第二章 土壤的物理性质
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土力学-第二章土的物理性质及分类
Vv=e
天津城建大学土木工程学院
mw m ms 100% 100% ms ms
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气
e
假设：ρw1=ρw ,Vs=1,则
ms Vs d s w d s w
Vv Vs
V n v 100% V
Sr
Vw 100% Vv
VV e
V 1 e
将粒径>2mm的质量超过50%的称为碎石土；
将粒径＞2mm的质量小于50％，而大于0.075mm的质量超过50%的称为砂土； 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。
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2.1
概述
土力学
土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液 二相相互作用表现出来的性质。
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，
烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为2.66， 求该土样的含水量w、密度ρ、重度 、干重度d 、孔隙 比e、饱和重度sat和浮重度
【解】
mw 187 167 w 100% 11.98% ms 167
粘性土的物理特征
无粘性土的密实度 粉土的密实度和湿度 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 土的分类
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2.3
粘性土的物理特征
土力学
2.3.1 粘性土的可塑性及界限含水量
2.3.2 粘性土的物理状态指标
2.3.3 粘性土的活动度、灵敏度和触变性
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2.3.1
粘性土的可塑性及界限含水量
腐殖土ρ＝1.5～1.7g/cm3
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2.2.2
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假设：ρw1=ρw ,Vs=1,则
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将粒径>2mm的质量超过50%的称为碎石土；
将粒径＞2mm的质量小于50％，而大于0.075mm的质量超过50%的称为砂土； 将大于0.075mm的质量小于50%的定为粉土或粘性土。
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2.1
概述
土力学
土的物理性质是指三相的质量与体积之间的相互比例关系及固、液 二相相互作用表现出来的性质。
【例】某土样经试验测得体积为100cm3，湿土质量为187g，
烘干后，干土质量为167g。若土粒的相对密度ds为2.66， 求该土样的含水量w、密度ρ、重度 、干重度d 、孔隙 比e、饱和重度sat和浮重度
【解】
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粘性土的物理特征
无粘性土的密实度 粉土的密实度和湿度 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性 土的分类
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2.3
粘性土的物理特征
土力学
2.3.1 粘性土的可塑性及界限含水量
2.3.2 粘性土的物理状态指标
2.3.3 粘性土的活动度、灵敏度和触变性
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2.3.1
粘性土的可塑性及界限含水量
腐殖土ρ＝1.5～1.7g/cm3
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2.2.2
第二章土壤理化性质
库布其沙漠治理
二、土壤孔隙性（比重，容重，孔隙度 ）
（一）土壤的比重与容重
土壤比重：单位体积土壤固相物质的重量（不包括土壤孔隙体积 ）和同体积水的重量之比，无单位。一般土壤比重为2.65， 测 定方法：比重计法；
土壤容重：单位体积原状土体（包括固体和孔隙在内）的干土重
。单位为g/cm3, 一般为1.325 g/cm3。（环刀法）
土壤所获得的的辐射能与地理纬度 、地形条件、地表物质、季节变化 和植被覆盖有关系
（二）土壤的热平衡
土壤所获得的太阳能转化为热能 以后，主要部分消耗于土壤水分 的蒸发及与大气层间的湍流交换 上，一部分被生物活动所消耗， 很少一部分通过热交换传导至土 壤底层。
土壤固相物质组成、土壤质地和土壤结构 是决定土壤许多重要物理特性的物质基础，而 土壤颗粒密度、土壤密度、孔隙度、土壤磁性 和土壤颜色则是反映土壤物质组成和土壤发生 条件的重要定量指标。
第一节 土壤物理性质
一、土壤结构及意义
（一）土壤结构以其形态类型
1.土壤结构体：土粒（单粒和复粒）因胶结、凝聚等作用形成大小、形 状不同的团聚体。 2.土壤结构：土粒（单粒和复粒）的排列、组合形式。按形状可分为块状 、片状和柱状三大类型；按其大小、发育程度和稳定性等，再分为团（粒 ）状、块状、棱柱或柱状、片状等结构。
