性强，无黏着性和塑性酥软，黏结性弱，无黏着性和塑性，易散碎有可塑性，黏结性和黏着性极弱黏韧，有可塑性和黏着性，黏结性极弱浓浆状，可塑性消失，但有黏着性，黏结性极弱稀浆状，如液体一样易流动，塑性、黏着性、黏结性消失耕作阻力大小大大大小耕作质量硬土块不易散易散碎，成小土块不散碎，成大土块不散碎，成大土块，易黏农具泥泞状浓泥浆稀泥浆宜耕性不宜宜旱地耕作不宜不宜不宜宜水田耕作2.土壤质地影响：C B A A1B1C1土壤含水量图3-8土壤质地与耕性3.土壤腐殖质影响：土壤腐殖质对土壤结持性等物理机械性都有良好影响，因而有机质含量高的土壤，宜耕范围宽，耕作质量高。

（三）、改良土壤耕性的措施1、掌握宜耕期:2、增施有机肥料:3、通过掺砂掺粘，改良土壤质地：4、改良土壤结构：5、轮作换茬，扩种绿肥和牧草：⏹小结⏹1．土壤孔性：①土壤孔性、孔隙度。

②土壤孔隙分级；⏹ 2.土壤结构性：⏹ 3.土壤物理机械性：土壤的结持性、胀缩性、松紧性。

⏹ 4.土壤耕性：①概念：②改良土壤耕性的措施。