(三)土壤水分含量及其有效性
合集下载
《土壤学与农作学》期末复习资料、试题
《土壤学与农作学》期末复习资料、试题土壤学与农作学复习资料作者：陈超（四川农业大学）一、第一章1.什么是土壤、土壤肥力、土壤生产力？土壤肥力与土壤生产力两者有何联系与区别？（1）土壤是由矿物质、有机质、土壤水分、空气和生物等所组成的能够生长植物的陆地疏松表层。
（2）土壤肥力是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力。
（3）土壤生产力是指在特定的管理耕作制定下，土壤生产特定的某种或一系列植物的能力。
土壤肥力是土壤生产力的影响因素之一，但不是全部。
2.土壤是怎样形成的？为什么说土壤形成过程就是土壤肥力形成过程？（1）岩石——风化——成土母质——地质大循环+生物小循环——土壤（2）土壤肥力是在土壤形成过程中逐渐发展和演变的。
土壤在自然形成过程中产生和发展起来的肥力成为自然肥力。
3.试述土壤母质与土壤的区别。
成土母质是风化壳，没有肥力，只是通气透水，而土壤是有肥力的。
4.土壤有机质的转化包括哪两个方面？两者之间有何关系？影响土壤有机质转化的因素有哪些？（1）有机质的矿质化过程、腐殖质化过程（2）矿质化过程的中间产物是形成腐殖质的基本材料，腐殖质化过程的产物（腐殖质），在一定条件下可以再经过矿化分解释放其养分。
（3）有机残体的碳氮比、土壤环境条件、通气性、温度5.简述砂土、壤土及黏土的主要肥力特征及因土制宜的管理措施。
（1）砂土：通气透水性好、有机质分解快而累积少、保水保肥性差、易造成水肥流失和水分蒸发。
管理措施：施有机肥、多灌水、施肥灌水应少量多次进行。
（2）黏土：保水保肥性强，通气透水性差，易滞易涝，有机质分解慢，易积累易产生还原性有毒物质。
管理措施：雨季及时排除渍水涝水，施有机肥改良土壤。
（3）壤土：通气透水、保水保肥性好。
二、1.引起土壤酸性和碱性的原因是什么？如何改良酸性土壤和碱性土壤？（1）酸性形成原因：由H+和Al+3引起；胶体上吸附的至酸离子（2）碱性形成原因：碳酸钙水解；碳酸钠水解；交换性钠的水解（3）改良：酸性土壤施石灰或石灰粉；碱性土壤施有机肥2.什么是土壤的缓冲性能？他有何生产实践意义？（1）在土壤中加酸和碱时，土壤酸碱反应并不因此产生剧烈变化，这种对酸碱度变化的抵抗能力，称为土壤的缓冲性能。
3土壤水分
3、土壤毛管水capillary water
土壤含水量超过最大分子持水量后，水 分可以自由移动，靠毛管力保持在土壤 孔隙中的水分称为毛管水。 特点：（１）可以自由移动；（２）溶 解养分能力；（３）植物有效。 影响因素：质地，有机质，结构等
毛管支持水 ( 也称“毛管上升水” ) ：地下水籍 毛管力上升进入并保持在土壤中的水分。
二、土壤水分的类型和性质
吸湿水 膜状水
毛管水
1、土壤吸湿水hygroscopic water
固相土粒依其表面的分子引力和静电引 力从大气和土壤空气中吸附气态水，附 着在土粒表面成单分子或多分子层，称 土壤吸湿水。
特点：受土粒的吸力大，排列紧密，不 能自由移动，无效水（当空气相对湿度 94~98%时，达最大值称最大吸湿量）
影响因素：土粒的比表面积和大气相对 湿度、吸湿水量、粘粒、有机质等。
2、土壤膜状水soil filmy water
吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸 附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜， 称为膜状水，植物有效水。 凋萎系数：当土壤水分受到的吸引力超过 1.5Mpa ，作物便无法从土壤中吸收水分而呈 现永久凋萎，此时的土壤含水量称凋萎系数。 （wilting point ）。 最大分子持水量：当膜状水达到最大厚度时 的土壤含水量。
1、土水势（soil water potential）：
指将单位水量从一个土－水系统移到温度和它 完全相同的纯水池时所做的功， Ψ w表示。土 水势主要由以下几个分势组成： 基质势：Ψ w；压力势：Ψ p； 溶质势：Ψ s ；重力势：Ψ g。 Ψ w＝Ψ m＋Ψ p＋Ψ s＋Ψ g
土壤水分类型及有效性(内容严选)
10
•***毛管水上升高度
•从地下水面到毛管上升谁所能达 到的相对高度，叫毛管水上升高 度。
• h水柱高度（cm)，d孔隙直径（mm）
行内借鉴
11
不同土壤质地毛管水上升高度
土壤质地 毛管水上升高度 土壤质地 毛管水上升高度
砂土
砂壤土， 轻壤土
0.5～1.0 1.5
中壤土， 1.2～2.0 重壤土
毛管悬着水达到最大值时的土壤含水 量称为田间持水量，通常作为灌溉水量定
额的最高指标。
在数量上它包括吸湿水、膜状水和毛 管悬着水。
