土壤肥料学：第三章第一节 土壤孔隙与结构
第3章 土壤的基本性质2013
土 壤 肥 料 学
1、土壤孔径
土壤孔径，指与一定的水吸力相当的孔径，叫 做当量孔径或实效孔径，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用茹林公式表示： ｛d｝＝3／｛T｝
式中：ｄ—孔隙的当量孔径，单位ｍｍ；
Ｔ—土壤水吸力，单位kPa；大括号表示 量的数值
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２、土壤孔隙类型
3、水膜的粘结作用
粘粒表面一般带负电，可以吸引极性水分子，使土
定向排列成水膜，即粘粒—水膜—粘粒连接在一起。
4、外力作用
①根系与掘土动物在土壤中活动
②干湿交替与冻融交替
③耕作等土壤管理措施。
（五）土壤孔性和结构性的调节
良好结构创造了良好的作物生长环境，但良好 结构并不易形成也不易保持，大水漫灌，土壤压板， 有机质减少等都造成结构破坏，所以不良结构需改 良，常见措施有：
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土壤容重的作用
容重是十分重要的基本数据，在农业上，建筑、筑 路、桥梁工程常用。
①反映土壤松紧度，计算土壤孔隙度；决定种植作 物的类型。 ②计算土壤重量：ｍｓ＝Ｓ· ｈ· ｄ（ｍｓ土重，Ｓ面 积，ｈ土层深度，ｄ容重） 。 ③计算土壤水分、有机质、养分、盐分数量等，作 为灌溉、排水、施肥的依据。
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（二）土壤孔隙比
土壤孔隙比：是土壤中孔隙容积与土粒容 积的比值，也可以表示土壤孔隙的数量， 结构良好的耕层土壤的孔隙比应≥１
孔隙比＝孔隙容积／土粒容积 ＝孔隙容积／（土壤容积－孔隙容积） ＝孔隙度／（１－孔隙度）
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（三）土壤孔隙类型
土壤孔隙度或土壤孔隙比只说明土壤孔隙 “量”的问题，并未反映土壤孔隙“质” 的差别，即使两种土壤的孔隙度和孔隙比 相同，如果大小孔隙的数量分配不同，则 它们的保水、蓄水、通气以及其他性质也 会有显著的差别。
第三章土壤与肥料基础知识
第三章土壤与肥料基础知识第三章土壤与肥料基础知识第一节土壤基础知识1、土壤：土壤是植物生长的基础。
近代科学对土壤所下的定义是：土壤是地球陆地表面能够产生植物收获的疏松表层。
“陆地表面”说明土壤的位置；“疏松”是其物理状态；“能够产生植物收获”是土壤的本质，即肥力。
土壤肥力是指土壤为植物生长供应及协调营养条件和环境条件的能力。
土壤肥力是土壤物理、化学、生物等性质的综合反映。
影响土壤肥力的因素包括两大方面：一是营养条件，二是环境条件。
即水、肥、气、热四大肥力因素，它们之间相互联系，相互制约。
土壤肥力具有生态相对性，肥沃土壤或不肥沃土壤，只是针对某些或某种植物而定，并不是对任何植物而言的。
只有把树种的生态要求和土壤的生态性统一起来，肥沃土壤才能得到充分利用，即“适地适树”。
“没有不良的土壤，只有拙劣的耕作方式。
”2、土壤的物质组成不论何种土壤，其基本物质组成大致相同，均由固相、液相和气相三类物质组成。
固相物质包括矿物质、有机质和微生物，一般占土壤总体积的50%左右，固相物质的孔隙分布着液相物质（土壤水分）以及气相物质（土壤空气）。
这三类物质相互联系，相互制约，不断变化和运动，左右着土壤的肥力。
矿物质：由岩石分化而来，一般占固体部分重量的95%以上固体土粒有机质：由生物积累，人为施肥而来微生物：种类很多，包括动物区系和植物区系土壤空气：一部分由大气进入，另一部分由内部产生（如CO2）粒间孔隙水分：实际上是溶解多种物质的稀溶液土壤的各项物质中，矿物质好像土壤的骨骼，支撑着扎根于土壤的植物；有机质犹如土壤的肌肉，是土壤肥瘦的关键；土壤水分就像血液，供应植物生长的水分和养料；气体的交换好比生物的呼吸；土壤的微生物是消化系统，没有它就没有植物所需的“可口”养分。
