第三章土壤基本性质

合集下载

第3章 土壤基本性质

第3章 土壤基本性质
与土壤溶液中的阳离子相互交换的 过程。
可用下式来表示:
土壤 Mg2+ +10NH4+ 胶粒 AI3+
K+
土壤 10NH4+ +Ca2+、Mg2+、Al3+、K+、 2H+ 胶粒
离子半径及水化程度与交换力的关系 离子半径(A) 离子
Na+ NH4+ K+ Mg2+ Ca2+ H+
价数
1 1 1 2 2 1
绿泥石粘粒矿物结构示意图
由两层四面体与两层八面体构成2:2型矿物
非硅酸盐粘土矿物 (一)氧化铁 (二)氧化铝
(三)氧化硅
起重要作用的主要是非晶质(无定形)的铁铝 氧化物。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子 ,如土壤中磷酸根离子的吸附,使磷被固定, 失去其有效性。
二、土壤胶体的共同特性****
(1)具有巨大的比表面积和表面能 (2)带电性 (3)分散性和凝聚性 (4)吸附代换性
(二)粘土矿物基本类型 与特性
硅氧片和铝氧片如何联结?
硅氧四面体
铝氧八面体
硅氧片
铝氧片 晶层
1:1型粘土矿物 2:1型粘土矿物
晶体颗粒 层状铝硅酸盐矿物
四个类组:
高岭石类 蒙脱石类 水云母类 绿泥石组矿物
高岭石类(1:1型矿物)
包括:高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等 特点:(1)1:1型的晶层结构 (2)膨胀性差 (3)同晶替代极少或没有,保肥力差 (4)胶体特性较弱,主要是晶架上的-OH在一定条件下,H+ 向外解离,使其带负电 (5)六角片状,粘着力和可塑性较弱(与蒙脱石比) 高岭组粘土矿物是 南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物,在 华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
2、可变电荷(variable charge)*** 随pH的变化而变化的土壤电荷,这种电荷 称 为可变电荷。

第三章土壤固相部分的基本性质

第三章土壤固相部分的基本性质

4. 含水氧化铁和水铝石表面分子中OH解离
Fe(OH)3 Al(OH)3
Fe(OH)2++OHAl(OH)2++OH-
四、土壤胶体的结构 土壤胶体结构
第二节 土壤吸收性能
吸附:离子从土壤溶液中转移到胶体表面的过程 解吸:原来吸附到土壤胶体上的离子转移到溶液中的过程
使土壤具有保肥和供肥性 一、土壤对阳离子的吸收与交换
第三章 土壤固相部分 的基本性质
第一节 土壤胶体
那些大小在1-100 nm(在长、宽和高的三个方向,至少有一个 方向在此范围内)的固体颗粒
一、土壤胶体的基本性质
1. 土壤胶体比面和表面能
2. 土壤胶体具有带电性 ※ 二、土壤胶体种类
1. 矿物质胶体 土壤次生矿物中的粘土矿物(粘土矿物) 含水铁、铝氧化物
(3) 粘土矿物的种类
粘粒矿物类型与交换性交换性阳离子活度系数的关系
粘土矿物
Na+
K+
NH4+
H+
Ca2+
高岭石
0.34
0.38
0.25
0.080
0.080
蒙脱石
0.21
0.25
0.18
0.058
0.022
伊利石
0.10
0.15
0.21
0.036
0.040
6. 土壤对阳离子的非交换性的吸收(阳离子的固定作用)
Al(OH)2++H2O
Al(OH)2++H+
Al(OH)2++H2O
Al(OH)3+H+
交换性酸度
潜 性 酸

第三章土壤质地和结构

第三章土壤质地和结构

(3)各粒级的主要特征
①石块:主要是残留的母岩碎块,山区的土 壤中常见,土壤中含石块多,对耕作和作物 生长是不利的,一般可发展林业与果树,如 农业利用时要设法除去。 ②石砾:多为岩石碎块,山区土壤与河漫滩 土壤中常见,含量多时,孔隙过大,易漏水 漏肥,损坏农具,应进行改良。
③砂粒:常以单粒存在。主要为石英颗粒。 通透性好、保水肥能力差。比表面积小,无 粘着性、可塑性和胀缩性等性质。矿质养分 含量低。
细粒部分则根据颗粒半径与颗粒在静水中沉 降速率的关系(斯托克斯定律),计算不同 粒级土粒在静水中的沉降速度,把土粒看作 光滑的实心圆球,取与此粒级沉降速率相同 的圆球直径,作为该土粒的直径,这样所得 到的土粒直径,就叫做当量粒径。
土粒和水的 密度差
重力加速度
土粒半 径
水的粘滞系数
至于如何把土粒按大 小分级,分成多少个 粒级(粒组),各粒 级间的分界点定在哪 里,至今尚缺乏公认 的标准,不同国家和 部门所采用的土粒分 级制都是不同的。
63
<0.005 10
长石
14
12
15
8
10
云母
——
——
7
21
67
角闪石 ——
4
2
5
7
其它矿 物
——
3
4
3
6
总计
100
100
100
100
100
从表中数据可以看出:
由于石英的抗风化能力最强,所以它的分 布规律是粒径越大者含量越多;
云母的抗风化能力较弱,在越细的粒级中 分布越多;
角闪石极易风化,甚至彻底分解而消失, 只在较细粒级中有所残留。
砂粒 粉粒 粘粒

