1、第二篇 土壤的理化性質(zhì),第六章 土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和孔隙狀況 Soil Texture , Structure and Porosity,Contents 第一節(jié) 土壤質(zhì)地Soil texture 第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu)Soil structure 第三節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造Soil porosity and soil construction,第一節(jié) 土壤質(zhì)地 Soil texture,一、土粒和粒級(jí),土粒 Soil particle,土壤顆粒土粒，通常指礦質(zhì)土粒。,Soi particles are the fundamental of soil structure formation. Funct

2、ion of soil particles is determined by its composition, structure and behavior. 多孔結(jié)構(gòu)的骨架 吸、保、供、調(diào)土壤肥力的實(shí)體。,按土粒成分分為礦物質(zhì)土粒和有機(jī)質(zhì)土粒。,土壤礦粒大小不均，形狀多樣，有的成片成塊、有的成粒成塵；有的單個(gè)存在，稱(chēng)為單粒；有的相互粘結(jié)為聚集體，稱(chēng)為復(fù)粒。,標(biāo)準(zhǔn)土壤 Standard soil,土粒光滑實(shí)心圓球,當(dāng)量粒徑 Equivalent grain size of soil particle 與其靜水沉降速度相同的圓球直徑。,原理：Stokes law, 1845 顆粒沉降速度與有效直

3、徑有關(guān),影響因子： 重力加速度g 顆粒密度s 液體的密度f(wàn) 液體的黏度 顆粒半徑r,土粒大小分級(jí)粒級(jí) size category The principal properties of soil mineral particles in an environment context are their size, shape, nature of surface, orientation and mineralogy. Soil particles are vary dramatically in size from large boulders (several m in diameter)

4、, through cobbles and pebbles (several cm in diameter) to sand , silt and clay (2mm in diameter).,Soil scientists are concerned the particles with the 2mm size range, which is referred to as the fine fraction or fine earth. 土粒分級(jí)是根據(jù)礦物質(zhì)單粒的大小來(lái)劃分，不考慮化學(xué)成分的差異。 The proportion by weight of the size categori

5、es is defined as the particle size distribution. 土壤中不同大小顆粒的組成比例在土壤學(xué)上稱(chēng)為顆粒組成（或機(jī)械組成）。,共同點(diǎn)：均為四級(jí)： gravel礫石、sand 砂粒、silt粉粒和clay黏粒。,分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際制(international system),美國(guó)制(U.S system),中國(guó)制(China system),卡慶斯基制(Kachinsky classification system of soil texture),常見(jiàn)土壤粒級(jí)制,二、各級(jí)土粒的組成和性質(zhì),Introduction,土粒成分既繼承了巖石和母質(zhì)的特點(diǎn)，又有別于

6、母質(zhì). 包含了生物活動(dòng)的產(chǎn)物; 反映了地區(qū)水、熱條件帶來(lái)的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和富集特點(diǎn)。,1. 各粒級(jí)土粒的礦物組成 各粒級(jí)土粒的礦物組成有明顯差別：土粒越粗，石英越多; 土粒越細(xì)，云母、角閃石等明顯增多。,不同粒級(jí)土粒的礦物組成（）,2. 各粒級(jí)土粒的化學(xué)成分,各粒級(jí)土粒的礦物組成不同，決定其化學(xué)成分存在差異：隨 著土壤單粒由大到小，磷、鉀、鈣、鎂、鐵等養(yǎng)分含量逐漸 增加，而SiO2含量逐漸減少。,不同土壤粒級(jí)的化學(xué)成分（平均）,3、各級(jí)土粒的基本特征 礫石和砂粒（0.02mm） 風(fēng)化碎屑，礦物成分和母巖基本一致，不能充分反映土壤形成條件； 特性：粒徑大，比表面積小，無(wú)可塑性和粘結(jié)性；養(yǎng)分釋放慢

7、，有效養(yǎng)分缺乏；土粒表面吸濕性和吸肥性很小。粒間孔隙大，透水、排水快；脹縮性??；易溶性養(yǎng)分亦隨水流失。因此，礫石和砂粒對(duì)水熱缺乏保存和調(diào)節(jié)能力；保水性極差，熱容量小而保溫能力也很差。 功能：構(gòu)成土體的粗骨架和大孔隙，使土體具有良好通透性，為根系插入與深扎、空氣與水進(jìn)入土體提供方便通道，通過(guò)水分入滲傳導(dǎo)熱量； 礫石和砂粒含量高的土壤易冷易熱，易干易濕，容易受到污染。 土壤侵蝕得只剩下礫石和砂粒，是生態(tài)環(huán)境惡化的重要指標(biāo)。如山區(qū)“石山化”，平原“沙漠化”等。,粉(砂)粒（0.02-0.002mm） 顆粒大小介于黏粒和砂粒之間;巖石礦物物理風(fēng)化的極限產(chǎn)物;礦物成分有原生的，也有次生的。 特性 很多性

8、質(zhì)介于黏粒和砂粒之間，只有微弱的可塑性、脹縮性和毛管力；粘結(jié)力在濕時(shí)明顯，干時(shí)微弱。 粉粒很容易進(jìn)一步風(fēng)化，是土壤養(yǎng)料的潛在供應(yīng)力，這與其礦物組成有一定關(guān)系。 粉粒含量高的土壤往往是地區(qū)性水土流失和干旱威脅的內(nèi)在原因。 土壤含有適量粉粒，對(duì)黏土來(lái)說(shuō)有利于“化塊”，促進(jìn)大土塊分裂，形成較小土團(tuán)；對(duì)沙土而言能增加其保水、保肥和保溫能力。,黏粒（0.002mm） 顆粒細(xì)小，是礦物化學(xué)風(fēng)化的產(chǎn)物，也可能是土壤溶液中化學(xué)反應(yīng)的生成物；礦物質(zhì)成分與原來(lái)母質(zhì)有所不同，屬于次生礦物?；瘜W(xué)成分中二氧化硅含量比砂粒和粉粒要少得多。 功能 黏粒是土壤形成過(guò)程中的新生產(chǎn)物，是土壤膠體的主要組成部分，它的類(lèi)型和性質(zhì)能反

