第四章土壤物理性质

1第四章土壤物理性质主要教学目标：本章将要求学生掌握土壤物理性质如土壤质地、土壤结构以及土壤孔隙等内容。并在学习的基础上掌握改良不太适宜林业生产的某些土壤物理性质的一些方法。如客土、土壤耕作、施用化学肥料和土壤结构改良剂等。第一节土壤质地一、几个概念1、单粒：相对稳定的土壤矿物的基本颗粒，不包括有机质单粒；2、复粒（团聚体）：由若干单粒团聚而成的次生颗粒为复粒或团聚体。3、粒级：按一定的直径范围，将土划分为若干组。土壤中单粒的直径是一个连续的变量，只是为了测定和划分的方便，进行了人为分组。土壤中颗粒的大小不同，成分和性质各异；根据土粒的特性并按其粒径大小划分为若干组，使同一组土粒的成分和性质基本一致，组间则的差异较明显。4、土壤的机械组成：又叫土壤的颗粒组成，土壤中各种粒级所占的重量百分比。5、土壤质地：将土壤的颗粒组成区分为几种不同的组合，并给每个组合一定的名称，这种分类命名称为土壤质地。如：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土等二、粒级划分标准：我国土粒分级主要有2个1、前苏联卡庆斯基制土粒分级（简明系统）将0.01mm作为划分的界限，直径0.01mm的颗粒，称为物理性砂粒；而0.01mm的颗粒，称为物理性粘粒。2、现在我国常用的分级标准是：这个标准是1995年制定的。共8级：2～1mm极粗砂；1～0.5mm粗砂；0.5～0.25mm中砂；0.25～0.10mm细砂；0.10～0.05mm极细砂；0.05～0.02mm粗粉粒；0.02～0.002mm细粉粒；小于0.002mm粘粒三、各粒级组的性质石砾：主要成分是各种岩屑砂粒：主要成分为原生矿物如石英。比表面积小，养分少，保水保肥性差，通透性强。粘粒：主要成分是粘土矿物。比表面积大，养分含量高，保肥保水能力强，但通透性差。粉粒：性质介于砂粒和粘粒之间。四、土壤质地分类1、国际三级制，根据砂粒（2—0.02mm）、粉砂粒(0.02mm—0.002mm)和粘粒(0.002mm)的含量确定，用三角坐标图。2、简明系统二级制，根据物理性粘粒的数量确定。考虑到土壤条件对物理性质的影响，对不同土类定下不同的质地分类标准。在我国较常用。3、我国土壤质地分类系统：结合我国土壤的特点，在农业生产中主要采用前苏联的卡庆斯基的质地分类。对石砾含量较高的土壤制定了石砾性土壤质地分类标准。将砾质土壤分为无砾质、少砾质和多砾质三级，可在土壤质地前冠以少砾质或多砾质的名称。五、土壤质地与土壤肥力性状关系从两个方面来论述1、土壤质地与土壤营养条件的关系肥力性状砂土壤土粘土保持养分能力小中等大供给养分能力小中等大2保持水分能力小中等大有效水分含量少多中-少2、土壤质地与环境条件的关系肥力性状砂土壤土粘土通气性易中等不易透水性易中等不易增温性易中等不易另外，土壤中石砾对土壤肥力有一定的影响。第二节土壤结构一、概念：1、土壤结构：土壤颗粒的空间排列方式。2、土壤结构性：土壤颗粒的空间排列方式所呈现出的稳定程度和孔隙状况。稳定程度包括：1）在自然状况下保持该结构的时间长短；2）在人为条件下（耕作、施肥）保持该结构的时间长短3、土壤结构体：单粒互相胶结在一起形成的团聚体。二、土壤结构类型根据土壤结构体的形状和大小，可分为立方体状（块状、核状、粒状、团粒）、柱状（棱柱状）、片状、板状等。三、土壤结构形成的因素1、需要一定数量和直径足够小的土粒，土粒愈细，数量越多，粘结力愈大；2、使土粒聚合的阳离子不同种类离子的聚合能力不同：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+聚合能力逐渐减小。3、胶结物质主要是各种土壤胶体。无机胶体：粘土矿物、含水的氧化铁、氧化铝、氧化硅等；有机胶体包括腐殖质、有机质如多糖（线性的高分子聚合体）葡萄糖、胡敏酸等4、外力的推动作用主要是促使较大土壤颗粒破碎成细小颗粒，同时促进小颗粒之间的粘结。