第三章 土壤性质
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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
土壤性质
5、离子交换吸收： 离子交换吸收：
指土壤胶体扩散层中的离子和土壤溶 液中带相同电荷的其它离子发生交换而产 生的吸收作用。 这种作用，是土壤中对土壤保肥供肥能力 影响最大的一种吸收方式。
（二）土壤阳离子交换吸收作用
1、概念： 概念：
是指土壤溶液中的阳离子与带负电荷的 是指土壤溶液中的阳离子与带负电荷的 土壤胶体微粒吸附的阳离子进行的交换。 土壤胶体微粒吸附的阳离子进行的交换。
4、土壤保肥性、供肥性 土壤保肥性、 对植物生长的影响
• 土壤的保肥性和供肥性对植物生长有重要 的影响。土壤的保肥性差， 的影响。土壤的保肥性差，施到土壤中的 肥料就容易被淋失， 肥料就容易被淋失，造成植物生长后期脱 因此，施肥时应少量多次， 肥，因此，施肥时应少量多次，防止后期 脱肥。 脱肥。土壤的供肥性好是指土壤的供肥速 度适中。若供肥太快太猛， 度适中。若供肥太快太猛，也会造成土壤 养分因来不及被植物吸收而流失，相反， 养分因来不及被植物吸收而流失，相反， 如果土壤的供肥速度太慢， 如果土壤的供肥速度太慢，则不能满足植 物生长需要，应注意补充速效肥料。 物生长需要，应注意补充速效肥料。因此 一般要求土壤既有较强的保肥能力， ，一般要求土壤既有较强的保肥能力，又 有较强的供肥能力。 有较强的供肥能力。
（三）、土壤酸性 ）、土壤酸性
当土壤Ph低于7 当土壤Ph低于7时，土壤呈酸性反应， 酸性反应的强弱程度，称为土壤酸度。 土壤酸度，根据H 土壤酸度，根据H+和Al+++存在方式的不 同，分为活性酸度和潜在酸度两种。
1、活性酸度： 活性酸度： 指土壤溶液中游离态的H 指土壤溶液中游离态的H+浓度所表现的 酸度。 潜在酸度： 2、潜在酸度： 指土壤胶体上吸附态的H 指土壤胶体上吸附态的H+和Al+++所能表 现的酸度。
第三章土壤化学性质
(二)胶体带有电荷 1,胶体带电的原因 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性. 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性. 造成胶体带电的原因主要有以下三种: 造成胶体带电的原因主要有以下三种: (1)同晶代换 (2)断键 (3)表面分子的解离 土壤胶体能解离出H 而带负电的胶体称为酸胶基 土壤胶体能解离出H+,而带负电的胶体称为酸胶基 或负胶体; 或负胶体; 能解离出OH 胶体称为碱胶基或正胶体 碱胶基或正胶体, 能解离出OH-而带正电的 胶体称为碱胶基或正胶体, 能解离出H 也能解离出OH 的则称为两性胶体 两性胶体. 能解离出H+也能解离出OH-的则称为两性胶体.
以上顺序中H 的情况是特殊的,可能与它半径小, 以上顺序中H+的情况是特殊的,可能与它半径小, 电场强度大有关. 电场强度大有关. 电解质的浓度影响凝聚作用,随着浓度的加大,其 电解质的浓度影响凝聚作用,随着浓度的加大, 凝聚作用也增强. 凝聚作用也增强. 胶体凝聚有可逆的也有不可逆的. 胶体凝聚有可逆的也有不可逆的. 由等浓度的一价阳离子凝聚形成的凝胶,如反复用 由等浓度的一价阳离子凝聚形成的凝胶, 水淋洗,凝胶可再分散形成溶胶,这叫做可逆凝聚 可逆凝聚. 水淋洗,凝胶可再分散形成溶胶,这叫做可逆凝聚. 由二价以上的阳离子凝聚形成的凝胶, 由二价以上的阳离子凝聚形成的凝胶,很难或不能 再变成溶胶的凝聚称为不可逆凝聚 不可逆凝聚. 再变成溶胶的凝聚称为不可逆凝聚. 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质, 土壤胶体所处的状态直接影响土壤的物理性质,进 而影响土壤的肥力状况.一些农业技术措施, 而影响土壤的肥力状况.一些农业技术措施,如施 中耕,浇水, 肥,中耕,浇水,烤田等都可使土壤中的电解质发 生变化,从而使胶体的状态发生改变, 生变化,从而使胶体的状态发生改变,或局部发生 改变,尤其是施用钙质肥料, 改变,尤其是施用钙质肥料,由促进土壤形成不可 逆凝聚的显著作用. 逆凝聚的显著作用.