9、映出土壤形成的條件和作用。 特性 黏粒細(xì)，比表面積大，粒間孔隙很小，其中的水分難于移動(dòng)；1m的細(xì)孔，微生物無(wú)法進(jìn)入生存，基本失去孔隙的意義； 表面吸濕性強(qiáng)，有顯著毛管作用和強(qiáng)烈的吸水膨脹、失水收縮的特點(diǎn)；有較強(qiáng)的持水性能，透水緩慢，排水困難，透氣不暢； 黏粒有很強(qiáng)的粘結(jié)性、可塑性等，黏粒相互粘結(jié)形成土壤團(tuán)聚體、土團(tuán)或土塊，干時(shí)土塊易于龜裂，遇水分散。 微細(xì)的黏粒還有膠體特征，能吸附養(yǎng)料； 含黏粒多的土壤保水、保肥力強(qiáng)，有效養(yǎng)分儲(chǔ)量較多。,土壤顆粒粒級(jí)與理化性狀的關(guān)系圖式(據(jù)Pierzynski，2000),三、土壤的機(jī)械組成和質(zhì)地,（一）土壤機(jī)械組成 Soil mechanical compo

10、sition,土壤中各級(jí)土粒的百分含量，又稱(chēng)土壤顆粒組成。,估算土壤比表面積 確定土壤質(zhì)地 評(píng)價(jià)土壤結(jié)構(gòu)性 其它,測(cè)定土壤顆粒組成(或機(jī)械組成)的方法，稱(chēng)為土壤顆粒分析(或機(jī)械分析)。,主要用途,測(cè)定方法 首先把土壤樣品進(jìn)行前處理，取粒徑小于2mm的組分，去掉有機(jī)質(zhì)，充分分散（加分散劑） 過(guò)篩和沉降 直徑大于0.050.02mm的部分用過(guò)篩的方法區(qū)分 直徑小于0.050.02mm的部分用沉降的方法確定,沉降原理：Stokes law, 1845 顆粒沉降速度與有效直徑有關(guān),Shaw Pipet used for particle-size analysis of the 2-mm fracti

11、on at the USDA-NRCS Soil Survey Laboratory,Coulter LS230 Particle Size Analyzer,（二）土壤質(zhì)地 Soil texture,按土壤顆粒組成進(jìn)行分類(lèi)，將顆粒組成相近而土壤性質(zhì)相似的土壤劃分為一類(lèi)并給予一定名稱(chēng)，稱(chēng)為土壤質(zhì)地(Soil texture)。 質(zhì)地相同的土壤，顆粒組成基本相似(但不完全相同)，這些土壤常具有類(lèi)似的一些理化性質(zhì)和肥力特征。 每種土壤有一個(gè)質(zhì)地名稱(chēng)，它概括反映了土壤內(nèi)在的某些基本特性。,國(guó)際制International system,黏土(clay)類(lèi),根據(jù)黏粒(clay)含量將質(zhì)地分為三類(lèi)：,

12、15%,黏壤土(clay loam)類(lèi),黏 粒 含 量,砂土(sand)類(lèi)、壤土(loam)類(lèi),15%25%, 25%,凡砂粒含量大于55%的，在質(zhì)地名稱(chēng)前冠“砂質(zhì)(sandy)”,根據(jù)粉砂粒(silt)含量:,凡粉砂粒含量大于45%的，在質(zhì)地名稱(chēng)前冠“粉砂質(zhì)(silty clay)”,根據(jù)砂粒(sand)含量:,1、土壤質(zhì)地分類(lèi)系統(tǒng),國(guó)際制土壤質(zhì)地分類(lèi),Clay 0.002mm,Sand 0.05-2mm,Silt 0.002-0.05mm,等邊三角形的三個(gè)邊分別表示砂粒、 粉粒、黏粒的含量。根據(jù)土壤中砂粒、粉粒、黏粒的含量，在圖中查出其點(diǎn)位再分別對(duì)應(yīng)其底邊作平行線（逆時(shí)針?lè)较颍?三條平行

13、線的定點(diǎn)即為該土壤的質(zhì)地。,美國(guó)制Amarican system Triangular graph (三角圖),卡欽斯基制 Kachinsky classification system of soil texture,、根據(jù)物理性黏粒(physical clay)含量將土壤分為三大質(zhì)地類(lèi)型九種質(zhì)地,、根據(jù)砂粒(砂質(zhì))、粗粉粒(粗粉質(zhì)) 、中細(xì)粉粒(粉質(zhì)) 、黏粒含量(黏質(zhì)) ，進(jìn)一步劃分質(zhì)地，確定質(zhì)地詳細(xì)名稱(chēng):,第二優(yōu)勢(shì)粒級(jí)第一優(yōu)勢(shì)粒級(jí)質(zhì)地名稱(chēng), 、根據(jù)石礫(gravel)含量，查下表，冠在質(zhì)地詳細(xì)名稱(chēng)前,大于1毫米的石礫含量% 石質(zhì)程度 10.0 重石質(zhì)土,川農(nóng)大農(nóng)場(chǎng)幾種類(lèi)型土壤的 顆粒組

14、成及詳細(xì)質(zhì)地命名（卡氏制）,土壤名稱(chēng) 顆粒組成（%） 質(zhì)地名稱(chēng) 物理性黏粒 砂粒 粗粉粒 中細(xì)粉粒 黏粒 石礫 白鱔泥（蘋(píng)果園） 62.4 10.9 26.7 28.8 33.6 0 粉黏質(zhì)輕黏土 黃泥小土(張家坪) 43.8 38.2 18.0 31.0 12.8 0 粉砂質(zhì)中壤土 白鱔泥（張家坪） 49.5 24.2 26.3 31.3 18.2 0 粉質(zhì)重壤土 半泥砂（沙灣） 38.0 29.0 33.0 18.0 20.0 0 粗粉質(zhì)中壤土 石骨子土(老板山) 31.0 56.4 12.6 19.2 11.8 30 重石質(zhì)粉砂質(zhì) ？,中國(guó)制China system（）,中國(guó)制土壤質(zhì)地分

15、類(lèi),2、質(zhì)地的定性確定 憑手接觸的感覺(jué)，搓條法等 取少量土樣，加適量水濕潤(rùn)，然后放在手上，用手來(lái)回搓，搓至均勻能檢測(cè)為度。 砂土：握時(shí)成團(tuán)，放開(kāi)松散，不能搓成條。 砂壤土：搓條時(shí)只能搓成大于3毫米的短條。 輕壤土：搓成大于3毫米細(xì)條，但容易斷裂。 中壤土：能搓成完整細(xì)條，彎曲時(shí)易斷裂。 重壤土：土能搓成完整細(xì)條，彎曲成圓圈時(shí)有裂縫。 黏 土：能搓成完整細(xì)條，能彎曲成圓圈。,3、不同質(zhì)地土壤的肥力特征,礫質(zhì)土,水,粒間孔隙大，毛管作用弱，透水性強(qiáng)而保水性弱，水氣易擴(kuò)散，易干不易澇；表層石礫可減少水分蒸發(fā),氣,大孔隙多，通氣性好，一般不會(huì)累積還原物質(zhì),熱,水少氣多，溫度容易上升，稱(chēng)為熱性；有利于早