● 饱和含水量(saturated water content) 饱和含 水量是指土壤中孔隙都充满水时的含水量。以 干土质量或容积的百分量表示。
行内借鉴
17
（二）土壤水的有效性(availability) 土壤水的有效性是指土壤水能否被
土壤所有的孔隙都充满了水时，水分向土壤 下层或横向运动的速度。
影响饱和导水率的因素 饱和导水率的特点
• 质地 水通量与孔隙半径 ① 饱和率是常数
4次方呈正比。
② 是土壤导水率的MAX
•结构 土壤结皮对土壤饱和 ③ 主要取决于土壤的质地
导水率有显著的影响。
和结构。
•有机质含量。
沙质土 > 壤质土 > 粘
2、为什么说毛管水是土壤中最宝贵的水分？
3、分析土壤水分的有效性
4、研究土壤水有何重大意义?土壤水在土壤中有何 重要作用?
5、土水势与土壤水吸力有何异同点？
行内借鉴
56
行内借鉴
57
植物吸收利用及其难易程度。 不能被植物吸收利用的水称为无效
水,能被植物吸收利用的水称为有效水。 最大有效水含量是凋萎系数至田间
土壤水分类型及有效性
河流
2020/7/7
三、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
n
W1 W2 W2
100
（二）容积含水量（ v）
V=m·
（三）相对含水量（%）
土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
2020/7/7
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
2020/7/7
四、土壤水势的定量测定来自★在上述范围内随土壤水分减少而降低 。
★传统的土壤水分有效范围
2020/7/7
(三)影响土壤水分有效性的因素
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
弱有效水分，又称为松束缚水分。
2020/7/7
膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
2020/7/7
3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地
下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
● 毛管支持水（毛管上 升水） (capillary suspending
2020/7/7
三、土壤水分含量的表示方法
（一）质量含水量（m）
n
W1 W2 W2
100
（二）容积含水量（ v）
V=m·
（三）相对含水量（%）
土 壤 相 对 含 水 量 ＝ 土 壤 含 水 量 田 间 持 水 量
2020/7/7
（三）土壤贮水量
1、水深（DW）
n
DW=V·h 或 Dw,100 1 •h
如何用水吸力和水势判断水 分运动的方向？请回答。
2020/7/7
四、土壤水势的定量测定来自★在上述范围内随土壤水分减少而降低 。
★传统的土壤水分有效范围
2020/7/7
(三)影响土壤水分有效性的因素
● 土壤质地 土壤质地的影响主要是由土壤的 表面积和孔隙系统的性质引起的。
● 土壤结构 团聚体土壤孔隙度大，含水量高， 持水孔隙发达，故有效水分含量高。如团聚体发 育好的东北黑土。
● 有机质含量 有机质本身的持水量很大，更 能促进良好土壤结构的形成，所以多施有机质， 可以扩大有效水范围。
弱有效水分，又称为松束缚水分。
2020/7/7
膜状 水
膜
土粒
状
水
示
意
图
膜状水
2020/7/7
3、毛管水(capillary water) 毛管水是靠土壤 中毛管孔隙所产生的毛管引力所保持的 水分，称为毛管水。毛管水是土壤中最 宝贵的水分。
毛管水又可以分为两种类型。
● 毛管悬着水(capillary supporting water) 土体中与地
下水位无联系的毛管水称 毛管悬着水。
● 毛管支持水（毛管上 升水） (capillary suspending
土 壤 水 分
● 生产中必须掌握土壤含水量在凋萎系数1.5～3.0倍时进行灌溉，才能避免 旱害。
*
土壤水分
1.1 土壤水分类型
3）毛管水（有效水）
借助毛细管引力吸持和保持在毛细管孔隙中的水，易被植物吸收。 （1）毛管悬着水 指大气降水或灌溉后，吸持在毛管中的水，它和地
下水不相连接，而“悬挂”在土壤上层毛细管中。当毛管悬着水达到 最大值时的土壤含水量称为田间持水量，它是判断旱地土壤是否需要 灌水和确定灌水量的重要依据。不同土壤质地的田间持水量相对比较 稳 定 （ 表 6- 2）。 表6-2 不同质地土壤的田间持水量（%）
1）土壤水分含水量指标
（1）自然含水量（绝对含水量）
