土壤颗粒组成与常用的土壤水分物理性质参数关系研究进展

发表时间：2019-01-04T11:03:30.477Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第27期作者：刘昱

[导读] 土壤的这种特性直接影响着土壤中固、液、气三相物质组成的协调，是土壤的重要物理性质之一。

陕西地建土地勘测规划设计院有限责任公司陕西西安 710015

摘要：土壤水分物理性质是土壤的物理性质和与其相适应的土壤中水分动态的特征，反映了土壤的结构状况、养分状况、持水性能、保水能力及渗透能力，是评价土壤质量的重要指标，也是研究土壤水分传输的前提和基础。良好的土壤水分物理性质对涵养水源、保持水土、增强土壤抗蚀、抗冲性能有重要的意义。。

关键词：土壤物理性质；土壤质地；土壤水分

一、土壤质地参数

土壤是由固相、液相和气相组成的复杂多孔体［1］。土壤孔隙度是土壤固体颗粒之间形成的不同形状和大小的孔隙的数量、比例和分布的总称。土壤的这种特性直接影响着土壤中固、液、气三相物质组成的协调，是土壤的重要物理性质之一。

土壤质地是具有不同机械组成的土壤的外部特征，是人们在农业活动中认识、利用和改良土壤的重要依据。以砂质土为例，该种质土壤物理含沙量大于80%，土壤孔隙度高，渗透性强，通气性好，蓄水能力差，常缺水缺肥，通气性好；粘性土壤颗粒间孔隙小，毛细管孔隙丰富，保水保肥性好，但土壤通气性差，干旱易列出，耕作不良，耕作周期短。

土壤孔隙中的水分受不同形式的力的影响，表现为不同类型的土壤水分。土壤水分主要受土壤颗粒分子力、土壤孔隙毛细管力和地球重力的影响。土壤颗粒对水分子的吸引力称为分子力。其主要作用于靠近土壤颗粒表面的水分子。离土壤颗粒越远，分子力的作用越小，在几十个水分子的厚度下几乎不起作用。

由土壤分子力固定的土壤水称为结合水，可分为两类：吸湿水和膜水。吸湿水在干燥的土壤颗粒表面被分子重力强烈吸收。由于水分子受到土壤颗粒表面的强烈吸引，分子之间的距离小于液态水分子之间的距离，所以吸水性水表现出固体水的性质。吸湿水不能移动，对作物生长影响不大。

土壤孔隙是一种非常细的毛细管，相互连接，可以在孔隙中的水上产生毛细作用力。通过毛细管力固定在土壤中的水称为毛细水。根据毛管水与地下水的相互作用，可分为上升毛管水和毛管悬浮水。地下水可以通过毛细作用进入土壤孔隙，称为上升毛管水；在降雨或灌溉后通过毛细作用保留在土壤表面，与地下水没有直接的水力关系为悬浮毛细水。

根据上面讨论的土壤水分形态学概念，所有类型的土壤水分都可以用一个典型的土壤水分来表示。这个值通常对于土壤的特定条件和特定质地是相对稳定的，称为土壤水分常数。土壤水分常数表明，土壤水分常数一般可分为：

1、吸湿系数。当空气中的水汽达到饱和时，当干燥土壤的吸湿量达到最大值时，土壤中的水分含量达到最大，也称为吸湿系数。吸湿系数是土壤颗粒的强分子力所固定的土壤水分的最大值。

2、调萎系数。当土壤含水量下降到一定程度时，作物根系由于无法吸水而产生永久凋萎，此时的土壤含水量称之为凋萎系数。

3、最大分子持水量。膜状水和吸湿水达到最大量时的土壤含水率称为最大分子持水量。

4、毛管断裂含水量。当土壤中的悬着毛管水减少到一定程度时，其连续程度会遭到破坏而断裂，从而停止悬着毛管水的运动，此时的土壤含水率成为毛管断裂含水量。

5、田间持水量。从数量上讲，田间持水能力是指当最大量的毛管水悬浮在土壤中时，土壤含水量，包括所有的吸湿水、膜水和毛管水。

6、土壤全持水量。当土壤中的毛管孔隙都充满水分时土壤的含水率称之为土壤全持水量。

二、研究进展

近10年来，黄土丘陵区的生态建设经历了急剧的土地利用变化。在不同的土地利用方式作用下，土壤水物理参数和生态水文特征受到影响，土地利用方式也呈现出多种结构，但目前尚无系统的认识。充分认识不同土地利用方式下土壤水分物理特征的差异，是合理利用土地资源、改善土地利用方式、发展可持续农业的前提土壤水分的物理因素包括土壤含水量、饱和导水率、各种持水能力、土壤容重和孔隙度及其空间变化。对土壤水分和养分等有重要影响［2］。同时，也是评价生态工程效果的重要依据，也是开展各种生态水文研究和规划的基础。

1994，张航等人[3]研究了陕西省主要农业土壤（0-15）X105 Pa的保水特性及其与其它土壤性质的关系。采用离心法研究了陕西省5种主要农业土壤的保水特性，结果表明，经验方程θ=AS-b拟合土壤保水曲线的效果最好，土壤保水能力、孔隙大小分布和比水量均达到最佳值。

土壤是一种具有自相似结构的多孔介质，具有明显的分形特征。分形维数D可以用来表征土壤颗粒大小和质地组成的均匀性。宋孝玉等人[4]研究了黄土高原沟壑区不同地貌类型和土地利用方式下土壤颗粒大小的分形特征；苏永中、赵哈林[5]研究了荒漠化程度与土壤颗粒分形维数的关系。王康、张仁铎[6]利用连续分形理论研究了科尔沁沙地土壤的非饱和导水率。黄冠华等[7]利用分形方法研究水力传导系数的空间变异性，刘建华等。徐少辉和刘建华[8]采用分形方法测定土壤水分特征曲线，估计不同质地。张伟[9]对宁夏扶贫扬黄灌区一期工程土壤颗粒组成、质地，比重，容重，天然含水量，饱和含水量，毛细水容量，田间最大持水量、吸湿系数与凋萎系统、土壤吸水速度与渗透系结果表明，上述指标在项目建设前均达到了预期目标，能有效改善当地农业发展状况，实现当地农业经济的可持续发展。

