土壤肥料學-第三章1-土壤孔隙與結構

1、上節(jié)回顧,土壤膠體土壤溶液,土壤膠體分類,水散微團聚體,Na分散微團聚體,Na質機械分散團聚體,,土壤膠體構造,土壤膠體 分散系,土壤溶液,膠粒核,雙電層,決定電位 離子層,補償離子層,土壤微粒,非活性補償 離子層,擴散層,,,,,,補償離子層,,,土壤膠體 電荷,可變電荷,永久電荷,,粘土礦物形成過程中，晶架內的組成離子常被另一種電性相同且大小相近的離子所替代，產生的電荷稱為永久電荷。不受介質pH值的影響,由膠體表面分子

2、或原子團解離所產生的電荷,土壤膠體電荷,同晶替代,表面分子離解,結構斷裂,,,,土壤溶液,土壤溶液：含有溶質和溶解性氣體的土壤間隙水,1、是養(yǎng)分的轉化劑2、是養(yǎng)分的運輸載體3、是養(yǎng)分消耗過程的調節(jié)劑,土壤溶液在土壤-植物系統(tǒng)中的作用,土體的血液,第三章 土壤的基本性狀,主要內容,第一節(jié) 土壤的孔隙性第二節(jié) 土壤的結構性第三節(jié) 土壤的耕性第四節(jié) 土壤的酸堿性第五節(jié) 土壤的電性與離子交換第六節(jié) 土壤

3、的氧化還原狀況,本章重點,土壤的容重及孔隙度的計算團粒結構的特點（優(yōu)點）土壤酸度的種類、來源、與養(yǎng)分的關系土壤離子交換特點、意義土壤氧化還原狀況與土壤管理的關系,第一節(jié) 土壤的孔隙性,第一節(jié) 土壤的孔隙性,土壤相對密度和容重土壤孔隙度的概念及計算土壤孔隙類型土壤孔性與作物生長,土壤的相對密度：單位體積土壤固體顆粒(不含孔隙)的烘干重與同體積水重之比。,土壤相對密度和容重,注意,同一土壤中，不同大小土粒的腐殖質含量和礦物組成

4、不同，因而其密度也不同。多數(shù)土壤的密度為2.6~2.7g/cm3，因此計算中往往采用“常用密度值 2.65 g/cm3 。,土壤容重（Bulk Density）***：自然狀態(tài)下單位體積土壤（包括孔隙體積）的烘干重土壤容重值多介于1.0-1.5g/cm3范圍內夯實的土壤容重則可高達1.8-2.0g/cm3,土壤相對密度和容重,環(huán)刀法測定土壤容重,,影響容重值的因素質地（砂質土、黏土）結構有機質含量各種自然因素和人工管

5、理措施 (灌溉、排水、耕作、施肥),耕層土壤容重一般以1.0~1.3 g/cm3為宜。,試驗一：不同施肥措施,,試驗二：不同耕作方式土壤容重（g/cm3）,,,土壤容重的用處***計算工程土方量估算各種土壤成分儲量計算土壤孔隙度計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額,土壤相對密度和容重,土壤重量=土壤體積×土壤容重,計算工程土方量,例：1公頃耕層土壤重量（耕層以20 cm計算，容重為1.25 g/cm3 ）

6、 = 10000m2×0.20m×1250kg/m3 = 2500000 kg=2500 t,估算各種土壤成分儲量,例：耕層土壤（20 cm計算，容重為1.25 g/cm3 ），有機質含量為15 g/kg，全氮含量0.75g/kg。求每公頃土壤中有機碳和全氮的儲量？ 有機碳儲量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×15g/kg

7、 = 37500000 g = 37500 kg=37.5 t 全氮儲量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×0.75g/kg = 1875000 g = 1875 kg=1.88 t,,土壤孔隙,土壤孔隙度的概念及計算,土壤孔隙度的概念及計算,土壤孔隙：土壤中土粒與土粒、土團與土團之間相互支撐，構成許多彎彎曲曲、粗細不同和形狀各異的

8、孔隙,土壤孔隙度(孔度)***：指一定體積的土壤中，孔隙的體積占整個土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度,土壤孔隙度的概念及計算,,,,疏松排列,緊密排列,47.46%,24.51%,孔隙度,土壤的三相,土壤孔隙度的概念及計算,固相率＝固相容積/土體容積＝容重/密度,液相率＝液相容積/土體容積土壤容積含水率＝土壤質量含水量(%)*土壤容重,氣相率＝氣相容積/土體容積 ＝孔隙度-液相率 ＝孔隙度-容積含水率,土壤三