16、春作物播種。,養(yǎng)分含量少，保肥力弱，肥效快，肥勁猛，但不持久，易造成作物后期脫肥早衰,肥,少石礫，對(duì)機(jī)具有一定磨損；中礫石土應(yīng)將粗石塊除去；多礫石土需進(jìn)行改良,耕性,砂質(zhì)土Sandy soil,水,粒間孔隙大，毛管作用弱，透水性 強(qiáng)而保水性弱，水氣易擴(kuò)散，易干不易澇,氣,大孔隙多，通氣性好，一般不會(huì)累積還原物質(zhì),熱,水少氣多，溫度容易上升，稱(chēng)為熱性有利于早春作物播種。,養(yǎng)分含量少，保肥力弱，肥效快，肥勁猛，但不持久，易造成作物后期脫肥早衰,肥,松散易耕,耕性,黏質(zhì)土Clay soil,水,粒間孔隙小，毛管細(xì)而曲折，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流,保水抗旱力強(qiáng)，易澇不易旱,氣,小孔隙多，通氣性差，容易

17、累積還原性物質(zhì),熱,水多氣少，熱容量大，溫度不易上升，稱(chēng)冷性土，對(duì)早春作物播種不利,養(yǎng)分含量較豐富且保肥力強(qiáng)，肥效緩慢，穩(wěn)而持久，有利于禾谷類(lèi)作物生長(zhǎng)，籽實(shí)飽滿(mǎn)。早春低溫時(shí)，由于肥效緩慢易造成作物苗期缺素,肥,耕性差，粘著難耕,耕性,壤質(zhì)土Loamy soil,土壤性質(zhì)兼具黏質(zhì)土和砂質(zhì)土的優(yōu)點(diǎn)，而克服了它們的缺點(diǎn) 。耕性好，宜種廣，對(duì)水分有回潤(rùn)能力，是較理想的質(zhì)地類(lèi)型。,優(yōu)良組合 (choiceness combination),4、土壤質(zhì)地層次性,由于母質(zhì)、土壤物質(zhì)淋溶淀積和人為耕作管理等原因，土壤剖面中不同質(zhì)地層次的排列組合。,不良組合 (badness combination),黏蓋砂,

18、砂蓋黏,5、土壤質(zhì)地改良(soil texture improvement),清雍正河北玉田圍田水利工程示意圖,第二節(jié) 土壤結(jié)構(gòu) Soil structure,Concept of soil structure,Soil structure is defined in terms of the size, shape, and arrangement of particles, aggregates and pores.,土壤結(jié)構(gòu)是土粒相互之間的結(jié)合狀態(tài)，有不同大小和形狀。 個(gè)體內(nèi)部的小孔隙和個(gè)體之間的大孔隙同時(shí)存在于土層而發(fā)揮其調(diào)控水、氣流通和保持的作用。 土壤結(jié)構(gòu)通過(guò)孔隙調(diào)配達(dá)到水分與空氣

19、及熱量的同時(shí)存儲(chǔ)。,土壤結(jié)構(gòu)是土粒（單粒和復(fù)粒）的排列、組合形式。,土壤結(jié)構(gòu)性Soil structurality 土壤中單粒、復(fù)粒的數(shù)量、大小、形狀、性質(zhì)及其相互排列和相應(yīng)的孔隙狀況等綜合特性。,土壤結(jié)構(gòu)體Soil structural unit (soil configuration) 土粒在膠結(jié)物(有機(jī)質(zhì)、碳酸鈣、氧化鐵)的作用下，相互團(tuán)聚在一起形成大小、形狀、性質(zhì)不同的土團(tuán)。,一、土壤結(jié)構(gòu)體 1、土壤結(jié)構(gòu)體類(lèi)型,塊狀、團(tuán)塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀、片狀、板狀、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。,塊狀結(jié)構(gòu) Cloddy structure (blocky) 形狀：立方體型，縱軸和橫軸大體相等，邊面不明顯，內(nèi)部緊實(shí)

20、。產(chǎn)生條件：熟化度較低的表層土壤或缺乏有機(jī)質(zhì)而黏重的底土多為塊狀結(jié)構(gòu)。大小劃分：大塊狀結(jié)構(gòu),直徑10cm;小塊狀結(jié)構(gòu)直徑510cm。,團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)Crumby structure 形狀：與塊狀相似，較塊狀結(jié)構(gòu)小，略呈圓形，表面不平。 大小劃分：大團(tuán)塊結(jié)構(gòu)，直徑53cm；團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑31cm；小團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，直徑1cm。,核狀結(jié)構(gòu)Nutty structure 形狀：立方體型，邊面明顯的多棱角碎塊，內(nèi)部緊實(shí)，泡水后不易散碎。 產(chǎn)生條件：在黏重的心土層或由氫氧化鐵膠結(jié)土粒后形成核狀結(jié)構(gòu)。 大小劃分：大核狀，直徑1cm；核狀，直徑710mm；小核狀，57mm。,柱狀結(jié)構(gòu)Columnar struct

21、ure 形狀：側(cè)面，橫斷面形狀不規(guī)則。 產(chǎn)生條件：柱狀結(jié)構(gòu)是堿化土壤的標(biāo)志特征，常在干旱半干旱地帶的底土出現(xiàn)。 大小劃分：大柱狀結(jié)構(gòu)，5cm；柱狀結(jié)構(gòu)，35cm；小柱狀結(jié)構(gòu)，3cm。,棱柱狀結(jié)構(gòu)Primatic structure 形狀：同柱狀結(jié)構(gòu)，棱角尖銳明顯，橫斷面略呈三角形。 產(chǎn)生條件：黏重土壤的底土，由于干濕交替頻繁形成棱柱狀結(jié)構(gòu)。 大小劃分：大棱柱狀結(jié)構(gòu)，5cm；棱柱狀結(jié)構(gòu)，35cm；小棱柱狀結(jié)構(gòu)，3cm。,片狀、板狀結(jié)構(gòu)Platy structure 形 狀：橫軸遠(yuǎn)大于縱軸，呈扁平狀結(jié)構(gòu)體。 產(chǎn)生條件：雨后土壤表面結(jié)殼或老耕作土壤犁底層。 大小劃分：3mm者為板狀， 3mm者為片狀