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。
[H+]
土壤性质
3）有机－无机复合胶体：上两者相结合，在土壤中为多数。
2土壤胶体构造：分晶型胶粒（无机胶体）和非晶型胶粒（有机胶体）。
土壤胶体微粒图：用双电层理论P60图1－23，P61图1－24，图1－25
双电层理论：胶体表面的电荷层与胶体周围由于静电吸力作用形成的反号电荷的离子层，构成双电层。其内层叫决定电位离子层，外层叫反离子层或补偿离子层。两层之间的距离，与一个粒子大小相当。双电层之间的电位呈直线迅速降低。反离子层内的反号离子并不是分布在同一个平面，距离胶体表面近的反号离子数量多，排列紧密，称为Stern层(非活性补偿离子层)；随着离胶体距离增加，反号离子数量减少，以扩散状态分布，直至自由溶液，称活性补偿离子层或扩散层。Stern层以外的距离远远大于一个粒子的直径，电位也随着离胶体表面的距离的增加呈指数关系逐渐下降。Stern层（非活性补偿离子层）与自由溶液之间的电位降称电动电位（ζ）。它是表征双电层特征的重要指标，其值随扩散层厚度变化而变化，是可以测定出来的。决定电位粒子层与溶液之间的电位差为热力电位(ε),在一定的胶体系统内,其值不随扩散层厚度变化而变化。
c离子价数：介质中反号离子价数由原过来的1价变成2价，双电层的其他条件不变，这时胶体表面对离子的吸引力增加1倍，双电层厚度减小，ζ电位降低。
土壤胶体表面双电层厚度
溶液浓度N
双电层厚度（Å）
单价阳离子
双价阳离子
10-5
1000
500
10-3
100
50
10-1
10
5
同号离子对ζ电位的影响与胶体本身电位高低有关。胶体本身电位高，介质中同号离子被排斥在双电层固定层之外，同号离子价数变化对ζ电位无影响。胶体本身电位低时，双电层固定层内仍有同号离子存在，这时同号离子价数变化或数量变化，的都会影响ζ电位，即同号离子价数增高或离子浓度增加使ζ电位增高。
2土壤胶体构造：分晶型胶粒（无机胶体）和非晶型胶粒（有机胶体）。
土壤胶体微粒图：用双电层理论P60图1－23，P61图1－24，图1－25
双电层理论：胶体表面的电荷层与胶体周围由于静电吸力作用形成的反号电荷的离子层，构成双电层。其内层叫决定电位离子层，外层叫反离子层或补偿离子层。两层之间的距离，与一个粒子大小相当。双电层之间的电位呈直线迅速降低。反离子层内的反号离子并不是分布在同一个平面，距离胶体表面近的反号离子数量多，排列紧密，称为Stern层(非活性补偿离子层)；随着离胶体距离增加，反号离子数量减少，以扩散状态分布，直至自由溶液，称活性补偿离子层或扩散层。Stern层以外的距离远远大于一个粒子的直径，电位也随着离胶体表面的距离的增加呈指数关系逐渐下降。Stern层（非活性补偿离子层）与自由溶液之间的电位降称电动电位（ζ）。它是表征双电层特征的重要指标，其值随扩散层厚度变化而变化，是可以测定出来的。决定电位粒子层与溶液之间的电位差为热力电位(ε),在一定的胶体系统内,其值不随扩散层厚度变化而变化。
c离子价数：介质中反号离子价数由原过来的1价变成2价，双电层的其他条件不变，这时胶体表面对离子的吸引力增加1倍，双电层厚度减小，ζ电位降低。
土壤胶体表面双电层厚度
溶液浓度N
双电层厚度（Å）
单价阳离子
双价阳离子
10-5
1000
500
10-3
100
50
10-1
10
5
同号离子对ζ电位的影响与胶体本身电位高低有关。胶体本身电位高，介质中同号离子被排斥在双电层固定层之外，同号离子价数变化对ζ电位无影响。胶体本身电位低时，双电层固定层内仍有同号离子存在，这时同号离子价数变化或数量变化，的都会影响ζ电位，即同号离子价数增高或离子浓度增加使ζ电位增高。
5第三章 土壤的基本性质
受其它外力作用后而发生形变的性质。
粘结性和粘着性:
土壤粘结性: 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。这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的 能力，也是耕作产生阻力的原因。
土粒－土粒（干燥） 土粒－水－土粒（湿润）
土壤粘着性: 是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－水－外物