● 用土壤水分质量占烘干土壤质量的百分比表示，这是一种最常用的 表示方法。
土壤自然含水量（％）＝
湿土质量烘干土质量 烘干土质量
100
● 也可用容积含水量来表示，即土壤水分体积占土壤体积的百分比。
土壤自然含水量的体积百分率（％）＝
水的体积 土壤体积
100
土壤吸湿系数、凋萎系数、田间持水量和饱和含水量等土壤水分状况标志 值，称为土壤水分常数，它们不仅反映土壤水分的数量和能量水平，也可 反映土壤水分的吸持和运动状态及被植物利用的难易程度。
*
土壤水分
土壤水分测定仪
*
土壤水分
1.2土壤水分的有效性
●土壤水分对植物是否有效，主要取决于土壤对水分的保 持力与植物根系的吸水力。
宜旱地植物的生长发育。
（3）土壤蓄水量
水层厚度(mm)＝土层厚度(mm)×自然含水量(质量%)×土壤 密度
*
土壤水分 1.3 土壤水分含水量的表示方法 2）土壤水分能量指标 ● 土壤能量指标包括土壤水势和土壤水吸力，它们的数值和表示单位 相同，单位为气压，水势为负值，水吸力为正值。能直接表明土壤 水的能量状态和对植物的有效性，可在不同的土壤之间相互比较， 也可以在土壤—植物—大气之间统一使用。
*
土壤水分
1.1 土壤水分类型
3）毛管水（有效水）
借助毛细管引力吸持和保持在毛细管孔隙中的水，易被植物吸收。 （1）毛管悬着水 指大气降水或灌溉后，吸持在毛管中的水，它和地
下水不相连接，而“悬挂”在土壤上层毛细管中。当毛管悬着水达到 最大值时的土壤含水量称为田间持水量，它是判断旱地土壤是否需要 灌水和确定灌水量的重要依据。不同土壤质地的田间持水量相对比较 稳 定 （ 表 6- 2）。 表6-2 不同质地土壤的田间持水量（%）
1）土壤水分含水量指标
（1）自然含水量（绝对含水量）
● 用土壤水分质量占烘干土壤质量的百分比表示，这是一种最常用的 表示方法。
土壤自然含水量（％）＝
湿土质量烘干土质量 烘干土质量
100
● 也可用容积含水量来表示，即土壤水分体积占土壤体积的百分比。
土壤自然含水量的体积百分率（％）＝
水的体积 土壤体积
100
土壤吸湿系数、凋萎系数、田间持水量和饱和含水量等土壤水分状况标志 值，称为土壤水分常数，它们不仅反映土壤水分的数量和能量水平，也可 反映土壤水分的吸持和运动状态及被植物利用的难易程度。
*
土壤水分
土壤水分测定仪
*
土壤水分
1.2土壤水分的有效性
●土壤水分对植物是否有效，主要取决于土壤对水分的保 持力与植物根系的吸水力。
宜旱地植物的生长发育。
（3）土壤蓄水量
水层厚度(mm)＝土层厚度(mm)×自然含水量(质量%)×土壤 密度
*
土壤水分 1.3 土壤水分含水量的表示方法 2）土壤水分能量指标 ● 土壤能量指标包括土壤水势和土壤水吸力，它们的数值和表示单位 相同，单位为气压，水势为负值，水吸力为正值。能直接表明土壤 水的能量状态和对植物的有效性，可在不同的土壤之间相互比较， 也可以在土壤—植物—大气之间统一使用。
《土壤学与农作学》期末复习资料、试题
土壤学与农作学复习资料作者：陈超（四川农业大学）一、第一章1.什么是土壤、土壤肥力、土壤生产力？土壤肥力与土壤生产力两者有何联系与区别？（1）土壤是由矿物质、有机质、土壤水分、空气和生物等所组成的能够生长植物的陆地疏松表层。
（2）土壤肥力是指土壤为植物生长发育供应、协调营养因素（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能力。
（3）土壤生产力是指在特定的管理耕作制定下，土壤生产特定的某种或一系列植物的能力。
土壤肥力是土壤生产力的影响因素之一，但不是全部。
2.土壤是怎样形成的？为什么说土壤形成过程就是土壤肥力形成过程？（1）岩石——风化——成土母质——地质大循环+生物小循环——土壤（2）土壤肥力是在土壤形成过程中逐渐发展和演变的。
土壤在自然形成过程中产生和发展起来的肥力成为自然肥力。
3.试述土壤母质与土壤的区别。
成土母质是风化壳，没有肥力，只是通气透水，而土壤是有肥力的。
4.土壤有机质的转化包括哪两个方面？两者之间有何关系？影响土壤有机质转化的因素有哪些？（1）有机质的矿质化过程、腐殖质化过程（2）矿质化过程的中间产物是形成腐殖质的基本材料，腐殖质化过程的产物（腐殖质），在一定条件下可以再经过矿化分解释放其养分。
（3）有机残体的碳氮比、土壤环境条件、通气性、温度5.简述砂土、壤土及黏土的主要肥力特征及因土制宜的管理措施。
（1）砂土：通气透水性好、有机质分解快而累积少、保水保肥性差、易造成水肥流失和水分蒸发。
管理措施：施有机肥、多灌水、施肥灌水应少量多次进行。
（2）黏土：保水保肥性强，通气透水性差，易滞易涝，有机质分解慢，易积累易产生还原性有毒物质。
管理措施：雨季及时排除渍水涝水，施有机肥改良土壤。
