土壤结构性与孔隙性

3. 土壤孔隙类型
4. 土壤孔性与作物生长
1. 土壤相对密度和容重
土壤的相对密度：单位体积土壤固体颗粒(不含孔隙) 的烘干重与同体积水重之比。
名称 正长石 斜长石 石英 方解石 密度 2.54~2.58 2.62~2.76 2.60~2.70 2.71~2.90 名称 黑云母 白云母 角闪石、辉石 磷灰石 密度 2.80~3.20 2.76~3.10 2.90~3.60 3.16~3.22
各种自然因素和人工管理措施
(灌溉、排水、耕作、施肥)
土壤容重的用处***
计算工程土方量
估算各种土壤成分储量
计算土壤孔隙度
计算土壤储水量及灌水（或排水）定额
计算工程土方量
土壤重量=土壤体积×土壤容重
例：1公顷耕层土壤重量（耕层以20 cm计算，容 重为1.25 g/cm3 ）
= 10000m2×0.20m×1250kg/m3 = 2500000 kg=2500 t
白云石
高岭石 蒙脱石
2.80~2.90
2.60~2.65 2.53~2.74
赤铁矿
褐铁矿 腐殖质
4.90~5.30
3.60~4.00 1.20~1.80
注意
☺ 同一土壤中，不同大小土粒的腐殖质含量和矿物组成不同， 因而其密度也不同。 ☺ 多数土壤的密度为2.6~2.7g/cm3，因此计算中往往采用“常 用密度值 2.65 g/cm3 。
一、土壤结构体的形成与类型 1.土壤结构体的形成
第一阶段：土壤单粒被粘粒、腐殖质等胶结物质
胶结、凝聚成微团聚体
第二阶段：在干湿交替、耕作、根系的穿插、 挤压、分割等外力作用下形成结构体
阳离子凝聚作用 (cation
coagulation)
土壤胶粒通常带有负电 荷，带负电荷的土壤胶粒 在阳离子作用下，发生相 互凝聚。
第四节 土壤的结构性与孔隙性
两个概念
结构体（团聚体）
土粒相互胶结成各种形状和大小不一的
土团
结构性
土壤中单粒、次生单粒或团聚体的数量、
相应的孔隙状况等综合特性
土壤的孔隙性和结构性，是土壤重要 的物理性质，对土壤肥力有多方面的影响。
孔隙性和结构性良好的土壤，能够同
时较好地满足植物对水分和空气的要求， 土壤温度状况隙 该孔隙直径d=0.002mm~0.02mm，具毛管作用，
土壤水吸力1.5 ~0.15bar, 壤土和结构好的土壤此孔较多。 （3）通气孔隙（非毛管孔隙）孔隙直径 d＞0.02mm，此类孔 隙中的水分可在重力作用下短时间内排出而成为通气孔隙，土 壤水吸力＜0.15bar 。
土壤适宜通气状况 总孔隙50%
4）团聚（作用） 指由于各种力的作用使土粒团聚在 一起的过程。主要的外力有：
⑴植物根系及掘土动物
⑵土壤耕作的作用
⑶土壤的干湿交替、冻融交替作用
图6-2
4.团粒聚体的培育
（一）深耕结合施用有机肥料
（二）种植绿肥 （三）合理耕作 （四）施用上壤结构改良剂
三 土壤的孔隙性
1. 土壤相对密度和容重 2. 土壤孔隙度的概念及计算
柱状和棱柱状结构（立土）
形状：侧面，横断面形状不规则。 出现部位及原因：
出现部位：常在干旱半干旱地带的底土出现，是碱化土壤
的标志特征， 出现原因：质地粘重，干湿交替作用下形成。
大小划分（轴长）：
大柱状结构，>5cm； 柱状结构，3～5cm； 小柱状结构，<3cm。
柱状结构（Columnar）
土壤结构
为什么说团粒结构是良好的结构体？
1. 空气方面：不同大水的孔隙共存且搭配 得当，使水气协调。 2. 养分方面：是很好的养分保存和供应场 所,并且能较好地协调快速而持久地供 应。 3. 水分方面：既能较好地接受降水，蓄积 水分、减少土壤冲刷，又能使土壤水 分蒸发减慢，从而使水分得到充分利 用 4. 热量方面：水气协调的土壤土温也比较 稳定。
土壤的当量孔径（又称实效孔径）：指与一定土壤水吸水
相当的孔径叫当量孔径。
d= 3 T
用茹林公式计算：
d=当量孔径，单位为mm，T=土壤水吸力, 单位为kPa。
2）土壤孔隙的类型
（1）非活性孔隙（无效孔隙） 土壤最细小的孔隙当量孔径 ﹤0.002mm，土壤水吸力＞1.5bar，该类孔隙充满无效水，根 毛难以进入，微生物亦难进入， 在粘质土壤中此孔较多，板 结土壤此孔也较多。
干湿交替和冻融 交替作用
干湿交替——胶体物 质的干缩湿胀导致，破
生物的作用
土壤耕作
分割和挤压作用 分泌物和死亡后产 生的多糖和腐殖质的 团聚作用 真菌、放线菌菌丝 的缠绕 蚯蚓的加工作用
疏松土壤，破除结 皮和板结 结合施肥，特别是 有机肥，利于发挥胶 结剂作用 耕作要掌握好宜耕 期
碎土团
土壤容重（Bulk Density）：自然状态
下单位体积土壤（包括孔隙体积）的烘干重