耕层土重=20*10-2*666.67*1.15=153.3t 孔隙度=（1-1.15/2.65）*100%=56.6% 孔隙比=56.6%/1-56.6%=1.3
2、土壤孔隙类型：
土壤孔径（当量孔径）: 是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙
的形状及其均匀性无关。 土壤水吸力与当量孔径的关系式为： d = 3/T
一般旱地土壤容重大体在1.00～1.80 g/cm3之间。
土壤容重是一个重要的参数：
➢反映土壤松紧度(作物适宜的容重1.14-1.26 g/cm3) ➢计算土壤的重量
ms=S·h·d (ms：土重，S：面积，h：土层深度，d：容重）
➢计算土壤中各组分的含量 如土壤水分、有机质、养分和盐分等
土壤容重一般是比重的一半左右。
土壤结构性： 土壤结构体的大小、形状、力稳性、水稳性及孔隙状况的综合特征。Fra bibliotek土壤结构
大小
土壤结构体
形状
不良性状 结构体
良性结构体
块状结构 片状结构，鳞片状结构 柱状结构，棱柱状结构 核状结构 团粒结构
微团聚体
孔 性 孔隙度和孔隙级别
协调水、肥、气、热的能力
肥力特性
土壤结构性
改善耕性
水力学稳定性
稳定性 机械学稳定性
Al（OH）3+H+→Al（OH）2++H2O 酸性环境 Al（OH）3 +OH- →Al（OH）2O-+ H2O 碱性环境 c.层状硅酸盐：
粘结性和粘着性:
土壤粘结性: 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。这种性质使土壤具有抵抗外力破碎的 能力，也是耕作产生阻力的原因。
土粒－土粒（干燥） 土粒－水－土粒（湿润）
土壤粘着性: 是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－水－外物
耕层土重=20*10-2*666.67*1.15=153.3t 孔隙度=（1-1.15/2.65）*100%=56.6% 孔隙比=56.6%/1-56.6%=1.3
2、土壤孔隙类型：
土壤孔径（当量孔径）: 是指与一定的土壤水吸力相当的孔径,它与孔隙
的形状及其均匀性无关。 土壤水吸力与当量孔径的关系式为： d = 3/T
一般旱地土壤容重大体在1.00～1.80 g/cm3之间。
土壤容重是一个重要的参数：
➢反映土壤松紧度(作物适宜的容重1.14-1.26 g/cm3) ➢计算土壤的重量
ms=S·h·d (ms：土重，S：面积，h：土层深度，d：容重）
➢计算土壤中各组分的含量 如土壤水分、有机质、养分和盐分等
土壤容重一般是比重的一半左右。
土壤结构性： 土壤结构体的大小、形状、力稳性、水稳性及孔隙状况的综合特征。Fra bibliotek土壤结构
大小
土壤结构体
形状
不良性状 结构体
良性结构体
块状结构 片状结构，鳞片状结构 柱状结构，棱柱状结构 核状结构 团粒结构
微团聚体
孔 性 孔隙度和孔隙级别
协调水、肥、气、热的能力
肥力特性
土壤结构性
改善耕性
水力学稳定性
稳定性 机械学稳定性
Al（OH）3+H+→Al（OH）2++H2O 酸性环境 Al（OH）3 +OH- →Al（OH）2O-+ H2O 碱性环境 c.层状硅酸盐：
第三章土壤质地和结构
第三章土壤质地和结构土壤质地和结构是土壤的两个重要性质，对于土壤的肥力、透水性、保水性等方面有着重要影响。
本文将对土壤质地和结构进行详细阐述。
一、土壤质地土壤质地是指土壤中各种颗粒的大小和比例分布。
土壤中主要存在三种颗粒，即砂、粉砂和粘土。
根据这三种颗粒的比例可以将土壤分为以下几类：砂质土壤、粉砂质土壤、粘土质土壤、壤土和淤泥。
砂颗粒是土壤中最大的颗粒，其粒径在0.05mm到2mm之间，粉砂颗粒的粒径在0.002mm到0.05mm之间，而粘土颗粒的粒径小于0.002mm。
土壤质地的农学意义在于对土壤的通透性、保水性和肥力有着重要影响。
砂质土壤的通透性较好，透水性强，但保水能力较差。
相比之下，粘土质土壤的保水能力较好，但透水性较差。
而壤土则具有砂质土壤和粘土质土壤的特点，既具有较好的通透性又具备一定的保水性。
土壤质地的测定一般采用湿筛分析法和悬浮液分析法。
湿筛分析法是通过将一定量的土样在一系列不同孔径的筛网上筛分，根据筛下的土壤颗粒比例确定土壤质地。
悬浮液分析法则是通过土壤的粒度和比重等特性，利用一系列粒径不同的草酸钠溶液，根据溶液中的悬浮土壤颗粒的沉降速度来确定土壤质地。