起外力推动作用的因素有三个方面：土壤生物：根系的生长（穿插、挤压、分泌物及根际微生物）、动物的活动大气变化：干湿、冻融交替人为活动：耕作、施肥四、土壤结构与土壤肥力1、森林土壤的表层A1层，如没有被破坏，都有良好的团粒结构，还有粒状、块状结构2、具有团粒结构或粒状的土壤，透气性、渗水性和保水性好，有利于根的生长3、质地为砂土、砂壤土、轻壤土的土壤，土壤结构的影响较小；而质地为粘土、重壤土、中壤土或沉积紧实的砂土，土壤结构的影响较大。土壤结构可以改变质地对土壤孔隙的影响。多年施用有机肥可使砂土团聚成块，增加土壤保水能力；可使粘土疏松多孔。第三节土壤比重、容重和孔隙度一、土壤比重1、概念：单位体积的土壤固体物质重量与同体积水的重量之比。比重和密度在数值上接近，故有时不严格区分。32、影响因素土壤矿物质的种类、数量有机质（腐殖质较小，在1.25—1.40之间）3、一般土壤平均比重在2.65（2.6—2.7）左右二、土壤容重：1、概念：单位原状土壤体积的烘干土重g/cm32、影响容重的因素：土壤矿物质、土壤有机质含量和孔隙状况一般矿质土壤的容重为1.33g/cm33、容重的用途：计算土壤重量，以及土壤水分、有机质和各种养分的重量；W=V*容重计算总孔隙度：P=(1-容重/比重)*1004、容重与坚实度的关系：在同等条件下，容重小的土壤疏松，而容重大的土壤坚实。5、极限容重与适宜容重极限容重：土体坚实以致根系不能生长的最大容重值。适宜容重：土壤结构性与孔隙状况适宜植物扎根生长时的容重。以上两者均取决于土壤质地和根系本身，无固定数值。6、计算题：一亩地，耕层深度为20cm，土壤容重为1.15g/cm3，比重为2.651）、计算耕层土重和总孔隙度。2）、已知现在土壤含水量为5%，要求灌水后达到25%，应补充多少水？3）、经测定，土壤有机质含量为2%，计算土壤有机质的重量。三、土壤孔隙度1、定义：单位原状土壤体积中土壤孔隙体积所占的百分率。总孔隙度不直接测定，而是计算出来。总孔隙度=(1-容重/比重)*100%2、孔隙的类型分级：孔隙的真实直径是很难测定的，土壤学所说的直径是指与一定土壤吸力相当的孔径，与孔隙的形状和均匀度无关。根据孔隙的粗细分为三类：（1）非毛管孔隙（大）：孔隙直径大于0.02mm，水受重力作用自由向下流动，植物幼小的跟可在其中顺利伸展，气体、水分流动（2）毛管孔隙：孔隙直径在0.02—0.002毫米之间，毛管力发挥作用，植物根毛（0.01）可伸入其中，原生动物和真菌菌丝体也可进入，水分传导性能较好，同时可以保存水分，水分可以被植物利用（3）非活性毛管孔隙：小于0.002毫米，即使细菌（0.001—0.05mm）也很难在其中居留，这种孔隙的持水力极大，同时水分移动的阻力也很大，其中的水分不能被植物利用（有效水分含量低）。3、适宜的土壤孔隙状况土壤中大小孔隙同时存在，土壤总孔隙度在50%左右，而毛管孔隙在30—40%之间，非毛管孔隙在20—10%，非活性毛管孔隙很少，则比较理想；若总孔隙大于60—70%，则过分疏松，难于立苗，不能保水；若非毛管孔隙小于10%，不能保证空气充足，通气性差，水分也很难流通（渗水不好）；4、影响土壤孔隙状况的因素（1）质地的影响：规律为质地越粘，总孔隙度增加；（2）结构的影响：团聚体直径越大，总孔隙度上升，一般团聚体直径在0.5—2mm较好；（3）有机质的影响：增加总孔隙度（本身多孔），并利于团聚体的形成第四节土壤的物理机械性与耕性4一、土壤的物理机械性1、粘结性：指土粒之间相互吸引粘合的能力。也就是土壤对机械破坏和根系穿插时的抵抗力。粘粒含量高、含水量大、有机质缺乏的土壤，粘结性强。2、粘着性：土壤粘附外物的性能。是土壤颗粒与外物之间通过水膜所产生的吸引力作用而表现的性质。