9、相比＝固相率：容積含水率：氣相率適宜的土壤三相比為：固相率50%左右，容積含水率25-30%，氣相率15-25%,土壤孔隙度的概念及計算,計算土壤孔隙度,例：求某土壤孔隙度（容重為1.25 g/cm3 ） = （1-1.25/2.65）×100% = 52.8%,計算土壤儲水量,1hm2的1m土層儲水量： =10000m2×1m×

10、1.3 g/cm3×25% = 10000m2×1m×1.3 t/m3×25% = 3250 t/hm2 = 3250m3/hm2 =325mm,設土壤田間持水量為25%，容重為1.3 g/cm3。求1公頃的1m深土層的儲水量？,公式,土壤孔隙類型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小孔隙,大孔隙,,,,非活性孔隙 0.02mm,孔隙類型,,

11、土壤孔隙類型,（無效孔隙）,（水分借毛管引力）,（空氣通道、漏水漏肥）,土壤適宜通氣狀況,總孔隙50%非活性孔隙盡量少通氣孔隙10%+通氣孔隙：毛管孔隙=1：1 or 1:2,4 土壤孔隙狀況與土壤肥力,“上虛下實” 上層土壤質地疏松，有適 量的通氣孔隙，透水透氣 下層質地比較緊實，毛管 孔隙多，保水保肥,增施有機肥能夠改善土壤孔隙狀況,4 土壤孔隙狀況與作物生長,小麥根系,黃瓜根系,馬鈴薯根系,第二節(jié) 土

12、壤結構性,第二節(jié) 土壤結構性,土壤結構體的類型團粒結構與土壤肥力土壤結構體的形成土壤結構性評價與管理,兩個概念1、結構體（團聚體） 土粒相互膠結成各種形狀和大小不一的土團2、結構性 土壤中單粒、次生單?；驁F聚體的數(shù)量、相應的孔隙狀況等綜合特性,土壤結構體的類型,土壤結構體的類型,,,,,土壤結構體的類型,塊狀和核狀結構 形狀：立方體型，邊面棱角不明顯，內部緊實。出現(xiàn)部位及原因： 出現(xiàn)部

13、位：表土層、耕作層 出現(xiàn)原因：有機質少，質地粘重。大小劃分（軸長）： >10 cm 大塊狀結構；5~10 cm 塊狀結構；1~5 cm 碎塊狀結構。,“土坷垃”,土壤結構體的類型,塊狀和核狀結構 形狀：立方體型，邊面棱角明顯，結構表面往往有鐵錳膠膜出現(xiàn)，泡水以后不易散開。出現(xiàn)部位及原因： 出現(xiàn)部位：淀積層（心土、底土層耕作層） 出現(xiàn)原因：有機質極缺，質地粘重，干濕凍融交替作用下

14、形成。大小劃分（軸長）： 1~3 cm,,,土壤結構體的類型,柱狀和棱柱狀結構（立土） 形狀：側面，橫斷面形狀不規(guī)則。出現(xiàn)部位及原因： 出現(xiàn)部位：常在干旱半干旱地帶的底土出現(xiàn)，是堿化土壤的標志特征， 出現(xiàn)原因：質地粘重，干濕交替作用下形成。大小劃分（軸長）： 大柱狀結構，>5cm；

15、 柱狀結構，3～5cm； 小柱狀結構，<3cm。,,,土壤結構體的類型,片狀結構（立土） 形狀：扁平狀，臥土。出現(xiàn)部位及原因： a) 表層，結皮或結殼，雨后或灌溉后形成。 b) 老耕地犁底層，耕作壓實形成。大小劃分（軸長）： >3mm者為板狀， <3mm者為片狀。,,,這些類土壤結構體有利于植物生長么？WH

16、Y?,孔隙少，水氣不通，微生物活動弱，養(yǎng)分無法釋放，拉斷根系,土粒排列緊湊，基本是毛管孔隙，幾乎無大孔隙，不利于根系發(fā)育和透水通氣保水,,,土壤結構體的類型,團粒狀和粒狀結構 形狀：圓球形（“螞蟻蛋”，“米糝子”）出現(xiàn)部位： 表層，有機質肥沃土壤。 大小劃分（軸長）： 0.25~10 mm者為團粒結構； <0.25 mm者為微團粒結構。,,,46,Morphology o

17、f soil structural unit in soil profile 土壤剖面上結構體的形態(tài),團粒結構是農業(yè)生產上理想的土壤結構小水庫小肥料庫空氣走廊易于耕作,團粒結構與土壤肥力,,,,團粒結構與土壤肥力,小水庫：團粒結構透水性好，可接納大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigation water)，而團粒內部保水性強，天旱(drought)時還可防止水分蒸發(fā)(evaporation)。,小肥料庫：

