2016 第三章1 土壤孔隙与结构.ppt

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1、上节回顾,土壤胶体土壤溶液,土壤胶体分类,水散微团聚体,Na分散微团聚体,Na质机械分散团聚体,土壤胶体构造,土壤胶体 分散系,土壤溶液,胶粒核,双电层,决定电位 离子层,补偿离子层,土壤微粒,非活性补偿 离子层,扩散层,补偿离子层,土壤胶体 电荷,可变电荷,永久电荷,粘土矿物形成过程中，晶架内的组成离子常被另一种电性相同且大小相近的离子所替代，产生的电荷称为永久电荷。不受介质pH值的影响,由胶体表面分子或原子团解离所产生的电荷,土壤胶体电荷,同晶替代,表面分子离解,结构断裂,土壤溶液,土壤溶液：含有溶质和溶解性气体的土壤间隙水,1、是养分的转化剂2、是养分的运输载体3、是养分消耗过程的调节剂

2、,土壤溶液在土壤-植物系统中的作用,土体的血液,第三章 土壤的基本性状,主要内容,第一节 土壤的孔隙性第二节 土壤的结构性第三节 土壤的耕性第四节 土壤的酸碱性第五节 土壤的电性与离子交换第六节 土壤的氧化还原状况,本章重点,土壤的容重及孔隙度的计算团粒结构的特点（优点）土壤酸度的种类、来源、与养分的关系土壤离子交换特点、意义土壤氧化还原状况与土壤管理的关系,第一节 土壤的孔隙性,第一节 土壤的孔隙性,土壤相对密度和容重土壤孔隙度的概念及计算土壤孔隙类型土壤孔性与作物生长,土壤的相对密度：单位体积土壤固体颗粒(不含孔隙)的烘干重与同体积水重之比。,土壤相对密度和容重,注意,同一土壤中，不同大小

3、土粒的腐殖质含量和矿物组成不同，因而其密度也不同。多数土壤的密度为2.62.7g/cm3，因此计算中往往采用“常用密度值 2.65 g/cm3。,土壤容重（Bulk Density）*：自然状态下单位体积土壤（包括孔隙体积）的烘干重土壤容重值多介于3范围内夯实的土壤容重则可高达3,土壤相对密度和容重,环刀法测定土壤容重,影响容重值的因素质地（砂质土、黏土）结构有机质含量各种自然因素和人工管理措施(灌溉、排水、耕作、施肥),耕层土壤容重一般以1.01.3 g/cm3为宜。,试验一：不同施肥措施,试验二：不同耕作方式土壤容重（g/cm3）,土壤容重的用处*计算工程土方量估算各种土壤成分储量计算土壤

4、孔隙度计算土壤储水量及灌水（或排水）定额,土壤相对密度和容重,土壤重量=土壤体积土壤容重,计算工程土方量,例：1公顷耕层土壤重量（耕层以20 cm计算，容重为1.25 g/cm3）=10000m20.20m1250kg/m3=2500000 kg=2500 t,估算各种土壤成分储量,例：耕层土壤（20 cm计算，容重为1.25 g/cm3），有机质含量为15 g/kg，全氮含量0.75g/kg。求每公顷土壤中有机质和全氮的储量？有机质储量=10000m20.20m1.25g/cm315g/kg=37500000 g=37500 kg=37.5 t 全氮储量=10000m20.20m1.25g/

5、cm30.75g/kg=1875000 g=1875 kg=1.88 t,土壤孔隙,土壤孔隙度的概念及计算,土壤孔隙度的概念及计算,土壤孔隙：土壤中土粒与土粒、土团与土团之间相互支撑，构成许多弯弯曲曲、粗细不同和形状各异的孔隙,土壤孔隙度(孔度)*：指一定体积的土壤中，孔隙的体积占整个土壤体积的比例（%），也叫总孔隙度,土壤孔隙度的概念及计算,疏松排列,紧密排列,47.46%,24.51%,孔隙度,土壤的三相,土壤孔隙度的概念及计算,固相率固相容积/土体容积容重/密度,液相率液相容积/土体容积土壤容积含水率土壤质量含水量(%)*土壤容重,气相率气相容积/土体容积 孔隙度-液相率 孔隙度-容积含

6、水率,土壤三相比固相率：容积含水率：气相率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%,土壤孔隙度的概念及计算,计算土壤孔隙度,例：求某土壤孔隙度（容重为1.25 g/cm3）=（1-1.25/2.65）100%=52.8%,计算土壤储水量,1hm2的1m土层储水量：=10000m21m1.3 g/cm325%=10000m21m1.3 t/m325%=3250 t/hm2=3250m3/hm2=325mm,设土壤田间持水量为25%，容重为1.3 g/cm3。求1公顷的1m深土层的储水量？,公式,土壤孔隙类型,小孔隙,大孔隙,非活性孔隙 0.02mm,孔隙类

7、型,土壤孔隙类型,（无效孔隙）,（水分借毛管引力）,（空气通道、漏水漏肥）,土壤适宜通气状况,总孔隙50%非活性孔隙尽量少通气孔隙10%+通气孔隙：毛管孔隙=1：1 or 1:2,4 土壤孔隙状况与土壤肥力,“上虚下实”上层土壤质地疏松，有适 量的通气孔隙，透水透气 下层质地比较紧实，毛管 孔隙多，保水保肥,增施有机肥能够改善土壤孔隙状况,4 土壤孔隙状况与作物生长,小麦根系,黄瓜根系,马铃薯根系,第二节 土壤结构性,第二节 土壤结构性,土壤结构体的类型团粒结构与土壤肥力土壤结构体的形成土壤结构性评价与管理,两个概念1、结构体（团聚体）土粒相互胶结成各种形状和大小不一的土团2、结构性 土壤中单