因此，土壤是一个“类生命体”，它有血有肉，有呼吸，有代谢，只有平衡和协调才能有效发挥土壤肥力。
3、土壤基本性质通常，我们把土壤中各种大小土粒含量的百分比组成称为土壤质地，又叫土壤颗粒组成，它反映了土壤的沙黏程度，是土壤的一项重要属性。
第三章 土壤基本性质
• 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
土壤肥料学PPT课件
阐述植物根系对营养元素的吸收过程以及营养元素在植物体内的转运和分配机制。
植物必需营养元素
了解植物正常生长发育所必需的营养元素，如氮、磷、钾等大量元素和钙、镁、硫等中量元素以及铁、锰、锌等微量元素。
植物营养与施肥
根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，提出合理的施肥原则，如有机肥与无机肥配合施用、氮磷钾及中微量元素平衡施用等。
农业废弃物的种类和来源
农业废弃物资源化利用的途径和技术
农业废弃物资源化利用的意义和作用
农业废弃物资源化利用
农业可持续发展的概念和内涵
农业可持续发展是指在满足当代人需求的同时，不损害后代人满足其需求的能力的农业发展方式。其内涵包括生态可持续性、经济可持续性和社会可持续性三个方面。
农业可持续发展战略的目标和措施
种植防护林、草被植物等，增加地表覆盖，防止风蚀和水蚀。
生物措施
农业措施
法律措施
01
02
04
03
制定和执行相关法律法规，加强水土保持工作。
修建梯田、水平沟等工程设施，减少水土流失。
改坡地为梯田，等高种植，合理轮作和耕作等。
侵蚀土壤治理措施
增施有机肥
大量施用农家肥、绿肥等有机肥，提高土壤肥力。
合理施用化肥
根据土壤养分状况和作物需求，科学施用化肥。
深耕深松
改善土壤物理性状，增加土壤通气性和保水能力。
种植绿肥和牧草
增加土壤有机质和氮素含量，改善土壤结构。
低产田培肥措施
06
CHAPTER
环境保护与可持续发展策略
化肥过量使用导致土壤污染
01
长期过量使用化肥会导致土壤板结、酸化、盐渍化等问题，严重影响土壤质量和农作物生长。
土壤学课件第三章土壤基本性质(共58张PPT)
一、土壤结构体的类型
根据C.A察哈罗夫的建议，按长、宽、高三轴开展(kāizhǎn) 情况分为四大类：
1、块状和核状结构
2、柱状和棱柱状结构 3(j、iég片ò状u) 结构
4、团粒状和粒状结构
团粒：指的是近似球形的较疏松的多孔小土团，直径(zhíjìng) 约为 0.25~10 mm。粒径在 0.25mm 以下的那么为微团粒。
2、土壤容重 是指田间自然状态下单位体积的干土重。
干土重 容重= 土壤体积
干土重 比重= 土壤固体体积
〔包括土壤孔隙〕
〔不包括土壤孔隙〕 6
第六页，共58页。
影响土壤(tǔrǎng)容重的因
素：
1、土壤质地
2、土壤有机质含量
3、土壤结构状况(zhuàngkuàng) 4、土
粒排列情况
容重在生产(shēngchǎn)上的 应用：
水解性酸：用强碱弱酸盐〔pH8.2NaAc溶液) 浸提出来的酸。
32
第三十二页，共58页。
用氯化钠提取：
-H+
胶核
-Al3+ +5KCl
-H+
AlCl3 +3H2O
用醋酸钠提取(tíqǔ)：
胶核
-2K+
-2K+
-K+
+2HCl +AlCl3
Al(OH)3 +3HCl
NaAc +H2O
NaOH + HAc
1、调节土壤水分和空气的矛盾 2、协调养分的积累和消耗 3、稳定土温，调节热状况 4、改善土壤耕性和有利于作物根系伸展
18
第十八页，共58页。
四、土壤结构的管理(guǎnlǐ)
南京农业大学精品课程--土壤肥料学 3 土壤的基本性质
