土壤的物理机械性和耕性

土壤物理性质(四)

土壤物理性质（四）(五)土壤力学性质与耕性土壤受外力作用(如耕作)时，显示出一系列动力学特性．统称土壤力学性质(又称物理机械性)。

主要包括黏结性、黏着性和塑性等。

耕性是上壤在耕作时所表现的综合性状，如耕作的难易，耕作质量的好坏，宜耕期的长短等。

土壤耕性是土壤力学性质的综合反映。

1．土壤黏结性和黏着性 (1)概念土壤黏结性是土粒与土粒之间因为分子引力而互相黏结在一起的性质。

这种性质使土壤具有反抗外力破裂的能力，是耕作阻力产生的主要缘由。

干燥土壤中，黏结性主要由土粒本身的分子引力引起。

而在潮湿时，因为土壤中含有水分，土粒与土粒的黏结经常是通过水膜为媒介的，所以事实上它是土粒-水膜-土粒之间的黏结作用。

同时，粗土粒可以通过细土粒(黏粒和胶粒)为媒介而黏结在一起，甚至通过各种化学胶结剂为媒介而黏结。

土壤黏结性的强弱，可用单位面积上的黏结力(g/cm2)来表示。

土壤的黏结力，包括不同来源和土粒本身的内在力。

有范德华力、库仑力以及水膜的表面张力等物理引力，有氢键的作用，还往往有如化学胶结剂(腐殖质、多糖胶和等)的胶结作用等化学键能的参加。

土壤黏着性是土壤在一定含水量范围内，土粒黏附在外物(农具)上的性质，即土粒-水-外物互相吸引的性能。

上壤黏着力大小仍以g/cm2等表示。

土壤开头展现豁着性时的最小含水量称为黏着点；上壤丧失黏着性时的最大含水量，称为脱黏点。

(2)结性与瓤着性的影响因素土壤赫结性和载着性均发生于土粒表面，同属表面现象，其影响因素相同，主要有土壤比表面大小和含水量凹凸两个方面。

1)土壤比表面及其影响因素土壤质地、黍占粒矿物种类和交换性阳离子组成，以及土壤团圆化程度等。

都是影响土壤黏结性和黏着性离子大小的因素。

土壤质地愈黏重，黏粒含量愈高，尤其是2:1型黏粒矿物含量高，交换性钠在交换性阳离子中占的比例大，而使土粒高度簇拥等，则黏结性与黏着性增加；反之，土粒团圆化降低了彼此间的接触面，所以有团粒结构的土壤就整体来说黏结力与黏着性削弱。

第五章土壤的力学性质和耕性

第一节土壤力学性质
三、土壤塑性
3、影响因素：影响粘结性因素都会影响土壤塑性 1）水分：过干过湿无塑性 A）下塑限：随含水量增加，土壤出现塑性的土壤含水量为下塑限。 B）上塑限：随含水量增加，土壤失去塑性的土壤含水量为上塑限。 C）塑性范围 D）塑性值：上塑限和下塑限的差称为塑性值。塑性值越大塑性越强。强塑性（粘土）大于17 塑性土（壤土）大于-17 弱塑性（砂壤土）小于7 无塑性（砂土）0 2）质地：粘粒增加，下塑限，上塑限，塑性值均增大。 3）代换性阳离子种类。 4）有机质数量：不改变塑性值，但能提高上、下塑限。 5）结构。
越小，但砂土无此关系。 B）团粒结构坚实度小；碱土分散死板，含Na+多，干燥时坚实度很大。 C）通常孔度高，坚实度小些，但在含水量极少，土壤干燥情况下，坚
实度仍可能很大。
第一节土壤力学性质
五、土壤耕作阻力：
（二）土壤的位移阻力用抗剪强度表示
1、抗塑强度：一定压力下，土壤剪应力的大小。
2、测定如图
3、垂直载荷与土壤剪应力关系
计算公式：S=PtgΦ+C
S——土壤剪应力 P——垂直载荷
tgΦ——内摩擦系数 Φ——内摩擦角
C——土壤粘结力
砂22O C较大
4、在塑性范围内耕作，在压力和剪力作用下，土壤出现粘闭现象，孔隙度减小，孔径变小，无效孔隙增大。
第二节土壤耕性
3、粘结性影响因素
1）质地粘土比表面积大，粘结性强 2）代换性阳离子种类 K+ Na+离子多，土壤高度分散，粘结性增强，相反
Ca2+ Mg2+为主，土壤发生团聚化，粘结性弱。 3）团粒结构粘结性降低。 4）腐殖质数量；粘结力大于砂土，小于粘土。 5）土壤含水量；由干—湿粘结力无——有——最大—小—流体

