土壤的孔性结构性和耕性.ppt

第五章 土壤的孔性、结构性和耕性,教学目标：,1、掌握土壤孔性相关的概念、孔隙类型；2、土壤孔性评价标准与调控3、了解土壤的结构体的种类4、了解团粒结构形成掌握其与肥力的关系5、学习土壤耕性与土壤物理机械性等（概念）,第一节 土壤孔性,第三节 土壤耕性,第二节 土壤结构性,目 录,第一节 土壤孔性,1、土壤孔隙度的概念及计算2、土壤密度和容重3、土壤孔隙度的分级4、土壤孔性的评价及其影响因子,一、土壤孔隙度概念及计算,小 孔 隙,大 孔 隙,土壤固、液、气三相的容积分别占土体容积的百分率，称为固相率、液相率和气相率。三者之比即是土壤三相组成,1、三相比,2、土壤孔隙度(或孔度)：单位土壤容积内孔隙所占的百分数。孔隙度1固相率 液相率气相率,3、适宜的土壤三相比为：固相率50%左右，容积含水率25-30%，气相率15-25%。,砂土 3045 壤土 40-50%粘土 45-60%泥炭土 80 结构良好的壤土和粘土的孔度高达55-65%，甚至在70以上。,4、总孔度的范围,所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例，叫做土壤总孔隙度（简称总孔度或孔度），以百分数（）或小数表示。,最松和最紧的排列,方体排列的孔度为47.46%（左）三斜六面体排列的孔度为24.51（右）,二、土壤的密度和容重,（一）土壤密度 1、土壤密度：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量（实用上 多以重量代替，克/厘米3）。,2、土壤比重：单位体积的固体土粒的重量与同体积水 的重量之比。无量纲。数值与土壤密度相等。,多数土壤的密度为2.62.7克/厘米3，在机械分析中计算各级土粒的沉降速率时，往往采用“常用密度值”即 常用土壤密度值：2.65克/厘米3。,注意,在同一土壤中,不同大小土粒的腐殖质含量和矿物组成不同，因而其密度也不同。,1、土壤容重 田间自然垒结状态下单位容积土体（包括土粒和孔隙）的质量或重量(克/厘米3或吨/米3）。曾称土壤假比重。它的数值总是小于土壤密度，两者的质量均以105110下烘干土计。单位容积原状土壤（包括孔隙）的质量。,（二）土壤容重,土壤容重值多介于克/厘米3范围内,夯实的土壤容重则可高达克/厘米3,2、土壤容重的用处：（1）计算土壤孔隙度 根据实测土壤的容重与密度，按下式计算：,（2）计算工程土方量（3）估算各种土壤成分储量（4）计算土壤储水量及灌水（或排水）定额,3、影响容重值的因素 质地结构有机质含量各种自然因素人工管理措施,1.非活性孔隙：当量孔径 0.002 mm的孔隙，根毛和微生物不能进入此孔隙。,三、土壤孔隙度的分级,2.毛管孔隙：当量孔径为0.020.002 mm的孔隙,植物细根、原生动物和真菌不能进入毛管孔隙中，但根毛和细菌可在其中生活。,3.通气孔隙：当量孔径 0.02 mm的孔隙,其中 0.2 mm的粗孔植物的细根可伸入其中；mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。,4.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（1530 cm）分别为50%和10%。,（一）孔性评价,1、总孔度适宜，一般旱地土壤，总孔隙度应 50%或稍高,因此，在评价其生产意义时，孔隙分布比孔隙度更为重要,2、各级孔隙搭配适宜，50%总孔隙度前提下，空气孔隙度10%，一般为15-20%无效孔隙尽量减少，毛管孔隙尽量增加。这样的孔隙分布 才能保证作物正常生长发育,3、上虚下实，上粗下细，保水保肥、托水托肥,四、土壤孔性的评价及影响因子,土壤孔性与作物生长,适于作物生长发育的土壤孔性指标 孔度 通气孔度旱地 50-56%8-10%（15-20更好）土体内 上虚下实 30cm耕层：上部（0-15cm）55%15-20%下部（15-30 cm）50%10%,上虚：有利于通气，透水和种子萌发破土下实：有利于保水肥和扎根,1土壤质地,（二）影响孔性的因素,砂：孔度小（38-46%），均一，大孔隙居多。粘：孔度大，孔径均一，以毛管孔和非毛管孔为主壤：孔度居中（43-50%）孔径分布适中。