2015 第三章1 土壤孔隙与结构
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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
土壤学3
和塑性不同，这对选择土壤进行耕作的时
机十分重要。
在土壤粘结性弱而粘着性和塑性均无时进
行耕作，耕作阻力小而耕作质量好。
第 四 章
Soil water
第 四 章
Soil water
土 壤 水
土 壤 水
第一节 土壤水的基本知识 一、土壤墒情 二、土壤水分类型 三、土壤水分含量的表示方法
第二节 土壤水分的有效性
土壤墒情的种类（课本P86）
汪水（田间持水量以上） 黑墒（田间持水量75%以上）
黄墒（田间持水量为50%~75%）
潮干土（田间持水量50%以下）
干土（萎蔫系数以下）
二、土壤水分类型
土壤学中的土壤水是指在一个大气 压下，在105℃ ～110℃条件下能 从土壤中分离出来的水分。
根据土壤水分所受力的作用,分为：
其受密度和孔隙影响，疏松多孔容重小； 粘质土壤(1.1-1.5 g/cm3 ) <砂质、壤质 土壤(1.2-1.6 g/cm3 )； 表层土壤 < 底层土壤？
对作物生长发育最适宜的容重1.1-1.2 g/cm3 。
土壤孔隙度：在一定容积的 土体内，土壤孔隙容积占整 个土体容积的百分数（亦称 总孔隙度）。
第三章土壤孔隙性结构性和耕性第一节土壤孔隙性一概念二土壤孔隙的类型第二节土壤的结构soilstructure一概念二土壤结构类型三团粒结构在土壤肥力上的意义四土壤结构的管理第三节土壤物理机械性与耕性soiltilth一土壤的物理机械性二土壤耕性第一节土壤孔隙性土壤孔隙性
第三章 土壤孔隙性、结构性和耕性
总孔度的范围
砂土 30－45％
壤土
粘土
40-50%
45-60%
泥炭土 〉80％
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)
土壤学(孔性、结构性、耕性
土壤孔隙的类型与特性
当量孔径是指相当于一定的土壤水吸力的 孔径。
结构体的垂直轴特别发达，在土体中直立，棱角不明 显叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体；柱状结构 是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现； 粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形成棱柱状结构。 大柱状结构，>5cm；柱状结构，3～5cm；小柱状结构， <3cm。 土体紧实，根系难以伸展，通气不良，微生物活动微弱， 但干旱收缩时结构体之间会出现大裂缝，漏肥漏水。
土壤孔隙度土壤孔隙度容重容重土壤密度土壤密度100100土壤孔隙度孔隙容积土壤容积100土壤容积土粒容积土壤容积1001土粒容积土壤容积1001土粒重量土粒密度土壤重量容重1容重土粒密度100土壤孔隙大小土壤孔隙大小形状各异形状各异但无法按其真实孔但无法按其真实孔径来计算径来计算用当量孔径表示大小用当量孔径表示大小当量孔径当量孔径
蚂蚁蛋、 米糁子
团粒结构与土壤肥力
（1） 良好土体结构 a、有一定的形态、结构和大小 b、有一定的稳定性
水稳性：浸后不分散称水稳性结构体。 C、 有多级孔隙： 大孔隙通气，小孔隙存水，水气协调。
（2）团粒结构对土壤肥力的作用
a、创造了土壤良好的孔隙性 b、协调水气矛盾，协调土壤温度状况 c、协调土壤中养分的供应、积累与消耗：
立土
5.片状结构
结构体的水平轴特别发达，即沿长、宽方向发展呈 薄片状，成层排列，呈片状或板状，厚度稍薄，厚度可 小于1cm与大于5cm 不等;
出现于雨后或灌溉后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底 层。表面结壳不仅影响播种质量和耕作，阻碍水分运动；犁底
层影响扎根和水、气交换，限制下层养分利用。
>3mm者为板状，<3mm者为片状。
当量孔径是指相当于一定的土壤水吸力的 孔径。
结构体的垂直轴特别发达，在土体中直立，棱角不明 显叫做柱状结构，棱角明显的叫棱柱状结构体；柱状结构 是碱化土壤的标志特征，常在干旱半干旱地带的底土出现； 粘重土壤的底土，由于干湿交替频繁形成棱柱状结构。 大柱状结构，>5cm；柱状结构，3～5cm；小柱状结构， <3cm。 土体紧实，根系难以伸展，通气不良，微生物活动微弱， 但干旱收缩时结构体之间会出现大裂缝，漏肥漏水。
土壤孔隙度土壤孔隙度容重容重土壤密度土壤密度100100土壤孔隙度孔隙容积土壤容积100土壤容积土粒容积土壤容积1001土粒容积土壤容积1001土粒重量土粒密度土壤重量容重1容重土粒密度100土壤孔隙大小土壤孔隙大小形状各异形状各异但无法按其真实孔但无法按其真实孔径来计算径来计算用当量孔径表示大小用当量孔径表示大小当量孔径当量孔径
蚂蚁蛋、 米糁子
团粒结构与土壤肥力
（1） 良好土体结构 a、有一定的形态、结构和大小 b、有一定的稳定性
水稳性：浸后不分散称水稳性结构体。 C、 有多级孔隙： 大孔隙通气，小孔隙存水，水气协调。
（2）团粒结构对土壤肥力的作用
a、创造了土壤良好的孔隙性 b、协调水气矛盾，协调土壤温度状况 c、协调土壤中养分的供应、积累与消耗：
立土
5.片状结构
结构体的水平轴特别发达，即沿长、宽方向发展呈 薄片状，成层排列，呈片状或板状，厚度稍薄，厚度可 小于1cm与大于5cm 不等;
出现于雨后或灌溉后土壤表面结壳或老耕作土壤犁底 层。表面结壳不仅影响播种质量和耕作，阻碍水分运动；犁底
层影响扎根和水、气交换，限制下层养分利用。
>3mm者为板状，<3mm者为片状。
《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。
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
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+]
• 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。
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第三章 土壤的孔性、结构性和耕性分析
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。
（1）、土壤粘结性:
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。
比值。其值为1或稍大于）