（3）壤土：通气透水、保水保肥性好。
二、1.引起土壤酸性和碱性的原因是什么？如何改良酸性土壤和碱性土壤？（1）酸性形成原因：由H+和Al+3引起；胶体上吸附的至酸离子（2）碱性形成原因：碳酸钙水解；碳酸钠水解；交换性钠的水解（3）改良：酸性土壤施石灰或石灰粉；碱性土壤施有机肥2.什么是土壤的缓冲性能？他有何生产实践意义？（1）在土壤中加酸和碱时，土壤酸碱反应并不因此产生剧烈变化，这种对酸碱度变化的抵抗能力，称为土壤的缓冲性能。
第三章_土壤水分
一定量土壤中所含水分数量的多少。
土壤水分含量的表示方法
1.土壤重量/质量含水量：θm
（mass water content of soil） 土壤所含水分的重量占烘干土重的百分数。
Ww W - WS θm (%) = = *100 Ws WS
2.容积/体积含水量（volumetric water content）：θv
毛管上升水 (ascending capillary water) 毛管悬着水 (hanging capillary water)
土壤水
（soil water） （bonding water）
（free water）
(capillary water) 重力水
(gravitational water)
土壤吸湿水的最大值；水吸力3.1MPa 吸湿水
土壤颗粒 吸湿系数
1.2 凋萎系数（wilting coefficient）：植物产生 永久凋萎时土壤的含水量。植物可利用的土壤水量 （有效水）的下限。
吸湿水＋部分膜状水；水吸力 1.5MPa ；吸湿系数的 1.5～2.0倍
膜状水 （部分） Soil particle 吸湿系数 凋萎系数 吸湿水
毛管断裂含水量
田间持水量
毛管持水量
重力水 多余水
吸湿系数
土壤 水分 形态 土壤 水分 有效 性
化学束 吸湿水 缚水 无效水
凋萎系数
土壤 土 水分 粒 常数
膜状水
悬着毛管水 上升毛管水
有效水下限
旱地灌溉下限
难有效水
易有效水
旱地有效 水上限
饱和含水量
2.2 影响土壤有效水量的因素：
(1)土壤有机质含量越高，有效水量越大； (2)土壤结构、土壤松紧度 (3)土壤质地 (决定因素)
土壤水分常数和有效性
土壤水分常数
当土壤固相颗粒的表面吸附作用与解吸作用达到 平衡后，土壤的含水量称为吸湿系数。大概有 15—20层水分子,厚度4—8nm。 不同土壤吸湿系数不一样。一般，粘土>土壤>砂 土。 另外吸湿系数大小还与测定时温度有关， 温度高，吸湿系数小。
最大吸湿量: 在空气相对湿 度饱和的情况下，土壤颗粒表 面对水汽分子吸附与解吸达到 平衡后，土壤含水量。
3.影响因素：田间持水量的大小与土壤孔 隙状况及有机质含量有关，粘质土壤、结 构良好或富含有机质的土壤，田间持水量 大。田间持水量是大多数植物可利用的土 壤水上限，大多数土壤只在降水后达到田 间持水量
4.意义： （1）制定灌溉定额的上限 （2）表示土壤水分有效性的上限值
不同质地和耕作条件下土壤的田间持水量（%）
土壤有效水的划分
土壤最大有效水含量与土壤质地关系：壤土>粘土>砂 土
三、土壤含水量及其表示
土壤含水量又叫土壤湿度，它是指在一定 量的土壤中所含水分数量的多少。土壤含 水量是研究土壤水分的基本指标和依据， 无论在土壤水分状况，农田灌排或植物蒸 腾等方面的研究中都是一项重要的指标。
测定土壤含水量的方法有多种。有直接测 定的方法也有间接测定的方法，有适于室 内测定的方法也有适于野外现场测定的方 法，如烘干法、酒精燃烧法、红外线干燥 法、碳化钙法、电阻块法、热传导法、热 电偶法、中子法、y一射线法和微波法等， 但目前仍以烘干法作为标准方法。
Байду номын сангаас
二、土壤水分的有效性
土壤水分有效性是指土壤水分是 否能被作物利用及其被利用的难 易程度。土壤水分有效性的高 低，主要取决于它存在的形态、 性质和数量，以及作物吸水力与 土壤持水力之差。
受力类型
- 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、"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、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)。
称土壤力学性质，主要包括粘结性、粘着性和塑 性等。
土壤耕性是土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。
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。
土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内， 土粒粘附在外物上的性质。
塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤 销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层 深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限） 田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含 水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素
来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过 程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含 水量
在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空 气数量与土壤水分含量是相互消长关系 轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气 能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少， 相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反， 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含 量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性 降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑 性增加，对耕作带来不利影响。
2、土壤空气的扩散
定义：土壤与大气间的各个气体成分按照 它们各自的气压梯度而流动 O2 和CO2的扩散总是连续不断 ------土壤呼吸
§2 土壤性质
一、土壤的物理性质
固相 液相 气相
大小、形状、排列不同的土粒
一、土壤物理性质
（一）土壤质地
（二）土壤孔性和结构性
（三）土壤水分特性
1．土壤空气中的CO2含量高于大气 2．土壤空气中的O2含量低于大气
3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气
4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）
土壤空气组成显然不是固定不变，原因：土壤中 各种生物化学反应和土壤空气和大气交换引起的 空气运动
（三）土壤空气的运动
1、土壤空气的对流
பைடு நூலகம்
定义：土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整 体流动，也称质流。 大气中气压变化、温度梯度、土壤表面的风力及 降水、灌溉等因素可引起土壤与大气间的压力差， 从而引起土壤空气与大气的对流。
滞后现象
（四）土壤通气性
1、土壤通气性的定义及其重要性 土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以 及土体内部允许气体扩散和通气的能力。 土壤通气性的好坏，主要决定于土壤的总孔度， 特别是空气孔度的大小。
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 好的指标；或将土壤空气孔度占总孔度的 1/5～2/5，而且分布比较均匀时，作为土壤 通气性良好的标志。
良好结构：
团粒结构体不仅总孔隙度大，而且内部有 多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大 孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。
土 壤 团 粒 体
结构体的稳定性
• • • 机械稳定性 生物稳定性 水稳定性
（三）土壤水分特征
1、土壤水分特征曲线
2、影响因素
1）土壤质地
2）土壤结构及土温
3）土壤水分变化过程
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。
3）Eh值
一般以300mV为界
（五）土壤力学性质与耕性
土壤受外力作用时显示出一系列动力学特性，统
土壤空气数量显然不是固定不变，原因：土壤孔 隙状况的变化和含水量的变化
二、土壤空气的组成
土壤空气与大气组成的比较（容积%）
气 体 O2 20.94 CO2 0.03 N2 78.05 其他气体