三、结论与展望

根据目前国内外有关土壤水热方面的理论和实验研究状况，结合我国的实际情况，应该在以下几个方面进行深入和开拓性的研究。（1）土壤水分物理特性除了受到土地利用的影响外，还与土地的空间异质性和土壤母质关系密切，空间分布一定意义上制约了土地利用类型，而母质从本质上影响和决定了土壤水分物理性质。此外，不同季节的测定也对其有一定影响。

（2）目前国内关于时间尺度和母质对土壤水分物理性质影响的研究较少，这也是该区今后该加强研究的方向之一。参考文献

01第一章土的物理性质及工程分类

兰州交通大学博文学院教案课题: 第一章土的物理性质及工程分类一、教学目的：1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律； 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换； 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。二、教学重点：土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。三、教学难点：指标间的相互转换及应用。四、教学时数： 6 学时。五、习题：

第一章土的物理性质及工程分类一、土的生成与特性 1.土的生成工程领域土的概念：土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，土和石没有明显区分。土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。不同风化形成不同性质的土，有下列三种：（1）物理风化：只改变颗粒大小，不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土（如块碎石、砾石、砂土），为无粘性土。（2）化学风化：矿物发生改变，生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土，具有粘结力（粘土和粘质粉土），为粘性土。（3）生物风化：动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造（1）土的结构定义：土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类： ●单粒结构：每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构：单个下沉，碰到已下沉的土颗粒，因土粒间分子引力大于重力不再下沉，形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构：微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮，相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引，形成大链环，称絮状结构。图1.1 土的结构 3）工程性质：密实的单粒结构工程性质最好，蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构，则强度低、压缩性高，不可用做天然地基。

土壤的入渗特性及渗吸速度测定_灌排工程学

第一部分课程实验及指导实验一：土壤的入渗特性及渗吸速度测定一、实验目的土壤渗吸速度是反映土壤透水性能的重要指标，它是农田水量平衡计算的重要依据。旱田在进行地面灌溉时，灌溉水在重力作用下自地表逐渐向下湿润。为保证最有效地利用灌溉水，既要使计划湿润层得到均匀的灌溉水，又不产生多余的水量向深层渗漏，必须了解水向土中入渗的规律。二、实验设备渗吸速度测试仪、量杯、秒表等。三、实验过程 1．取自然风干土碾碎过筛，要求碎块不大于2毫米，测筒底铺滤纸，装土至给定深度，适当沉实，再盖滤纸。 2．在量杯内灌水，并关闭放水管和通气管（如图所示），放在支架上。 3．实验开始时同时完成：掀动计时秒表，迅速使测试仪中土样上建立水层2厘米。图1-1-1土壤入渗特性实验装置 4．实验开始后，定时记载量杯中水量读数，时间间隔初期较短，以后逐渐加大。并填写表1-1-1：表1-1-1 土壤入渗特性测定记录表四、实验原理在地面形成一定水层的入渗称为有压入渗，对于均质土的入渗强度，已有若干计算公式，菲利普根据严格的数学推导，求的解析解为： f i t s i += -2/12 （1-1-1）

i —t 时刻的入渗强度； s —与土壤初始含水率有关的特性常数，称为吸水率； i f —稳定入渗率，即饱和土壤渗透系数。考斯加可夫根据野外实测资料分析，发现入渗强度（渗吸速度）与时间之间呈指数关系，其形式为： α-=t i i 1 （1-1-2）式中 i 1—第一个单位时间的入渗强度； α—反映土壤性质与入渗初始时土壤含水率的经验常数。饱和与非饱和土壤水分运动均服从达西定律，所不同者，在饱和情况下，认为渗透系数是常数；而在非饱和情况下，渗透系数是变量，其值随土壤含水率而异，含水率越低，渗透系数越大。五、实验要求 1．根据水室断面和测筒断面，求出△t 时间内测筒下渗的水量。 2．求出各时段平均入渗速度v 。 3．用坐标纸点绘渗吸速度随时间变化过程线。 4．分析确定供水开始时土壤渗吸速度i f 、渗吸系数及透水指数α值。 5．填写实验报告。六、思考题利用菲利普公式和考斯加可夫公式求s 或i 1时，讲选取第一个单位时刻的i 值，如何理解这第一个单位时刻的意思？它是根据i 的取值单位还是绘图时的取值单位？

土的物理性质指标

第一章土的物理性质及工程分类第一节土的组成与结构一、土的组成天然状态下的土的组成（一般分为三相） ⑴ 固相：土颗粒—构成土的骨架决定土的性质—大小、形状、成分、组成、排列 ⑵ 液相：水和溶解于水中物质 ⑶ 气相：空气及其他气体（1）干土=固体+气体（二相）（2）湿土=固体+液体+气体（三相）（3）饱和土=固体+液体（二相）二、土的固相（一）、土的矿物成分和土中的有机质。土粒的矿物成分不同、粗细不同、形状不同、土的性质也不同矿物成分取决于（1）成土母岩的成分（2）所经受的风化作用①物理风化——原生矿物（化学成分无变化） ②化学风化——次生胯矿物（化学成分变化）次生矿物（1）三大黏土矿物①高岭石（土） ②伊利石（土） ③蒙脱石（土）（2）水溶盐①难溶：CaCO 3 ②中溶：石膏 CaSO4.2H2O ③易溶：NaCl kcl CaCl2 K Na 的 SoO42- CO 3 2- 2.各粒组中所含的主要矿物成分土颗粒据粒组范围划分不同的粒组名称石英、长石——砾石、砂的主要矿物成分——性质稳定、强度高云母——薄片状——强度低、压缩性大、易变形粘土矿物——亲水性、粘聚性、可塑性、膨胀性、收缩性（1）蒙脱石——透水性小多个晶体层——结构不稳定、颗粒最小、亲水性（2）伊利石——介于两者之间，较接近蒙脱石（3）高岭石——颗粒相对较大——亲水性较弱晶体结构较稳定 ρd 粘土中的水溶盐 3.土中的有机质——亲水性强，压缩性大，强度低（二）土的粒组划分（三）土的颗粒级配 1．颗粒大小分析试验——颗分试验方法（1）筛分法：适用60—0.075mm 的粗粒土（2）密度计法：适用小于0.075mm 的细粒土 2．颗粒级配曲线——半对数坐标系 3．级配良好与否的判别（一）定性判别（1）坡度渐变——大小连续——连续级配（级配曲线）（2）水平段（台阶）——缺乏某些粒径——不连续级配（4）曲线形状平缓——粒径变化范围大——不均匀——良好（5）曲线形状较陡——变化范围小——均匀——不良（二）定量判别（1）不均匀系数 10 60d d C u

