第四章

土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)Soiltextureandstructure第一節(jié)土壤三相組成一、土壤的密度和容重單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙的容積)的質(zhì)量(實用上多以重量代替，克/厘米3)稱為土壤密度多數(shù)土壤的密度為2.6-2.7g/cm3常用密度值:2.65g/cm3組分密度(g/cm3)組分密度g/cm3)石英2.60-2.68赤鐵礦4.90-5.30正長石2.54-2.57磁鐵礦5.03-5.18斜長石2.62-2.76三水鋁石2.30-2.40白云母2.77-2.88高嶺石2.61-2.68黑云母2.70-3.10蒙皂石2.53-2.74角閃石2.85-3.57伊利石2.60-2.90輝石3.15-3.90腐殖質(zhì)1.40-1.80纖鐵礦3.60-4.10土壤中常見組分的密度二、土壤容重田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體(包括土粒和孔隙)的質(zhì)量或重量(g/cm3或噸/米3)，稱為土壤容重土壤容重值多介于1.0～1.5g/cm3范圍內(nèi)土壤容重的用途計算土壤孔隙度：根據(jù)實測土壤的容重與密度，按下式計算：孔隙度=1-容重/密度計算工程土方量：如在土工建設(shè)或土地整理工程中，有2000m2面積應(yīng)挖去0.2m厚的表土其容重為1.3t/m3，則應(yīng)挖去的土方為2000m20.2m=400m3，土壤質(zhì)量為400m31.3t/m3=520t估算各種土壤成分儲量：根據(jù)容重和土壤成分含量，來計算該成分在一定土體中的儲量。例如，1hm2農(nóng)地的耕層(厚0.2m)容重為1.3g/cm3，有機質(zhì)含量為15g/kg，全氮量為0.75g/kg(按土壤質(zhì)量計)，則該農(nóng)地耕層土壤中的有機質(zhì)儲量為10000m20.2ml.3t/m30.015=39.0t計算土壤儲水量及灌水(或排水)定額：用容重值可計算某一土體容積中保存的水量，進而計算需要的灌水(或排水)定額二、土壤的三相和孔隙1．三相組成土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分率，稱為固相率、液相率(即容積含水量或容積含水率，可與質(zhì)量含水量換算)和氣相率。三者之比即是土壤三相組成(或稱三相比)固相率=固相容積/土體容積100%氣相率=空氣容積/土體容積100%

液相率=水容積/土體容積100%2、土壤孔隙度(土壤孔度)全部孔隙容積與土體容積的百分率，稱為土壤孔隙度孔隙度=1—固相率=液相率+氣相率土壤孔隙的數(shù)量也可用孔隙比表示之

孔隙比=孔隙容積/土粒容積第二節(jié)土壤質(zhì)地Soiltexture按土粒的大小，分為若干組，稱為土壤粒級(粒組)石礫砂粒粉粒粘粒土壤基本粒級常見的土壤粒級制

中國制卡欽斯基制美國農(nóng)部制國際制重要的分界點<0.002mm黏?？J斯基制>0.01mm物理性砂粒<0.01mm物理性黏粒二、土壤的機械組成和質(zhì)地土壤機械組成

根據(jù)土壤機械分析，分別計算其各粒級的相對含量，即為機械組成(或稱顆粒組成)，并可由此確定土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地

1土壤質(zhì)地是根據(jù)機械組成劃分的土壤類型。是土壤的基本物理性質(zhì)質(zhì)地分類制主要有：國際制、美國農(nóng)部制和卡欽斯基制基本的質(zhì)地類型砂土壤土粘土國際質(zhì)地制根據(jù)砂粒(2-0.02mm)、粉粒(0.02-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)三粒級含量的比例，劃定12個質(zhì)地名稱，可從三角圖上查質(zhì)地名稱國際制土壤質(zhì)地三角圖

1砂土及壤砂土，2砂壤，3壤土，4粉壤，5砂粘壤6粘壤，7粉粘壤，8砂粘土，9壤粘土，10粉粘土，11粘土，12重粘土

1．砂土2．壤砂土3．粉土4．砂壤5．壤土6．粉壤7．砂粘壤8．粘壤9．粉粘壤10．砂粘土11．粉粘土12．粘土

美國農(nóng)部質(zhì)地制根據(jù)砂粒(2-0.05mm)、粉粒(0.05-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)3個粒級的比例，劃定12個質(zhì)地名稱。按3個粒級含量分別于三角形的三條底邊劃三根垂線，三線相交點，即為所查質(zhì)地美國農(nóng)部制土壤質(zhì)地三角圖

