土壤质地与结构

第五章土壤质地、结构与孔性一、矿物质土粒土壤固体物质大小和形态各异，称为矿物质土粒或矿质土粒，简称土粒。土粒，常指矿质土粒。第一节土壤质地土壤基本粒级:石砾、砂粒、粉粒、粘粒二、土粒分级将土壤中各种粒径的固相颗粒假定为球形，人为地按直径大小划分成若干等级，同一粒级在性质和化学成分上基本一致，这样的划分方法称土粒分级。土粒分级土壤颗粒分级：(mm)直径国际制美国制卡庆斯制中国制石砾2211砂粒2-0.022-0.051-0.051-0.05粉粒0.02-0.0020.05-0.0020.05-0.0010.05-0.002粘粒＜0.002＜0.002＜0.001＜0.002物理性砂粒：1-0.01mm物理性粘粒：＜0.01mm土粒分级表4-3常见的土壤粒级制当量粒径(毫米)中国制(1987)卡钦斯基制(1957)美国农部制(1951)国际制(1930)3-2石砾石砾石砾石砾2-1极粗砂粒1-0.5粗砂粒粗砂粒粗砂粒粗砂粒0.5-0.25物中砂粒中砂粒0.25-0.2理细砂粒0.2-0.1细砂粒性细砂粒0.1-0.05砂极细砂粒细砂粒0.05-0.02粗粉粒粒粗粉粒0.02-0.01粉粒0.01-0.005中粉粒物中粉粒粉粒0.005-0.002细粉粒理细粉粒0.002-0.001粗粘粒性0.001-0.0005粘粘粗粘粒粘粒粘粒0.0005-0.0001细粘粒粒粒细粘粒0.0001胶质粘粒三、同粒级的矿质组成和化学组成土粒的大小不同，其矿物组成和化学组成也是各不相同（见下表）。77661010＜0.0535218630.01～0.00533715720.05～0.0134——12810.25～0.05——————14861～0.25其它角闪石云母长石石英粒径（mm）表6-4各级土粒的矿物组成石英次生硅酸盐矿物原生硅酸盐矿物其它次生矿物砂粒粉粒粘粒不同粗细土粒的矿物组成0.44.91.01.613.221.553.2＜0.002粘粒0.14.20.31.65.113.274.20.01～0.002粉粒0.22.30.20.30.85.189.40.04～0.010.11.50.10.10.53.094.00.2～0.04砂粒0.050.80.050.61.21.693.61～0.2P2O5K2OMgOCaOFe2O3Al2O3SiO2粒径（mm）粒级表6-5不同粒级的化学组成各粒级土粒的组成和特性a、土粒越粗，石英越多;土粒越细，云母、角闪石等明显增多。b、砂粒和粉粒中SiO2含量高，粘粒中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量较多。随着土壤单粒由大到小，磷、钾、钙、镁、铁等养分含量逐渐增加，而SiO2含量逐渐减少一、土壤质地概念各粒级土粒在土壤中的相对比例（质量百分数）称为土壤质地，或称土壤机械组成。第二节土壤质地二、土壤质地的分类及分类标准土壤质地分类标准各国也不统一，主要有：1．国际土壤质地分类标准这是一种3级分类法，即按砂粒、粉砂粒和粘粒3种粒级的质量百分数分类的，共分4类12级，详见下表。0～550～5545～6511．粘土0～350～3565～10012．重粘土0～3045～7525～4510．粉砂质粘土10～550～4525～459．壤质粘土55～750～2025～458．砂质粘土粘土类0～4045～8515～257．粉砂粘壤土30～5525～4515～256．粘壤土55～850～3015～255．砂质动壤土粘壤土类0～5545～1000～154．粉砂质壤土40～5535～450～153．壤土壤土类55～850～450～152．砂质壤土85～1000～150～151.