植物生产与环境(第三版)土壤的基本性质

植物生产与环境(第三版)土壤的基本性质

植物生产与环境(第三版)土壤的基本性质(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.mm)和粘粒(0.mm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够轻易被植物根系所稀释。

土壤水分的适度减少有助于各种营养物质熔化和移动,有助于磷酸盐的水解和有机态磷的矿化,这些都能够提升植物的营养状况。

土壤水分还能够调节土壤温度,但水分过多或过太少都会影响植物的生长。

水分过少时,植物可以受到旱情的威胁及缺养;水分过多可以并使土壤中空气流通阻塞并使营养物质外流,从而减少土壤肥力,或使有机质水解不全然而产生一些对植物有毒的还原成物质。

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

1O


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3章土壤的基本性状1物理性质

第3章土壤的基本性状1物理性质

粘 结 性 极 粘结性极弱 粘着性、粘
塑性

结性消失
耕作 阻力






耕作 质量
硬土块不 散碎
易散碎,成 小块
不散碎, 成大块土
不散碎, 成大块土 易粘农具
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
土壤结持状态
土壤水分

湿
稠浆状
浆状
松疏
浓浆
薄浆
坚固
可塑
可塑
脆 软 (无粘着性) (有粘着性)
2)非毛管孔隙:毛管水不能占据的大孔隙。孔径 大于0.1mm以上,难于保持水分,主要是透水通气 和贮存空气的场所。其数量用非毛管孔隙度表示。
3、总孔隙度:毛管孔隙度和非毛管孔隙度之和为总 孔隙度。
旱地土壤:良好的土壤耕层总孔隙度一般为50%60%,非毛管孔隙度 > 10%,毛管孔隙与非毛管孔 隙比为2~4:1。
组分 赤铁矿 磁铁矿 三水铝石 高岭石 蒙皂石 伊利石 腐殖质
密度 4.90-5.30 5.03-5.18 2.30-2.40 2.61-2.68 2.53-2.74 2.60-2.90 1.40-1.80
表 一种森林土壤表层各级土粒的比重
粒径(mm) 全土样 0.1-0.05
0.05-0.01 0.01-0.005 0.005-0.001
一、土壤结持性(consistence) 概念:在不同含水量时土粒在外力作用下表现的可 移动性,它是不同含水量下土壤的粘结性、粘着性、 塑性等的综合表现。
1. 土壤粘结性(cohesiveness)
指土粒之间通过各种引力作用引互粘合的性能。

土壤肥料学--单元三土壤的基本性质.

土壤肥料学--单元三土壤的基本性质.

土壤孔性
2)毛管孔隙 毛管孔隙较无效孔隙粗,直径范围为0.002 mm-0.02
mm(土壤水吸力1.5×105Pa-1.5×104Pa)之间,这种 孔隙具有明显的毛管作用,所以水分能借助毛管引 力保存在孔隙中,并靠毛管引力向各个方向移动, 且移动速度快,易于被植物吸收利用。
毛管孔隙度%=(毛管孔隙容积/土壤容积)×100
计算土壤孔隙度: 根据实测土壤的容重与密度, 按下式计算:孔隙度=1-容重/比重 某土壤耕层容重为1.3 g/cm3,土壤相对密度为 2.65,求该土壤的孔隙度? 土壤孔隙度=1-1.3/2.65=51%
计算工程土方量: 如在土工建设或土地整理工程中,有2000m2面
土 壤 容 重 的 用 途
积应挖去0.2m厚的表土,其容重为1.3t/m3,则应挖 去的土方及土壤质量?
土壤孔性
土壤中常见组分的密度
组分 石英 正长石 斜长石
密度(g/cm3) 2.60-2.68 2.54-2.57 2.62-2.76
组分 赤铁矿 磁铁矿 三水铝石
密度g/cm3) 4.90-5.30 5.03-5.18 2.30-2.40
白云母
黑云母 角闪石 辉石 纤铁矿
2.77-2.88
2.70-3.10 2.85-3.57 3.15-3.90 3.60-4.10
土壤孔性
3)空气孔隙(通气孔隙) 空气孔隙是指孔径大于毛管孔隙的孔隙,即孔径 >0.02 mm(土壤水吸力<1.5×104Pa)。 这类孔隙中的水分主要受重力支配而排出,因而使 这部分孔隙成为空气的通道,故称之为空气孔隙或 通气孔隙。
空气孔隙度%=(空气孔隙容积/土壤容积)×100
土壤孔性
4、土壤孔隙的影响因素