第四章土壤物理性质

第四章土壤物理性质主要教学目标：本章将要求学生掌握土壤物理性质如土壤质地、土壤结构以及土壤孔隙等内容。并在学习的基础上掌握改良不太适宜林业生产的某些土壤物理性质的一些方法。如客土、土壤耕作、施用化学肥料和土壤结构改良剂等。第一节土壤质地一、几个概念 1、单粒：相对稳定的土壤矿物的基本颗粒，不包括有机质单粒； 2、复粒（团聚体）：由若干单粒团聚而成的次生颗粒为复粒或团聚体。 3、粒级：按一定的直径范围，将土划分为若干组。土壤中单粒的直径是一个连续的变量，只是为了测定和划分的方便，进行了人为分组。土壤中颗粒的大小不同，成分和性质各异；根据土粒的特性并按其粒径大小划分为若干组，使同一组土粒的成分和性质基本一致，组间则的差异较明显。 4、土壤的机械组成：又叫土壤的颗粒组成，土壤中各种粒级所占的重量百分比。 5、土壤质地：将土壤的颗粒组成区分为几种不同的组合，并给每个组合一定的名称，这种分类命名称为土壤质地。如：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土等二、粒级划分标准：我国土粒分级主要有2个 1、前苏联卡庆斯基制土粒分级（简明系统）将0.01mm作为划分的界限，直径>0.01mm的颗粒，称为物理性砂粒；而<0.01mm的颗粒，称为物理性粘粒。 2、现在我国常用的分级标准是：这个标准是1995年制定的。共8级： 2～1mm极粗砂；1～0.5mm粗砂；0.5～0.25mm中砂；0.25～0.10mm细砂； 0.10～0.05mm极细砂；0.05～0.02mm粗粉粒；0.02～0.002mm细粉粒；小于0.002mm粘粒三、各粒级组的性质石砾：主要成分是各种岩屑砂粒：主要成分为原生矿物如石英。比表面积小，养分少，保水保肥性差，通透性强。粘粒：主要成分是粘土矿物。比表面积大，养分含量高，保肥保水能力强，但通透性差。粉粒：性质介于砂粒和粘粒之间。四、土壤质地分类 1、国际三级制，根据砂粒（2—0.02mm）、粉砂粒(0.02mm—0.002mm)和粘粒(<0.002mm)的含量确定，用三角坐标图。 2、简明系统二级制，根据物理性粘粒的数量确定。考虑到土壤条件对物理性质的影响，对不同土类定下不同的质地分类标准。在我国较常用。 3、我国土壤质地分类系统：结合我国土壤的特点，在农业生产中主要采用前苏联的卡庆斯基的质地分类。对石砾含量较高的土壤制定了石砾性土壤质地分类标准。将砾质土壤分为无砾质、少砾质和多砾质三级，可在土壤质地前冠以少砾质或多砾质的名称。五、土壤质地与土壤肥力性状关系从两个方面来论述 1、土壤质地与土壤营养条件的关系肥力性状砂土壤土粘土保持养分能力小中等大供给养分能力小中等大

推求Gardner-Russo持水曲线模型参数的简单入渗法

基金项目作者简介湖北监利人博士生主要研究方向为地面水资源与地下水资源及环境推求持水曲线模型参数的简单入渗法薛绪掌张仁铎武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉国家农业信息化工程技术研究中心北京中山大学环境科学与工程学院广东广州摘要本文基于水平一维非饱和土壤水分运动规律推求了用模拟的结果进行拟合其决定系数为利用数值模拟数据和实验数据检验该方法将用此方法结果表明本研究所求得的参数有较高的精度关键词土壤水分渗流运动参数数值模拟等和直接测量土壤水分特征曲线和非饱和土壤导水率的方法土壤水力特性土壤质地资料被成功地用来预测非饱和土壤水力特性和描述非饱和土壤水力特性模型中的参数该方法是在假等模型中的参法来推求更多描述土壤水分运动模型中的参数基本理论水平一维非饱和土壤水分运动建立在其表达式为

其表达式如下是土壤饱和体积方程描述如下式中其初始和边界条件其中为土壤初始体积含水率式中为任意位置则湿润峰位置的土壤水基质势很低有式中为湿润峰由于可得变化的函数表达式该式右边须乘以一个参数式中当时入渗通量和湿润峰厚度

此公式相似于表征的水分入渗模型当土壤湿润峰为时其相对应的土壤水累积入渗量其中其中其中土壤饱和水力传导度和土壤饱和体积含水率取风干土含水量和根据入渗率和湿润峰之间的关系 ?利用迭代法求得可得参数和

本研究应用程序模拟中用到列出了土柱长度为用到分别为和体积含水率和土壤饱和导水率和后借助求解和为了验证所推导的计算算得到的参数值和输入的参数值进行比较和参数敏感性分析并将参数估计值代入模型中得到的表土壤类型水力特性参数土壤??? 实验方法年验室温度控制在土壤为风干散装土系采自北京昌平小汤山国家精准农业基地个土壤剖面层次和土壤样品自然风干且过表表供试土壤的基本性质土壤剖面层次深度有机质团粒结构状况将各种供试土壤按照装土容重分成在实验前取自然分干土样利用烘干法测定供试土壤的重和初始体积含水率在实验室内进行了传统的的有机试验土柱是界面直径为将供试土壤按设计容重分层均匀装入圆筒在实验过程中结果和讨论数值分析湿润峰为了验证其结果将模拟结果点绘在二维坐标中和图图和图分别描述了其拟合结果见表

土的组成及物理性质分类

一思考题 1 什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？ 2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？ 3 何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布曲线用半对数坐标？ 4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？ 5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如何？ 6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？ 7 什么是吸着水？具有哪些特征？ 8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？ 9 什么叫重力水？它有哪些特征？ 10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？ 11 什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？ 12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？

1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？各有何特性？ 14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？ 15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？ 16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？ 17 土的工程分类的目的是什么？ 18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？ 19 孔隙比与孔隙率是否是一回事？说明理由，并导出两者之间的关系式。 20 试述粘性土液性指数的定义、简要的测定方法，以及如何根据其大小来确定粘性土所处的物理状态？二计算题 1有A、B两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出和值。 A土样实验资料（总质量500g）粒径d（mm）5210.50.250.10.075小于该粒径的质量（5004603101851257530