砂土及壤质砂土砂土类2～0.20.02～0.002＜0.002砂粒粉砂粒粘粒名称类别各类土粒重量（mm）土壤质地表6－7国际土壤质地分类标准2.卡庆斯基土壤质地分类标准这是一种2级分类法。按物理性砂粒和物理性粘粒含量，将土壤划分为9级。详见表。3.我国土壤质地分类标准中国科学院南京土壤研究所，针对我国南、北方土壤质地名称和差异，综合划分为3类12种，质地名称详见表。表6-8卡钦斯基土壤质地基本分类（简制）表6-9中国土壤质地分类（邓时琴1996）土壤质地分类土壤质地分类制：国际制；三级美国制：三级卡庆斯制：二级中国制：三级土壤质地粘粒粉粒砂粒粘粒20%粉粒40%砂粒40%我国将土壤质地分为砂土、壤土和粘土三大组，每组再细分。一般常用的质地种类有：砂土、砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土、粘土黏性土壤性土沙性土三、石质土和砾质土的分类由于我国山地和丘陵地较多，石质土和砾质土较常见。《中国土壤》第2版中把土壤石砾含量分为3级，见下表。多砾质＞10砾质l～10无砾质（质地名称前不冠）＜1分级3～10mm石砾含量表土壤石砾含量分级（％）（一）土壤质地与土壤肥力1、砂质土壤：•砂粒大于50%；•通气透水，•养分少，不保水肥；•易耕，•温度变化快，暖性土；•发小苗不发老苗*四、不同质地土壤的肥力特点和利用改良2、粘质土壤：•粘高于30%，•通气透水不良；•保水保肥，•养分含量高；•升温慢，冷性土•耕性差，发老苗不发小苗。3、壤质土壤主要特性：▲砂粘适中；▲大小孔隙比例适当，通气透水性好；▲养分丰富；▲耕性表现良好；壤质土壤中水、肥、气、热以及植物扎根条件协调，适种范围较广，是农林业生产较为理想的质地类型（二）土壤石块、石砾含量与植物生长的关系土壤中的石块、石砾、砖块、瓦片等含量与植物生长也有密切的关系。苗圃地含有过多的石块、石砾等物，影响耕作和管理，也影响种子出苗和幼苗根系伸展，对树木移植也有一定影响。在一般绿地中只要石块、石砾、砖块、瓦片含量不太多，不但无害反而有利。五、土壤质地剖面土壤质地剖面指土壤剖面中不同质地层次的排列。土壤质地层次主要类型有：1.上砂下粘型2.上粘下砂型3.夹层型4.松散型夹砂层夹粘层六、不同质地土壤的利用和改良①客土法地改良②深耕、深翻、人造塥③施用有机肥④植树种草⑤引洪放淤，引洪漫沙土壤质地主要是继承母质的性质，很难改变。但是，质地不是决定土壤肥力的唯一因素一、土粒密度土粒密度是单位容积土粒的质量。土粒密度曾称土壤比重，单位是g／cm2。第三节土壤孔性二、土壤密度土壤密度又称“土壤容重”，指单位容积土壤的质量。单位是g／cm2。表4－2一种森林土壤表层各级土粒的密度粒级（粒径毫米）腐殖质（克/千克)密度(克/厘米3)全土样0.10～0.050.05～0.010.01～0.0050.005～0.0010.00129.504.314.853.764.22.622.662.662.622.592.59***土壤容重的用处：①计算土壤孔隙度土壤孔隙度（％）＝（1－土壤密度/土粒密度）×100②计算工程土方量（土壤质量）③估算各种土壤成分储量④直接反映土壤的松紧程度三、土壤孔隙度土壤孔隙度指单位土壤总容积中的孔隙容积。土壤孔隙度一般不直接测定，而是通过土壤密度、土粒密度值换算出来，即：土壤孔隙度（％）＝（1－土壤密度/土粒密度）×100当量孔径***：相当于一定的土壤水吸力的孔径，单位为毫米。土壤的真实孔径往往无法实际测定。非活性孔隙0.002mm毛管孔隙0.06-0.002mm通气孔隙0.06mm孔隙类型四、土壤孔性根据茹林公式计算可得D=3/h非活性孔隙*：当量孔径0.002mm的孔隙，根毛和微生物不能进入此孔隙。