,2土粒排列方式,理想土壤：假定全部土粒都是大小相等的刚性光滑球体，当球体呈松排列时其孔隙度为47.64,紧排列时则孔隙度为25.95,球形土粒的松紧排列,真实土壤：镶嵌；土团、根孔、虫孔以及裂隙的存在,3土壤结构,土壤孔隙状况与土粒的团聚1.单粒 2.一级团聚 3.二级团聚 4.三级团聚,孔隙度增加的顺序为：26.64559 70,4土壤管理,深耕1米对土壤松紧和孔隙的改善状况,（三）土壤孔性调节,1、改良土壤质地状况2、建立良好的土壤结构体3、增施有机肥料、种植绿肥4、加强土壤有效管理,增施22.5t/hm2有机肥，总孔隙度35.4%上升为38.7%毛管孔隙度23.4%上升为28.7%林地土壤管理，土内爆破松土 新垦林地较次生稀疏灌丛林地土壤容重下降0.14g/cm3总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了2.79%和1.29%,第二节 土壤结构性,一、概念二、土壤结构体的类型三、土壤结构的形成因素四、土壤结构与土壤侵蚀的关系五、土壤结构性评价六、土壤结构与土壤肥力七、土壤结构的改良,第二节 土壤结构,一、概念：1、土壤结构体：单粒或复粒互相胶结在一起形成的团聚体。2、土壤结构性：土壤中单、复粒数量、大小、形状、性质及其相互排列的孔隙状况等的综合特性。,土粒的排列方式,二、土壤结构类型,根据土壤结构体的形状：块状、核状、粒状、团粒、柱状（棱柱状、柱状）、片状、板状。,土壤结构体,1、块状结构体：,（1）长、宽、高大体相似，无明显的棱角。（2）直径10cm的为大块状；5cm的为碎块状；5-10cm的为块状，北方群众称作“土坷垃”。（3）有机物质缺乏、质地粘重（中壤质以上）的土壤表层。,（一）不良结构：,2、核状结构体：,（1）长、宽、高大体相似，有明显的棱角。（2）直径为10-20cm，群众叫它“蒜瓣土”、“鸡粪土”。（3）有机物质缺乏、质地粘重（中壤质以上）的土壤下层。（4）坚硬而泡水不散，在土壤团聚体分析时，易被误认为是水稳性团聚体，但它不具备多孔特性。,3、片状结构体：,（1）结构体呈扁平状，农民叫它“卧土”。（2）由于流水沉积或某些机械压力所造成。（3）耕作土壤的犁底层。（4）土壤有机物质贫乏。,灰化土的灰化层是典型的片状结构,棱柱状结构是在干湿交替频繁的情况下所形成的。,4、柱状结构体：,（1）圆柱状：也称为拟柱状，棱角不很明显，主要发生在碱化层中，成为碱土的特征结构。（2）棱柱状结构：属于干旱半干旱地区的一种土壤结构类型,团粒状结构,最理想的结构,（二）良好结构,单个土粒,团聚体,微团粒,第一阶段：单粒（或粘粒）形成初级复粒或致密的微团聚粒。稳定性差，易分散。第二阶段：各种胶结物质或外力作用，使初级复粒进一步相互逐级粘合、胶结、团聚，依次形成第二级、第三级，再经多次聚合，最终成为大小形状不同的团粒结构体。,团粒结构在土壤肥力上的意义,小水库 团粒结构的小水库作用主要表现为透水性好，可接纳大量雨水和灌溉水，而团粒内部保水性强，天旱时还可防止水分蒸发。小肥料库 团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化，保存养分。空气走廊 空气走廊作用是由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通。,三、土壤结构形成的因素,（一）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。,（二）使土粒聚合的阳离子、水膜和其他胶结物质,形成微凝聚体。1、阳离子：带正电，可吸附带负电的土壤胶体。Fe3+Ca2+Na+2、水膜的粘结作用 土粒在水膜的作用下，粘结在一起形成土团。在土粒接触处形成弯月面，由于弯月面内侧的负压，把相邻的土粒团聚在一起。但必须指出，水膜粘结作用形成的土团是没有水稳性的，水分增多，会造成土粒分散。,土粒,土粒,土粒,Ca2+,腐 殖 质,土粒,土粒,土粒,Fe2+,腐 殖 质,Fe3+,Al3+,3、其他胶结物质（1）简单的无机胶体 土壤中的Fe2O3xH20、Al2O3Y H20、SiO2Z H20等，常以胶膜形态包被在一起。（2）粘粒 粘粒具有巨大的表面积，粘结力很强。（3）有机质 土壤中的腐殖质、多醣类、蛋白质、木质素以及许多微生物的分泌物和菌丝均有团聚作用。