二、土壤结构颗粒状结构是土壤颗粒间没有明显结合力，单个颗粒之间没有明显的排列规律。
颗粒状结构的土壤较为疏松，透水性较好，但保水性较差。
块状结构是土壤颗粒通过胶结剂或根系等结合在一起形成的具有一定形态的块状结构。
块状结构的土壤透水性较差，但保水性较好。
柱状结构是土壤颗粒沿垂直方向组成的柱状结构，透气性较好，但保水性一般。
板状结构是土壤颗粒互相紧密排列形成的较为密实的结构。
板状结构的土壤通透性差，保水性较好。
土壤结构的形成主要受到土壤的物理、化学和生物因素的综合影响。
物理因素如土壤颗粒大小、湿度、气候等，化学因素如土壤含水量、有机质含量等，生物因素如土壤中微生物的活动等。
总结以上所述，土壤质地和结构对土壤的性质有着重要影响。
了解土壤质地和结构的特点可以指导我们对土壤进行科学合理的利用和管理，提高土壤的保水性、透水性和肥力，从而改善农田的产量。
第3章 土壤化学性质
第3章 土壤化学性质
教学内容
3.1土壤离子交换吸附性能 3.2土壤酸碱性 3.3土壤缓冲性
3.1土壤离子交换吸收性能
主要内容： 3.1.1土壤吸收性能； 3.1.2土壤阳离子交换吸收； 3.1.3土壤阴离子吸收
3.1.1土壤吸收性能
土壤吸收性能是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的
3、化学吸附性
化学吸收性(chemical absorption performance)是指易溶性盐在土壤中转变为难
溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程。
这一过程是以纯化学反应为基础的，称为化学吸收，比如可溶性的磷酸盐， 在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，发生化学反应生成难溶性的磷
(3)、符合质量作用定律：根据这一原理，可以通过改变某一反
应物（或产物）的浓度达到改变产物（或反应物）浓度的目的。
2、 阳离子交换能力
（1）阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上 另一种阳离子交换出来有能力。 各种阳离子交换能力大小的顺序为： Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K+ > Na+
土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。阻留在 土层中的物质可被土壤转化利用，起到保肥的作用，其保留的
养分易被作物吸收利用。
3.1.1土壤吸收性能
2、物理吸收性(physical absorption performance)是指土壤对分子态物质的
保持能力。由于土壤的细粒部分具有巨大的表面积和表面能，
教学内容
3.1土壤离子交换吸附性能 3.2土壤酸碱性 3.3土壤缓冲性
3.1土壤离子交换吸收性能
主要内容： 3.1.1土壤吸收性能； 3.1.2土壤阳离子交换吸收； 3.1.3土壤阴离子吸收
3.1.1土壤吸收性能
土壤吸收性能是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的
3、化学吸附性
化学吸收性(chemical absorption performance)是指易溶性盐在土壤中转变为难
溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程。
这一过程是以纯化学反应为基础的，称为化学吸收，比如可溶性的磷酸盐， 在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，发生化学反应生成难溶性的磷
(3)、符合质量作用定律：根据这一原理，可以通过改变某一反
应物（或产物）的浓度达到改变产物（或反应物）浓度的目的。
2、 阳离子交换能力
（1）阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上 另一种阳离子交换出来有能力。 各种阳离子交换能力大小的顺序为： Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K+ > Na+