土壤入渗实验报告

一、实验目的 1．加深对土壤渗吸速度变化的一般规律的了解。 2．了解土壤质地对土壤渗吸速度的影响。 3．掌握土壤渗吸速度的常规测定方法及装置原理。二、实验设备水在土壤中入渗分为有压入渗和无压入渗。如漫灌、畦灌和沟灌都属于有压入渗。喷灌、滴灌属于无压入渗。本试验是模拟有压入渗条件下，土壤渗吸速度的测定。本试验为室内试验，试验装置如图4-1-1。试验仪器大体分为由两部分，即试样渗吸桶和供水马氏瓶。双环入渗试验的外环外径为15cm，内径14cm；内环的外径直径10cm，内径直径9cm，高15cm。安装后要求内环环顶端与渗吸筒齐平，下端插入土内10cm。试验桶正上方为自动供水箱（即为马氏瓶），使内环保持稳定的水层深度。供水马氏瓶外径6cm，内径5cm。此外再配备秒表、水桶、水勺和刮土板等试验用具。三、实验方法及步骤 1．实验准备工作 a．人员分工每组实验人员3～5人，其中一人计时兼指挥，一人读取供水水位数值，一人加水，其余人员做记录和观察渗吸规律。 b．准备工作和内环一并称重，（1）测量试样桶容积V，按欲模拟土壤干容重干 M。计算出干土重' （2）将筛网贴紧桶底铺好，然后开始填装。土样一般分5～6次填装，均匀夯实，层间要“打毛”。土样全部装好后用刮板刮平表面，最后将马氏瓶安装好待用。 (3) 关闭供水箱（马氏瓶）的出水口，向水箱内注水，然后用胶塞密封注水进水口。图4-1-1 试验装置示意图 (4) 在试样图环内表层铺塑料薄膜，向环内注入约5cm深的水层，打开供水箱开关，用注射器抽水，直至马氏瓶能正常供水（目的是调节马氏瓶）。 (5) 检查秒表是否正常及回零位。 (6) 记录供水箱原始水位读数。 2. 实验方法及步骤试验人员必须精力集中，认真负责，在统一指挥下，分工协作，作好记录。 a．迅速抽取塑料薄膜，并开始记时水位数值。 b．读取第一分钟末供水箱的水位，按试验要求读取水位数值。 c．实验至渗吸速度稳定后(即每两次水位读数差相同)，实验结束。 3. 注意事项 a．供水箱出水口必须淹没在内环水面以下0.5～1.0cm。 b．水位读数要读取每分钟末的数值，该数是计算渗吸规律重要的参数之一。 c．试验开始时迅速向外环加水至0.5～1.0cm时，使内外环水位大致保持相同水深，但外环加水不计入总量。 d．内环的供水量，由水箱上的标尺读数换算获取。四、试验原理及资料分析整理

土的物理性质与工程分类习题解答全讲解学习

土的物理性质与工程分类习题解答全

二土的物理性质与工程分类一、填空题 1. 土是由固体颗粒、_________和_______组成的三相体。 2. 土颗粒粒径之间大小悬殊越大，颗粒级配曲线越_______，不均匀系数越______，颗粒级配越______。为了获得较大的密实度，应选择级配________的土料作为填方或砂垫层的土料。 3. 塑性指标P I =________，它表明粘性土处于_______状态时的含水量变化范围。 4. 根据___________可将粘性土划分为_________、_________、 _________、________、和___________五种不同的软硬状态。 5. 反映无粘性土工程性质的主要指标是土的________，工程上常用指标 ________结合指标________来衡量。 6. 在土的三相指标中，可以通过试验直接测定的指标有_________、_________和________，分别可用_________法、_________法和________法测定。 7. 土的物理状态，对于无粘性土，一般指其________；而对于粘性土，则是指它的_________。 8. 土的结构是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其连接关系等因素形成的综合特征，一般分为_________、__________和__________三种基本类型。 9. 土的灵敏度越高，结构性越强，其受扰动后土的强度降低就越________。 10. 工程上常用不均匀系数u C 表示土的颗粒级配，一般认为，u C ______的土属级配不良，u C ______的土属级配良好。有时还需要参考__________值。 11. 土的含水量为土中_______的质量与_________的质量之比。 12. 某砂层天然饱和重度sat γ20=KN/m 3，土粒比重的68.2=s d ，并测得该砂土的最大干密度33max 1.7110kg /m d ρ=?，最小干密度33min 1.5410kg /m d ρ=?，则天然孔隙比e 为______，最大孔隙比m ax e 为______，最小孔隙比m in e 为______。 13. 岩石按风化程度划分为__________，__________，________；按其成因可分为

降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动2.docx

第五章降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动第一节水向土中入渗过程一、概述降雨和灌水入渗是田间水循环的重要环节，与潜水蒸发一样，是水资源评价和农田水分状况调控的重要依据。水渗入土壤的强度主要取决于降雨或灌水的方式和强度以及土壤渗水性能。如果土壤渗水性能较强，大于外界供水强度，则入渗强度主要决定于外界供水强度，在入渗过程中土壤表面含水率随入渗而逐渐提高，直至达到某一稳定值。如果降雨或灌水强度较大，超过了土壤渗水能力，入渗强度就决定于土壤的入渗性能，这样就会形成径流或地表积水。这两种情况可能发生在入渗过程的不同阶段，如在稳定灌溉强度（例如喷灌）下，开始时灌溉强度小于土壤入渗能力，入渗率等于灌溉强度；但经过一定时间后，土壤入渗能力减少，灌水强度大于土壤入渗能力，于是产生余水，如图2－5－ 1所示的降雨或灌水条件下的入渗过程。开始时入渗速率较高，以后逐渐减小。土壤的入渗能力随时间而变化，与土壤原始湿度和土壤水的吸力有关，同时也与土壤剖面上土质条件、结构等因素有关。一般来说，开始入渗阶段，土壤入渗能力较高，尤其是在入渗初期，土壤比较干燥的情况，然后随土壤水的入渗速率逐渐减小，最后接近于一常量，而达到稳定入渗阶段。在较干旱的条件下，土壤表层的水势梯度较陡。所以，入渗速率较大，但随着入渗水渗入土中，土壤中基模吸力下降。湿润层的下移使基模吸力梯度减小。在垂直入渗情况下，如供水强度较大，使土壤剖面上达到饱和，当入渗强度等于土壤饱和水力传导度时，将达到稳定入渗阶段。如供水强度较小，小于饱和土壤水力传导度时，达到稳定入渗阶段的入渗强度将等于该湿度条件下的非饱和土壤水力传导度。入渗过程中，土壤剖面上水分分布与土表入渗条件有关。根据 Coleman和Bodman 的研究，当均质土壤地表有积水入渗时，典型含水率分布剖面可分为四个区，即表层有一薄层为饱和带，以下是含水率变化较大的过渡带，其下是含水率分布较均匀的传导层，以下是湿润程度随深度减小的湿润层，该层湿度梯度越向下越陡，直到湿润锋。随着入渗时间延续，传导层会不断向深层发展，湿润层和湿润锋也会下移，含水率分布曲线逐渐变平缓。