土壤容重是土壤发生学重要参数、是计算土壤孔隙度、水分和养 分含量、和土层重量的必须指标，是评价土壤物理性质和肥力水 平的重要依据。
（二）土壤的孔隙性
土壤的多孔性称为孔隙性， 孔隙所占体积的百分比，称
为孔隙度
土壤孔隙度%=（1-容重/比重）×100%
•土壤孔隙包括毛管孔隙（直径小于0.1 mm）和非毛管孔隙（ 直径大于0.1mm），毛管孔隙使土壤具有持水能力；非毛管 孔隙使土壤具有透水性和通气性。
土壤的物理性质
4
2、卡庆斯基土壤质地分类标准
这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘 粒含量，将土壤划分为9级。详见表。
5
3、我国土壤质地分类标准
中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北 方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种， 质地名称详见表。
6
沙性土 壤性土 黏性土
7
（三）不同质地土壤的肥力特点 1、砂质土：
教学要求
1、掌握土壤质地概念和不同质地土壤的肥力特点。 2、掌握土壤孔隙度、比重、容重、土壤黏结性、 黏着性、可塑性和耕性等有关概念。 3、掌握土壤容重在农业中的应用。 4、掌握耕作对土壤的影响。 5、了解改善土壤质地和土壤结构的相关措施。 6、了解土壤团粒结构的形成和所需的条件。 7、熟悉土壤结构的类型及基特性。
大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100计）
持水隙度 85～90 70～80 60～70 50～60 40～50 25～40 重壤土 中壤土 轻壤土 砂壤土 砂 土
24
4、孔隙在土壤中的分布
一般土壤耕层（0-15cm）的总孔隙度为50-60%， 其中通气孔隙度为15-20%。底层（15-30cm）分 别为50%（总）和10%（气）为宜。
25
不同质地的土壤孔隙状况％
土壤质地 土壤孔隙度 粘 土 50～60 45～50 45～50 45～50 40～45 30～35
在干燥状态下，以手掌中研磨时的感觉来初步 判断土壤属于那一类质地。
砂土：松散易碎，砂粒可辨，搓揉时发出沙沙声，即 土粒分散不成团。 粗砂土：很粗糙，沙声强，主要是粗砂粒。
15
2、卡庆斯基土壤质地分类标准
这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘 粒含量，将土壤划分为9级。详见表。
5
3、我国土壤质地分类标准
中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北 方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种， 质地名称详见表。
6
沙性土 壤性土 黏性土
7
（三）不同质地土壤的肥力特点 1、砂质土：
教学要求
1、掌握土壤质地概念和不同质地土壤的肥力特点。 2、掌握土壤孔隙度、比重、容重、土壤黏结性、 黏着性、可塑性和耕性等有关概念。 3、掌握土壤容重在农业中的应用。 4、掌握耕作对土壤的影响。 5、了解改善土壤质地和土壤结构的相关措施。 6、了解土壤团粒结构的形成和所需的条件。 7、熟悉土壤结构的类型及基特性。
大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100计）
持水隙度 85～90 70～80 60～70 50～60 40～50 25～40 重壤土 中壤土 轻壤土 砂壤土 砂 土
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4、孔隙在土壤中的分布
一般土壤耕层（0-15cm）的总孔隙度为50-60%， 其中通气孔隙度为15-20%。底层（15-30cm）分 别为50%（总）和10%（气）为宜。
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不同质地的土壤孔隙状况％
土壤质地 土壤孔隙度 粘 土 50～60 45～50 45～50 45～50 40～45 30～35
在干燥状态下，以手掌中研磨时的感觉来初步 判断土壤属于那一类质地。
砂土：松散易碎，砂粒可辨，搓揉时发出沙沙声，即 土粒分散不成团。 粗砂土：很粗糙，沙声强，主要是粗砂粒。
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土壤的物理化学性质
土壤的物理化学性质壤是发育于地球陆地表面具有生物活性和孔隙结构的介质，是地球陆地表面的脆弱薄层土壤是各种陆地地形条件下的岩石风化物经过生物、气候诸自然要素的综合作用以及人类生产活动的影响而发生发展起来的。
接下来店铺为你整理了土壤的物理化学性质，一起来看看吧。
土壤的物理性质(1)土壤质地和结构土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。
根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂(直径2.0~0.2mm)、细砂(0.2~0.02mm)、粉砂(0.02~0.002mm)和粘粒(0.002mm以下)。
这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。
土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。
砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。
粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。
壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。
土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。
它可分为微团粒结构(直径小于0.25mm)、团粒结构(0.25~10mm)和比团粒结构更大的各种结构。
团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.25~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。
具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。
无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于植物根系扎根和生长。
土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。
(2)土壤水分土壤水分能直接被植物根系所吸收。
土壤的物理性质
土壤的物理性质1、 土壤的温度：土壤的温度在土壤中的分布于变化时是土壤热量状况的反映。
土壤温度状况也是土壤系统分类中的重要诊断特性。
2、 土壤的孔隙（1） 土壤孔隙度： 土壤的孔隙状况取决于土壤的质地和土壤的结构，土壤的孔隙度在不同类型的土壤和同一类型土壤不同发生层中都是不相同的。
土壤孔隙度通常不直接测定，而是通过土壤相对密度和容量的数据来计算获取的。
%100-1⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=土壤相对密度土壤容量土壤孔隙度 （2） 影响土壤孔隙的因素土壤孔隙度、孔径大小和大小孔隙的比例，决定与土粒的粗细以及土粒排列和团聚的形式。
影响土壤孔隙状况的因素主要有以下几种。
a. 土壤质地b. 土粒排列松紧与土壤结构c. 有机物质（3） 土壤相对密度和容重以动态观点及非线性动力学理论和方法来探索地质环境演化在自然因素与人为因素双重的作用下环境产生变化, 而这些因素的变化在许多情况下是无序的,是一个非线性问题。
非线性动力学理论和方法研究,在国际上已成为热点问题。
要了解和掌握这些因素变化, 就要通过长期的连续的对环境各要素进行监测, 取得必要的资料,从而来认识它。
因此, 国际上非常重视建立不同级别的(即全球性的、国家级的、地区性的) 长期的环境监测网站。
收集环境变化记录资料, 作为全球环境变化研究的科学依据,也是地球系统科学的重要组成部分。
这种以研究环境和生态系统为目的的不同级别的长期监测网站的建立已成为国际性趋势。
例如美国的长期生态研究网络、亚洲—太平洋地区的全球变化网络、中国生态系统研究网络、欧洲全球变化研究网络等等(方精云等, 2000) [10 ] 。
以各类环境监测数据为基础, 采用动态观点及非线性动力学理论和方法, 综合性地来探索地质环境演化的特点和地质环境灾变预报的可能性。
212 从不同空间尺度研究地球环境演化着眼于地球是个复杂系统, 是个多层次结构,以及通过各圈层相互作用的演化过程, 来研究全球性环境变化。
既研究现代的, 也研究过去地质历史时期(如晚更新世以来, 尤其是全新世时期的古环境变迁) , 同时对21 世纪内全球变化趋势进行预测。
土壤物理性质
2、土壤通气性的度量指标
1）空气孔度 一般将非毛管孔隙度≥10%作为土壤通气性良好 而且分布比较均匀时，作为土壤通气性良好的 标志。
的指标；或将土壤空气孔度占总孔度的1/5～2/5，
2）土壤氧扩散率
即氧被呼吸消耗或被水排出后重新恢复的速率， 单位mg/(cm2 ·min)。一般要求在30×10-5 ～ 40 ×10-5mg/(cm2 ·min)以上，植物才可良好 生长。
②
含水氧化铁、铝胶体
包括晶质的褐铁矿、针铁矿、水铝石和三水铝石。 它们均属两性胶体，所带电荷随pH值变化有很大 不同，在溶液偏酸时，解离出OH-，成为 Al(OH)2+带正电。 在溶液偏碱时，解离出H+，成为Al(OH)2O-带负电。
③ 层状铝硅酸盐粘土矿物
高岭石（kaolinite）
＊带电原因： 一部分电荷是晶格破裂产生的； 另外晶格表面的—OH和—OH2在土壤呈强碱性条 件下，释放出氢质子，导致高岭石带负电荷（可 变电荷）。 ＊带电量的多少：高岭石所带电荷数量较少。
各种阴离子被土壤胶体吸附的顺序如下： F->草酸根>柠檬酸根>PO43-〉AsO43->HCO3>H2BO3->CH3COO->SCN->SO42->Cl->NO3-
根据阴离子吸收的特点，在施肥时，应采取相应措施， 磷肥施用时应防止固定，硝酸态氮肥应防止流失。
Ⅳ 离子吸收代换作用的意义
1、使土壤具有保持和供应养分的能力
（2）意义： 阳离子交换量是评价土壤肥力的一 个指标。它直接反应土壤可以提供速效养分的 数量，也能表示土壤保肥能力、缓冲能力的大 小。
一般认为：<10 cmol/kg，保肥力弱；
土壤的物理性质
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
土壤的物理性质
1.2土壤孔隙性
(4)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额
设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
公 式
1hm2的1m土层储水量 =10000m2×1m×1.3 t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
1.1土壤质地与土壤结构
土壤质地
物理性粘粒 （＜0.01mm）%
物理性沙粒 （＞0.01mm）%
