土壤质地与结构.ppt

第五章第五章 土壤质地、结构与孔性土壤质地、结构与孔性 一、矿物质土粒 土壤固体物质大小和形土壤固体物质大小和形态各异，称为矿物质土粒或态各异，称为矿物质土粒或矿质土粒，简称土粒。土粒，矿质土粒，简称土粒。土粒，常指矿质土粒。常指矿质土粒。第一节第一节 土壤质地土壤质地 土壤基本粒级土壤基本粒级:石砾、砂粒、粉粒、粘粒石砾、砂粒、粉粒、粘粒二、土粒分级二、土粒分级 将土壤中各种粒径的固相颗粒假定为球形，人为地按直径大小划分成若干等级，同一粒级在性质和化学成分上基本一致，这样的划分方法称土粒分级。土粒分级土壤颗粒分级：(mm)直径 国际制 美国制 卡庆斯制 中国制石砾 2 2 1 1砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05 粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002 粘粒 0.002 0.002 0.001 0.002 物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：0.01mm土粒分级三、同粒级的矿质组成和化学组成三、同粒级的矿质组成和化学组成 土粒的大小不同，其矿物组成和化学组成也是各不相同（见下表）。7 77 7666610 10 10 10 0.05 0.05 3 35 521218 8 63 63 0.010.010.0050.0053 33 37 715 15 72 72 0.050.050.01 0.01 3 34 4l l12 12 81 81 0.250.250.05 0.05 l ll ll l14 14 86 86 1 10.25 0.25 l l其它其它 l l角闪角闪石石 l l云母云母 l l长石长石 l l石英石英 l l粒径（粒径（mmmm）表表6-4 6-4 各级土粒的矿物组成各级土粒的矿物组成石英次生硅酸盐矿物次生硅酸盐矿物原生硅酸盐矿物原生硅酸盐矿物其它次生矿物其它次生矿物砂粒粉粒粘粒不同粗细土粒的矿物组成0.4 0.4 4.9 4.9 1.0 1.0 1.6 1.6 13.2 13.2 21.5 21.5 53.2 53.2 0.002 0.002 l l粘粘粒粒 0.1 0.1 4.2 4.2 0.3 0.3 1.6 1.6 5.1 5.1 13.2 13.2 74.2 74.2 0.010.010.002 0.002 l l粉粉粒粒 0.2 0.2 2.3 2.3 0.2 0.2 0.3 0.3 0.8 0.8 5.1 5.1 89.4 89.4 0.040.040.01 0.01 0.1 0.1 1.5 1.5 0.1 0.1 0.1 0.1 0.5 0.5 3.0 3.0 94.0 94.0 0.20.20.04 0.04 l l砂砂粒粒 0.05 0.05 0.8 0.8 0.05 0.05 0.6 0.6 1.2 1.2 1.6 1.6 93.6 93.6 1 10.2 0.2 P P2 2O O5 5 K K2 2O O MgO MgO CaO CaO FeFe2 2O O3 3 AlAl2 2O O3 3 SiOSiO2 2 l l粒径（粒径（mmmm）l l粒粒级级 表表6-5 6-5 不同粒级的化学组成不同粒级的化学组成各粒级土粒的组成和特性各粒级土粒的组成和特性 a、土粒越粗，石英越多;土粒越细，云母、角闪石等明显增多。b、砂粒和粉粒中SiO2含量高，粘粒中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量较多。随着土壤单粒由大到小，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐增加，而SiO2含量逐渐减少 一、土壤质地概念一、土壤质地概念 各粒级土粒在土壤中的相对比例各粒级土粒在土壤中的相对比例（质量百分数）称为土壤质地，或称（质量百分数）称为土壤质地，或称土壤机械组成。土壤机械组成。