第五章土壤形成过程

第5章土壤形成过程教学重点 1.掌握土壤物质迁移转化规律 2.掌握土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的规律 3.熟悉主要成土过程的特点及其发生条件，了解主要成土过程的空间分异规律 4.理解土壤形态与成土过程的相互关系。关键词 ?土壤形成过程(Soil-forming process) ?生物积累作用(Biological accumulation) ?腐殖积累作用(Humus accumulation) ?淋溶作用(Eluviation) ?淀积作用(Illuviation) ?发生层分化(Horizon differentiation) 土壤是一个独立的历史自然体,完全不同于自然界的其它生物和非生物.它有独特的性质和作用.同时它在各种成土因素的综合作用下长期形成和发展起来,经过了风化过程和成土过程两个不同的阶段. 5.1土壤形成概述一、物质的地质大循环过程二、物质的生物小循环过程三、地质大循环和生物小循环的关系生物小循环是在地质大循环的基础上发展起来的,没有地质大循环,就不可能有生物小循环,没有生物小循环就没有土壤.在土壤形成过程中,这两个循环过程是同时并存,互相联系,互相作用着,推动土壤不停地运动和发展. 地质大循环释放的养分及产生的通透性、保水性、等为生物创造了条件，生物小循环使植物学养分在表层中集中积累，并创造了氮素，使母质具备了完全肥力，形成了土壤。土壤的形成是二者共同作用的结果。前者是基础，后者是实质。生物小循环在地质大循环上进行，但方向是相反的，前者是养分的淋溶损失，后者是养分的集中保蓄。二者既统一又矛盾。土壤的肥力的发展正是二者矛盾统一的结果，而且随着生物的进化，生物小循环形成一个螺旋式的逐渐扩大的发展过程，使肥力不断发展。 5.2主要的成土过程在自然界中，土壤形成过程的基本规律是统一的，但是，由于成土条件的复杂性和多变性，决定了土壤形成过程总体的内容、性质及表现形式也是多种多样的。因此，根据土壤形成中的物质能量迁移、转化过程的特点，划分出以下基本成土过程。（一）原始成土过程是指从岩石露出地面有微生物着生开始到植物定居之前形成的土壤过程。它是土壤形成作用的起始点。（二）有机质积聚过程

第一节土壤物理性质定

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。

二维吸渗与入渗条件下土壤水力特性参数反演方法研究

二维吸渗与入渗条件下土壤水力特性参数反演方法研究土壤水力特性参数取值是影响非饱和土壤水运动数值计算精度的关键。采用数值模拟、理论分析和室内试验对比相结合的技术路线,综合运用土壤水动力学、数值模拟与数值反演、多目标优化、代理模型和多种计算机语言综合集成技术,开展土壤二维负压吸渗、积水入渗水分运动参数的反演方法研究,取得以下主要结果:（1）提出了一种新的土壤水力特性参数反演方法,即“两步法”。第一步,以吸渗/入渗结束时刻的土壤含水率(θ_final),即ψ(θ _final)最小作为目标函数,采用遗传算法反演饱和含水率;第二步, 以累积吸渗/入渗量ψ（Q）和吸渗/入渗速率ψ（v）最小作为目标函数,采用由多向量遗传算法和粒子群算法所构建的混合算法反演水力特性参数α、n和 K_s;与传统的加权和多目标反演方法相比,所提方法能够有效解决不同目标函数权重系数难以确定的问题,且具有高的求解效率和强的稳健性。（2）以所提“两步法”为基础,分别对二维吸渗和积水入渗条件下多种典型土壤、不同初始含水量条件下的van Genuchten–Mualem模型中水力特性参数进行了反演。结果表明所得土壤水力特性参数反演值与典型土壤参考值（以RETC软件给出的典型值为比较时的参考值）具有好的一致性,说明所提反演方法具有高的可靠性;采用反演所得土壤水力特性参数分别绘制土壤水分特征曲线和导水率曲线,并与参考值绘制的曲线进行比较,结果表明两者具有高的一致性,说明反演所得参数可较为精确的估算土壤水分特征曲线和导水率曲线;量化比较了考虑土壤含水率和累积入渗量存在测量误差条件下反演所得水力特性参数估算土壤水分特征曲线和导水率曲线和参考值曲线,结果表明两者间具有小的差异和满意的估算精度,说明了所提反演方法具有强的稳健性;对积水入渗土壤垂直剖面含水率非均一分布条件下水力特性参数进行了反演,结果表明典型土壤不同含水率分布模式下所得水力特性参数估算值与参考值差异较小,且采用反演结果绘制的土壤水分特征曲线和导水率曲线与参考值绘制的土壤水分特征曲线和导水率曲线基本一致,说明所提反演范围具有较为广泛的使用范围,可用于生产实践。（3）建立了基于Kriging代理模型的土壤水力特性参数反演模型。根据土壤积水入渗的累积入渗量和最终含水率对土壤水力特性参数进行了反演估算,结果表明反演结果与典型土壤参考值具有高的一致性;量化比较了考虑土壤含水率和累积入渗量存在