组别
名称
灰化土类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
灰化土 类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
砂土
松砂土 紧砂土
壤土
砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土
粘土
轻粘土 中粘土 重粘土
0–5 5 – 10
10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 60 60 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 55 55 – 40
40 –50
50 – 60 ＞65
50 –35
35 – 20 ＜20
40 –25
25 – 15 ＜15
100 – 95 95 – 90
90 – 85 85 – 80 80 – 70 70 – 60
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性
土壤物理机械性质
土壤粘结性
土壤粘着性
土壤可塑性
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性 土壤黏结性：土粒与土粒之间相互黏结在一起，抵抗机械破碎 的性能
土壤的物理性质
1.2土壤孔隙性
(4)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额
设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。
公 式
1hm2的1m土层储水量 =10000m2×1m×1.3 t/m3×25% =3250m3/hm2= 325mm
1.1土壤质地与土壤结构
土壤质地
物理性粘粒 （＜0.01mm）%
物理性沙粒 （＞0.01mm）%
组别
名称
灰化土类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
灰化土 类
草原土及 红黄壤土
碱土及 强碱化土
砂土
松砂土 紧砂土
壤土
砂壤土 轻壤土 中壤土 重壤土
粘土
轻粘土 中粘土 重粘土
0–5 5 – 10
10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 60 60 – 50
90 – 80 80 – 70 70 – 55 55 – 40
40 –50
50 – 60 ＞65
50 –35
35 – 20 ＜20
40 –25
25 – 15 ＜15
100 – 95 95 – 90
90 – 85 85 – 80 80 – 70 70 – 60
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性
土壤物理机械性质
土壤粘结性
土壤粘着性
土壤可塑性
土壤的物理性质
1.3土壤物理机械性质与耕性 土壤黏结性：土粒与土粒之间相互黏结在一起，抵抗机械破碎 的性能
土壤的物理性质：学习土壤的物理性质及其对植物生长的影响
• 利用土壤肥力监测设备，定期监 测土壤肥力状况
• 根据土壤肥力监测数据，预测土 壤肥力的未来变化趋势
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
Docs
• 根据植物生长需要和土壤水分状 况，合理安排灌溉和排水措施
土壤水分管理：通过监测、预测和调控 等手段，实现对土壤水分的合理利用和
环境保护
• 土壤水分管理的方法：土壤水分监测 法、土壤水分预测法等
• 利用土壤水分监测设备，定期监 测土壤水分状况
• 根据土壤水分监测数据，预测土 壤水分的未来变化趋势
04 土壤空气与植物生长关系
• 土壤肥力变化的测定方法：土壤养分监测法、遥感法等 • 利用土壤养分监测设备，定期监测土壤中的养分含量和分布
土壤肥力变化对植物生长的影响：
• 影响植物种子的发芽和生长，影响植物的生长速度和产量 • 影响土壤中微生物活动，进而影响植物生长 • 影响土壤养分和水分循环，进而影响植物生长
土壤肥力的调节与管理
• 土壤密度：单位体积土壤的质量，单位：g/cm³ • 土壤密度的测定方法：浮力法 • 将土壤样品放入一个装满水的容器中，测量土壤样品在水中的浮力 • 根据浮力计算土壤的体积，然后将土壤样品烘干，测量其质量 • 计算土壤的密度：密度=质量/体积
• 土壤孔隙度：土壤中空隙体积与土壤总体积之比，单位：% • 土壤孔隙度的测定方法：排液法 • 将土壤样品放入一个装满水的容器中，测量土壤样品在水中的浮力 • 将土壤样品取出，称其质量，计算其体积 • 计算土壤的孔隙度：孔隙度=（1-土壤密度/土壤真密度）*100%
土壤层次结构对植物生长的影响：
• 影响土壤的肥力、水分和空气供应，进而影响植物生长 • 影响土壤微生物活动，进而影响植物生长 • 影响土壤侵蚀和排水能力，进而影响植物生长
• 根据土壤肥力监测数据，预测土 壤肥力的未来变化趋势
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• 根据植物生长需要和土壤水分状 况，合理安排灌溉和排水措施
土壤水分管理：通过监测、预测和调控 等手段，实现对土壤水分的合理利用和
环境保护
• 土壤水分管理的方法：土壤水分监测 法、土壤水分预测法等
• 利用土壤水分监测设备，定期监 测土壤水分状况
• 根据土壤水分监测数据，预测土 壤水分的未来变化趋势
04 土壤空气与植物生长关系
• 土壤肥力变化的测定方法：土壤养分监测法、遥感法等 • 利用土壤养分监测设备，定期监测土壤中的养分含量和分布