,砂粒,砂粒,粉粒,粉 粒,粘粒,腐殖质,（三）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：1、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；2、大气变化：干湿、冻融交替；3、人为活动：耕作、施肥。,四、土壤结构和土壤侵蚀及生态环境关系,黄土高原,沙漠,五、土壤结构性的评价,（一）土壤结构的孔隙状况 1.块状、核状、柱状、棱柱状和片状结构体 总孔隙度小，主要是小的非活性孔隙和毛管孔隙，结构体之间大的通气孔隙，往往成为漏水漏肥的通道。植物根系很难穿扎，干裂时常扯断根系。,2.团粒结构体 不仅总孔隙度大，而且内部有多级大量的大小孔隙，团粒之间排列疏松，大孔隙较多，兼有蓄水和通气的双重作用。,五、土壤结构性的评价,（二）土壤结构的稳定性,机械稳定性：抵抗机械压碎的能力；如耕 作；可通过人工结构改良剂增加稳定性。生物稳定性：抵抗微生物分解的能力。水稳定性：结构体浸水后不易分散的性能。,六、土壤结构与土壤肥力,1、土壤的表层，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、土壤结构可以改变质地对土壤孔隙的影响。,七、土壤结构的改良1、合理的耕作与灌溉。喷灌、滴灌好、避免大水漫灌、太急的喷灌等不良方式。2、种植绿肥和牧草，合理轮作。3、围栏保护，避免人为的践踏，通过生物措施改良。4、深翻，施用有机肥。,5、施用结构改良剂（1）人工土壤结构改良剂：人工提取或人工合成的高分子有机化合物。聚丙烯酰胺除改良土壤结构，还可蓄水保墒。（2）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。,第三节 土壤物理机械性与耕性,一、土壤的物理机械性1、粘结性：指土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。这种性质使土壤具有抵抗外力（机械破坏和根系穿插时）而不被破坏的能力。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：是土壤在一定含水量的情况下，粘附其它物质的性能。是土粒分子与外物之间通过水分子吸引力而产生的性质。在土壤湿润时产生粘着性（土壤含水量达到全蓄水量的45%左右）；水分过多时（超过全蓄水量80%左右）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，仍能保持原形状的性能。原因：粘粒成薄片状，在有水存在的条件下，粘粒表面被包一层水膜，外力揉搓时，片状的粘粒重新排列且粘结固定，由于粘结力的存在，失水后能保持原状。塑性值愈大表示土壤塑性愈强。上塑限、下塑限和塑性值均以含水量表示之，它们的数值随着粘粒含量的增加而增大。,4、土壤胀缩性 土壤干时收缩，湿时膨胀的特性。,影响因素（1）阳离子 当土壤胶体被强烈解离的阳离子（如钠）饱和时，膨胀性最强，如交换性Na+被Ca2+置换则膨胀性变弱。各种阳离子对膨胀的作用次序如下。（2）土壤质地 土壤质地愈粘重，即粘粒含量愈高，尤其是扩展型粘粒矿物（蒙脱石、蛭石等）含量愈高，则胀缩性愈强。,5、土壤松紧性：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。土壤松紧度的表示方法：（1）以穿透土壤所产生的阻力大小来表示；（2）以容重大小表示。,二、土壤耕性 土壤耕性：由耕作所表现出来的土壤物理性质。1、耕作的难易程度：指土壤对机具的阻力大小。2、耕作质量：是指耕作后的土壤性状，对植物生长发育的影响。土壤疏松、细碎、平整、松紧适中有利于植物的生长，称为耕作质量好。,土壤结构性与土壤耕性的关系如下：,三、土壤耕性的调节,调节土壤的耕性可从以下几个方面进行：(一)增施有机肥(二)客土改良质地(三)合理灌排，适时耕作,一、名词,1.比重 2.容重 3.土壤孔隙度 4.当量孔隙 5.团粒结构 6.土壤结构体 7.土壤结构性,思考题,1、团粒结构在土壤肥力方面作用和意义有哪些?2、为什么说粒状团粒状结构是农业生产上比较理想的结构?培育良好结构的有效途径是什么?,二、问答题,