第五章降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动2

第五章降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动第一节水向土中入渗过程一、概述降雨和灌水入渗是田间水循环的重要环节，与潜水蒸发一样，是水资源评价和农田水分状况调控的重要依据。水渗入土壤的强度主要取决于降雨或灌水的方式和强度以及土壤渗水性能。如果土壤渗水性能较强，大于外界供水强度，则入渗强度主要决定于外界供水强度，在入渗过程中土壤表面含水率随入渗而逐渐提高，直至达到某一稳定值。如果降雨或灌水强度较大，超过了土壤渗水能力，入渗强度就决定于土壤的入渗性能，这样就会形成径流或地表积水。这两种情况可能发生在入渗过程的不同阶段，如在稳定灌溉强度（例如喷灌）下，开始时灌溉强度小于土壤入渗能力，入渗率等于灌溉强度；但经过一定时间后，土壤入渗能力减少，灌水强度大于土壤入渗能力，于是产生余水，如图2－5－1所示的降雨或灌水条件下的入渗过程。开始时入渗速率较高，以后逐渐减小。土壤的入渗能力随时间而变化，与土壤原始湿度和土壤水的吸力有关，同时也与土壤剖面上土质条件、结构等因素有关。一般来说，开始入渗阶段，土壤入渗能力较高，尤其是在入渗初期，土壤比较干燥的情况，然后随土壤水的入渗速率逐渐减小，最后接近于一常量，而达到稳定入渗阶段。在较干旱的条件下，土壤表层的水势梯度较陡。所以，入渗速率较大，但随着入渗水渗入土中，土壤中基模吸力下降。湿润层的下移使基模吸力梯度减小。在垂直入渗情况下，如供水强度较大，使土壤剖面上达到饱和，当入渗强度等于土壤饱和水力传导度时，将达到稳定入渗阶段。如供水强度较小，小于饱和土壤水力传导度时，达到稳定入渗阶段的入渗强度将等于该湿度条件下的非饱和土壤水力传导度。入渗过程中，土壤剖面上水分分布与土表入渗条件有关。根据Coleman和Bodman的研究，当均质土壤地表有积水入渗时，典型含水率分布剖面可分为四个区，即表层有一薄层为饱和带，以下是含水率变化较大的过渡带，其下是含水率分布较均匀的传导层，以下是湿润程度随深度减小的湿润层，该层湿度梯度越向下越陡，直到湿润锋。随着入渗时间延续，传导层会不断向深层发展，湿润层和湿润锋也会下移，含水率分布曲线逐渐变平缓。

第五章土壤物理性质

第五章土壤物理性质第一节土壤质地土壤质地，我们在第二章中曾提过一点，这一章中我们要比较详细地讲一下。 1．土壤颗粒的分级土壤是由固体、液体和气体所组成，其中的固体部分是由许多大小不等的颗粒所组成。不同的颗粒，他们在成分上和性质上都不一样，人们为了便于研究，就把这些土粒按照他们的直径大小排队，再根据一定的尺度范围把这些颗粒归为几组，这些土壤颗粒组，就称为土壤粒级。（图）世界各国所采用的划分标准，即尺度范围是很不一致的。就现在来说，世界上主要有3种划分标准，就是国际制、原苏联制和美国制。我国在解放前是美国制，解放后变成苏联制，这倒不是苏联制标准好，而是政治原因。到1975年，我们国家由中科院南京土壤所和西北水保所共同拟定了一套我国自己的土壤粒级划分标准，但是，用起来比较麻烦，有一些地方也不完善，所以，用的人不多。目前来看，在我国用的比较广泛的，还是苏联制的分类标准，也就是所谓的卡庆斯基的标准。这种分类方法，是将土粒分成了：粒级石砾砂砾粉粒粘粒颗粒直径（mm）大于1 1-0.05 0.05 – 0.001 小于0.001 为了便利起见，人们也可以把土壤粒级分为：物理性砂粒和物理性粘粒两类：物理性砂粒是直径大于0.01mm的颗粒，物理性粘粒是小于或等于0.01mm的颗粒。有的同学可能会问，为什么按这个标准来划分？依据是什么？这个划分依据就是土粒的性质。我们马上要将讲到。 2．土壤各粒级的性质 2．1．石砾：直径大于1mm的颗粒，他们是岩石风化后残留物。因此，他们大都保留了母岩的矿物组成，一般情况下，他们的速效养分很少，保水能力很差。2．2．砂粒：直径在1-0.05mm，他们主要是岩石中难风化的矿物，比如，石英、白云母等。砂粒几乎没有吸附阳离子的能力，而且颗粒之间非常松散，不能相互粘结。颗粒间的孔隙多是一些大孔隙，所以，他们容易透气、透水，但保水能力较弱。 2．3．粘粒：直径小于0.001mm，粘粒的矿物组成是一些次生矿物，它的表面积很大，所以，吸附离子的能力很强。也就是保肥力强。

土的物理性质

第一章土的物理性质第一节土的成因和工程特性第二节土的组成及结构构造一、名词解释 1粒径：土粒的直径大小。 2粒组：实际工程中常按粒径大小将土粒分组，粒径在某一范围之内的分为一组。 3粒径级配：各粒组的质量占土粒总质量的百分数。 4筛分法：适用粒径大于0.075mm的土。利用一套孔径大小不同的标准筛子，将称过质量的干土过筛，充分筛选，将留在各级筛上的土粒分别称重，然后计算小于某粒径的土粒含量。 5土的结构：指土中颗粒之间的联系和相互排列形式。 6土的构造：指同一土层中成分和大小都相近的颗粒或颗粒集合体相互关系的特征。 7土的有效粒径（d10）：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10％时，相应的粒径。二、填空题 1.平缓大好良好 2．压缩性高承载力低渗透性强 3.单粒结构蜂窝结构絮状结构4.Cu≥5且Cc＝1～3 5.固液 6固，液，气 7.缺乏某些粒径——不连续级配 8.不均匀系数Cu。 9. 小 10. B，A 11.二相土三相土二相土三、选择题 1．C 2．C 3．B 4．B 5．A 6．C 7．A 第三节土的物理性质指标一、名词解释 1.土的含水量ω：是指土中水的质量和土粒质量之比或重力之比。 2.土的密度ρ：指单位体积土的质量。 ρ：土中孔隙完全被水充满时单位体积土的质量。 3.饱和密度 sat 4.干密度ρd：单位体积土中土粒的质量。 5.土粒相对密度 Gs: 是土粒的质量与同体积纯蒸馏水在4℃时的质量之比。 6.孔隙比e:是指土中孔隙的体积与土粒体积之比。 7.孔隙率n:是指土中孔隙的体积与土的总体积之比。 8.土的饱和度Sr：是指土中水的体积与孔隙体积之比。