近地面的 大气 土壤空 气
0.95
18.0-20.03
0.15-0.65
78.8-80.24
－
土壤空气和进地面大气空气组成的差异
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 土重 土粒体积 土重 ＝ 1－ ＝ 1－ 土壤体积 土重 土重 土壤体积 土重 容重 土重 ＝ 1－ ＝ 1 － 密度 土壤体积 土粒体积
总孔度的范围
壤土
≥40 <40
<30
粘土
30～35 35～40 40～60 >60
沙性土 壤性土 黏性土
（二）土壤孔性和结构性
土壤孔性：土壤孔隙总量及大、小孔隙分布。
土壤结构性：土壤固体颗粒的结合形式及其
相应的孔隙性和稳定度。
土壤孔性是土壤结构性的反映，结构性好则 孔性好
1、土壤孔性
（1）土壤密度 定义：单位容积固体土粒 ( 不包括粒间孔隙的容积 ) 的质量（实用上 多以重量代替，克/厘米3）称为土壤 密度。
重，称为土壤容重 (克 /厘米 3或吨 /米 3。土壤 容重值变化较大，但总是小于土壤密度 土壤质地、有机质含量、结构性和松紧度
影响土壤容重
（3）土壤孔隙状况
1）土壤孔度
土壤孔隙：土粒或团聚体之间，以及团聚体
内部的孔隙。
土壤孔度：土壤中孔隙的容积占整个土体容
积的百分数。也称总孔度。
孔度的推导
（四）土壤通气性
（五）土壤力学性质与耕性
（一） 土壤质地
1、土粒、粒级及粒级分类
土壤颗粒有：单粒 和 复粒之分。 根据单个土粒的当量粒径（假定土粒为圆球形的 直径）的大小，可将土粒分为若干组，称为粒级。
各种粒级制都把大小颗粒分为石砾、砂粒、粉粒 和粘粒4组
2、土壤各粒级的理化性质
3、土壤的机械组成和质地
土壤的机械组成：土粒中各粒级的相对含量。
土壤质地：根据土壤机械组成划分的土壤类型。 一般分为砂土、壤土和粘土三组，每组又可分出 若干种质地名称。
土壤质地分类质包括国际制、美国农部制、卡钦 斯基制
土壤质地
砂粒55%
粉粒15%
粘粒30%
土壤质地
表 4－6 质地组 砂土 壤土 卡钦斯基土壤质地基本分类（简制） 不同土壤类型的<0.01 毫米粒级含量(%) 灰化土 草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土 0～5 0～5 0～5 5～10 5～10 5～10 10～20 10～20 10～15 20～30 20～30 15～20 30～40 30～45 20～30 40～50 45～60 30～40 50～65 65～80 >80 60～75 75～85 >85 40～50 50～65 >65 质地名称 松砂土 紧砂土 砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
土壤比重：单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙 ）的干重与 4℃时同体积水重之比，乃无量纲，数值 与土壤密度相等。
多数土壤的密度为2.6～2.7克/厘米3，在机械
分析中计算各级土粒的沉降速率时，往往采
用“常用密度值”即 常用土壤密度值：
2.65克/厘米3。
（2）土壤容重
单位容积的土体（包括粒间孔隙）的烘干
粘土
土壤质地
表 4－8 中国土壤质地分类 （邓时琴，1985）
质地组 砂土
质地名称 极重砂土 重砂土 中砂土 轻砂土 砂粉土 粉土 砂壤 壤土 轻粘土 中粘土 重粘土 极重粘土 砂粒(1-0.05) >80 70～80 60～70 50～60 ≥20 <20 ≥20 <20
颗粒组成%（粒径：毫米） 粗粉粒(0.05-0.01) 细粘粒(<0.001)
（三）土壤水分含量及其有效性
1、土壤水分含量
湿土质量-干土质量 ×100
土壤质量含水量（%）= 干土质量 土壤容积 ﹦ 土壤重量含水量×容重 含水量（%） 土壤相对含水量（%）= 土壤含水量 ×100
田间持水量
土壤三相比计算
如土壤含水量（重量）20%，容重为1.2。 土壤容积含水量为20%*1.2=24.0% 固相体积=1.2/2.65 =45% 土壤总孔隙度=1—1.2/2.65=55% 空气所占体积为55%—24%=31%
砂土 30－45％
壤土
粘土
40-50%
45-60%
泥炭土 〉80％
结构良好的表土其孔度高达55-65%，甚至在70 ％以上。
d
3 T
2）土壤孔度分级
当量孔径
3 d T（土壤水吸力）
非活性孔（无效孔隙）当量孔径< 0.002 mm 毛管孔 当量孔径为0.02～0.002 mm
非毛管孔
当量孔径> 0.02 mm
2、土壤结构性
（一）概念
１.土壤结构体