22、。,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)Granular structure (aggregate) 形狀：近似于球形，疏松多孔的小土團(tuán)稱(chēng)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，是含有機(jī)質(zhì)豐富肥沃土壤的標(biāo)志特征。 大小劃分：一般為0.2510mm，0.25mm者稱(chēng)微團(tuán)粒(microaggregate)，水稻土中多為微團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。,良好團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具備的條件 有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)和大小； 有多級(jí)孔隙； 有一定的穩(wěn)定性； 有抵抗微生物分解破碎的能力。,2、土壤剖面上結(jié)構(gòu)體的形態(tài)Morphology of soil structural unit in soil profile,3、土壤結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性,土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括力穩(wěn)定性、生物穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。,結(jié)構(gòu)體的力

23、穩(wěn)定性也稱(chēng)機(jī)械穩(wěn)定性，是指土壤結(jié)構(gòu)體抵抗機(jī)械壓碎的能力。 生物穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體抵抗微生物分解的能力。 水穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)體浸水后不易分散的性能。,二、土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及原理 土壤團(tuán)聚體形成分兩個(gè)階段： 原生土粒（分散的單粒）在自身的粘結(jié)、凝聚或和外物膠結(jié)作用下粘聚形成致密土團(tuán)或次生復(fù)粒(secondary compound particle)(微團(tuán)聚體(microaggregate)； 復(fù)粒進(jìn)一步粘結(jié)，或由土體在機(jī)械力作用下破裂成型，變?yōu)楦鞣N大小和形狀的結(jié)構(gòu)體。,（一）團(tuán)粒的形成過(guò)程 Forming processes of granular (aggregate),切割造型過(guò)程,粘結(jié)團(tuán)聚過(guò)程

24、,“多級(jí)團(tuán)聚說(shuō)”,膠體凝聚作用,無(wú)機(jī)物質(zhì)的粘結(jié)作用,有機(jī)物質(zhì)的膠結(jié)作用及復(fù)合作用,水的作用,生物參與,凍融交替,根系切割,干濕交替,耕作,動(dòng)物作用,膠體的凝聚作用 土壤膠粒(soil colloid)通常帶有負(fù)電荷，帶負(fù)電荷的土壤膠粒在陽(yáng)離子作用下，發(fā)生相互凝聚。 a、高價(jià)離子凝聚能力大于低價(jià)離子; b、水化半徑大的離子凝聚能力弱，反之則較強(qiáng)。,常見(jiàn)陽(yáng)離子凝聚能力：,Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ H+ NH4+ K+ Na+,增加介質(zhì)中電解質(zhì)濃度也可促進(jìn)膠粒凝聚。,水膜(water film)的膠結(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)

25、聚在一起，形成土團(tuán)。,Soil particle,Soil particle,土壤膠體的膠結(jié)作用(cementation) a、簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì) 土壤中CaCO3、CaSO4及Fe2O3xH20、Al2O3yH20、SiO2zH20等，常以膠膜形態(tài)包被在一起，形成的結(jié)構(gòu)體往往是致密緊實(shí)的結(jié)構(gòu)體，如核狀結(jié)構(gòu)，對(duì)協(xié)調(diào)水肥的能力極差。 b、黏粒(clay) 黏粒具有巨大的表面積，粘結(jié)力很強(qiáng)，并可通過(guò)帶正電和帶負(fù)電邊面的靜電引力使其團(tuán)聚。 c、有機(jī)質(zhì)(organic matter) 土壤中的腐殖質(zhì)、多醣類(lèi)、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素以及許多微生物的分泌物和菌絲均有團(tuán)聚作用。,（二）團(tuán)粒的多級(jí)孔性,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是經(jīng)過(guò)多級(jí)

26、復(fù)合、團(tuán)聚形成的： 單粒 復(fù)粒（初級(jí)為團(tuán)聚體） 微團(tuán)粒（二、三級(jí)微團(tuán)聚體） 團(tuán)粒（大團(tuán)聚體） 每一級(jí)復(fù)合和團(tuán)聚，產(chǎn)成相應(yīng)大小的一級(jí)孔隙，因此團(tuán)粒內(nèi)部有從小到大的多級(jí)（3-5級(jí)）孔隙。,（三） 團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制Micromechanism of granular (aggregate) formation,黏團(tuán)說(shuō),黏團(tuán)是由黏粒的定向排列和靜電引力而形成的直徑小于5m的土體，是形成微團(tuán)粒和團(tuán)粒的基本單元。 黏團(tuán)是以片狀黏粒相互締合（面面、面邊、邊邊）而成的。有機(jī)膠體常參與黏團(tuán)形成，粉粒和砂粒也可通過(guò)黏團(tuán)和有機(jī)膠體而參與黏團(tuán)形成。,土壤團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制Soil aggregation model

27、,等電凝聚說(shuō),黏粒礦物顆粒以帶負(fù)電荷為主，但有局部的正電荷；腐殖質(zhì)和鐵、鋁氧化物等可變電荷膠體在低pH（等電點(diǎn)以下）時(shí)呈正電性，因此在土壤微域可同時(shí)出現(xiàn)正、負(fù)電荷點(diǎn)兒相互凝聚。 多次等電凝聚可形成多級(jí)微團(tuán)粒。 等電凝聚機(jī)制在較小微團(tuán)粒形成中可起重要作用。,+,-,土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型影響土壤通氣透水能力，及土壤水分有效性；結(jié)構(gòu)體狀況影響土壤松緊程度，影響根系伸展、發(fā)育；影響物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量的流動(dòng)；土壤結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型、數(shù)量及其穩(wěn)定性還決定著土壤抗蝕能力,三、土壤結(jié)構(gòu)性的評(píng)價(jià),1、一般性評(píng)價(jià) 塊狀、柱狀、片狀、核狀等結(jié)構(gòu)體通常是由單粒直接粘結(jié)而成，沒(méi)有多級(jí)孔隙,不能協(xié)調(diào)水、氣。 而團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體是經(jīng)過(guò)多

28、次復(fù)合和團(tuán)聚而成，稱(chēng)為良好的結(jié)構(gòu)體。,1. 水分方面：既能較好地接受降水，蓄積水分、減少土壤沖刷，又能使土壤水分蒸發(fā)減慢，從而使水分得到充分利用 2. 養(yǎng)分方面：是很好的養(yǎng)分保存和供應(yīng)場(chǎng)所,并且能協(xié)調(diào)而持久地供應(yīng)。 3. 空氣方面：不同大小的孔隙共存且搭配得當(dāng)，使水氣協(xié)調(diào)。 4. 熱量方面：水氣協(xié)調(diào)，土溫也比較穩(wěn)定。 5、耕作阻力小，耕作質(zhì)量好,2、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上的意義 The importance of granular structure on soil feitility,四、土壤結(jié)構(gòu)性與土壤侵蝕,在水、風(fēng)等因素的作用下，土粒隨地表徑流沿坡面或侵蝕溝向下流失的現(xiàn)象成為土壤侵蝕。當(dāng)降