在土壤湿润时产生。水分过多时，粘着性下降。3、可塑性：土壤在适宜水分范围内，可被外力揉捏成各种形状，在外力消除后和干燥后，仍能保持原形的性能。粘粒是产生粘结性、粘着性和可塑性的物质基础，水分条件是表现强弱的条件。4、土壤压实：是由人畜、机具在土壤上通过时，引起土壤孔隙减少、土壤变紧的现象。每平方米土地上每天超过15人次践踏时，土壤就会板结，植物高度减少15%——20%。仍能保持原形的性能。二、土壤耕性1、耕作的难易程度：指土壤对机具的阻力大小。2、耕作质量：耕作后，土壤性状对植物生长发育的影响。疏松、细碎、平整利于植物生长。影响土壤耕性的因素：土壤水分、土壤质地、土壤结构和土壤有机质。第五节土壤质地的改良粘重土、砂质土以及渣砾质土壤都有严重的土壤肥力缺陷。（一）粘重土壤的改良1、掺沙子或砂土，是最根本方法。改良前，应先测定土壤的机械组成，计算掺沙（砂）量。河沙（0.5——0.1毫米）最好。风积沙，应去除2毫米的部分。海岸沙，应将盐分洗掉。2、翻砂压淤。在冲积母质中，粘土层的下面有砂土层（腰砂），可采用深翻措施。3、施用膨化岩石类。珍珠岩、膨化页岩、岩棉、陶粒、浮石、硅藻土等。在草坪建植中，不要用粉煤灰或炉渣（碱性）。4、施有机肥。施C/N高的有机物料时，应配合氮肥的使用。（二）砂质土壤的改良1、掺入粘土、河泥、塘泥等。2、翻淤压砂。3、施用腐熟的细质有机肥、泥炭。4、翻压绿肥（三）碴砾质土壤的改良1、对耐旱的树木、灌木，渣砾含量30%时，，可以不改良。2、栽花、种草时，大的渣砾应尽量挖走。必要时要过筛，去除渣砾。3、渣砾过多如超过50%时，植物无法生长，应掺土，或采用换土的方法。对专用绿地：如高尔夫球场、足球场、赛马场对土壤不同层次的土壤质地有特殊的要求。第六节土壤结构的改良一、不良的土壤结构块状结构：漏风、跑墒、压苗、妨碍根系穿插；片状结构：通透性差、易滞水，扎根阻力大；散砂结构：漏水漏肥、贫瘠易旱，水蚀严重。二、创造园林土壤团粒结构的措施1、合理的耕作。宜在湿润、酥软（脆）、松散无可塑性、粘结性低、易散碎不成块的状态下5耕作。一般土壤外白（干）、里暗（湿），或干一块、湿一块呈花脸时为宜耕；用手摸。当捏不成团，手松不粘手，落地即散时为宜耕期。2、合理灌溉：喷灌、滴灌好、避免大水漫灌、太急的喷灌等不良方式。大树开盘灌水最好配施有机肥。3、围栏保护，种植地被植物。避免人为的践踏，通过生物措施改良。围栏8年，紧实的地表层开始自然形成团粒结构。4、深翻施用有机肥。常用腐叶土。5、施用结构改良剂是人工提取或人工合成的高分子有机化合物。合成剂：应用效果好的有：聚丙烯腈水解物钠盐、羧化聚合物的钙盐。聚丙烯酰胺除改良土壤结构，还可蓄水保墒。每公顷用200——400千克，遇水可形成水稳性团粒结构。且土壤的蓄水力提高100倍。在绿化沙漠中意义大。天然土壤结构改良剂：从有机物中提取出的腐殖酸盐、树脂胶、多糖醛类。缺点是：易被微生物分解，用量大。优点：可刺激植物的生长。本章重点：一是掌握描述土壤物理性质常用的术语，如土壤质地、土壤结构、土壤孔隙度等；二是掌握土壤容重的意义，学会一些基本的计算；三是掌握土壤物理性质与土壤肥力之间的关系。本章难点：一是土壤结构。目前对土壤结构还未有统一的认识，对土壤结构形成的机制也并不十分清楚；二是土壤孔隙的分类。土壤孔隙度不能直接测定，而是根据比重和容重计算出来。第四章土壤物理性质复习思考题一、名词解释1、单粒；2、土壤机械组成；3、土壤质地；4、土壤结构；5、土壤比重；6、土壤容重；7、土壤孔隙度；8、物理性砂粒；9、物理性粘粒二、简答题1、土壤质地分类的主要依据是什么？2、简述土壤矿物颗粒各粒级的性质。3、简述土壤质地对土壤肥力性状的影响。4、简述土壤团粒结构形成的因素。5、土壤结构对土壤肥力有哪些影响6、土壤容重有哪些用途？7、土壤孔隙有哪几种类型？8、什么样的孔隙状况较适合植物的生长？