土粒在胶结物（有机质、碳酸钙、氧化铁等）的 作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质 不同的土团。
２.土壤结构性
土壤中结构体的数量、大小、形状、性质及其排 列和相应的孔隙状况等综合特性。
土壤结构体
不良结构：
土壤耕性是土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。
土壤粘结性：土粒与土粒之间由于分子引
力而相互粘结在一起的性质。
土壤粘着性：土壤在一定含水量范围内， 土粒粘附在外物上的性质。
塑性：土壤在外力作用下变形，当外力撤 销后仍能保持这种变形的特性。
计算土壤蓄水量
单位面积一定厚度的土体内所含的水量。
⑴土壤蓄水量（mm）=土层深度（mm）*土壤容积含水
量
⑵土壤蓄水量（立方米/亩）=面积（平方米）*土层 深度*土壤容积含水量
2、土壤水的有效性
▲
吸湿系数：干燥土壤吸附气态水分子的最大含
量
萎蔫系数：植物因根系无法吸水而发生永久萎
蔫时的土壤含水量（土壤有效水的下限） 田间持水量：土壤毛管悬着水达到最多时的含 水量（土壤有效水的上限）
五、土壤空气
（一）土壤空气的数量及其影响因素
来源：大气的渗透及土壤内部生物化学过 程产生的气体；
土壤空气的数量取决于土壤孔隙状况及含 水量
在土壤总孔隙度不变的情况下，土壤的空 气数量与土壤水分含量是相互消长关系 轻质土壤的大孔隙较多，具有较大的容气 能力和较强的通气性；粘质土壤大孔隙少， 相应地降低了容气能力和通气性
(1)随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； (2)R2O3( 即 Fe2O3 与 Al2O3 的总称 ) 与 SiO2 相反， 随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； (3)CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含 量增加。
(4)土粒由大到小，保水能力增加，但通透性 降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑 性增加，对耕作带来不利影响。
2、土壤空气的扩散
定义：土壤与大气间的各个气体成分按照 它们各自的气压梯度而流动 O2 和CO2的扩散总是连续不断 ------土壤呼吸
§2 土壤性质
一、土壤的物理性质
固相 液相 气相
大小、形状、排列不同的土粒
一、土壤物理性质
（一）土壤质地
（二）土壤孔性和结构性
（三）土壤水分特性
1．土壤空气中的CO2含量高于大气 2．土壤空气中的O2含量低于大气
3．土壤空气中的水汽含量一般高于大气
4．土壤空气中含有较高量的还原性气体（CH4等）
土壤空气组成显然不是固定不变，原因：土壤中 各种生物化学反应和土壤空气和大气交换引起的 空气运动
（三）土壤空气的运动
1、土壤空气的对流
பைடு நூலகம்
定义：土壤与大气间由总压力梯度推动的气体整 体流动，也称质流。 大气中气压变化、温度梯度、土壤表面的风力及 降水、灌溉等因素可引起土壤与大气间的压力差， 从而引起土壤空气与大气的对流。
滞后现象
（四）土壤通气性
1、土壤通气性的定义及其重要性 土壤通气性是泛指土壤空气与大气进行交换以 及土体内部允许气体扩散和通气的能力。 土壤通气性的好坏，主要决定于土壤的总孔度， 特别是空气孔度的大小。
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 好的指标；或将土壤空气孔度占总孔度的 1/5～2/5，而且分布比较均匀时，作为土壤 通气性良好的标志。
良好结构：
团粒结构体不仅总孔隙度大，而且内部有 多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大 孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。
土 壤 团 粒 体
结构体的稳定性
• • • 机械稳定性 生物稳定性 水稳定性
（三）土壤水分特征
1、土壤水分特征曲线
2、影响因素
1）土壤质地
2）土壤结构及土温
3）土壤水分变化过程
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。
3）Eh值
一般以300mV为界
（五）土壤力学性质与耕性
土壤受外力作用时显示出一系列动力学特性，统
土壤空气数量显然不是固定不变，原因：土壤孔 隙状况的变化和含水量的变化
二、土壤空气的组成
土壤空气与大气组成的比较（容积%）
气 体 O2 20.94 CO2 0.03 N2 78.05 其他气体
近地面的 大气 土壤空 气
0.95
18.0-20.03