（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%
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
土壤的孔性、结构性和耕性讲诉
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 土壤的增温 和保肥供肥 与稳温
第二节 土壤结构性
定义：
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
土壤容重的的用途：
a.反映土壤松紧度
土壤容重大
土壤紧实板硬而缺少结构
土壤容重小
土壤疏松多孔结构良好
b.估算各种土壤重量
土重=面积×土层深度×容重
c. 计算土壤各组分的数量
各组分数量= 土重×各组分含量
孔 隙 度
47.46 %
疏松排列
紧密排列
24.51 %
③ 孔隙比：
定义： 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。
水膜的粘结作用：细润土壤中的粘粒所带的负电 荷，可吸引极性水分子，并使之作定性排列，形 成薄层水膜，当粘粒相互靠近时水膜为邻近的粘 粒共有，粘粒就通过水膜而联结在一起。
胶结作用 土壤中的土粒、复粒通过各种物质的胶 结作用进一步形成较大的团聚体。
成型过程：
根系切割 干湿交替 冻融交替 土壤的耕作
Fe2+ 土粒
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 。
②土壤容重
定义：
自然状态下单位容积土壤(包括孔隙在内)的 干重(g/cm3 或t/m3)。
土壤容重的范围1.0-1.5 g/cm3 理想1.14-1.26 g/cm3
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1、是养分的转化剂 2、是养分的运输载体
土体的血液
3、是养分消耗过程的调节剂
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第三章 土壤的基本性状
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主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
土壤的孔隙性 土壤的结构性 土壤的耕性 土壤的酸碱性 土壤的电性与离子交换 土壤的氧化还原状况
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本章重点
• 土壤的容重及孔隙度的计算 • 团粒结构的特点（优点） • 土壤酸度的种类、来源、与养分的关系 • 土壤离子交换特点、意义 • 土壤氧化还原状况与土壤管理的关系
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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
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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为排水、耕作、施肥)
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试验一：不同施肥措施
b (g/cm3)
宁乡—土壤容重
1.40 1.20
全氮储量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×0.75g/kg
= 1875000 g = 1875 kg=1.88 t
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2. 土壤孔隙度的概念及计算
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土壤孔隙
2. 土壤孔隙度的概念及计算
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
有机—矿质复合体的胶结作用
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切割造型过程
干湿交替和冻融 交替作用
生物的作用
土壤耕作
干湿交替——胶体物 质的干缩湿胀导致，破 碎土团
冻融交替——冰的挤 压，破碎土团；胶体脱 水凝聚（北方秋耕、冬 灌和冬犁晒垡）
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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
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3. 土壤孔隙类型
小
大
孔
孔
隙
隙
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3. 土壤孔隙类型
孔隙类型
非活性孔隙 <0.002 mm （无效孔隙） 毛管孔隙 0.02-0.002 mm（水分借毛管引力） 通气孔隙 >0.02mm（空气通道、漏水漏肥）
土壤适宜通气状况 总孔隙50%
非活性孔隙尽量少
通气孔隙10%+
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空气走廊：由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通 (ventilation)。
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3. 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
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3. 土壤结构体的形成
粘结团聚过程 “多级团聚说”
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
4. 土壤结构性评价与管理
1）合理耕作
在最佳土壤水分含量期耕作 耕作方法（深耕、中耕、少耕、免耕等）
2）轮作与间套种
水旱轮作 禾本科与豆科间作轮作、套作
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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。
水膜
Soil particle