土壤容重值多介于1.0-1.5g/cm3范围内
夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0g/cm3
环刀法 测定土壤容重
影响容重值的因素
质地（砂质土、黏土） 结构 有机质含量 耕层土壤容重一般以 1.0~1.3 g/cm3为宜。
土壤结构体的类型
片状结构（卧土）
形状：扁平状，卧土。
出现部位及原因：
a) 表层，结皮或结壳，雨后或灌溉后形成。 b) 老耕地犁底层，耕作压实形成。
大小划分（轴长）： >3mm者为板状， <3mm者为片状。
片状结构（Platy）
这些类土壤结 构体有利于植 物生长么？ WHY?
估算各种土壤成分储量
例：耕层土壤（20 cm计算，容重为1.25 g/cm3 ）， 有机质含量为15 g/kg，全氮含量0.75g/kg。求每公顷 土壤中有机碳和全氮的储量？
有机碳储量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×15g/kg
= 37500000 g = 37500 kg=37.5 t
体积占整个土壤体积的比例（%），也叫总孔隙度
疏松排列
紧密排列
孔 隙 度
47.46 %
24.51 %
• 土壤的三相
固相率＝固相容积/土体容积＝容重/密度 液相率＝液相容积/土体容积 土壤容积含水率＝土壤质量含水量(%)*土壤容重 气相率＝气相容积/土体容积 ＝孔隙度-液相率 ＝孔隙度-容积含水率
土壤三相比＝固相率：容积含水率：气相率
腐殖质
粉 粒
粉粒
砂粒
粘粒
砂粒
单个土粒 团聚体
微团粒
Ca2+
土粒
土粒
腐 殖 质
土粒
Fe2+
土粒
土粒
腐 殖 质 Fe3+
团聚体
土粒
Al3+
3.团聚体形成条件 1）需要有足够的细小土粒 细小的土粒包括微团聚体和单粒。 2）胶结（作用） 指土粒通过有机和矿质胶体而结合在 一起的过程。 3）凝聚（作用） 指土粒通过反荷离子等作用而紧固的 过程。
块状结构（Blocky）
土壤结构体的类型
核状结构
形状：立方体型，边面棱角明显，结构表面往往有铁锰胶
膜出现，泡水以后不易散开。
出现部位及原因： 出现部位：淀积层（心土、底土层耕作层）
出现原因：有机质极缺，质地粘重，干湿冻融交替作用下
形成。 大小划分（轴长）： 1~3 cm
土壤结构体的类型
(ventilation)。
团粒结构与土壤肥力
对土壤肥力尤其是粘土的肥力起良好的作用，原因如
下：
（1）团粒结构具有较适宜的孔性；
（2）团粒结构较多的土壤具有蓄水抗旱作用；
（3）团粒结构较多的土壤可以协调水气矛盾、保肥和 供肥的矛盾； （4）团粒结构可提高土壤耕作质量；
2.团粒结构的形成 团聚体指土粒通过各种自然过程的作 用而形成的直径＜10mm的结构单位。 （一）团聚体的形成 团聚体形成大体上可分为两个阶段。 第一阶段是矿物质和次生粘土矿物颗粒， 通过各种外力或植物根系挤压相互粘结， 凝聚成复粒或团聚体。第二阶段是团聚体 或复粒再经过胶结、根毛和菌丝体的固定 作用形成团聚体。
全氮储量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×0.75g/kg
= 1875000 g = 1875 kg=1.88 t
2. 土壤孔隙度的概念及计算
土壤孔隙
土壤孔隙：土壤中土粒与土粒、土团与土团之间相
互支撑，构成许多弯弯曲曲、粗细不同和形状各异 的孔隙
土壤孔隙度(孔度)***：指一定体积的土壤中，孔隙的
5 土壤孔隙状况与土壤肥力
“上虚下实”

上层土壤质地疏松，有适 量的通气孔隙，透水透气

下层质地比较紧实，毛管
孔隙多，保水保肥
增施有机肥能够改善土壤孔
隙状况
小麦根系
马铃薯根系
黄瓜根系
土壤结构
四、土壤结构性的评价
块状、柱状、片状、核 状等结构体通常是由单 粒直接粘结而成，没有 多级孔隙,不能协调水 气。 而团粒结构体是 经过多次复合和团聚而 成，称为良好的结构体。
适宜的土壤三相比为：
» 固相率50%左右，
» 容积含水率25-30%， » 气相率15-25%
计算土壤孔隙度
例：求某土壤孔隙度（容重为1.25 g/cm3 ）
= （1-1.25/2.65）×100%
= 52.8%
计算土壤储水量
设土壤含水量25%，容重为1.3 g/cm3。求1公顷的1m
深土层的储水量？
表 4－2 一种森林土壤表层各级土粒的密度
粒级（mm） 全土样 0.10～0.05 0.05～0.01 0.01～0.005 0.005～0.001 <0.001
腐殖质（g/kg) 29.5 0 4.3 14.8 53.7 64.2