第二节第二节 土壤质地土壤质地 二、土壤质地的分类及分类标准二、土壤质地的分类及分类标准 土壤质地分类标准各国也不统一，主要有：1国际土壤质地分类标准 这是一种3级分类法，即按砂粒、粉砂粒和粘粒3种粒级的质量百分数分类的，共分4类12级，详见下表。0 055 55 0 055 55 45 4565 65 l l1111粘土粘土0 035 35 0 035 35 6565100 100 l l1212重粘土重粘土 0 030 30 454575 75 252545 45 l l1010粉砂质粘土粉砂质粘土 101055 55 0 045 45 252545 45 l l9 9壤质粘土壤质粘土 555575 75 0 020 20 252545 45 l l8 8砂质粘土砂质粘土 l l粘土类粘土类 0 040 40 454585 85 151525 25 l l7 7粉砂粘壤土粉砂粘壤土 303055 55 252545 45 151525 25 l l6 6粘壤土粘壤土 555585 85 0 030 30 151525 25 l l5 5砂质动壤土砂质动壤土 l l粘壤土类粘壤土类 0 055 55 45 45100 100 0 015 15 l l4 4粉砂质壤土粉砂质壤土 404055 55 353545 45 0 015 15 l l3 3壤土壤土 l l壤土类壤土类555585 85 0 045 45 0 015 15 l l2 2砂质壤土砂质壤土 8585100 100 0 015 15 0 015 15 l l1.1.砂土及壤质砂砂土及壤质砂土土 l l砂土类砂土类 2 20.2 0.2 0.020.020.002 0.002 0.002 0.002 l l 砂砂 粒粒 l l 粉砂粒粉砂粒 l l 粘粘 粒粒 l l 名名 称称 l l类类 别别 l l各类土粒重量（各类土粒重量（mmmm）l l土壤质地土壤质地 表表表表6 6 6 67 7 7 7 国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准国际土壤质地分类标准 2.卡庆斯基土壤质地分类标准 这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤划分为9级。详见表。3.我国土壤质地分类标准 中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种，质地名称详见表。表6-8 卡钦斯基土壤质地基本分类（简制）表6-9 中国土壤质地分类（邓时琴 1996）土壤质地分类土壤质地分类制：国际制；三级美国制：三级卡庆斯制：二级中国制：三级土壤质地粘粒粉粒砂粒粘粒20%粉粒40%砂粒40%我国将土壤质地分为砂土、壤土和粘土三大组，每组再细分。一般常用的质地种类有：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土 黏性土壤性土沙性土三、石质土和砾质土的分类三、石质土和砾质土的分类 由于我国山地和丘陵地较多，石质土和砾质土较常见。中国土壤第2版中把土壤石砾含量分为3级，见下表。多 砾 质 10 砾 质 l10 无砾质（质地名称前不冠）1 分 级 310mm石砾含量 表土壤石砾含量分级（）表土壤石砾含量分级（）（一）土壤质地与土壤肥力（一）土壤质地与土壤肥力1 1、砂质土壤：砂质土壤：砂粒大于50%；通气透水，养分少，不保水肥；易耕，温度变化快，暖性土；发小苗不发老苗 *四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良2 2、粘质土壤：、粘质土壤：粘高于30%，通气透水不良；保水保肥，养分含量高；升温慢，冷性土 耕性差，发老苗不发小苗。3、壤质土壤主要特性：砂粘适中；砂粘适中；大小孔隙比例适当，通气透水性好；大小孔隙比例适当，通气透水性好；养分丰富；养分丰富；耕性表现良好；耕性表现良好；壤壤质质土土壤壤中中水水、肥肥、气气、热热以以及及植植物物扎扎根根条条件件协协调调，适适种种范范围围较较广广，是是农农林林业业生生产产较较为为理理想想的质地类型的质地类型 （二）土壤石块、石砾含量与植物生长（二）土壤石块、石砾含量与植物生长 的关系的关系 土壤中的石块、石砾、砖块、瓦片等土壤中的石块、石砾、砖块、瓦片等含量与植物生长也有密切的关系。