降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动2

第五章降雨和灌水入渗条件下土壤水分运动第一节水向土中入渗过程、概述降雨和灌水入渗是田间水循环的重要环节，与潜水蒸发一样，是水资源评价和农田水分状况调控的重要依据。水渗入土壤的强度主要取决于降雨或灌水的方式和强度以及土壤渗水性能。如果土壤渗水性能较强，大于外界供水强度，则入渗强度主要决定于外界供水强度，在入渗过程中土壤表面含水率随入渗而逐渐提高，直至达到某一稳定值。如果降雨或灌水强度较大，超过了土壤渗水能力，入渗强度就决定于土壤的入渗性能，这样就会形成径流或地表积水。这两种情况可能发生在入渗过程的不同阶段，如在稳定灌溉强度（例如喷灌）下，开始时灌溉强度小于土壤入渗能力，入渗率等于灌溉强度；但经过一定时间后，土壤入渗能力减少，灌水强度大于土壤入渗能力，于是产生余水，如图 2-5- 1所示的降雨或灌水条件下的入渗过程。开始时入渗速率较高，以后逐渐减小。土壤的入渗能力随时间而变化，与土壤原始湿度和土壤水的吸力有关，同时也与土壤剖面上土质条件、土壤入渗能力较高，尤其是在入渗初期，土壤比较干燥的情况，然后随土壤水的入渗速率逐渐减小，最后接近于一常量，而达到稳定入渗阶段。在较干旱的条件下，土壤表层的水势梯度较陡。所以，入渗速率较大，但随着入渗水渗入土中，土壤中基模吸力下降。湿润层的下移使基模吸力梯度减小。在垂直入渗情况下，如供水强度较大，使土壤剖面上达到饱和，当入渗强度等于土壤饱和水力传导度时，将达到稳定入渗阶段。如供水强度较小，小于饱和土壤水力传导度时，达到稳定入渗阶段的入渗强度将等于该湿度条件下的非饱和土壤水力传导度。入渗过程中，土壤剖面上水分分布与土表入渗条件有关。根据Coleman 和Bodman 的研究, 当均质土壤地表有积水入渗时，典型含水率分布剖面可分为四个区，即表层有一薄层为饱和带，以下是含水率变化较大的过渡带，其下是含水率分布较均匀的传导层，以下是湿润程度随深度减小的湿润层，该层湿度梯度越向下越陡，直到湿润锋。随着入渗时间延续，传导层会不断向深层发展，湿润层和湿润锋也会下移，含水率分布曲线逐渐变平缓。结构等因素有关。一般来说，开始入渗阶段, 图2-5-1入滲率对时间的茏祭曲线

土壤理化性质测定方法

土壤理化性质测定方法 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

1 土壤pH的测定方法（电位法）称取10g通过1mm筛孔风干土样置25mL烧杯中，加蒸馏水10mL混匀，静置30min，用校正过的pH计测定悬液的pH值。测定时将玻璃电极球部（或底部）浸入悬液泥层中，并将甘汞电极侧孔上的塞子拔去，甘汞电极浸在悬液上部清液中，读pH值。 2 土壤含水率的测定方法将盛有新鲜土样的大型铝盒在分析天平上称重，准确至0.0001g。揭开盒盖，放在瓶底下，置于已预热至105±2℃的烘箱中烘烤12h。取出，盖好，移入干燥器内冷却至室温（约需30min），立即称重。新鲜土样水分的测定做三份平行测定。结果的计算： ①计算公式：水分（分析基），%＝（m1-m2）/（m1-m0）×100 （E1）水分（干基），%=（m1-m2）/（m2-m0）×100 （E2）式中：m o-烘干空铝盒质量（g）； m1-烘干前铝盒及土样质量（g）； m2-烘干后铝盒及土样质量（g）。 ②平行测定的结果用算术平均值表示，保留小数点后一位。 3 土壤容重的测定方法（环刀法）将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍擦上凡士林，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满土样为止。用修土刀切开环周围的土样，取出已充满土的环刀，细心削平和擦净环刀两端及外面多余的土。同时在同层取样处，用铝盒采样，测定土壤含水量。把装有土样的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。随即称重（精确到），并记录。结果计算：ρb=m/[V(1+θm)] （E3）式中：ρb ------土壤容重； m----环刀内湿样质量； V----环刀容积； θm样品含水量（质量含水量）。

土壤物理性质测量

土壤物理性质的测定 1、土壤密度=土壤比重的测定（比重瓶法）(密度=比重*1000 kg/m3) 仪器设备：比重瓶（50ml或100ml），天平（感量0.001g），电炉或砂浴，滴管。测定步骤：将比重瓶盛满无二氧化碳的水（煮沸5分钟后冷却的水），静置10分钟加塞，使多余的水从瓶塞毛细管中溢出，用滤纸擦干比重瓶外壁、称重（W1）。然后将比重瓶中的水倒出一半，将通过1mm筛孔的10g风干土土样用小漏斗小心装入比重瓶中，轻轻摇动，使土样与水充分混合；为了除去土和水中的空气，须将比重瓶加热煮沸1小时，在煮沸过程中经常晃动比重瓶，以驱除水及土样中的空气，使水和土更好的接触。冷却后，用滴管加满无二氧化碳的水，在室温下再静置10min，加塞，使多余的水从瓶塞毛细管中溢出，用滤纸擦干比重瓶外壁，称量（W2)。结果计算 d=W/(W+W1-W2) 式中：d—－土壤比重，g／cm3 W—－烘干土样质量，g W1—－加满水的比重瓶质量，g W2—－加有水和士样的比重瓶质量，g 注：①含可溶性盐较多的土样，需用非极性液体（如汽油、媒油等）代替水，用其空抽气法排除土中空气。 ②本方法中加入风干样在计算时需换算成烘干样，即需测定风干样中吸湿水含量，计算其水分换算系数（K）按下式计算、 K= m/m1 式中：m—－烘干样（土）质量，g m1—－风干样（土）质量，g

2、土壤容重的测定（环刀法）仪器设备:200cm3环刀（高5．2cm ，半径3．5cm ）或其他规格的环刀、天平（感量0.0lg 及0.lg ）、小刀、铁锹、烘箱、铝盒、瓷盘、滤纸等。测定步骤：选定代表性测定地点，挖掘土壤剖面，根据剖面发生层次或机械分层，用环刀采取土样，每层土壤应不少于三个重复。采样过程中必须保持环刀内土壤结构不受破坏，注意环刀内不要有石块或粗根侵入，如果土壤过份紧实，可垫上木板轻轻打入。待取出环刀后，用锋利的削刀切去环刀两端多余的土，使环刀内的土壤体积与环刀容积相等，最后将环刀两端用盖子盖好，分别放入塑料袋内并写好标签，带回室内备用。将充满土样的环刀，放入烘箱中在105℃（士2C ）下烘至恒重、称重。结果计算：dV=(W-W 环)/V 式中dV —－土壤容重，g/cm 3 , W —－烘干后环刀重＋干土重，g V —－环刀的体积，cm 3 注：①环刀内士样如含有石砾较多，可用排水法测量石砾所占体积（cm3）和重量（g ），计算时，由环刀体积减去石砾体积，并由环刀加干土重减去石砾重量，按上式计算土壤容重。 ②如土壤中石砾含量很多，难以使用环刀方法，则可用土坑法：即挖一适当体积的土坑（如20X20X2Dcm ）并称量所有挖出土壤的重量（g ），同时采集土样15～带回室内测定水分含量，计算土壤容重。