Soil particle
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土壤胶体的胶结作用(cementation)
a、粘粒
b、有机质
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0-10cm
10-20cm
1.00 0.80
0.60
60%有机
30%有机 秸秆还田 习惯施肥
化肥
无肥
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试验二：不同耕作方式土壤容重（g/cm3）
层次(cm) 翻耕
旋耕
深松
0-10
1.20a
1.22a
1.13b
10-20
1.29a
1.28a
1.13b
20-30
1.30a
1.30a
1.23b
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Morphology of soil structural unit in soil profile 土壤剖面上结构体的形态
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2. 团粒结构与土壤肥力
团粒结构是农业生产上理想的土壤结构 – 小水库 – 小肥料库 – 空气走廊 – 易于耕作
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2. 团粒结构与土壤肥力
切割造型过程
凝聚作用
水膜的粘结作用 有机物质的胶结作用 及复合作用 有机—矿质复合体
干湿冻融交替 华中农业大学
动物的作用
土壤耕作
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。
常见阳离子凝聚能力：
Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >H+ >NH4+ > K+ >Na+
物生长么？ WHY?
孔隙少，水气不通，微生物活动 弱，养分无法释放，拉断根系
土粒排列紧凑，基本是毛管孔隙， 几乎无大孔隙，不利于根系发育 和透水通气保水
1. 土壤结构体的类型
团粒状和粒状结构
形状：圆球形（“蚂蚁蛋”，“米糁子”） 出现部位：
表层，有机质肥沃土壤。
大小划分（轴长）： 0.25~10 mm者为团粒结构； <0.25 mm者为微团粒结构。
上节回顾
I. 土壤胶体 II. 土壤溶液
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土壤胶体分类
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水散微团聚体 Na分散微团聚体 Na质机械分散团聚体
土壤胶体构造
土壤胶体 分散系
胶粒核
土壤微粒 土壤溶液
双电层
决定电位 离子层
补偿离子层
非活性补偿 离子层
扩散层 补偿离子层
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土壤胶体电荷
土壤胶体 电荷
永久电荷
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1. 土壤相对密度和容重
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
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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
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计算土壤储水量
设土壤田间持水量为25%，容重为1.3 g/cm3。求1公顷 的1m深土层的储水量？
公 式
1hm2的1m土层储水量： =10000m2×1m×1.3 g/cm3×25% = 10000m2×1m×1.3 t/m3×25%
= 3250 t/hm2 = 3250m3/hm2 =325mm
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1. 土壤结构体的类型
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1. 土壤结构体的类型
块状和核状结构
“土坷垃”
形状：立方体型，边面棱角不明显，内部紧实。 出现部位及原因：
出现部位：表土层、耕作层 出现原因：有机质少，质地粘重。 大小划分（轴长）： >10 cm 大块状结构；5~10 cm 块状结构；1~5 cm 碎块状结 构。
同晶 替代
粘土矿物形成过程中，晶架内的组成 离子常被另一种电性相同且大小相近 的离子所替代，产生的电荷称为永久 电荷。不受介质pH值的影响
可变电荷 由胶体表面分子或原子团解离所产 生的电荷
表面分 子离解
结构 断裂
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土壤溶液
土壤溶液：含有溶质和溶解性气体的土壤间隙水
土壤溶液在土壤-植物系统中的作用
<0.001
腐殖质（g/kg) 29.5 0 4.3 14.8 53.7 64.2
密度(g/cm3) 2.62 2.66 2.66 2.62 2.59 2.59
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1. 土壤相对密度和容重
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
＝孔隙度-液相率 ＝孔隙度-容积含水率
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2. 土壤孔隙度的概念及计算
土壤三相比＝固相率：容积含水率：气相率
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%
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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%
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 。
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
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1. 土壤结构体的类型