29、水強(qiáng)度大時(shí)，地表土壤，特別是裸露坡地的土壤容易發(fā)生侵蝕。,土壤因子對(duì)侵蝕的影響可概括地用下式表示： E=KD/APp,式中 E土壤侵蝕度； K比例常數(shù)； D土壤分散系數(shù) A土壤表層的滲入量； P土層的滲透度； p表示土壤顆粒大小。,暴雨繼續(xù)時(shí)，降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)土壤的滲透能力，土壤侵蝕作用就取決于表層土壤顆粒與其下部顆粒的結(jié)合力大小，團(tuán)聚化程度高、壘結(jié)疏松的土壤反而比表面平滑緊密的土壤易受侵蝕。顆粒越小，粘結(jié)力越強(qiáng)，越有利于抵抗侵蝕。,土壤結(jié)構(gòu)性與土壤侵蝕的關(guān)系,暴雨初期，結(jié)構(gòu)性好的土壤由于透水性強(qiáng)，不易形成徑流，在結(jié)構(gòu)性差的土壤上才容易產(chǎn)生徑流，并把細(xì)碎的土粒帶走。在土壤團(tuán)聚化程度高、抗分散能力

30、強(qiáng)的地方，即使產(chǎn)生微弱徑流，水中含有的細(xì)土量也很少。,土壤結(jié)構(gòu)管理Soil structure management 施用有機(jī)肥 合理耕作與曬垡、凍垡 合理輪作 水分管理 施用石膏或石灰，調(diào)節(jié)土壤陽(yáng)離子組成 施用土壤結(jié)構(gòu)改良劑(soil conditioner),土壤孔隙性質(zhì)孔性 土壤孔隙總量（總孔度） 大、小孔隙分配（分級(jí)孔度），包括連通情況和穩(wěn)定程度 土壤孔性決定于土壤的質(zhì)地、松緊度、有機(jī)質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)等。 土體構(gòu)造：上下土層的孔隙分配、連通情況。,第三節(jié) 土壤孔性和土體構(gòu)造 Soil porosity and soil construction,一、土粒密度（比重）和土壤密度（容重） So

31、il density and bulk density,（一）土粒密度(土壤比重) Soil particle density 單位容積固體土粒(不包括粒間孔隙)的質(zhì)量 (g/cm3),影響因素,多數(shù)土粒密度為2.62.7 g/cm3，常用密度值2.65 g/cm3。,土壤中常見(jiàn)組分的密度,（二）土壤密度(土壤容重) Soil bulk density,田間自然壘結(jié)狀態(tài)下單位容積土體(含土粒和粒間孔隙)的質(zhì)量或重量。(g/cm3),土壤容重受土壤密度和孔隙兩方面的影響。 一般情況下，土壤容重值多介于1.01.5 g/cm3范圍內(nèi)。 土粒密度和土壤容重均以105110下烘干土計(jì)。,土壤容重的用途

32、,計(jì)算土壤孔隙度(soil porosity),孔隙度（1容重/密度）100%,土壤重量=土壤體積土壤容重,計(jì)算工程土方量,設(shè)耕層厚度0.2m，容重1.3t/m3，有機(jī)質(zhì)含量 15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t。,估算各種土壤成分儲(chǔ)量,土壤=100000.21.3=2600t 有機(jī)質(zhì)儲(chǔ)量=26000.015=39.0t 全氮儲(chǔ)量=26000.00075=1.95t,1hm2(104m2)、0.2m土層計(jì)：,1hm2的1m土層儲(chǔ)水量： =10000m21m1.3 t/m325% =3250m3/hm2 =325mm,設(shè)土層厚度1m，土壤含水量25%，容重

33、為1.3 t/m3。,計(jì)算土壤儲(chǔ)水量及灌水（或排水）定額,公 式,影響容重的因素,土壤固、液、氣三相容積比，反映土壤水、氣關(guān)系。,二、 土壤的三相和孔隙,土壤固、液、氣三相的容積分別占土體容積的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)固（液、氣）相率。三者之比即為土壤三相比。,1、 土壤三相比 three phase ratio,多數(shù)旱地作物，適宜的固、液、氣三相比為：,0.50.250.30.150.25,總孔度Soil porosity Porosity is a measure of the percentage volume of pore space, and can be determined indirect

34、ly from particle and bulk density as follows:,2、土壤孔性與孔度,所有孔隙體積的總和占整個(gè)土壤體積的比例。,土壤孔性是指能反映土壤孔隙總?cè)莘e的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土層中的分布狀況等的綜合特性。,土壤總孔度大體上可以反映土壤的松緊程度于孔隙密度。利用土壤比重和容重就可以計(jì)算出土壤總孔隙度。 根據(jù)土壤容重就可以大體判斷土壤的總孔度與松緊程度，從而略知土壤結(jié)構(gòu)狀況。 土壤比重2.65是不同容重的土壤總孔隙度（V/V）,土壤孔隙比 土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。,固相率(solid phase ratio)(容重/比重) 100% 液相率(liqu

35、id phase ratio)(水分重量百分率容重) 100% 氣相率(gas phase ratio)(孔度液相比) 100%,土壤孔度分級(jí) 按照土壤中孔隙的大小及功能進(jìn)行分類(lèi)。 與土壤水吸力相當(dāng)?shù)目紫吨睆椒Q(chēng)為當(dāng)量孔徑。 T=3/D,D為孔隙直徑(mm)。T為水吸力，可理解為土壤對(duì)水的吸力，單位為厘米或百帕(hpa),當(dāng)量孔徑(equivalent pore diameter),茹林公式,非活性孔隙(inactive pore): 又稱(chēng)無(wú)效孔隙，孔徑0.002mm,水分水吸力T=3/0.002=1500百帕，土壤對(duì)水的吸力很強(qiáng)，水分對(duì)植物基本無(wú)效。,毛管孔隙 (capillary pore)

36、 : 孔徑：0.020.002mm。水分水吸力在T=3/0.02=150百帕至T=3/0.002=1500百帕之間，對(duì)植物是有效的，而且植物的根系和微生物都可在其中生長(zhǎng)和活動(dòng)。,通氣孔隙(aeration pore): 孔徑0.02mm，透水通氣，通常有空氣存在其中，同時(shí)植物根毛、根系和微生物均可在通氣孔隙中活動(dòng)。,土壤孔隙,非活性孔度=調(diào)萎系數(shù)土壤容重 調(diào)萎系數(shù)=最大吸濕量1.52.0,毛管孔度=(毛管持水量-調(diào)萎系數(shù))土壤容重,通氣孔度=總孔度毛管孔度非活性孔度,3、土壤孔隙的影響因素,質(zhì)地 黏土孔隙小，以無(wú)效孔隙和毛管孔隙占優(yōu)勢(shì)，但孔隙數(shù)量多，土壤總孔隙度高；砂土以通氣孔隙為主，但數(shù)量少