18、具有團粒結構的土壤，通常有機質含量豐富。團粒結構表面為好氣作用，有利于有機質的礦質化(mineralization)，釋放養(yǎng)分。團粒內部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。,空氣走廊：由于團粒之間的孔隙較大，有利于空氣流通(ventilation)。,第一階段：土壤單粒被粘粒、腐殖質等膠結物質膠結、凝聚成微團聚體,第二階段：在干濕交替、耕作、根系的穿插、擠壓、分割等外力作用下形成結構體,,土壤結構體的形成,土壤結構

19、體的形成,切割造型過程,粘結團聚過程,,“多級團聚說”,凝聚作用,水膜的粘結作用,有機物質的膠結作用及復合作用,有機—礦質復合體,動物的作用,干濕凍融交替,土壤耕作,,,常見陽離子凝聚能力：,Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >H+ >NH4+ > K+ >Na+,,陽離子凝聚作用 (cation coagulation) 土壤膠粒通常帶有負電荷，帶負電荷的土壤膠粒在陽

20、離子作用下，發(fā)生相互凝聚。,水膜(water film)的粘結作用 土粒在水膜的作用下，在土粒接觸處形成彎月面，由于彎月面內側的負壓，把相鄰的土粒團聚在一起，形成土團。,,,,,,,,,Soil particle,Soil particle,水膜,,土壤膠體的膠結作用(cementation),a、粘粒,b、有機質,,有機—礦質復合體的膠結作用,干濕交替和凍融交替作用,生物的作用,土壤耕作,干濕交替——膠體物質的干縮濕

21、脹導致，破碎土團凍融交替——冰的擠壓，破碎土團；膠體脫水凝聚（北方秋耕、冬灌和冬犁曬垡）,分割和擠壓作用分泌物和死亡后產生的多糖和腐殖質的團聚作用真菌、放線菌菌絲的纏繞蚯蚓的加工作用,疏松土壤，破除結皮和板結結合施肥，特別是有機肥，利于發(fā)揮膠結劑作用耕作要掌握好宜耕期,,,,,切割造型過程,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）輪作與間套種水旱輪作禾本科與豆科間作輪作、套作3

22、）施肥、改良化學性質有機肥、稻草直接還田、石灰、化肥,土壤結構性評價與管理,,4）結構改良劑（soil conditioner）天然：從天然有機物提取多糖、多糖醛、纖維素、木質素、樹脂和腐殖酸人工合成：聚丙烯酸類、醋酸乙烯馬來酸類、聚丙烯醇類、四基銨鹽化合物等,土壤結構性評價與管理,用量僅為土重的0.01%-0.1%，效果可維持2~3年,,土壤改良劑的應用,本節(jié)思考題,1、名詞解釋：密度、容重、孔隙度、團粒結構；2、計算：容

23、重、孔隙度相關計算；3、土壤孔隙的類型及其作用；4、土壤結構體的類型？5、團粒結構在維持土壤肥力方面的作用？,1. 隨著有機質含量增減，土壤容重也在發(fā)生變化( )2. 表層土壤容重一般小于底層土壤( )3. 土壤的孔隙分布主要是指土壤中各類孔隙所占的比例( )4. 土壤結構性的好壞反映在土壤孔隙的數(shù)量和質量兩方面( )5. 不論旱田還是水田土壤有團粒結構肥力才高( )6. 蒙金土是上層質地粘重而下層質

24、地較輕( )7. 土壤微結構體由土壤礦物質、有機質和孔隙所組成( )8.使用有機肥不僅可提高土壤有機質含量，也可改變土壤質地（ ）。,快速測驗,土壤的相對密度：單位體積土壤固體顆粒(不含孔隙)的烘干重與同體積水重之比。土壤容重：自然狀態(tài)下單位體積土壤（包括孔隙體積）的烘干重。土壤孔隙度(孔度)：指一定體積的土壤中，孔隙的體積占整個土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度。,土壤容重的用處***計算工程土方量：

25、 土壤面積*土層厚度*容重估算各種土壤成分儲量： 土壤面積*土層厚度*容重*成分含量計算土壤孔隙度： （1-容重/密度）*100%計算土壤儲水量及灌水（或排水）定額 土壤面積*土層厚度*容重*含水量,單位換算,練習題：,耕層土壤（20cm）容重為1.2g/cm3, 該土壤田間持水量為50%，若作物生長所需土壤水分含量為田間持水

26、量的70%，求每公頃土壤灌溉量？灌溉量=10000m2*20 cm*1.2 g/cm3*50%*70% =10000m2*0.2m*1.2 t/m3*50%*70% =840 t,,非活性孔隙 0.02mm,孔隙類型,,土壤孔隙類型,（無效孔隙）,（水分借毛管引力）,（空氣通道、漏水漏肥）,土壤適宜通氣狀況,總孔隙50%非活性孔隙盡量少通氣孔隙10%+通氣孔隙：毛