土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。阻留在 土层中的物质可被土壤转化利用，起到保肥的作用，其保留的
养分易被作物吸收利用。
3.1.1土壤吸收性能
2、物理吸收性(physical absorption performance)是指土壤对分子态物质的
保持能力。由于土壤的细粒部分具有巨大的表面积和表面能，
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生物地理学
1）土壤结构形成的胶结物质及其作用：
土壤结构形成的胶结物质主要有：有机胶体 物质与无机胶体物质。有机胶体物质主要是 土壤腐殖质、土壤微生物的菌丝体和粘液等。 无机胶体物质主要有粘粒、铁铝氢氧化物、 硅酸凝胶。此外，还有石灰质等化合物。
生物地理学
（1）无机胶体的凝聚作用 土壤中的无机胶体通常是带负电荷的，当 它遇到土壤中带正电荷的二、三价阳离子 （钙、镁、铁、铝）时，则发生胶体的凝 聚，形成初生的微团粒；带正电荷的胶粒， 如铁、铝的胶体化合物与带负电荷的腐殖 质的胶体化合物，也可以相互凝聚而形成 微团粒。初生的微团粒又互相吸引，形成 二级、三级以及更多级的微团粒，然后进 一步结合成中团粒和大团粒，即形成团粒 结构。
生物地理学
表2-1 土壤粒级划分标准
生物地理学
表2-2 国际制和美国制土壤机械组成分类标准
生物地理学
表2-3 前苏联土壤质地分类
生物地理学
表2-4 中国土壤质地分类标准（暂拟方案，1975）
生物地理学
图3-1 美国制土壤质地分类标准
生物地理学
2、为什么说壤土是农业生产上最理想的 土壤质地？
生物地理学
三、土壤的一般物理性
• 土壤的一般物理性，这里是指土壤的 比重、容重和土壤孔隙性。
生物地理学
1.土壤的比重
• 单位体积固体的重量与同体积水的重量之比， 称为土壤的比重（specific weight of soil） （真比重）。 • 有机质多的土壤比重小，轻质矿物质多的土 壤比重也小，一般土壤的比重在2.4（黑土） 到2.7（红壤）之间，平均值2.65，在同一土 壤中，表层含腐殖质较多，所以其比重常小 于其下土层。
生物地理学
2.土壤的容重
• 单位体积的原状土体（包括固体和孔 隙）的干土重，称为土壤容重（bulk density）（假比重），以g/cm3表示。 • 土壤重矿物增多，容重随之增大；有 机质含量高，疏松多孔的土壤容重就 小；有机质含量低，比较紧实的土壤 容重就高，一般土壤容重变动在1.0— 1.8g/cm3之间。
生物地理学
(2)较好地解决了蓄水性与透气性的矛盾，水气 并存。在有团粒结构的土壤中，团粒内部充 满着毛管孔隙，而在团粒之间存在着较大的 非毛管孔隙，当降雨或灌溉时，水分经过非 毛管孔隙顺利地渗入土体，被毛管吸力吸入 团粒内部，使其保存不致流失；当水量过多 时，多余的水分可以随着非毛管孔隙渗入下 层，让位给空气。
生物地理学
• 单位体积土壤内孔隙所占的体积百分数， 称为土壤孔隙度（soil porosity）。
生物地理学
• 有结构土壤的孔隙度为55—65%，有 时可达70%，有机质含量多的泥炭土 孔隙度可达85%，一般作物适宜的孔 隙度为50%左右。
生物地理学
• 土壤孔隙根据其大小和性能分为两种：一种是土 壤孔隙直径＜0.1毫米的，称毛管孔隙，它具有明 显的毛管作用。毛管孔隙所占土壤体积的百分比， 称为毛管孔隙度，毛管孔隙使土壤具有贮水性能。 另一种是土壤孔隙直径>0.1毫米的孔隙，称为非 毛管孔隙，非毛管孔隙所占土壤体积的百分比， 称为非毛管孔隙度，非毛管孔隙不具有持水能力， 但能使土壤具有透水性。一般说，非毛管孔隙度 的大小，取决于团聚体的大小，团聚体愈大，非 毛管孔隙度也愈大。毛管孔隙度则随着土壤分散 度或结构破坏程度的增加而增加。
生物地理学
四、土壤的物理机械性
土壤的物理机械性是指土壤在各 种含水状况下，受到外力作用时显 示出一系列的动力学的性质，包括 土壤的粘结性、粘着性、膨胀性和 收缩性、可塑性等。
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1.土壤粘结性
• 土粒与土粒之间互相吸引而结合在一起的性 能称为土壤粘结性（soilco-herence）。 • 土壤含粘粒越多，粘结力越强。 • 土壤有机质对粘结性有良好影响，因为腐殖 质能包裹粘粒，并促进土壤团粒的形成。 • 土壤胶体表面所吸附的阳离子如以钠为主， 可增加土壤的粘结性，而以钙为主时，则可 降低粘结性。