8、粒、次生单粒或团聚体的数量、相应的孔隙状况等综合特性,土壤结构体的类型,土壤结构体的类型,土壤结构体的类型,块状和核状结构 形状：立方体型，边面棱角不明显，内部紧实。出现部位及原因：出现部位：表土层、耕作层 出现原因：有机质少，质地粘重。大小划分（轴长）：10 cm 大块状结构；510 cm 块状结构；15 cm 碎块状结构。,“土坷垃”,土壤结构体的类型,块状和核状结构 形状：立方体型，边面棱角明显，结构表面往往有铁锰胶膜出现，泡水以后不易散开。出现部位及原因：出现部位：淀积层（心土、底土层耕作层）出现原因：有机质极缺，质地粘重，干湿冻融交替作用下形成。大小划分（轴长）：13 cm,土壤结构

9、体的类型,柱状和棱柱状结构（立土）形状：侧面，横断面形状不规则。出现部位及原因：出现部位：常在干旱半干旱地带的底土出现，是碱化土壤的标志特征，出现原因：质地粘重，干湿交替作用下形成。大小划分（轴长）：大柱状结构，5cm；柱状结构，35cm；小柱状结构，3cm。,土壤结构体的类型,片状结构（立土）形状：扁平状，卧土。出现部位及原因：a)表层，结皮或结壳，雨后或灌溉后形成。b)老耕地犁底层，耕作压实形成。大小划分（轴长）：3mm者为板状，3mm者为片状。,这些类土壤结构体有利于植物生长么？WHY?,孔隙少，水气不通，微生物活动弱，养分无法释放，拉断根系,土粒排列紧凑，基本是毛管孔隙，几乎无大孔隙，

10、不利于根系发育和透水通气保水,土壤结构体的类型,团粒状和粒状结构 形状：圆球形（“蚂蚁蛋”，“米糁子”）出现部位：表层，有机质肥沃土壤。大小划分（轴长）：0.2510 mm者为团粒结构；0.25 mm者为微团粒结构。,46,Morphology of soil structural unit in soil profile 土壤剖面上结构体的形态,团粒结构是农业生产上理想的土壤结构小水库小肥料库空气走廊易于耕作,团粒结构与土壤肥力,团粒结构与土壤肥力,小水库：团粒结构透水性好，可接纳大量降水(precipitation)和灌溉水(irrigation water)，而团粒内部保水性强，天旱(d

11、rought)时还可防止水分蒸发(evaporation)。,小肥料库：具有团粒结构的土壤，通常有机质含量丰富。团粒结构表面为好气作用，有利于有机质的矿质化(mineralization)，释放养分。团粒内部则有利于腐殖化(humification)，保存养分。,空气走廊：由于团粒之间的孔隙较大，有利于空气流通(ventilation)。,第一阶段：土壤单粒被粘粒、腐殖质等胶结物质胶结、凝聚成微团聚体,第二阶段：在干湿交替、耕作、根系的穿插、挤压、分割等外力作用下形成结构体,土壤结构体的形成,土壤结构体的形成,切割造型过程,粘结团聚过程,“多级团聚说”,凝聚作用,水膜的粘结作用,有机物质的胶结

12、作用及复合作用,有机矿质复合体,动物的作用,干湿冻融交替,土壤耕作,常见阳离子凝聚能力：,Fe3+Al3+Ca2+Mg2+H+NH4+K+Na+,阳离子凝聚作用(cation coagulation)土壤胶粒通常带有负电荷，带负电荷的土壤胶粒在阳离子作用下，发生相互凝聚。,水膜(water film)的粘结作用 土粒在水膜的作用下，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，形成土团。,Soil particle,Soil particle,水膜,土壤胶体的胶结作用(cementation),a、粘粒,b、有机质,有机矿质复合体的胶结作用,干湿交替和冻融交替作用,生物

13、的作用,土壤耕作,干湿交替胶体物质的干缩湿胀导致，破碎土团冻融交替冰的挤压，破碎土团；胶体脱水凝聚（北方秋耕、冬灌和冬犁晒垡）,分割和挤压作用分泌物和死亡后产生的多糖和腐殖质的团聚作用真菌、放线菌菌丝的缠绕蚯蚓的加工作用,疏松土壤，破除结皮和板结结合施肥，特别是有机肥，利于发挥胶结剂作用耕作要掌握好宜耕期,切割造型过程,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）轮作与间套种水旱轮作禾本科与豆科间作轮作、套作3）施肥、改良化学性质有机肥、稻草直接还田、石灰、化肥,土壤结构性评价与管理,4）结构改良剂（soil conditioner）天然：从天然有机物提取多糖、多糖醛、纤维素、木质素、树脂和腐殖酸人工合成：聚丙烯酸类、醋酸乙烯马来酸类、聚丙烯醇类、四基铵盐化合物等,土壤结构性评价与管理,用量仅为土重的0.01%-0.1%，效果可维持23年,土壤改良剂的应用,本节思考题,1、名词解释：密度、容重、孔隙度、团粒结构；2、计算：容重、孔隙度相关计算；3、土壤孔隙的类型及其作用；4、土壤结构体的类型？5、团粒结构在维持土壤肥力方面的作用？,THANKS,