第3章 土壤质地及其研究法

第3章 土壤质地及其研究法

• 二、土壤粒级含量的定量分析 • (一)粒级定量分析的原理 • 分散的土粒在静水中由于重力作用而沉降,沉降的速度依土粒粒径的大小而有
所差异,分散后的土壤悬浊液中<0.05mm粒径可根据Stoke’s定律,利用静水 沉降方法测定土壤各粒级的含量。

Stoke’s定律:
v
2 9
g
r2
(s
w )
/
v • 式中: —土粒沉降速度cm r s-1; —土粒半径cm; g —重力加速度
• 土壤固体是由多种不同粒经土粒按一定比例组合而成的。所谓土壤的颗粒组 成(或称机械组成),就是指土壤各粒级矿质颗粒所占的百分含量。
• 土壤颗粒组成分析(常称为机械分析),可分为两个步骤。即:1. 土粒分 散;2.粒级定量。
• 一、土粒分散
• (一)物理分散法
• 物理的分散方法不用化学分散剂,只用物理的、机械的方法加以分散,属于 此种分散法主要有三种其一是超声波法,将欲测土样直接用超声波处理,超 声波处理有一定的分散作用,但由于超声波在工作过程中频率和强度难以稳 定,有时还可以破坏土粒,致使分析精度受到了影响,因此,许多土壤学家 对超声波法持反对态度;
• 土壤粒级中石砾是最粗大的土粒,石砾在农业区土壤中并不多见,只 是在坡积土、山石土多有存在。在实际分析工作一般将大于2mm(国 际制)粒径石砾筛出。如果土壤中石砾数量较多,土样处理时应加以 记载。
• 砂粒主要成分是石英(SiO2),也有长石类、云母类的碎块(片)。 在砂粒矿物表面往往有氧化铁、锰或碳酸钙沉淀。细砂粒表面有时也 常被胶膜包围。砂粒组在分级中又分若干亚级,即:粗、中和细砂。 粗砂粒级比表面积小,毛管性能极差,只有触点(对接)水存在,持 水性、可塑性均差,而通透性良好,饱和导水能力极强。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