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（3）由于水气协调，较好地调节了土壤 的导热性和热容量状况，相应地使热 量也得到了较好的调节，使温度变化 比较稳定适度。
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(4)在团粒结构土壤中，有机质和各种养分的 含量都比较丰富。水、气、热协调的同时， 对土壤养分的调节释放亦有很大的影响， 由于团粒结构的表面通气性强，好气微生 物活动旺盛，养分易于分解，使养分不断 供植物吸收利用；团粒内部水分多空气少， 嫌气微生物活动为主，养分分解缓慢，有 利于养分的贮存，所以保肥与供肥的情况 比较理想。
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• 根据土壤容重可以计算出任何体积土 壤的重量。 • 土壤重量＝体积×容重
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3.土壤孔隙度
• 土粒与土粒，结构体与结构体之间， 通过点、面接触关系，形成大小不等 的空间，土壤中的这些空间称为土壤 孔隙。 • 把土壤这种多孔的性质称为土壤的孔 隙性。土壤的孔隙性决定着土壤的水 分和空气状况，并对热量交换有一定 的影响 。
粒状结构
Grained
片状结构 Platy
图2-2土壤结构类型图解(续)
生物地理学 块状结构 Blocky 大块状结构 Massive
柱状结构
Columnar
棱柱状结构 Prismatic
图2-2 土壤结构类型图解(续)
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2.土壤结构的形成
• 土壤结构的形成必须具有胶结物质和 成型的外力推动作用。
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（2）土壤有机胶体的胶结作用
土壤有机胶体的胶结物质种类虽然很多， 但其中最重要的是具胶结作用的腐殖质。 腐殖质中的胡敏酸缩合和聚合程度较高， 分子量大，与钙离子结合生成不可逆的 凝胶，因此，它是形成水稳性团粒结构 的重要胶结剂。
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2）土壤结构成型的外力作用：
（1）生物的作用 生物作用中，植物根系是成型动力中最 重要的作用，植物根群除供给有机质外，根 系在生长过程中对土体进行分割和挤压作用， 促使土体形成破碎的结构体。草本植物的根 系以须根为多，其穿插挤压、粉碎土体的作 用更为显著，同时根系分泌物及其死亡后分 解形成的腐殖质，又能胶结土粒形成团粒结 构。此外，土壤中的掘土动物，如蚯蚓、鼠 类等的活动，也会破碎土体形成土壤结构体， 而且蚯蚓的排泄物也是一种团粒结构。
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7）团粒状结构：结构体与粒状结构相 似，但团聚体特别多孔隙。
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• 一个土壤剖面可以是单一结构型，但 更常见的是二种以上结构并存，通常 是土壤表层呈团粒状或粒状，中、下 层呈块状、角块状、柱状或棱柱状， 而片状和其他结构则常出现于特定土 壤中。
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粒状结构 Grained
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3、土壤质地构型
• 上壤下砂（买卖地、大褂子地）； • 上壤下粘（蒙金地）。
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二、土壤结构
• 土壤结构（soil structure）是指土 粒相互排列、胶结在一起而成的团聚 体，也称结构体。
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1.土壤结构的类型