3土壤的基本性质本章提要：本章主要讲述土壤孔性、结构性和耕性等物理性质，以及土壤胶体、吸收性能，土壤酸碱性等化学性质。
从土壤基本性质入手，揭示土壤肥力的实质，阐明改善土壤理化性状、调节植物生长发育所需要的水、肥、气、热等生活因素供应能力的技术措施。
3.1 土壤的孔性、结构性和耕性土壤的孔性、结构性和耕性是土壤重要的物理性质。
它们是植物生长的重要土壤条件，亦是土壤肥力的重要指标，关系到土壤中水、气、热状况和养分的调节，以及植物根系的伸展和植物的生长发育。
3.1.1 土壤孔性土壤是一个极其复杂的多孔体系，由固体土粒和粒间孔隙组成。
土壤中土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙叫做土壤孔隙。
土壤孔隙是容纳水分和空气的空间，是物质和能量交换的场所，也是植物根系伸展和土壤动物、微生物活动的地方。
土壤孔性包括孔隙度（孔隙数量）和孔隙类型（孔隙的大小及其比例），前者决定着土壤气、液两相的总量，后者决定着气、液两相的比例。
3.1.1.1 土壤孔隙度(soil porosity)土壤孔隙的数量一般用孔隙度表示。
即单位容积土壤中孔隙容积占整个土体容积的百分数。
它表示土壤中各种大小孔隙度的总和。
一般是通过土壤容重和土壤比重来计算，方法如下：此式的来源推导如下：=（1－）×100=（1—）×100=（1—容重/比重）×100⑴土壤比重(soil specific gravity) 土壤比重是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。
由于4℃时水的密度为1g/cm3，所以土壤比重的数值就等于土壤密度（单位容积土粒的干重）。
土壤比重无量纲，而土壤密度有量纲。
土壤比重数值的大小，主要决定于组成土壤的各种矿物的比重(见表3-1)。
大多数土壤矿物的比重在2.6~2.7左右。
因此，土壤比重一般取其平均值为2.65。
土壤有机质的比重为1.25~1.40，表层的土壤有机质含量较多，所以，表层土壤的比重通常低于心土及底土。
土壤肥料学复习重点
土壤肥料学复习重点绪论1、土壤：地球陆地上能够生产植物收获物的疏松表层。
2、土壤肥力：土壤供给和调节植物生长发育所需要的水、肥、气、热等生活因素的能力。
3、土壤肥料：直接或间接供给作物所需养分，改善土壤性状。
以提高作物产量和改善作物品质的物质。
第一章1、土壤矿物质：土壤固相的主要组成物质，构成土壤的骨骼。
由岩石和矿物经过极其复杂的风化过程和成土过程而形成。
2、按照矿物的起源，矿物可分为原生矿物和次生矿物两大类。
3、根据岩石成因，可将岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
4、风化作用：指地壳最表层的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下，发生物理和化学变化，逐渐破碎成疏松物质的过程。
5、按风化作用因素和风化特点，可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。
（1）物理风化：指岩石因受物理因素作用而逐渐崩解破碎，但不改变其矿物组成和化学成分的过程。
（2）化学风化：指岩石在化学因素作用下，其组成矿物的化学成分发生分解和改变，直至形成在地表环境中稳定的新矿物。
（3）、生物风化：是指岩石和矿物在生物的影响下发生的物理和化学的变化。
6、按土壤母质搬运动力与沉积特点的不同，可分为：残积物、坡积物、洪积物、河流冲积物、湖积物、海积物、风积物、黄土、红土。
7、按土壤质地的不同，可将土壤粗分为砂土、壤土和黏土三类。
土壤腐殖质：黏土＞腐殖质＞砂质土8、不同质地土壤的肥力特点（1）、砂质土：养分含量少，保肥力弱，肥劲猛，但不持久，易造成作物后期脱肥早衰。
