土壤肥料學(xué)-第三章1-土壤孔隙與結(jié)構(gòu)

1、上節(jié)回顧,土壤膠體土壤溶液,土壤膠體分類(lèi),水散微團(tuán)聚體,Na分散微團(tuán)聚體,Na質(zhì)機(jī)械分散團(tuán)聚體,,土壤膠體構(gòu)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(bǔ)償離子層,土壤微粒,非活性補(bǔ)償 離子層,擴(kuò)散層,,,,,,補(bǔ)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(guò)程中，晶架內(nèi)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(chǎn)生的電荷稱(chēng)為永久電荷。不受介質(zhì)pH值的影響,由膠體表面分子

2、或原子團(tuán)解離所產(chǎn)生的電荷,土壤膠體電荷,同晶替代,表面分子離解,結(jié)構(gòu)斷裂,,,,土壤溶液,土壤溶液：含有溶質(zhì)和溶解性氣體的土壤間隙水,1、是養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化劑2、是養(yǎng)分的運(yùn)輸載體3、是養(yǎng)分消耗過(guò)程的調(diào)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(nèi)容,第一節(jié) 土壤的孔隙性第二節(jié) 土壤的結(jié)構(gòu)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(diǎn),土壤的容重及孔隙度的計(jì)算團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）土壤酸度的種類(lèi)、來(lái)源、與養(yǎng)分的關(guān)系土壤離子交換特點(diǎn)、意義土壤氧化還原狀況與土壤管理的關(guān)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(duì)密度和容重土壤孔隙度的概念及計(jì)算土壤孔隙類(lèi)型土壤孔性與作物生長(zhǎng),土壤的相對(duì)密度：?jiǎn)挝惑w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(duì)密度和容重,注意,同一土壤中，不同大小土粒的腐殖質(zhì)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(jì)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(nèi)夯實(shí)的土壤容重則可高達(dá)1.8-2.0g/cm3,土壤相對(duì)密度和容重,環(huán)刀法測(cè)定土壤容重,,影響容重值的因素質(zhì)地（砂質(zhì)土、黏土）結(jié)構(gòu)有機(jī)質(zhì)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(yàn)一：不同施肥措施,,試驗(yàn)二：不同耕作方式土壤容重（g/cm3）,,,土壤容重的用處***計(jì)算工程土方量估算各種土壤成分儲(chǔ)量計(jì)算土壤孔隙度計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額,土壤相對(duì)密度和容重,土壤重量=土壤體積×土壤容重,計(jì)算工程土方量,例：1公頃耕層土壤重量（耕層以20 cm計(jì)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(chǔ)量,例：耕層土壤（20 cm計(jì)算，容重為1.25 g/cm3 ），有機(jī)質(zhì)含量為15 g/kg，全氮含量0.75g/kg。求每公頃土壤中有機(jī)碳和全氮的儲(chǔ)量？ 有機(jī)碳儲(chǔ)量= 10000m2×0.20m×1.25g/cm3×15g/kg

7、 = 37500000 g = 37500 kg=37.5 t 全氮儲(chǔ)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(jì)算,土壤孔隙度的概念及計(jì)算,土壤孔隙：土壤中土粒與土粒、土團(tuán)與土團(tuán)之間相互支撐，構(gòu)成許多彎彎曲曲、粗細(xì)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(gè)土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度,土壤孔隙度的概念及計(jì)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(jì)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(zhì)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(jì)算,計(jì)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(jì)算土壤儲(chǔ)水量,1hm2的1m土層儲(chǔ)水量： =10000m2×1m×

10、1.3 g/cm3×25% = 10000m2×1m×1.3 t/m3×25% = 3250 t/hm2 = 3250m3/hm2 =325mm,設(shè)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(chǔ)水量？,公式,土壤孔隙類(lèi)型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小孔隙,大孔隙,,,,非活性孔隙 0.02mm,孔隙類(lèi)型,,

11、土壤孔隙類(lèi)型,（無(wú)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(shí)” 上層土壤質(zhì)地疏松，有適 量的通氣孔隙，透水透氣 下層質(zhì)地比較緊實(shí)，毛管 孔隙多，保水保肥,增施有機(jī)肥能夠改善土壤孔隙狀況,4 土壤孔隙狀況與作物生長(zhǎng),小麥根系,黃瓜根系,馬鈴薯根系,第二節(jié) 土

12、壤結(jié)構(gòu)性,第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)性,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力土壤結(jié)構(gòu)體的形成土壤結(jié)構(gòu)性評(píng)價(jià)與管理,兩個(gè)概念1、結(jié)構(gòu)體（團(tuán)聚體） 土粒相互膠結(jié)成各種形狀和大小不一的土團(tuán)2、結(jié)構(gòu)性 土壤中單粒、次生單?；驁F(tuán)聚體的數(shù)量、相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型,,,,,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型,塊狀和核狀結(jié)構(gòu) 形狀：立方體型，邊面棱角不明顯，內(nèi)部緊實(shí)。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(jī)質(zhì)少，質(zhì)地粘重。大小劃分（軸長(zhǎng)）： >10 cm 大塊狀結(jié)構(gòu)；5~10 cm 塊狀結(jié)構(gòu)；1~5 cm 碎塊狀結(jié)構(gòu)。,“土坷垃”,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型,塊狀和核狀結(jié)構(gòu) 形狀：立方體型，邊面棱角明顯，結(jié)構(gòu)表面往往有鐵錳膠膜出現(xiàn)，泡水以后不易散開(kāi)。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(jī)質(zhì)極缺，質(zhì)地粘重，干濕凍融交替作用下