37、，土壤總孔隙度低；壤土的孔隙度居中。 結(jié)構(gòu) 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多土壤疏松，孔隙狀況好 土壤有機(jī)質(zhì)含量 含量多的土壤總孔隙度高 土粒排列 自然因素和土壤管理,47.46%,24.51%,三、土體構(gòu)造,耕層構(gòu)造: 耕層三相比和上下層緊實(shí)狀況，人為耕作活動(dòng)創(chuàng)造對(duì)生產(chǎn)有利的耕層構(gòu)造。（三項(xiàng)比2:1:1較合適） 質(zhì)地剖面(texture profile) :主要有上砂下黏（上松下緊）、上黏下砂（上緊下松）和夾層型,結(jié)構(gòu)剖面(structure profile)：與質(zhì)地剖面關(guān)系密切。耕層結(jié)構(gòu)受人為活動(dòng)影響大，心土、底土結(jié)構(gòu)主要是自然過(guò)程的產(chǎn)物，改良難度大。,孔度剖面：主要決定于質(zhì)地剖面和結(jié)構(gòu)剖面。 作物適宜的土壤孔

38、度剖面：上虛下實(shí)。通氣孔度8-10%以上。,本章小結(jié),一、核心名詞,1. 土壤容重 2.土壤比重 3. 土壤結(jié)構(gòu)體 4.土壤結(jié)構(gòu)性 5. 土壤孔度 6. 當(dāng)量孔徑 7. 團(tuán)粒結(jié)構(gòu) 8. 毛管孔隙,什么是土壤容重？土壤容重有哪些用途？ 什么是土壤質(zhì)地?不同質(zhì)地土壤的特性如何?如何改良土壤質(zhì)地? 2. 什么是土壤孔隙度？土壤孔隙有哪些類(lèi)型？各有何特點(diǎn)？ 3.土壤結(jié)構(gòu)類(lèi)型有哪些？團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤肥力上有何作用？ 4、計(jì)算容重為1.2g/cm3, 含水量為25的土壤的固、液、氣三相比（土壤比重2.65）。,二、思考題,一、土壤的力學(xué)性質(zhì) 二、土壤的耕性,第七章 土壤力學(xué)性質(zhì)與耕性,一、土壤的力學(xué)性質(zhì) 土

39、壤的力學(xué)性質(zhì)指土壤顆粒之間及土壤與外物之間的相互作用 ，包括： 粘結(jié)性 粘著性 塑性 脹縮性 耕作阻力,1、土壤粘結(jié)性和粘著性 cohesiveness and adhesiveness,土壤粘結(jié)性是土粒間通過(guò)各種引力而粘結(jié)在一起的性質(zhì)。這種性質(zhì)使土壤具有抵抗外力破碎的能力，也是耕作時(shí)產(chǎn)生阻力的主要原因之一。,土壤粘著性是土壤在一定含水量條件下，土粒粘附在外物（如農(nóng)具）上的性質(zhì)。土壤過(guò)濕耕作，土粒粘著農(nóng)具，增加土粒與金屬間的摩擦阻力，使耕作困難。,影響土壤粘結(jié)性和粘著性的因素 土壤質(zhì)地：土壤愈細(xì)，接觸面愈大，粘結(jié)性和粘著性愈強(qiáng)。 土壤含水量：含水量愈少，土粒距離愈近，分子引力愈大，粘結(jié)性愈強(qiáng)，

40、故干燥土塊破碎甚為困難。 土壤結(jié)構(gòu)：團(tuán)粒結(jié)構(gòu)可使土團(tuán)接觸面減少，因而其粘結(jié)性和粘著性降低，土壤疏松易耕。 土壤腐殖質(zhì)含量：腐殖質(zhì)含量增加可減弱黏土的粘結(jié)性，因?yàn)楦迟|(zhì)在土粒外圍形成薄膜，改變了黏粒接觸面的性質(zhì)。 土壤代換性陽(yáng)離子的組成：不同的陽(yáng)離子種類(lèi)可影響土粒的分散和團(tuán)聚。,2、土壤塑性(soil plasticity) 概念 （1）塑性(plasticity)：指土壤可塑性是指土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力造形，當(dāng)外力消失或土壤干燥后，仍能保持其塑形不變的性能。 土壤塑性是片狀黏粒及其水膜造成的。 （2）上塑限(upper plastic limit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最大含水量，又稱(chēng)流限

41、（liquid limit）。 （3）下塑限(lower plastic limit)：土壤呈現(xiàn)塑性的最小含水量，又稱(chēng)塑限(plastic limit )。 （4）塑性值(plastic index)：上塑限和下塑限的差值，又稱(chēng)塑性指數(shù)（plasticity number）。 塑性值愈大表示土壤塑性愈強(qiáng)。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量表示之，它們的數(shù)值隨著黏粒含量的增加而增大。,土壤可塑性的影響因素： 水分含量：干土沒(méi)有可塑性，當(dāng)水分含量逐漸增加時(shí)，土壤才表現(xiàn)出可塑性。 下塑限（塑限）：土壤開(kāi)始呈現(xiàn)可塑狀態(tài)時(shí)的水分含量稱(chēng)下塑限。 上塑限（流限）：土壤失去可塑性而開(kāi)始流動(dòng)時(shí)的土壤含水量稱(chēng)上塑限

42、。 土壤質(zhì)地：土壤中黏粒愈多，質(zhì)地愈細(xì)，塑性愈強(qiáng)。一般而言， 代換性陽(yáng)離子 土壤有機(jī)質(zhì) 土壤含鹽量等,各種質(zhì)地土壤的塑性值（含水量）,鈣或鈉飽和的黏粒礦物的塑限(含水量%),3、脹縮性swelling and shrinking 土壤含水量變化引起的或在含有水分的情況下因溫度而變化引起的土壤體積的變化。土壤脹縮性強(qiáng)會(huì)對(duì)植物根系產(chǎn)生機(jī)械損傷，易拉斷植物根系。 土壤脹縮性的影響因素 土壤膠體類(lèi)型 交換性陽(yáng)離子 質(zhì)地 結(jié)構(gòu),4、土壤耕作阻力,土壤的抗壓性、抗楔性和抗位移等力學(xué)特性等，是構(gòu)成 土壤耕作阻力的主要因素。,抗楔入性 抗壓性 位移阻力 受質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、含水量等影響,二、土壤耕性及其改良,土壤耕