土壤肥力变化对植物生长的影响：
• 影响植物种子的发芽和生长，影响植物的生长速度和产量 • 影响土壤中微生物活动，进而影响植物生长 • 影响土壤养分和水分循环，进而影响植物生长
土壤肥力的调节与管理
• 土壤密度：单位体积土壤的质量，单位：g/cm³ • 土壤密度的测定方法：浮力法 • 将土壤样品放入一个装满水的容器中，测量土壤样品在水中的浮力 • 根据浮力计算土壤的体积，然后将土壤样品烘干，测量其质量 • 计算土壤的密度：密度=质量/体积
• 土壤孔隙度：土壤中空隙体积与土壤总体积之比，单位：% • 土壤孔隙度的测定方法：排液法 • 将土壤样品放入一个装满水的容器中，测量土壤样品在水中的浮力 • 将土壤样品取出，称其质量，计算其体积 • 计算土壤的孔隙度：孔隙度=（1-土壤密度/土壤真密度）*100%
土壤层次结构对植物生长的影响：
• 影响土壤的肥力、水分和空气供应，进而影响植物生长 • 影响土壤微生物活动，进而影响植物生长 • 影响土壤侵蚀和排水能力，进而影响植物生长
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单位：为g/cm3或t/m3 多数作物来说，耕层适宜的容重
为 (1.0—1.3 g/cm3 ）。
p62
3、土壤容重的应用
（1）计算土壤总孔度（=1-容重/密度）； （2）配合水分常数计算各级孔度； （3）判断土壤松紧状况； ★（4）计算土壤固、液、气三相容积比率，用以反映土 壤自身调节肥力因素的功能；
土壤质地是在土壤机械组成基础上的进一步 归类，它概括反映着土壤内在的肥力特征。
2. 土壤质地分类 土壤质地分类标准各国不同，常用的有国际制、卡庆斯基制等
国际制土壤质地分类
各级土粒质量(%) 质地类别 质地名称 粘粒 （<0.002mm） 0-15 0-15 0-15 0-15 15-25 15-25 15-25 25-45 25-45 25-45 45-65 65-100 粉砂粒 （0.020.002mm） 0-15 0-45 30-45 45-100 30-0 20-45 45-85 0-20 0-45 45-75 0-35 0-35 砂粒 (2-0.02mm) 85-100 55-85 40-55 0-55 55-85 30-55 0-40 55-75 10-55 0-30 0-55 0-35
3. 各粒级土粒的化学成分 各粒级土粒的矿物组成不同，决定其化学成分存在差异：随 着土壤单粒由大到小，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐 增加，而SiO2含量逐渐减少。 不同土壤粒级的化学成分（平均％）
土壤 粒级名称 粗砂粒 非石 灰性 土壤 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 粒径（mm） 1-0.2 0.2-0.04 0.04-0.01 0.01-0.002 <0.002 SiO2 93.9 94.0 89.4 74.2 53.2 R2O3 2.8 3.2 6.6 18.3 34.7 CaO 0.4 0.5 0.8 1.6 1.6 MgO 0.5 0.1 0.3 0.3 1.0 P2O5 0.05 0.1 0.1 0.2 0.4 K2O+Na2O 0.8 1.5 2.3 4.2 4.9 CO2 0 0 0 0 0
一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。
2、孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积
（固相）的比值。其值为1或稍大于1为好。 孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔度/（1-孔度）
孔度、孔隙比反映的是土壤孔隙的数量多少，只 能说明土壤能够储藏空气和水分的总量是多少，而不 能反映有多少孔隙可储藏水分，多少孔隙可储藏空气。
微生物不能进入此孔隙
毛管孔隙：当量孔径为0.02～0.002 mm的孔隙, 植物
细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细 菌可在其中生活。
通气孔隙：当量孔径> 0.02 mm的孔隙, 其中> 0.2 mm
的粗孔植物的细根可伸入其中；0.2-0.02 mm的中孔是原生 动物、真菌和根毛的栖身地。
12.7
14.1
3.1
5.1
－
0.3
－
6.0
9.5
10.1
4. 各级土粒的主要特性
石块 主要是残留的母岩碎块，所含矿物均为原生 矿物，其组成与母岩基本一致。
石砾 多为岩石碎块，其矿物组成与母岩基本一致， 一般速效养分很少，吸持性很差，但通透性极强。
砂粒 颗粒较粗，比面较小，吸持性能较弱，矿质养分较低，无粘结 性和粘着性，表现松散。但粒间孔隙较大，通透性良好。土壤中含量 多时易于耕作，林木扎根容易。
砂土类 壤土类
砂土及壤质砂 土 砂质壤土 壤土 粉砂质壤土 砂质粘壤土 粘壤土 粉砂质粘壤土 砂质粘土 壤质粘土 粉砂质粘土 粘土 重粘土
粘壤土类
粘土类
卡庆斯基土壤质地分类
物理性粘粒（<0.01mm）(%) 质地名称 灰化土 类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-65 65-80 >80 草原土及 碱土及碱 红黄壤类 化土类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-45 45-60 60-75 75-85 >85 0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50-65 >65 物理性砂粒（>0.01mm）(%) 灰化土类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-60 60-50 50-35 35-20 <20 草原土及 红黄穰类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-55 55-40 40-25 25-15 <15 碱土及 碱化土 类 100-95 95-90 90-85 85-80 80-70 70-60 60-50 50-35 <35
