第4章土壤的质地和结构性.

吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章1/97第四章土壤质地和结构SoilTextureandStructure吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章2/97Organicmatter5%（W）第一节土壤三相组成吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章3/971.1.1土壤密度1）概念：单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量称为土壤密度。（单位：g/cm3；t/m3）多以重量代替质量）固相容积（）固相颗粒质量（式中：3sscmV,gMsVsMs第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition1.1土壤密度(soildensity,)2）定义式：s吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章4/973）土壤比重（相对密度，真比重，soilspecificgravity，Gs）：单位容积固体土粒的质量与标准大气压下4℃时同体积水重之比。4）土壤密度与土壤比重区别：已知4℃时水的密度为1。所以，土壤比重和颗粒密度大小相等，区别在于颗粒密度有量纲，而比重没有量纲。5）影响土壤密度的因素：土壤密度仅仅取决于土壤固相颗粒的物质组成。第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章5/976）土壤密度值：绝大多数矿物的密度为2.60~2.70g/cm3之间，对于矿质土壤而言，经常取其中间值2.65g/cm3作为土壤密度近似值。7）土壤密度与质地关系：砂质土壤密度值与石英接近，而粘质土壤含铁、镁矿物较多，密度一般较大。有机质含量高的土壤密度小。所以，耕层土壤密度比底层土壤小。第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章6/97Questions1.密度与土壤压实程度有关系吗?2.土壤密度与土壤干湿程度有关系吗？3.土壤密度具有诊断特性的意义何在？吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章7/971.1.2土壤容重（假比重）（）(soilbulkdensity)间孔隙）土壤总容积（包括了粒土壤固相质量；式中：tsVMtsbVM1）概念：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(g/cm3；t/m3）。也称土壤假比重。质量以105－110℃下烘干土计，也有人叫干容重。2）定义式：b第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章8/97容重是土壤的一个动态性质，它的时空变异性很大，耕层以下相对稳定。土壤容重值多介于1.0-1.5g/cm3之间，夯实的土壤容重则可高达1.8-2.0g/cm3，土壤容重一般是密度的一半左右。1.1.3土壤容重的影响因素1）质地影响：砂土（1.2～1.8）壤土粘土（1.0～1.5）2）土壤结构特征：团聚良好的土壤小于结构不良的土壤3）土壤松紧程度:根孔、虫孔较多容重较小;耕层小于底土。4）有机质含量：含量高的土壤容重小；反之，则大。5）各种自然因素6）人工管理措施第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章9/97（1）是土壤松紧程度的重要判据之一松紧程度容重(g/cm3)孔度(%)最松松适合稍紧紧实1.01.0~1.141.14~1.261.26~1.301.306060~5656~5252~5050土壤松紧程度是土壤重要物理性质之一，它直接影响到土壤肥力状况，植物根系的发育。过松的土壤，使之根须难以扎稳、保水力弱、易跑风漏墒；过紧实的土壤，通气透水性差、易产生地面径流、微生物活性受到限制。依据作物类型适度调节很重要。一般来说，旱作土壤耕层的土壤容重在1.1～1.3g/cm3的范围内，能适应多种作物的生长发育的要求。1.1.4容重的意义与作用第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章10/97（2）计算土壤重量（AFS—acrefurrowslice)b6820cm6.6710201.151.510()150()30AFSgt面积（亩）土层厚度（耕层）（万斤）设耕层厚度0.2m，容重1.3t/m3，有机质含量15g/kg=0.015t/t，全氮量0.75g/kg=0.00075t/t，计算耕层土壤各种养分储量。1hm2（104m2）0.2m土层计：土壤=10000×0.2×1.3=2600t有机质储量=2600×0.015=39.0t全氮储量=2600×0.00075=1.95t（3）计算土壤各组分的数量第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章11/97设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3t/m31hm2的1m土层储水量=10000m2×1m×1.3t/m3×25%=3250t（m3/hm2）=325mm密度容重－孔隙度＝1（5）计算土壤孔隙度（4）计算土壤储水量和灌溉定额第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章12/971.1.5土壤容重的测量技术（测定必须用原状土样）(1)环刀法:进行田间原状土壤测定。由Coile于1936年首先提出。环刀(cuttingring)法测定土壤容重Themethodofdeterminingbulkdensityisbyusingsoilcores.Theseareobtainedwithaprobethatforcesacylinderintothesoil.Thesoilcanberemovedfromthiscylinderandcutintosectionsandplacedinanothercylinderfortransportationbacktothelaboratory.Careneedstobetakentoavoidcompactingthesoilduringandafterobtainingthecore.