43、性是指土壤在耕作過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特性，它是土壤物理機(jī)械性能的綜合表現(xiàn)。土壤耕性包括：,第一，耕作阻力：指土壤在耕作時(shí)產(chǎn)生的阻力大小。不同土壤的耕作阻力大小不同，如砂質(zhì)土、有機(jī)質(zhì)多或結(jié)構(gòu)良好的土壤，耕作阻力小;相反，質(zhì)地黏重、有機(jī)質(zhì)少及結(jié)構(gòu)不良的土壤，耕作阻力大。,第二、耕作質(zhì)量：指土壤在耕作后所表現(xiàn)的狀況。凡是耕后土壤疏松、細(xì)碎、平整，孔隙狀況適中，有利于種子發(fā)芽出土及幼苗生長(zhǎng)者為耕作質(zhì)量好，反之，為耕作質(zhì)量差。,第三、宜耕期：指土壤適于耕作的時(shí)間長(zhǎng)短，也可以說(shuō)是耕作對(duì)土壤水分狀況要求的嚴(yán)格程度。,土壤耕性與土壤的物理機(jī)械性能、土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)和水分含量等因素有關(guān),土壤的結(jié)持性consi

44、stence 指不同含水量下土壤具有的粘結(jié)、粘著或抗變形、斷裂的屬性。,土壤耕性的改良措施,增施有機(jī)肥料 合理灌排，適時(shí)耕作 客土法 土壤少耕法、免耕法,少耕和免耕技術(shù),少耕是指在常規(guī)耕作基礎(chǔ)上盡量減少土壤耕作次數(shù)或全田間隔耕種、減少耕作面積的一類(lèi)耕作方法。此方法有覆蓋殘茬，蓄水保墑和防水蝕、風(fēng)蝕的作用，但在雜草危害嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)配合雜草防除措施。 免耕又稱(chēng)零耕、直接播種，是指農(nóng)作物播種前不用犁、耙整理土地，直接在茬地上播種，播后和農(nóng)作物生育期間也不使用農(nóng)具進(jìn)行土壤管理的耕作方法。,少耕、免耕的依據(jù)： 用生物措施代替土壤耕作。 用化學(xué)措施及其他新技術(shù)代替土壤耕作。 采用先進(jìn)的農(nóng)機(jī)具代替土壤耕作。,

45、少耕、免耕的優(yōu)點(diǎn)： (少耕、免耕和覆蓋，可減輕水蝕和風(fēng)蝕以及土壤水分蒸發(fā)； 秸稈覆蓋使表土有機(jī)質(zhì)增加。土壤好氣性分解減慢，利于有機(jī)質(zhì)積累； 農(nóng)耗時(shí)間減少； 節(jié)約成本。,少、免耕存在的問(wèn)題： （1）多年少免耕后多數(shù)土壤有變緊實(shí)的趨勢(shì)； （2）耕作表層有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分富化而下層貧化； （3）影響有機(jī)肥、化肥與殘茬的翻埋，土肥難于融合； （4）雜草蟲(chóng)害增多； （5）殘茬覆蓋導(dǎo)致地溫下降。,第八章 土壤熱性質(zhì) Soil heat,一、土壤熱量來(lái)源 二、土壤表面的輻射平衡及影響因素 三、土壤的熱量平衡 四、土壤熱性質(zhì) 五、土壤溫度,土壤熱狀況也是土壤重要的肥力因素之一，直接或間接對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響,一、土壤

46、熱量來(lái)源 Sources of heat 土壤熱量的最根本來(lái)源。太陽(yáng)能的99%為短波輻射。當(dāng)太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣層時(shí)，一部分熱量被大氣吸收散射，一部分被云層和地面反射，而土壤只吸收其中一少部分。 微生物分解有機(jī)質(zhì)過(guò)程是放熱過(guò)程。釋放的熱量一部分作為微生物能源，大部分用來(lái)提高土溫。 地殼傳熱能力差，對(duì)土壤溫度影響極小，可忽略不計(jì),太陽(yáng)輻射能 Solar radiant energy,生物熱 Biological heat,地?zé)?Underground heat,二、土壤表面的輻射平衡及影響因素 Radiation balance on soil surface and its influence f

47、actors 地面輻射平衡 Radiation balance 太陽(yáng)直接短波輻射(I) 地面短波反射(I+H) 天空(大氣)短波輻射(H) 地面長(zhǎng)波輻射 E 逆輻射(長(zhǎng)波輻射) (G) 以R代表地面輻射能的總收入減去總支出的平衡差值 R=(I+H)(I+H) +(GE) =(I+H)(1) r I+H投入地面的太陽(yáng)總短波輻射(環(huán)球輻射 (I+H)被地面反射出的短波輻射，(為反射率) r=EG是土壤向大氣進(jìn)行長(zhǎng)波輻射量(E)與大氣升溫反向土壤輻射量(G)的差值；,收入,支出,Sun,I,G,E,r,H,大氣吸收,云層散射,大氣散射,云層吸收,地面輻射平衡的影響因素 Influence facto

48、rs 太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度 Solar radiation intensity 主要取決于氣候；晴天比陰天的輻射強(qiáng)度大。天氣條件相同條件下取決于太陽(yáng)光在地面上的投射角(日照角)，投射角又受緯度和坡向坡度等影響。 地面的反射率 Reflection ratio of soil surface 太陽(yáng)入射角、日照高度、地面狀況，地面狀況又包括顏色、粗糙程度、含水狀況、植被及其他覆蓋物狀況 地面有效輻射 Available radiation of surface 云霧、水汽和風(fēng)。強(qiáng)烈吸收和反射地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，減少有效輻射。,三、土壤的熱量平衡 Heat balance of soil,當(dāng)土面獲得太陽(yáng)輻

49、射能轉(zhuǎn)換為熱能時(shí)，大部分熱量消耗于土壤水分蒸發(fā)和土壤與大氣之間的湍流熱交換，一小部分被生物活動(dòng)所消耗，只有很少部分通過(guò)熱交換傳導(dǎo)至土壤下層。,土壤熱量收支 Soil heat budget Q單位時(shí)間內(nèi)土壤實(shí)際獲得或失掉的熱量； R輻射平衡； P土壤與大氣層之間的湍流交換量； LE水分蒸發(fā)、蒸騰或水汽凝結(jié)而造成的熱量損失或增加的量； S土面與土壤下層的之間的熱交換量。 正負(fù)雙重號(hào)表示不同情況下有土溫增或減的不同方向 一般情況下： 白天Q為正值，即土壤溫度升高； 夜晚Q為負(fù)值，土表不斷向外輻射損失熱量，溫度降低。,Q=RPLE+S,1、土壤熱容量 Heat capacity of soil 重量