4、土壤比重（密度）与土壤容重关系和区别
2.2.2 土壤比重（相对质量密度）和容重
1、土壤比重（相对质量密度） 指单位体积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的 干重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
一般取2.65作为土壤常用密度值常数。
★2、土壤容重
1.概念 指自然状态下单位容积（包括粒 间空隙）干燥土壤体质量与标准状况 下同体积水的质量比
4. 土壤质地的利用改良
掺砂掺粘，客土调剂
引洪放淤，引洪漫沙 施有机肥，改良土性 植树种草，培肥改土
2.2 土壤空隙
孔隙的数量决定着土壤中气、液两相的总量，孔隙的大小及其
比例决定着气、液两相的比例。
土壤孔隙：是指在土粒之间，存在有复杂的粒间空隙，常称为土壤孔 隙，是液相和气相共同存在的空间。
土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示 土壤孔隙的质量用当量孔径来衡量
石 块
石砾
砂粒
粉粒
粘粒
2. 各粒级土粒的矿物组成
各粒级土粒的矿物组成有明显差别： 土粒越粗，石英越多; 土粒越细，云 母、角闪石等明显增多。
不同粒级土粒的矿物组成（％）
粒径 （mm） 2-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 <0.005 粗砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 石英 86 81 72 63 10 长石 14 12 15 8 10 云母 － － 7 21 66 角闪石 － 4 2 5 7 其它矿物 － 3 4 3 7
总之，随着土壤单粒由大变小，各粒级土粒的粘结性、粘着性、可塑性、 涨缩性以及吸附能力由弱到强。
二、土壤质地
1. 土壤机械组成和质地的概念
土壤不是由单一粒级所组成，而是由大小不同的各级土粒以各种比例关系自 然地混为一体。土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数叫矿物质土粒的机 械组成。
依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合叫做土壤质地。
(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
分级的标准 假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小 （与一定的水分吸力[或张力]相对应的孔径） 茹林公式 d=3/T d：当量孔隙直径，mm T：土壤水分吸力，kPa，或mbar
非活性孔隙：当量孔径< 0.002 mm的孔隙，根毛和
保蓄性弱；
养分含量低；
气多水少；
温度高，土温变化快。
应加强抗旱保墒措施，注意灌水技术; 少量多次的及 时施肥，注意基肥与追肥并重，防止发生苗木早衰现 象。晚秋时节，苗木容易遭受冻害，对林木注意加强 防寒措施。
壤质土壤：砂粘适中；
大小孔隙比例适当，通气透水性好； 养分丰富； 耕性表现良好。 壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调， 适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。
1. 2.
V固相%＝1—土壤孔隙度% V土壤水%＝土壤水质量％×容重
3.
4.
V气相%＝土壤孔隙度—V土壤水%
V三相比＝V固相：V水：V气相
（5）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为 基础； （6）计算一定面积与深度的土壤质量（土方重）； 土壤重量=土壤体积×土壤容重 （7）计算一定土层内各种土壤成分的储量。 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
粉粒 颗粒中次生矿物增加，石英减少。比面较砂粒大，吸持性能增强， 养分含量比砂粒高，具有一定的粘结性、粘着性、可塑性和涨缩性，通 气透水能力比砂粒差，雨后易板结，应注意松土。
粘粒 以次生矿物为主，粒径小，比面巨大。具有很强的粘结性、粘 着性、可塑性、涨缩性和吸附能力，矿质养分丰富。但粒间孔隙极小， 通透性能极差，常表现为湿时粘韧，干时坚硬。
（三）孔隙在土体中的分布
土壤的渗水性、保水性、通气性及植物根系的伸展，除受大小 孔隙分配比例的影响外，往往还与孔隙在土壤不同层次的分布状况 有关。 上虚下实----保水保肥 上实下虚----漏水漏肥 犁底层----通气透水差，不利于根系下扎。
多数作物一般要求：
无效孔隙尽量少 通气孔隙与水份孔隙1：2-4左右 通气孔隙度大于8-10%，以15%－20%最理想。
孔隙体积 土壤体积-土粒体积 土粒体积 土壤孔度= ———— = ———————— =1- ———— 土壤体积 土壤体积 土壤体积 土粒体积x土重 =1- ———————— 土壤体积x土重 土重 土粒体积 =1-（———— x ———— ） 土壤体积 土重 土重 土重 容重 =1- （———— / ———— ）=1- ———— 土壤体积 土粒体积 密度