(2)蜡封法(结构体容重测定和易破裂和形状不规则的坚硬土壤)(3)土木工程上采用灌水法和灌砂法等,适于测定砂质土壤。(4)湿容重用中子仪和γ射线仪测定（Beer定律）第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章13/97容重和密度比较吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章14/971）三相组成指标：土壤的固相(solidphase)、液相(liquidphase)和气相(gas/gaseousphase)的容积分别占土壤容积的百分率称为固相率、液相率和气相率，三者之比叫土壤三相比。固相率＝（固相容积/土体容积）×100％液相率（容积含水率）＝（液相容积/土体容积）×100％气相率＝（气相容积/土体容积）×100％1.2土壤的三相和孔隙1.2.1三相组成和孔隙度(porosity)第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章15/971.2.2土壤孔隙度(soilporosity，f)：土壤孔隙容积占土壤总容积的百分数。)cmV);cmV1003t3f土壤总体积（孔隙占的容积（式中：tfVVf注意！孔度是土壤孔隙的一个总量概念，它并没有反映孔隙质量（孔径大小）；砂质土壤孔径很大，但孔隙总体积占的比例少，粘质土壤孔径虽小，但孔隙总量占的体积较大。所以，不能用孔度大小来描述土壤的通气、透水性强弱。孔度既可以表示成百分数，也可以表示成纯小数。孔隙度＝1－固相率＝液相率＋气相率第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章16/971.2.3孔隙比(voidratio,e)：孔隙容积与固相容积之比fsVeV定义式：111bsMMstsstsfssbsVVVVVVVe计算式：因为密度一般是容重的2倍，所以，e取值在1左右。孔隙比主要应用在土力学和土木工程方面。e值是多少？为什么？第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章17/97先测定土壤的固相率、液相率，再用差减法计算其气相率。1）固相率:由实测的土壤密度和土壤容重计算之：固相率＝（容重/密度）×100％2）液相率（容积含水率）液相率＝土壤含水量（质量％）×土壤容重土壤含水量（容积％）＝土壤含水量（质量％）/干土质量3）气相率气相率＝孔隙度－容积含水率＝1-固相率-液相率孔隙度＝1-固相率＝1－容重/密度土壤三相比＝固相率：容积含水率（液相率）：气相率1.2.4三相组成和孔度的测定及计算第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章18/97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%•旱作土壤耕层的土壤总孔隙度为50%-56%，通气孔度不低于10%，大小孔隙之比在1:2-1:4，较为合适。•作业：•一个湿重为1000g，容积为640cm3的土壤样品烘干后，其干重为800g。设矿质土壤的土粒密度的代表值为2.65g/cm3，计算容重，孔隙度f，孔隙比e，质量湿度W，容积湿度θ？第一节土壤三相组成Soilthree-phasecomposition吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章19/97SoilTexture第二节土壤质地吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章20/972.1矿质土粒mineral(soil)particle岩石矿物风化作用母质成土作用土粒物理风化化学风化生物风化原生矿物次生矿物由于风化的强弱不同，成土条件不同，形成的土壤颗粒大小是否相同？1)矿质土粒的来源第二节土壤质地Soiltexture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章21/972)土粒概念soilparticle依据存在的状态：单粒primeparticle复粒compoundgrain土粒：土壤中各种粒径的固相颗粒依据土粒的成分：矿物质土粒/mineralparticle有机质土粒/organicparticle土壤固体物质大小和形态各异，一般都视为球体，称为矿物质土粒或矿质土粒，简称土粒。通常所指土粒，专指矿质土粒。第二节土壤质地Soiltexture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章22/973）土壤粒级classification(1)概念：土壤颗粒的大小分级(2)划分依据：粒级划分的表观依据（或依赖的指标）：依据单个颗粒的粒径大小进行。第二节土壤质地Soiltexture土壤颗粒绝非标准球形，是各种不规则形状的，那么，粒径的含义就并非它们的真实直径或半径。-----当量直径当量直径（有效直径,equivalentdiameter）:与同质的标准球形颗粒沉降速度相同的土粒直径或半径（建立在颗粒分析方法上）。吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章23/97(3)分类制土壤颗粒大小是连续分布的，要确定土壤颗粒的分级，需要研究土壤颗粒大小和形状间关系，找到由量变到质变分界点、突变点，就可以作为划分类别的依据。受人为因素的影响，当前土壤粒级分类制有：国际制、美国制、苏联制(卡庆斯基分类制)、中国制第二节土壤质地Soiltexture吉林大学植物科学学院农业资源与环境系土壤学第4章24/97国际制(ISSS)(1930)美国制(USDA)(1951)苏联制(1957)中国制(1987)粒级名称粒径/mm粒级名称粒径/mm粒级名称粒径/mm粒级名称粒径/mm石砾2石