苗圃地含量与植物生长也有密切的关系。苗圃地含有过多的石块、石砾等物，影响耕作和含有过多的石块、石砾等物，影响耕作和管理，也影响种子出苗和幼苗根系伸展，管理，也影响种子出苗和幼苗根系伸展，对树木移植也有一定影响。在一般绿地中对树木移植也有一定影响。在一般绿地中只要石块、石砾、砖块、瓦片含量不太多，只要石块、石砾、砖块、瓦片含量不太多，不但无害反而有利。不但无害反而有利。五、土壤质地剖面五、土壤质地剖面 土壤质地剖面指土壤剖面中不土壤质地剖面指土壤剖面中不同质地层次的排列。土壤质地层次同质地层次的排列。土壤质地层次主要类型有：主要类型有：1.1.上砂下粘型上砂下粘型 2.2.上粘下砂型上粘下砂型 3.3.夹层型夹层型 4.4.松散型松散型夹砂层夹粘层六、不同质地土壤的利用和改良六、不同质地土壤的利用和改良 客土法地改良客土法地改良深耕、深翻、人造塥深耕、深翻、人造塥施用有机肥施用有机肥植树种草植树种草引洪放淤，引洪漫沙引洪放淤，引洪漫沙土壤质地主要是继承母质的性质，很难改变。但是，质地不是决定土壤肥力的唯一因素一、土粒密度一、土粒密度 土粒密度是单位容积土粒的质量。土粒密度是单位容积土粒的质量。土粒密度曾称土壤比重，单位是土粒密度曾称土壤比重，单位是g gcmcm2 2。第三节第三节 土壤孔性土壤孔性 二、土壤密度二、土壤密度 土壤密度又称“土壤容重”，指单位容积土壤的质量。单位是单位是g gcmcm2 2。*土壤容重的用处：土壤容重的用处：计算土壤孔隙度计算土壤孔隙度 土壤孔隙度（）（1土壤密度/土粒密度）100计算工程土方量（土壤质量）计算工程土方量（土壤质量）估算各种土壤成分储量估算各种土壤成分储量直接反映土壤的松紧程度直接反映土壤的松紧程度 三、土壤孔隙度三、土壤孔隙度 土土壤壤孔孔隙隙度度指指单单位位土土壤壤总总容容积积中中的的孔孔隙隙容容积积。土壤孔隙度一般不直接测定，而是通过土壤密度、土粒密度值换算出来，即：土壤孔隙度（）（1土壤密度/土粒密度）100当量孔径当量孔径*：相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。土壤的真实孔径往往无法实际测定。非活性孔隙非活性孔隙 0.06mm孔隙类型孔隙类型四、土壤孔性四、土壤孔性根据茹林公式计算可得D=3/h非活性孔隙非活性孔隙*：当量孔径 0.06 mm的孔隙,其中 0.2 mm的粗孔植物的细根可伸入其中；0.20.06 mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。小小孔孔隙隙大大孔孔隙隙疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度适宜的孔隙状况：耕层土壤（015cm）的总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为1520%，底层土壤（1530cm）分别为50%(总）和10%（气）。757560 60 252540 40 303035 35 l l砂砂 土土 60 6050 50 404050 50 404045 45 l l砂壤土砂壤土 50 5040 40 505060 60 454550 50 l l轻壤土轻壤土 404030 30 606070 70 454550 50 l l中壤土中壤土 303020 20 707080 80 454550 50 l l重壤土重壤土 151510 10 85 8590 90 505060 60 l l粘粘 土土 l l充气孔隙度充气孔隙度 l l持水隙度持水隙度 l l大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100100计）计）l l土壤孔隙土壤孔隙度度 l l土壤质土壤质地地 不同质地的土壤孔隙状况不同质地的土壤孔隙状况 土壤孔性是指能够反映土壤孔隙总容积的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土层中的分布状况等的综合特性。