土壤结构按形态划分，有下列几种类型。 1）片状结构：结构体沿水平轴方向发 展，呈片状、板状、页状和鳞片状。 这种结构多出现于冲积性母质层和耕 作土壤的犁底层，土粒排列紧实，常 妨碍通气透水和根系生长。
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第三章
土壤性质
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第一节 土壤的物理性质
• 土壤的物理性质是多方面的。这 里主要介绍的是土壤质地、土壤 结构、孔隙度等物理性质。
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一、土壤质地
1、概念： • 粒级：我们把大小相近、性质相似的 土粒归为一类，称为粒级。 • 土壤质地是指各粒级在土壤中所占的 相对比例或重量百分数。
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（2）干湿交替作用
当土壤潮湿发生膨胀时，对土体产生 挤压力，当土壤变干时又会发生干缩， 使土体沿粘结力弱的部位裂开，干湿 交替反复进行，使土体破碎成为许多 大小不等的结构单元。
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（3）冻融交替作用
土壤孔隙内的水分，因结冰而体积增 大，对周围的土壤产生压力使其崩裂； 当冰融化时，这类压力又减小，土壤 就会沿裂痕散碎。冻融交替不断进行， 使土壤酥散成许多大小不等的结构体， 以利于团粒结构的形成。
图3-2 土壤结构类型图解
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片状结构 Platy
块状结构 Blocky
图3-2 土壤结构类型图解(续)
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柱状结构 Columnar
棱柱结构
Prismatic
图3-2 土壤结构类型图解(续)
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大块状结构
Massive
图3-2 土壤结构类型图解(续)
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单粒结构
Single Grained
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2）棱柱状结构：结构体沿垂直轴方向发展， 呈柱状体，长度因不同土壤类型而异， 一般在15厘米以上，不具圆顶，边面较 明显，边缘尖锐，多出现于粘质土壤的 中层和底层，有时也延及表层。它是土 体干湿交替作用的产物，所以棱柱体的 大小可反映土壤水分变化的状况。
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3）柱状结构：结构体与棱柱状结构相似， 但具有圆顶，常出现于半干旱地带含粉 砂较多的底土层和碱土的心土层。 4）角块状结构：结构体沿长、阔、高三轴 平均发展，呈不规则的六面体块，表面 平滑、棱角明显、尖削，多出现于中等 质地和细密质地土壤的中、下层。
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（4） 耕作的作用
适宜的耕作如耙地、锄地、碎土、平 整地面等，均有利于形成一定的土壤 结构。
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3.土壤结构的肥力意义
团粒状结构在土壤肥力中的意义： （1）具有团粒状结构的土壤的总孔隙度 大（约占55%），其中，毛管孔隙占 40%，非毛管孔隙占60%，孔隙的比例 较为适宜，而且分布均匀，大小相间 分布。因而首先解决了土壤透水与蓄 水性的矛盾。
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2.土壤粘着性
• 土壤粘着性（soil stickiness）指土粒粘 附于外物的性能。 • 土粒愈小，土壤粘着性愈强，粘粒和 粘土的粘着性大于砂粒和砂土，因为 细粒活性表面积大，与农具接触面大。