2.2.1 土壤空隙性
土壤孔性包括孔隙的数量、大小孔隙的搭配比例、及其在土层中的分布。
土壤孔隙
性状用孔隙数量和孔隙大小来评价。
土壤孔隙性
孔隙的数量和大小所表现出来的性质。
（一）土壤孔度与孔隙比
1、孔（隙）度/总孔度：土壤（大、小）孔隙的 容积占整个土壤容积（固相+孔隙）的百分数称为土 壤孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。 土壤孔度（%）=（孔隙容积/土壤容积）x100
为 (1.0—1.3 g/cm3 ）。
p62
3、土壤容重的应用
（1）计算土壤总孔度（=1-容重/密度）； （2）配合水分常数计算各级孔度； （3）判断土壤松紧状况； ★（4）计算土壤固、液、气三相容积比率，用以反映土 壤自身调节肥力因素的功能；
土壤质地是在土壤机械组成基础上的进一步 归类，它概括反映着土壤内在的肥力特征。
2. 土壤质地分类 土壤质地分类标准各国不同，常用的有国际制、卡庆斯基制等
国际制土壤质地分类
各级土粒质量(%) 质地类别 质地名称 粘粒 （<0.002mm） 0-15 0-15 0-15 0-15 15-25 15-25 15-25 25-45 25-45 25-45 45-65 65-100 粉砂粒 （0.020.002mm） 0-15 0-45 30-45 45-100 30-0 20-45 45-85 0-20 0-45 45-75 0-35 0-35 砂粒 (2-0.02mm) 85-100 55-85 40-55 0-55 55-85 30-55 0-40 55-75 10-55 0-30 0-55 0-35
3. 各粒级土粒的化学成分 各粒级土粒的矿物组成不同，决定其化学成分存在差异：随 着土壤单粒由大到小，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐 增加，而SiO2含量逐渐减少。 不同土壤粒级的化学成分（平均％）
土壤 粒级名称 粗砂粒 非石 灰性 土壤 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 粒径（mm） 1-0.2 0.2-0.04 0.04-0.01 0.01-0.002 <0.002 SiO2 93.9 94.0 89.4 74.2 53.2 R2O3 2.8 3.2 6.6 18.3 34.7 CaO 0.4 0.5 0.8 1.6 1.6 MgO 0.5 0.1 0.3 0.3 1.0 P2O5 0.05 0.1 0.1 0.2 0.4 K2O+Na2O 0.8 1.5 2.3 4.2 4.9 CO2 0 0 0 0 0
一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。
2、孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积
（固相）的比值。其值为1或稍大于1为好。 孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔度/（1-孔度）
孔度、孔隙比反映的是土壤孔隙的数量多少，只 能说明土壤能够储藏空气和水分的总量是多少，而不 能反映有多少孔隙可储藏水分，多少孔隙可储藏空气。
微生物不能进入此孔隙
毛管孔隙：当量孔径为0.02～0.002 mm的孔隙, 植物
细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细 菌可在其中生活。
通气孔隙：当量孔径> 0.02 mm的孔隙, 其中> 0.2 mm
的粗孔植物的细根可伸入其中；0.2-0.02 mm的中孔是原生 动物、真菌和根毛的栖身地。
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4. 各级土粒的主要特性
石块 主要是残留的母岩碎块，所含矿物均为原生 矿物，其组成与母岩基本一致。
石砾 多为岩石碎块，其矿物组成与母岩基本一致， 一般速效养分很少，吸持性很差，但通透性极强。
砂粒 颗粒较粗，比面较小，吸持性能较弱，矿质养分较低，无粘结 性和粘着性，表现松散。但粒间孔隙较大，通透性良好。土壤中含量 多时易于耕作，林木扎根容易。
砂土类 壤土类
砂土及壤质砂 土 砂质壤土 壤土 粉砂质壤土 砂质粘壤土 粘壤土 粉砂质粘壤土 砂质粘土 壤质粘土 粉砂质粘土 粘土 重粘土
粘壤土类
粘土类
卡庆斯基土壤质地分类
物理性粘粒（<0.01mm）(%) 质地名称 灰化土 类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-65 65-80 >80 草原土及 碱土及碱 红黄壤类 化土类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-45 45-60 60-75 75-85 >85 0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50-65 >65 物理性砂粒（>0.01mm）(%) 灰化土类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-60 60-50 50-35 35-20 <20 草原土及 红黄穰类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-55 55-40 40-25 25-15 <15 碱土及 碱化土 类 100-95 95-90 90-85 85-80 80-70 70-60 60-50 50-35 <35
4、土壤比重（密度）与土壤容重关系和区别