土壤孔性的好坏，决定于土壤土壤孔性的好坏，决定于土壤的质地、松紧度、有机质含量的质地、松紧度、有机质含量和结构等。可以说，土壤孔性和结构等。可以说，土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好是土壤结构性的反映，结构好则孔性好，反之亦然。则孔性好，反之亦然。第四节 土壤结构 一、土壤结构一、土壤结构 土壤中不同颗粒的排列和组合形式，称土壤中不同颗粒的排列和组合形式，称土壤结构。土壤结构。常见类型1.粒状结构2.块状结构 3.柱状结构 4.片状结构 图6-1 土壤结构类型示意图粒状结构粒状结构（Granular）块状结构（Blocky）柱状结构柱状结构（Columnar）片状结构片状结构（Platy）二、团粒结构的形成二、团粒结构的形成 团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径10mm的结构单位。（一）团聚体的形成（一）团聚体的形成 团聚体形成大体上可分为两个阶段。第一阶段是矿物质和次生粘土矿物颗粒，通过各种外力或植物根系挤压相互粘结，凝聚成复粒或团聚体。第二阶段是团聚体或复粒再经过胶结、根毛和菌丝体的固定作用形成团聚体。砂粒砂粒砂粒砂粒粉粒粉粒粉粉粒粒粘粒粘粒腐殖质腐殖质单个土粒单个土粒团聚体团聚体微团粒微团粒土粒土粒土粒土粒土粒土粒Ca2+腐腐殖殖质质土粒土粒土粒土粒土粒土粒Fe2+腐腐殖殖质质Fe3+Al3+团聚体（二）团聚体形成条件（二）团聚体形成条件 1.需要有足够的细小土粒 细小的土粒包括微团聚体和单粒。2.胶结（作用）指土粒通过有机和矿质胶体而结合在一起的过程。3.凝聚（作用）指土粒通过反荷离子等作用而紧固的过程。4.团聚（作用）指由于各种力的作用使土粒团聚在一起的过程。主要的外力有：植物根系及掘土动物土壤耕作的作用 土壤的干湿交替、冻融交替作用图6-2三、团聚体与土壤肥力的关系三、团聚体与土壤肥力的关系 、空气方面：不同大水的孔隙共存且搭配得当，使水气协、空气方面：不同大水的孔隙共存且搭配得当，使水气协调。调。、养养分分方方面面：是是很很好好的的养养分分保保存存和和供供应应场场所所,并并且且能能较较好好地地协调快速而持久地供应。协调快速而持久地供应。、水水分分方方面面：既既能能较较好好地地接接受受降降水水，蓄蓄积积水水份份、减减少少土土壤壤冲刷，又能使土壤水分蒸发减慢，使水分得到充分利用。冲刷，又能使土壤水分蒸发减慢，使水分得到充分利用。、热量方面：水气协调的土壤土温也比较稳定。、热量方面：水气协调的土壤土温也比较稳定。四、团聚体的崩解四、团聚体的崩解 1.机械破坏2.物理化学破坏 3.生物破坏五、团粒聚体的培育五、团粒聚体的培育 （一）深耕结合施用有机肥料（一）深耕结合施用有机肥料 （二）种植绿肥（二）种植绿肥 （三）合理耕作（三）合理耕作 （四）施用上壤结构改良剂（四）施用上壤结构改良剂 第五节 土壤物理机械性质及耕性 一、土壤物理机械性质一、土壤物理机械性质 土壤的物理机械性质是多项土壤动力学的统称，它包括土壤的粘结力、粘着力、可塑性、胀缩性等。(一一)土壤粘结力土壤粘结力 土壤粘结力指土壤颗粒间的结合力，又称土壤“内聚力”。（二）土壤粘着力 土壤粘着力又称“土壤粘附力”，指土壤颗粒附外物的力。（三）土壤的可塑性 土壤可塑性指土壤在一定含水量时，在外力作用下能成形，当外力去除后仍能保持塑形的性质。（四）土壤膨胀和土壤收缩 粘质土壤在吸收水时总体积增大的现象称土壤膨胀。表表6 614 14 几种不同土壤的塑性数（）几种不同土壤的塑性数（）1821 1926 3440 40 中壤偏重 1216 1820 3234 2840 中 壤 1021 31 2430 轻壤偏中 822 30 2025 轻壤偏砂 523 28 20 砂 壤 塑性数 塑性下限 塑性上限 物理粘粒 质 地 二、土壤耕性二、土壤耕性 土壤耕性指土壤容易耕作的程度。土壤耕性的好坏以耕作的难易程度，耕作质量好坏，宜耕期长短来衡量。（一）耕作的难易程度（一）耕作的难易程度 （二）耕作质量好坏（二）耕作质量好坏 （三）宜耕期的长短（三）宜耕期的长短