a、水——粒间孔隙大，毛孔作用弱，透水性强而保水力弱，水汽易疏散，易干不易涝。
b、气——大孔隙多，通气性好，一般不会累积还原性物质。
c、热——水少气多，温度容易上升，称为热性土，有利于早春作物播种。
（2）、黏质土：含砂粒少，黏粒多，毛管孔隙特别发达，大孔隙少，土壤通气透水性差，排水不良，不耐涝。
a、水——粒间孔细小，毛管细而折，易产生地表径流，保水抗旱性强，易涝不易干。
b、气——小孔隙多，通气性差，容易累积还原性物质。
土壤肥料学第三章
表3-4 土壤墒情的类型和性状
类型 土色 汪水 黑墒 湿润程度 相当田间 持水量% 性状和问题 措施
暗黑 湿润，手捏有水滴出 100以上 黑- 湿润，手捏成团，落 100-70 黑黄 地不散，手有湿印 黄
湿润，手捏成团，落 地散碎，手微有湿印 和凉爽感 成团，手无湿印，而 有微温暖的感觉
水分过多，O2不足， 排水，散 不宜播种 墒 水分稍多，O2稍嫌 不足，适宜播种的 墒情上限，能保苗 水、气适宜，播种 墒情最好，能保全 苗 水分含量不足，是 播种的临界墒情， 部分出苗 水分含量过低，种 子不能发芽
重力水（gravitational water ）：不被土壤保持
而受重力支配向下流动的水。
饱和含水量（saturated water content）：
土壤孔隙都充满水时的含水量
水田可被作物利用 旱地，短时间存在土体；过多，土壤空气不足，内 涝，对作物生长不利。
地下水：存在于地壳岩石裂缝或土壤孔隙中 的水；广泛埋藏于地表以下的各种状态的水。
θv =-5.3×10-2+2.92×10-2εa-5.5×10-4εa2+4.3×10-6εa3
D、根据时间计算εa，根据εa计算θv。
三、土壤水分Leabharlann 能量概念土水势（soil water potential）
（一）土水势
土水势（soil water potential） ：土壤在各种力 （吸附力、毛管力、重力和静水压力等）的作用 下，势（或自由能）的变化（主要是降低），称
T=2δ/R=2 δ /r*cosα
T—弯月面力； δ—表面张力；R—曲率半径；r— 毛管半径； α—湿润角
重力
α r
α
h
图3-1 毛管现象和毛管半径与上升高度的关 系
土壤肥科学通论--2第 3 4 5章
非活性孔： 毛管孔隙： 通气孔隙： 土壤孔隙状况与土壤肥力、作物生长关系 土壤肥力： 作物生长： 土壤结构性 块状结构： 核状结构： 柱状结构： 片状结构： 团粒结构：
砖红壤 砖红壤，黄色砖红壤 赤红壤 赤红壤，黄色赤红壤， 赤红壤 性土 红壤 红壤，黄红壤，棕红壤， 山原红壤，红壤性土 暖湿铁铝土 黄壤 黄壤，漂洗黄壤，表潜黄壤， 黄壤性土 淋溶土 湿暖淋溶土 黄棕壤 黄棕壤，暗黄棕壤，黄棕壤性土 黄褐土 黄褐土，粘盘黄褐土，白浆化黄褐 土，黄褐土性土 湿暖温淋溶土 棕壤 棕壤，白浆化棕壤，潮棕壤，棕壤性土
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
砖红壤：分布于雷州半岛、海南岛、云南南部及台湾南部 热带地区丘陵台地，自然植被为热带雨林和季雨林，母 质为富铝风化壳。硅铝率1.5-1.9，粘土矿物以高岭石为 主，伴生三水铝石和赤铁矿，盐基高度不饱和，强酸性 反应，pH4.3-5.5。是我国重要的热带经济作物基地。
中国土壤分类系统(1992)
土纲 亚纲 铁铝土 湿热铁铝土 土类 亚类
亚纲
土类 暗棕壤
土纲
亚纲 土类 亚类 半湿温半淋溶土 灰褐土 灰褐土，暗灰褐土，淋溶灰褐 土，石灰性灰褐土，灰褐土性 土 黑土 黑土，草甸黑土，白浆化黑土， 表潜黑土 灰色森林土 灰色森林土，暗灰色森林土 钙层土 半湿温钙层土 黑钙土 黑钙土，淋溶黑钙土，石灰性黑 钙土，淡黑钙土，草甸黑钙土， 盐化黑钙土，碱化黑钙土 半干温钙层土 栗钙土 栗钙土，暗栗钙土，淡栗钙土，草 甸栗钙土，盐化栗钙土，碱化栗钙 土，栗钙土性土