0.15-0.65
78.8-80.24
－
土壤空气和进地面大气空气组成的差异
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 土重 土粒体积 土重 ＝ 1－ ＝ 1－ 土壤体积 土重 土重 土壤体积 土重 容重 土重 ＝ 1－ ＝ 1 － 密度 土壤体积 土粒体积
总孔度的范围
壤土
≥40 <40
<30
粘土
30～35 35～40 40～60 >60
沙性土 壤性土 黏性土
（二）土壤孔性和结构性
土壤孔性：土壤孔隙总量及大、小孔隙分布。
土壤结构性：土壤固体颗粒的结合形式及其
相应的孔隙性和稳定度。
土壤孔性是土壤结构性的反映，结构性好则 孔性好
1、土壤孔性
（1）土壤密度 定义：单位容积固体土粒 ( 不包括粒间孔隙的容积 ) 的质量（实用上 多以重量代替，克/厘米3）称为土壤 密度。
重，称为土壤容重 (克 /厘米 3或吨 /米 3。土壤 容重值变化较大，但总是小于土壤密度 土壤质地、有机质含量、结构性和松紧度
影响土壤容重
（3）土壤孔隙状况
1）土壤孔度
土壤孔隙：土粒或团聚体之间，以及团聚体
内部的孔隙。
土壤孔度：土壤中孔隙的容积占整个土体容
积的百分数。也称总孔度。
孔度的推导
（四）土壤通气性
（五）土壤力学性质与耕性
（一） 土壤质地
1、土粒、粒级及粒级分类
土壤颗粒有：单粒 和 复粒之分。 根据单个土粒的当量粒径（假定土粒为圆球形的 直径）的大小，可将土粒分为若干组，称为粒级。
各种粒级制都把大小颗粒分为石砾、砂粒、粉粒 和粘粒4组
2、土壤各粒级的理化性质
3、土壤的机械组成和质地
土壤的机械组成：土粒中各粒级的相对含量。
土壤质地：根据土壤机械组成划分的土壤类型。 一般分为砂土、壤土和粘土三组，每组又可分出 若干种质地名称。
土壤质地分类质包括国际制、美国农部制、卡钦 斯基制
土壤质地
砂粒55%
粉粒15%
粘粒30%
土壤质地
表 4－6 质地组 砂土 壤土 卡钦斯基土壤质地基本分类（简制） 不同土壤类型的<0.01 毫米粒级含量(%) 灰化土 草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土 0～5 0～5 0～5 5～10 5～10 5～10 10～20 10～20 10～15 20～30 20～30 15～20 30～40 30～45 20～30 40～50 45～60 30～40 50～65 65～80 >80 60～75 75～85 >85 40～50 50～65 >65 质地名称 松砂土 紧砂土 砂壤 轻壤 中壤 重壤 轻粘土 中粘土 重粘土
土壤比重：单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙 ）的干重与 4℃时同体积水重之比，乃无量纲，数值 与土壤密度相等。
多数土壤的密度为2.6～2.7克/厘米3，在机械
分析中计算各级土粒的沉降速率时，往往采
用“常用密度值”即 常用土壤密度值：
2.65克/厘米3。
（2）土壤容重
单位容积的土体（包括粒间孔隙）的烘干
粘土
土壤质地
表 4－8 中国土壤质地分类 （邓时琴，1985）
质地组 砂土
质地名称 极重砂土 重砂土 中砂土 轻砂土 砂粉土 粉土 砂壤 壤土 轻粘土 中粘土 重粘土 极重粘土 砂粒(1-0.05) >80 70～80 60～70 50～60 ≥20 <20 ≥20 <20
颗粒组成%（粒径：毫米） 粗粉粒(0.05-0.01) 细粘粒(<0.001)
（三）土壤水分含量及其有效性
1、土壤水分含量
湿土质量-干土质量 ×100
土壤质量含水量（%）= 干土质量 土壤容积 ﹦ 土壤重量含水量×容重 含水量（%） 土壤相对含水量（%）= 土壤含水量 ×100
田间持水量
土壤三相比计算
如土壤含水量（重量）20%，容重为1.2。 土壤容积含水量为20%*1.2=24.0% 固相体积=1.2/2.65 =45% 土壤总孔隙度=1—1.2/2.65=55% 空气所占体积为55%—24%=31%
砂土 30－45％
壤土
粘土
40-50%
45-60%
泥炭土 〉80％
结构良好的表土其孔度高达55-65%，甚至在70 ％以上。
d
3 T
2）土壤孔度分级
当量孔径
3 d T（土壤水吸力）
非活性孔（无效孔隙）当量孔径< 0.002 mm 毛管孔 当量孔径为0.02～0.002 mm
非毛管孔
当量孔径> 0.02 mm
2、土壤结构性
（一）概念
１.土壤结构体
土粒在胶结物（有机质、碳酸钙、氧化铁等）的 作用下，相互团聚在一起形成大小、形状、性质 不同的土团。
２.土壤结构性
土壤中结构体的数量、大小、形状、性质及其排 列和相应的孔隙状况等综合特性。
土壤结构体
不良结构：