第三節(jié)

土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)體土粒(單粒和復(fù)粒)互相排列和團聚成為一定形狀和大小的土塊或土團。他們具有不同程度的穩(wěn)定性，以抵抗機械破壞(力穩(wěn)性)或泡水時不致分散(水穩(wěn)性)一、土壤結(jié)構(gòu)的概念土壤結(jié)構(gòu)是土粒(單粒和復(fù)粒)的排列、組合形式這個定義，包含著兩重含義：結(jié)構(gòu)體和結(jié)構(gòu)性二、土壤結(jié)構(gòu)體分類土壤結(jié)構(gòu)體分類是依據(jù)它的形態(tài)、大小和特性等。最常用的是根據(jù)形態(tài)和大小等外部性狀來分類。1951年美國農(nóng)部土壤調(diào)查局在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了一個較為完整的土壤結(jié)構(gòu)形態(tài)分類制。先按結(jié)構(gòu)體的形態(tài)分為三大類：①板狀(片狀)；②柱狀和棱柱狀；③塊狀和球狀。然后再按結(jié)構(gòu)體大小細(xì)分，最后，根據(jù)其穩(wěn)定性分為幾等土壤結(jié)構(gòu)類型示意圖1．塊狀結(jié)構(gòu)和核狀結(jié)構(gòu)土?；ハ嗾辰Y(jié)成為不規(guī)則的土塊，內(nèi)部緊實，軸柱狀長在5cm以上，而長、寬、高三者大致相似此類結(jié)構(gòu)體多出現(xiàn)在有機質(zhì)缺乏而耕性不良的粘質(zhì)土壤中，一般表土中多大塊狀結(jié)構(gòu)體和塊狀結(jié)構(gòu)體，心土和底土中多塊狀結(jié)構(gòu)體和碎塊狀結(jié)構(gòu)體2．棱柱狀結(jié)構(gòu)和柱狀結(jié)構(gòu)土粒粘結(jié)成柱狀體，縱軸大于橫軸。這種結(jié)構(gòu)體多出現(xiàn)于土壤下層，水分經(jīng)常變化而質(zhì)地較粘重的水田心土層(潴育層)，柱狀結(jié)構(gòu)體常出現(xiàn)于半干旱地帶的心土和底土中，以柱狀堿土的堿化層中的最為典型。片狀結(jié)構(gòu)(板狀結(jié)構(gòu))土粒排列成片狀，結(jié)構(gòu)體的橫軸大于縱軸，多出現(xiàn)于沖積性土壤中。4．團粒(粒狀和小團塊)結(jié)構(gòu)土粒膠結(jié)成粒狀和小團塊狀，大體成球形，自小米粒至蠶豆粒般大，稱為團粒。這種結(jié)構(gòu)體在表土中出現(xiàn)，具有良好的物理性能，是肥沃土壤的結(jié)構(gòu)形態(tài)。團粒具有水穩(wěn)性(泡水后結(jié)構(gòu)體不易分散)、力穩(wěn)性(不易被機械力破壞)和多孔性團粒的直徑約為10-0.25mm，而<0.25mm的則稱為微團粒團粒結(jié)構(gòu)三、團粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上的意義團粒具有多級孔性，總的孔度大，即水、氣總?cè)萘看?，又在各?復(fù)粒、微團粒、團粒)結(jié)構(gòu)體之間發(fā)生了不同大小的孔隙通道，大小孔隙兼?zhèn)洌钏?毛管孔隙)與透水、通氣(非毛管孔隙)同時進行，土壤孔隙狀況較為理想在團粒結(jié)構(gòu)土壤中，團粒與團粒之間是通氣孔隙(非毛管孔)，可以透水通氣，把大量雨水甚至暴雨迅速吸人土壤。團粒結(jié)構(gòu)土壤又有大量毛管孔隙(在團粒內(nèi)部)，可以保存水分在團粒結(jié)構(gòu)土壤中，團粒的表面(大孔隙)和空氣接觸，有好氣性微生物活動，有機質(zhì)迅速分解，供應(yīng)有效養(yǎng)分。在團粒內(nèi)部(毛管孔隙)，貯存毛管水而通氣不良，只有嫌氣微生物活動，有利于養(yǎng)分的貯藏。每一個團粒既好像是一個小水庫，又是一個小肥料庫，起著保存、調(diào)節(jié)和供應(yīng)水分和養(yǎng)分的作用團粒結(jié)構(gòu)土壤宜于耕作粘重而“無結(jié)構(gòu)”土壤的耕作阻力大，耕作質(zhì)量差，宜耕時間短；結(jié)構(gòu)良好的土壤，由于團粒之間接觸面較小，粘結(jié)性較弱，因而耕作阻力小，宜耕時間長團粒結(jié)構(gòu)土壤具有良好的耕層構(gòu)造,可以解決水氣并存的矛盾(微團粒之間是水，微團粒內(nèi)部有閉蓄空氣)第四節(jié)土壤孔性和土體構(gòu)造土壤孔隙性質(zhì)(簡稱孔性)是指土壤孔隙總量及大、小孔隙分布，它對土壤肥力有多方面的影響。土壤孔性的好壞，決定于土壤的質(zhì)地、松緊度、有機質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)等?？梢哉f，土壤孔性是土壤結(jié)構(gòu)性的反映，結(jié)構(gòu)好則孔性好，反之亦然。土壤結(jié)構(gòu)的肥力意義，實質(zhì)上是決定于土壤孔性。了解土壤孔性，就可進一步認(rèn)識土壤結(jié)構(gòu)性，認(rèn)識到為什么說“團粒結(jié)構(gòu)是農(nóng)業(yè)上寶貴的結(jié)構(gòu)一、土壤的孔性與孔度土壤孔性可從兩方面了解：一是土壤孔隙總量(總孔度)，二是大小孔隙分配(分級孔度)，包含其連通情況和穩(wěn)定程度。與之有關(guān)的還有一個“土體構(gòu)造”即上下土層的孔隙分布、連通的問題一、土壤總孔度和孔隙比土壤孔隙是土壤中固相部分所占容積以外的空間。這包括固相顆?；蚪Y(jié)構(gòu)體之間的間隙和生物穴道，由水、氣所占據(jù)1．總孔隙度(總孔度)①總孔度的測定和計算：在固體土粒之間，構(gòu)成大小和形狀不同的孔隙。所有孔隙體積的總和占整個土壤體積的比例，叫做土壤總孔隙度(簡稱總孔度或孔度)，以百分?jǐn)?shù)(％)或小數(shù)表示②“理想土壤”的總孔度：最松的和最緊的兩種排列方法，立方體排列的孔度為47.46％(左)，三斜六面體排列的孔度為24.51％(右)③土壤總孔度的變化范圍：粘土的孔隙狹細(xì)而數(shù)目很多，故孔度大。一般說來，砂土的孔度為30％-45％，壤土為40％-50％，粘土為45％-60％土壤孔度=（1-容重/密度）100%土壤孔度通常不是直接測定的，而是根據(jù)土壤的密度和容重來計算