土的组成和物理性质

第四讲土的组成和物理性质一、内容提要：本讲主要讲述土的三相组成和三相指标、土的矿物组成和颗粒级配、土的结构、粘性土的界限含水量、塑性指数、液性指数、砂土的相对密实度、土的最佳含水量和最大干密度、土的工程分类二、重点、难点：土的物理力学性质指标的计算一、土的三相组成土是由固体颗粒、水和气体三部分组成的，通常称为土的三相组成。随着三相物质的质量和体积的比例不同，土的性质也将不同。【例题1】土的三相组成中不包括的部分是（）。 A. 水 B. 气体 C. 固体颗粒 D. 矿物成分答案：D (一)土的固相土的固相物质包括无机矿物颗粒和有机质，是构成土的骨架最基本的物质，称为土粒。对土粒应从其矿物成分、颗粒的大小和形状来描述。 1. 土的矿物成分土中的矿物成分可以分为原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物是指岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等。次生矿物是由原生矿物经过风化作用后形成的新矿物，如三氧化二铝、三氧化二铁、次生二氧化硅、粘土矿物以及碳酸盐等。【例题2】在下列各类矿物中，属于次生矿物的是（）。 A. 石英 B. 长石 C. 云母 D. 蒙脱石答案：D 2. 土的粒度成分(颗粒级配) 天然土是由大小不同的颗粒组成的，土粒的大小称为粒度。工程上常用不同粒径颗粒的相对含量来描述土的颗粒组成情况，这种指标称为粒度成分。

(1)土的粒组划分工程上常把大小相近的土粒合并为组，称为粒组。粒组间的分界线是人为划定的，划分时应使粒组界限与粒组性质的变化相适应，并按一定的比例递减关系划分粒组的界限值。对粒组的划分，我国有关规范均将砂粒粒组与粉粒粒组的界限为0.075mm。其余粒组划分标准可参见《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)和《土的工程分类标准》(GBJl45-90)等。 (2)粒度成分及其表示方法土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，它可用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。常用的粒度成分的表示方法是累计曲线法，也称颗分曲线法，它是一种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(按对数比例尺)表示某一粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量，如图15-4-1所示。在累计曲线上，可确定两个描述土的级配的指标：

土壤物理性质与化学性质对生物化学性质的影响

土壤的质地分为砂土、壤土和粘土三大类。紧实的粘土和松散的沙土都不如壤土能有效的调节土壤水和保持良好的肥力状况。土壤结构可分为团粒结构、块状结构、片状结构和柱状结构等类型。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤。土壤的质地和结构决定着土壤中的水分、空气和温度状况，而土壤水分、空气和温度及其配合状况又对植物和土壤动物的生活产生重要影响。土壤的物理性质的生态作用土壤的物理特性主要指土壤温度、水分含量及土壤质地和结构等。土温是太阳辐射和地理活动的共同结果。不同类型土壤有不同的热容量和导热率，因而表现出相对太阳辐射变化的不同滞后现象。这种土温对地面气温的滞后现象对植物有利，影响植物种子萌发与出苗，制约土壤盐分的溶解、气体交换与水分蒸发、有机物分解与转化。较高的土温有利于土壤微生物活动，促进土壤营养分解和植物生长，动物利用土温避开不利环境、进行冬眠等。土壤水分直接影响各种盐类溶解、物质转化、有机物分解。土壤水分不足不能满足植物代谢需要，会产生旱灾，同时好气性微生物氧化作用加强，有机质消耗加剧。水分过多使营养物流失，还引起嫌气性微生物缺氧分解，产生大量还原物和有机酸，抑制植物根系生长。土壤中空气含量和成分也影响土壤生物的生长状况，土壤结构决定其通气度，其中CO2含量与土壤有机物含量直接相关，土壤CO2直接参与植物地上部分的光合作用。土壤的质地、结构和土壤的水分空气和温度状况密切相关，并直接或间接的影响着植物和土壤动物的生活。沙土类土壤黏性小，气孔多，通气透水性强，蓄水和保肥能力差，土壤温度变化剧烈；黏土类土壤的质地黏重，结构紧密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性差，湿时黏干时硬；壤土类土壤的质地比较均匀，土壤既不太松又不太黏，通气透水性能良好且有一定的保水保肥能力。土壤的化学性质的生态作用土壤化学特性主要是指土壤化学组成、有机质的合成和分解、矿质元素的转化和释放、土壤酸碱度等。矿质营养是生命活动的重要物质基础，生物对大量或微量矿质营养元素都有一定的量的要求。环境中某种矿质营养元素不足或过多或多种养分配合不当，都可能对生物的生命活动起限制作用。不同种类生物对矿质的种类与需求量存在较大差异，矿质在体内的积累量也有不同，如褐藻科植物对碘的选择积累，禾本科植物对硅的积累，十字花科植物对硫的积累，茶科植物对氟的积累，十字花科植物对若干种重金属盐的积累等。这些植物对有害的物质的耐性和积累，已在环境保护中得到广泛应用。土壤有机质能改善土壤的物理结构和化学性质，有利于土壤团粒结构的形成，从而促使植物的生长和养分的吸收。土壤有机物也使植物所需各种矿物营养的重要来源，并能与各种微量元素形成络合物，增加微量元素的有效性。一般来说，土壤有机质的含量越多，土壤动物的种类和数量也越多，因此在富含腐殖质的草原黑钙土中，土壤动物的种类和数量极为丰富；而在有机质含量很少，并呈碱性的荒漠地区，土壤动物非常贫乏。土壤酸碱度是土壤最重要的化学性质，因为它是土壤各种化学性质的综合反映，对土壤肥力、土壤微生物