2.土壤粘着性 土壤粘着性是指土壤在一定含水量的情况下,土粒 粘着外物表面的性能。土粒粘着性是水分子和土粒之间 的分子引力,以及水分和外物接触表面所产生的分子引 力所引起。
3.可塑性 土壤在一定含水量范围内,可被外力任意改变成各 种形状,当外力解除和土壤干燥后,仍能保持其变形的 性能,称土壤的可塑性。
二、土壤相对质量密度(比重)和容重
1.土壤相对质量密度(比重) 是指单位容积的固体土粒(不包括粒间孔隙) 的干重与同体积水的质量之比。
多数土壤矿物比重在2.6-2.7左右,(将2.65 作为土壤矿物的平均值),而一般土壤有机质的 比重为1.25-1.40。由于表层土壤有机质含量较多, 其比重通常都低于心土及底土层。
难点: 土壤水分对土壤粘结性和可塑性的影响。
思考题
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1. 何谓土壤孔隙?土壤孔隙可分为哪几级? 土壤比重和容重有何区别? 2. 影响土壤孔性的因素有哪些?如何调控? 3. 简述土壤结构体的类型及其评价。 4. 生产实践中采用哪些措施创造团粒结构? 5. 如何对土壤的物理机械性进行调控? 6. 简述土壤压板造成的不良影响,如何防止?
影响土壤可塑性的因素: ①水分含量:干土没有可塑性,当水分含量逐渐增加时, 土壤才表现出可塑性。 下塑限(塑限):土壤开始呈现可塑状态时的水分 含量称下塑限。 上塑限(流限):土壤失去可塑性而开始流动时的 土壤含水量称上塑限。
②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 量的增加而增大。 ③代换性阳离子 ④土壤有机质
重点:土壤结构性的评价,尤其是团粒结构对土壤肥力的调节作用。 难点:土壤团粒结构的形成机制。
第三节 土壤物理机械性
一、土壤物理机械性 土壤的物理机械性是土壤多项动力学性质的统称。 1.土壤粘结性 土壤粘结性是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。由于土壤具有粘结性,是其具有 抵抗外力破碎的能力,也是土壤有耕作时产生阻力的主 要原因之一。 在湿润时,(由于土壤含有一定的水分)土壤板结 性实际土粒-水-土粒之间相互吸引而表现的板结力。
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。 主要内容包括: 第一节 土壤孔性 第二节 土壤结构性 第三节 土壤物理机械性与耕性
三、土壤团粒结构的形成
1.土壤团粒结构的形成过程 包括“多级团聚说”和“粘团说”两种。
第一阶段:有单粒在胶体凝聚、水膜粘结以及胶结作用 下形成初级复粒或致密的小土团。 第二阶段:初级复粒进一步逐级粘合、胶结、团聚,依 次形成第二级、第三级及微团聚体的过程。
2.团粒结构形成的必备条件 ①胶结物质:有机胶体、无机胶体及胶体凝聚 物质。 ②成型动力 包括:土壤生物的作用、干湿交替、适宜土壤含 水量下耕作。 四、土壤结构的改善与恢复 1.精耕细作,增施有机肥料 精耕细作结合施用有机肥料是我国目前大多 数地区创造良好结构的主要方法。
毛管孔隙
当量孔隙为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。
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,不具有毛管作用,成为空气成为空气流 动的通道,不具有毛管作用,所以叫通气孔或非 毛管孔。
(6)计算一定面积与深度的土壤质量 (7)计算一定土层内各种土壤成分的储量
三、土壤孔性的影响因素及其调控 (一)内因 土壤有机质 土壤结构性 土粒的排列方式 (二)外因 降雨、 施肥、 灌溉、 耕作 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 一、土壤结构的类型及其特性 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.块状结构 2.核状结构 3. 柱状结构 4.片状结构 5. 团粒结构
团粒结构是指近似球形,疏松多孔的小团聚 体,其直径约为0.25-10mm。粒径<0.25mm以下的, 称微团粒。 生产中最理想的团粒结构粒径为2-3mm,是一 种较好的土壤结构类型
二、团粒结构对土壤肥力的调节作用 1)协调土壤水、气矛盾 2)协调土壤有机养分消耗与积累矛盾 3)能稳定土壤温度,使温度状况适宜 4)改良土壤耕性,有利于根系伸展 团粒结构是改进土壤固、液、气三相比的一 个重要因素。有团粒结构的土壤中,水、肥、气 热比较相互协调,被称为土壤肥力调节器。
3.孔隙的分级 通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分 为三级:非活性孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。 非活性孔隙 当量孔隙在0.002mm以下,土壤水吸力为 1500KPa以上。这种孔隙中,几乎是被土粒表面 的吸附水所充满。土粒对这些水有较强的分子 引力,使它们不易运动,也不易损失,无效孔 径中植物的根与根毛难以伸入,供水性差,这 部分水不能为植物所利用,故称为无效孔隙。
2. 合理轮作倒茬、扩大绿肥及牧草的种植面积 各种作物本身的生物学特点和相应的耕作管理制度对土壤团 粒结构的形成具有很大的影响。 3. 科学的土壤管理 喷、滴灌、地下灌溉,酸性土施用石灰,碱性土施用石膏。 4. 土壤结构改良剂的应用 土壤结构改良剂是用来促进土壤形成团粒,提高土壤肥力和 固定表土、保护耕层、防止水土冲刷的矿物质制剂、腐殖质制剂 和人工合成聚合物制剂,它是根据土壤中团粒结构形成的客观规 律,提取腐殖质、木质素等物质作为团粒的胶结剂。
二、土壤耕性 土壤耕性是土壤耕作时或耕作后一系列土壤物理性 质及物理机械性的综合反映。 土壤宜耕性是是指土壤适于耕作的性能。 对土壤耕作的要求 土壤压板问题及防止(介绍少免耕法) 少免耕法:优点及缺点,主要技术环节。 “轮耕、轮肥、轮作”三轮机制。
重点:
对粘结性、粘着性及可塑性的理解;土壤物理机械 性与耕性的关系。
第一节 土壤孔性 一、土壤孔隙性
1.土壤孔性 土壤孔性包括孔隙的数量、孔隙的大小及其 比例,土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示。
2.土壤孔度与孔隙比
土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数 称为土壤孔度,又称总孔度。它是衡量土壤孔 隙的数量指标。
孔隙比:它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比 值。其值为1或稍大于1为好。
2. 土壤容重是指单位容积土壤体(包括粒间空隙) 的烘干重,单位为 g/cm3 。土壤容重大体为 1.001.70g/cm3之间,是土壤肥力的重要标志之一。
3. 土壤容重的应用 (1)计算土壤总孔度 (2)配合水分常数计算各级孔度
(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 (5)将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容 积为基础。
相关文档
最新文档