2．土壤孔隙比土壤孔隙的數(shù)量，也可用孔隙比來表示之。它是土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。例如，孔度為55％，即土粒占45％，則孔隙比為55/45=1.12

所以

土壤孔隙比=孔度/(1-孔度)(二)土壤孔度分級土壤總孔度反映土壤中所有孔隙的總量，實際上是土壤水和土壤空氣兩者所占的容積之和。但是，對土壤肥力、植物根系伸展和土壤動物活動關(guān)系更大的則是土壤大小孔隙的分配、分布和連通的情況。按照土壤中孔隙的大小及其功能進行孔隙分類，常以分級孔度表示之毛管孔度非毛管孔度毛管水(實際上包括束縛水)占據(jù)的孔隙稱為毛管孔隙毛管水不能占據(jù)的大孔隙則稱為非毛管孔隙三、當(dāng)量孔徑

由于土壤固相骨架內(nèi)的土粒的大小、形狀

和排列十分多樣，粒間的孔隙的大小、形

狀和連通情況更為復(fù)雜，很難找到有規(guī)則

的孔隙管道來測量其直徑以進行大小分級

。為此，用當(dāng)量孔隙及其直徑——當(dāng)量孔徑，或稱有效孔徑代替之，如同前述用當(dāng)量粒徑(有效粒徑)代替真實的土粒直徑一樣。

茹林公式

當(dāng)量孔隙是與一定水分吸力(或張力)相對應(yīng)的孔隙。最早由美國學(xué)者理查茲(L.A.Richards)提出，按下列公式計算：

h=cos/gr

式中，h為水在毛管中的上升高度(厘米)；為水的表面張力；r為毛