2.2.2 土壤比重（相对质量密度）和容重
1、土壤比重（相对质量密度） 指单位体积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的 干重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
一般取2.65作为土壤常用密度值常数。
★2、土壤容重
1.概念 指自然状态下单位容积（包括粒 间空隙）干燥土壤体质量与标准状况 下同体积水的质量比
4. 土壤质地的利用改良
掺砂掺粘，客土调剂
引洪放淤，引洪漫沙 施有机肥，改良土性 植树种草，培肥改土
2.2 土壤空隙
孔隙的数量决定着土壤中气、液两相的总量，孔隙的大小及其
比例决定着气、液两相的比例。
土壤孔隙：是指在土粒之间，存在有复杂的粒间空隙，常称为土壤孔 隙，是液相和气相共同存在的空间。
土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示 土壤孔隙的质量用当量孔径来衡量
石 块
石砾
砂粒
粉粒
粘粒
2. 各粒级土粒的矿物组成
各粒级土粒的矿物组成有明显差别： 土粒越粗，石英越多; 土粒越细，云 母、角闪石等明显增多。
不同粒级土粒的矿物组成（％）
粒径 （mm） 2-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 <0.005 粗砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 石英 86 81 72 63 10 长石 14 12 15 8 10 云母 － － 7 21 66 角闪石 － 4 2 5 7 其它矿物 － 3 4 3 7
总之，随着土壤单粒由大变小，各粒级土粒的粘结性、粘着性、可塑性、 涨缩性以及吸附能力由弱到强。
二、土壤质地
1. 土壤机械组成和质地的概念
土壤不是由单一粒级所组成，而是由大小不同的各级土粒以各种比例关系自 然地混为一体。土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数叫矿物质土粒的机 械组成。
依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合叫做土壤质地。
(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
分级的标准 假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小 （与一定的水分吸力[或张力]相对应的孔径） 茹林公式 d=3/T d：当量孔隙直径，mm T：土壤水分吸力，kPa，或mbar
非活性孔隙：当量孔径< 0.002 mm的孔隙，根毛和
保蓄性弱；
养分含量低；
气多水少；
温度高，土温变化快。
应加强抗旱保墒措施，注意灌水技术; 少量多次的及 时施肥，注意基肥与追肥并重，防止发生苗木早衰现 象。晚秋时节，苗木容易遭受冻害，对林木注意加强 防寒措施。
壤质土壤：砂粘适中；
大小孔隙比例适当，通气透水性好； 养分丰富； 耕性表现良好。 壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调， 适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型。
1. 2.
V固相%＝1—土壤孔隙度% V土壤水%＝土壤水质量％×容重
3.
4.
V气相%＝土壤孔隙度—V土壤水%
V三相比＝V固相：V水：V气相
（5）将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为 基础； （6）计算一定面积与深度的土壤质量（土方重）； 土壤重量=土壤体积×土壤容重 （7）计算一定土层内各种土壤成分的储量。 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
粉粒 颗粒中次生矿物增加，石英减少。比面较砂粒大，吸持性能增强， 养分含量比砂粒高，具有一定的粘结性、粘着性、可塑性和涨缩性，通 气透水能力比砂粒差，雨后易板结，应注意松土。
粘粒 以次生矿物为主，粒径小，比面巨大。具有很强的粘结性、粘 着性、可塑性、涨缩性和吸附能力，矿质养分丰富。但粒间孔隙极小， 通透性能极差，常表现为湿时粘韧，干时坚硬。
（三）孔隙在土体中的分布
土壤的渗水性、保水性、通气性及植物根系的伸展，除受大小 孔隙分配比例的影响外，往往还与孔隙在土壤不同层次的分布状况 有关。 上虚下实----保水保肥 上实下虚----漏水漏肥 犁底层----通气透水差，不利于根系下扎。
多数作物一般要求：
无效孔隙尽量少 通气孔隙与水份孔隙1：2-4左右 通气孔隙度大于8-10%，以15%－20%最理想。
孔隙体积 土壤体积-土粒体积 土粒体积 土壤孔度= ———— = ———————— =1- ———— 土壤体积 土壤体积 土壤体积 土粒体积x土重 =1- ———————— 土壤体积x土重 土重 土粒体积 =1-（———— x ———— ） 土壤体积 土重 土重 土重 容重 =1- （———— / ———— ）=1- ———— 土壤体积 土粒体积 密度
2.2.1 土壤空隙性
土壤孔性包括孔隙的数量、大小孔隙的搭配比例、及其在土层中的分布。
土壤孔隙
性状用孔隙数量和孔隙大小来评价。
土壤孔隙性
孔隙的数量和大小所表现出来的性质。
（一）土壤孔度与孔隙比
1、孔（隙）度/总孔度：土壤（大、小）孔隙的 容积占整个土壤容积（固相+孔隙）的百分数称为土 壤孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。 土壤孔度（%）=（孔隙容积/土壤容积）x100