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％

农业概论第五章土壤物理机械性质2016.4.5

三、土壤可塑性
1.土壤塑性的概念
土壤在外力作用下，能塑造成任意形状而不
破裂（没有裂缝），并在去掉外力以后仍能保持
新形状的性质，称为土壤塑性或可塑性。
沙土湿时可塑成型，但干燥后塑性破碎，因此沙土无塑性。
2、土壤塑性的实质
由片状粘粒和水膜造成的。水分增加至土粒间出现水膜，在水膜张力的作用下，相邻土粒粘结在一起；当外力大于这些水膜张力时，土粒就互相滑动，使土体变形。
力增加，最适压实含水量降低，因为较大压力下，土壤孔
隙度降低，土粒表面形成水膜需要的水分减少。 4. 在压力和剪应力同时起作用情况下，压力是土壤压实的主要原因，在含水量高时，剪应力的压实作用增加。
二、耕作栽培中的土壤压实
（一）土壤压实的概念 • 在农机具作用下，土壤压缩、容重加大，孔隙减少至影响作物生长时，称为土壤压实，或称压板。
4、土壤粘结性与土壤耕性
1）粘结力大，土壤不易碎散，耕作时将形成许
多大的土块，为了使土块碎散，需要采取耙压等作业，
结果形成大量小于0.25mm的团聚体，破坏土壤结构。
2）粘结力是土壤抗剪强度的主要组成部分，对
土壤阻力、农机具的附着力等起重要作用。
二、土壤粘着性
1.土壤粘着性
土壤依附于其他物体的性质，称为土壤粘着性。粘着性的大小，以粘着强度（ N/cm2）表示。土壤在一定含水量条件下，土粒粘附在外物（如农具）
数较大。
二、土壤的内摩擦性质
土壤的内摩擦系数与含水量的关系
•土壤水分多时，水膜起润滑作减少，直至接近于零。因为粘重土壤渗水慢，在饱和条件下，水分对压力产生支承作用。
•质地较轻的土壤，摩擦系数也随水分增加而减少，但当水
分超过塑性上限后，因为质地较轻的土壤渗水快，所以能维持一定的摩擦系数值。

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

第九章土壤的物理机械性和耕性

表 9-2
各种质地土壤的塑性值（含水量％）各种质地土壤的塑性值（含水量％）
土壤质地
4、水膜的表面张力、当土壤中含有一定水分的时候，当土壤中含有一定水分的时候，在土粒与土粒的接触点上，水膜相互连接，土粒的接触点上，水膜相互连接，而形成凹形的曲面，借表面张力的作用，可使相邻的土粒的曲面，借表面张力的作用，互相靠近。互相靠近。
(三) 影响土壤粘结性的因素三 1、土壤质地、土壤质地越粘重，特别是型粘粒矿物的土壤质地越粘重，特别是2:1型粘粒矿物的含量较高时，土壤的粘结性强, 砂土的粘结性最含量较高时，土壤的粘结性强弱，壤土居中。壤土居中。
另一方面，另一方面，腐殖质还能促进团粒结构的形成，从而使粘质土壤的粘结性减弱。从而使粘质土壤的粘结性减弱。
4、土壤含水量、土壤含水量的多少，土壤含水量的多少，对粘结性的强弱影响很大。土壤含水量对粘结性的影响，土壤含水量对粘结性的影响，可以分为两种情况分别说明。情况分别说明。
2、土壤的结构性土壤的结构性由于土壤颗粒在团聚过程中降低了彼此间的接触面，有团粒结构的土壤粘结性弱。的接触面，有团粒结构的土壤粘结性弱。如果代换性钠在阳离子组成中占的比例较大，会使土粒高度分散，粘结性会增强。较大，会使土粒高度分散，粘结性会增强。
3、腐殖质含量、腐殖质含量高的土壤粘结力低，腐殖质含量高的土壤粘结力低，有两方面原因。一是腐殖质本身的粘结性弱，原因。一是腐殖质本身的粘结性弱，当腐殖质成膜状包被在粘粒周围时，成膜状包被在粘粒周围时，就改变了接触面的性质，而使粘粒的粘结力减弱。性质，而使粘粒的粘结力减弱。
(三) 影响因素三影响因素 1、土壤含水量、土粒间的水膜已厚到允许土粒之间互相滑动，使土块产生形变，但又没有丧失粘结性。使土块产生形变，但又没有丧失粘结性。

第四章土壤孔性、结构性和耕性

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，使其具有抵抗外力破碎的能力，也是土壤在耕作时产生阻力原因之一。
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。
影响粘结力的因素：
• 1.土壤颗粒的比表面积：比表面积越大，粘接力越强。（1）土壤质地：粘性土>壤质土>砂质（2）粘土矿物的类型： 2：1矿物>1:1型矿物（3）代换性阳离子组成：土壤上代换性 Na+（盐渍土）越高，粘结力越强（白僵土）。（4）土壤颗粒的团聚化程度：结构性强的土壤粘结性差 • 2.土壤水分含量 • 在适度含水量时粘结力最大。水分的 C表明由干土到湿土变化过程也会影响到粘结力（见图）粘结力变化，A • “湿时一团糟，干时一把刀”； (Clay）、B（sand） • “宁可干耕勿湿耕” 从湿到干变化中粘结 • 3.有机质缺乏的土壤，粘结性强。力变化
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各种各样的单粒、复粒、黏团及微团粒的数量及组成； ②胶结物质：有机胶体、无机胶体及胶体凝聚物质。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。
项目四土壤的孔性、结构性与耕性
第一节土壤孔性
小孔隙大孔隙
土壤孔隙是容纳水分和空气的空间；是土壤中物质和能量贮存和交换的场所；是众多土壤动物和微生物活动的场所；是植物根系伸展并从土壤中获取水分和养料的介质。

土壤的物理机械性和耕性

土壤物理性质(四)

第五章 土壤的力学性质和耕性

土壤学3

农业概论第五章 土壤物理机械性质2016.4.5

第三章 土壤的孔性、结构性和耕性分析