14、形成。大小劃分（軸長(zhǎng)）： 1~3 cm,,,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型,柱狀和棱柱狀結(jié)構(gòu)（立土） 形狀：側(cè)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(biāo)志特征， 出現(xiàn)原因：質(zhì)地粘重，干濕交替作用下形成。大小劃分（軸長(zhǎng)）： 大柱狀結(jié)構(gòu)，>5cm；

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

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

17、f soil structural unit in soil profile 土壤剖面上結(jié)構(gòu)體的形態(tài),團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上理想的土壤結(jié)構(gòu)小水庫(kù)小肥料庫(kù)空氣走廊易于耕作,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力,,,,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力,小水庫(kù)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)透水性好，可接納大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigation water)，而團(tuán)粒內(nèi)部保水性強(qiáng)，天旱(drought)時(shí)還可防止水分蒸發(fā)(evaporation)。,小肥料庫(kù)：

18、具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，通常有機(jī)質(zhì)含量豐富。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)表面為好氣作用，有利于有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化(mineralization)，釋放養(yǎng)分。團(tuán)粒內(nèi)部則有利于腐殖化(humification)，保存養(yǎng)分。,空氣走廊：由于團(tuán)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(zhì)等膠結(jié)物質(zhì)膠結(jié)、凝聚成微團(tuán)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(jié)構(gòu)體,,土壤結(jié)構(gòu)體的形成,土壤結(jié)構(gòu)

19、體的形成,切割造型過(guò)程,粘結(jié)團(tuán)聚過(guò)程,,“多級(jí)團(tuán)聚說(shuō)”,凝聚作用,水膜的粘結(jié)作用,有機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)作用及復(fù)合作用,有機(jī)—礦質(zhì)復(fù)合體,動(dòng)物的作用,干濕凍融交替,土壤耕作,,,常見(jiàn)陽(yáng)離子凝聚能力：,Fe3+ >Al3+ >Ca2+ >Mg2+ >H+ >NH4+ > K+ >Na+,,陽(yáng)離子凝聚作用 (cation coagulation) 土壤膠粒通常帶有負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的土壤膠粒在陽(yáng)

20、離子作用下，發(fā)生相互凝聚。,水膜(water film)的粘結(jié)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(nèi)側(cè)的負(fù)壓，把相鄰的土粒團(tuán)聚在一起，形成土團(tuán)。,,,,,,,,,Soil particle,Soil particle,水膜,,土壤膠體的膠結(jié)作用(cementation),a、粘粒,b、有機(jī)質(zhì),,有機(jī)—礦質(zhì)復(fù)合體的膠結(jié)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(zhì)的干縮濕

21、脹導(dǎo)致，破碎土團(tuán)凍融交替——冰的擠壓，破碎土團(tuán)；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(chǎn)生的多糖和腐殖質(zhì)的團(tuán)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(jié)皮和板結(jié)結(jié)合施肥，特別是有機(jī)肥，利于發(fā)揮膠結(jié)劑作用耕作要掌握好宜耕期,,,,,切割造型過(guò)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(xué)性質(zhì)有機(jī)肥、稻草直接還田、石灰、化肥,土壤結(jié)構(gòu)性評(píng)價(jià)與管理,,4）結(jié)構(gòu)改良劑（soil conditioner）天然：從天然有機(jī)物提取多糖、多糖醛、纖維素、木質(zhì)素、樹(shù)脂和腐殖酸人工合成：聚丙烯酸類(lèi)、醋酸乙烯馬來(lái)酸類(lèi)、聚丙烯醇類(lèi)、四基銨鹽化合物等,土壤結(jié)構(gòu)性評(píng)價(jià)與管理,用量?jī)H為土重的0.01%-0.1%，效果可維持2~3年,,土壤改良劑的應(yīng)用,本節(jié)思考題,1、名詞解釋?zhuān)好芏取⑷葜?、孔隙度、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；2、計(jì)算：容

23、重、孔隙度相關(guān)計(jì)算；3、土壤孔隙的類(lèi)型及其作用；4、土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型？5、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在維持土壤肥力方面的作用？,1. 隨著有機(jī)質(zhì)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(lèi)孔隙所占的比例( )4. 土壤結(jié)構(gòu)性的好壞反映在土壤孔隙的數(shù)量和質(zhì)量?jī)煞矫? )5. 不論旱田還是水田土壤有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)肥力才高( )6. 蒙金土是上層質(zhì)地粘重而下層質(zhì)

24、地較輕( )7. 土壤微結(jié)構(gòu)體由土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和孔隙所組成( )8.使用有機(jī)肥不僅可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，也可改變土壤質(zhì)地（ ）。,快速測(cè)驗(yàn),土壤的相對(duì)密度：?jiǎn)挝惑w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(gè)土壤體積的比例（%），也叫總孔隙度。,土壤容重的用處***計(jì)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(chǔ)量： 土壤面積*土層厚度*容重*成分含量計(jì)算土壤孔隙度： （1-容重/密度）*100%計(jì)算土壤儲(chǔ)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(xí)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(zhǎng)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(lèi)型,,土壤孔隙類(lèi)型,（無(wú)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