50、熱容量(Cp)：?jiǎn)挝恢亓客寥罍囟壬?所需的熱量(J/g)。 容積熱容量(Cv)：?jiǎn)挝蝗莘e土壤溫度升高1所需的熱量(J/cm3)。 土壤組成分復(fù)雜，每種成分的熱容量都不一樣:,Cv = Cp soil bulk density,四、土壤熱性質(zhì) Soil heat properties,Soil mineral particle: mCv=1.9 J/cm3 Soil organic matter: oCv=2.5 J/cm3 Soil water: wCv=4.2 J/cm3 Soil air: aCv=1.2610-3 J/cm3,mCv、oCv、wCv和aCv分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和

51、空氣的容積熱容量； Vm、Vo、Vw和Va分別為土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水和空氣體積百分?jǐn)?shù)。 氣體的熱容量可忽略，公式可簡(jiǎn)化為： 影響土壤熱容量組分中，土壤水有決定性作用。 從土壤三相角度看，液相的土壤水分的熱容量最大，氣相最??；,Cv=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw J/(cm3) ,Cv=mCvVm+OCvVo+wCvVw+aCvVa,土壤熱容量可用三相物質(zhì)熱容量和組成比例計(jì)算：,固相中，腐殖質(zhì)熱容量與其他成分相比有明顯優(yōu)勢(shì)，其他各組分熱容量彼此差異不大，所以土壤熱容量大小主要決定于土壤水分多少和腐殖質(zhì)含量。但是有機(jī)質(zhì)含量比較固定，很難在短期內(nèi)改善，只有水分是易變量，可以通過(guò)灌排調(diào)節(jié)土溫。

52、,2、土壤導(dǎo)熱率 Heat conductivity of soil 土壤具有的將所吸熱量傳到鄰近土層的性質(zhì)。 單位厚度(1cm)土層，溫差1，每秒經(jīng)單位斷面 (1cm2)通過(guò)的熱量焦耳數(shù) J/(cms)。,導(dǎo)熱性,導(dǎo)熱率,Q流動(dòng)的熱量 A面積 T時(shí)間 t1、t2土層兩端的溫度 d土層厚度,熱量傳導(dǎo)方向： 高溫處 低溫處,土壤組分導(dǎo)熱率 Heat conductivity of different soil composition 土壤固體部分 Soil solid particle ：8.410-32.510-2 J/(cms) 土壤水Soil water ： 5.43910-35.8581

53、0-3 J/(cms) 土壤空氣Soil air ： 2.30110-42.34310-4 J/(cms) 水的導(dǎo)熱率大于空氣導(dǎo)熱率，當(dāng)土壤含水量低時(shí)，由于空氣導(dǎo)熱率很小，因此土壤導(dǎo)熱率小，特別是疏松孔隙多土壤，導(dǎo)熱率小。若含水量低但土壤緊實(shí)，熱量可通過(guò)土粒(礦物質(zhì))傳導(dǎo)，導(dǎo)熱率則較大。,土壤導(dǎo)熱率的意義 Importance of heat conductivity of soil 導(dǎo)熱性好的濕潤(rùn)表土層白天吸收的熱量易于傳導(dǎo)到下層，使表層溫度不易升高；夜間下層溫度又向上層傳遞以補(bǔ)充上層熱量的散失，使表層溫度下降也不致過(guò)低，因而導(dǎo)熱性好的濕潤(rùn)土壤晝夜溫差較小。,土壤溫度決定于土壤導(dǎo)熱率和熱容量

54、。如果熱量一定， 土壤溫度升高的快慢和難易決定于其熱擴(kuò)散率。,標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在土層垂直方向上每厘米距離內(nèi)，1的溫度梯度下，每秒流入1cm2土壤斷面面積的熱量，使單位體積(1cm3)土壤所發(fā)生的溫度變化，以D表示。 土壤導(dǎo)熱率J/(cms) ； Cv土壤容積熱容量(J/cm3),D=/ Cv (cm2/s),3、土壤熱擴(kuò)散率 Heat diffusivity of soil,影響、Cv和D的因素： 質(zhì)地、松緊度、結(jié)構(gòu)及孔隙狀況等 土壤水：D=5.02110-3/4.184 土壤空氣：D=2.09210-4/1.25510-3 土粒：D=8.410-3-2.510-2/1.9 土壤固相物質(zhì)組成穩(wěn)定，

55、土壤熱擴(kuò)散率 主要取定于土壤水和空氣的比例。 當(dāng)土壤含水率由小增到某一值時(shí)，D逐漸增加至最大值；此時(shí)含水量再增加，D反而變小。因?yàn)榍捌诤吭黾?，和Cv都增大，但后期土壤含水量增大，雖然增大，但Cv增大更快一些，所以D反而逐漸減小。,Effect of texture and water content on heat diffusivity of soil,五、土壤溫度Soil temperature,土壤溫度是太陽(yáng)輻射平衡、土壤熱量平衡和土壤熱學(xué)性質(zhì)共同作用的結(jié)果。,Soil temperature is a combined results of solar radiation bala

56、nce, soil heat balance and soil heat properties. Soil temperature is an extremely dynamic property, varying diurnally and seasonally, with the effects being most rapid and extreme towards the surface.,土溫日變化 Diurnal change of soil temperature On a diurnal time-scale, soils are heated during the day a

57、nd the effect gradually extends downwards. At night soils cool rapidly at the surface and heat is transferred upwards from within the soil.,土表溫度最高值出現(xiàn)在當(dāng)?shù)貢r(shí)間1314時(shí)，最低溫出現(xiàn)在日出之前。 土溫日變幅以表土最大，至40100cm深處變化幅度小甚至消失。,亞熱帶地區(qū)裸露粉壤質(zhì)土壤溫度日變化圖式(據(jù)Scott H D，2000),土溫季節(jié)(年)變化 Seasonal change of soil temperature Seasonal heat

58、ing and cooling cycles operate in a similar manner, but they penetrate deeper into the soil than diurnal cycles because the time-scale is much greater; diurnal cycles usually affect only the upper 30cm or so, whereas seasonal cycles can penetrate to a depth of several metres.,升溫階段：1月至7月，7月達(dá)最高； 降溫階段：7月至次年1月，1月達(dá)最低。 土層愈深，最高溫和最低溫達(dá)到的時(shí)間落后于表層土壤，稱(chēng)為“時(shí)滯”。溫度的變幅也隨土層深度而縮小，至520米深處，土溫年變幅消失。,緯度,坡向,坡度,北半球南坡接受太陽(yáng)輻射