毛管孔隙*：当量孔径为0.06～0.002mm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。通气孔隙*：当量孔径0.06mm的孔隙,其中0.2mm的粗孔植物的细根可伸入其中；0.2∽0.06mm的中孔是原生动物、真菌和根毛的栖身地。小孔隙大孔隙疏松排列紧密排列47.46%24.51%孔隙度适宜的孔隙状况：耕层土壤（015cm）的总孔隙度为5060%，其中通气孔隙度为1520%，底层土壤（1530cm）分别为50%(总）和10%（气）。75～6025～4030～35砂土60～5040～5040～45砂壤土50～4050～6045～50轻壤土40～3060～7045～50中壤土30～2070～8045～50重壤土15～1085～9050～60粘土充气孔隙度持水隙度大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100计）土壤孔隙度土壤质地不同质地的土壤孔隙状况％土壤孔性是指能够反映土壤孔隙总容积的大小，孔隙的搭配及孔隙在各土层中的分布状况等的综合特性。土壤孔性的好坏，决定于土壤的质地、松紧度、有机质含量和结构等。可以说，土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好则孔性好，反之亦然。第四节土壤结构一、土壤结构土壤中不同颗粒的排列和组合形式，称土壤结构。常见类型1.粒状结构2.块状结构3.柱状结构4.片状结构图6-1土壤结构类型示意图粒状结构（Granular）块状结构（Blocky）柱状结构（Columnar）片状结构（Platy）二、团粒结构的形成团聚体指土粒通过各种自然过程的作用而形成的直径＜10mm的结构单位。（一）团聚体的形成团聚体形成大体上可分为两个阶段。第一阶段是矿物质和次生粘土矿物颗粒，通过各种外力或植物根系挤压相互粘结，凝聚成复粒或团聚体。第二阶段是团聚体或复粒再经过胶结、根毛和菌丝体的固定作用形成团聚体。砂粒砂粒粉粒粉粒粘粒腐殖质单个土粒团聚体微团粒土粒土粒土粒Ca2+腐殖质土粒土粒土粒Fe2+腐殖质Fe3+Al3+团聚体（二）团聚体形成条件1.需要有足够的细小土粒细小的土粒包括微团聚体和单粒。2.胶结（作用）指土粒通过有机和矿质胶体而结合在一起的过程。3.凝聚（作用）指土粒通过反荷离子等作用而紧固的过程。4.团聚（作用）指由于各种力的作用使土粒团聚在一起的过程。主要的外力有：⑴植物根系及掘土动物⑵土壤耕作的作用⑶土壤的干湿交替、冻融交替作用图6-2三、团聚体与土壤肥力的关系１、空气方面：不同大水的孔隙共存且搭配得当，使水气协调。２、养分方面：是很好的养分保存和供应场所,并且能较好地协调快速而持久地供应。３、水分方面：既能较好地接受降水，蓄积水份、减少土壤冲刷，又能使土壤水分蒸发减慢，使水分得到充分利用。４、热量方面：水气协调的土壤土温也比较稳定。四、团聚体的崩解1.机械破坏2.物理化学破坏3.生物破坏五、团粒聚体的培育（一）深耕结合施用有机肥料（二）种植绿肥（三）合理耕作（四）施用上壤结构改良剂第五节土壤物理机械性质及耕性一、土壤物理机械性质土壤的物理机械性质是多项土壤动力学的统称，它包括土壤的粘结力、粘着力、可塑性、胀缩性等。(一)土壤粘结力土壤粘结力指土壤颗粒间的结合力，又称土壤“内聚力”。（二）土壤粘着力土壤粘着力又称“土壤粘附力”，指土壤颗粒附外物的力。（三）土壤的可塑性土壤可塑性指土壤在一定含水量时，在外力作用下能成形，当外力去除后仍能保持塑形的性质。（四）土壤膨胀和土壤收缩粘质土壤在吸收水时总体积增大的现象称土壤膨胀。表6－14几种不同土壤的塑性数（％）18～2119～2634～40＞40中壤偏重12～1618～2032～3428～40中壤1021±31±24～30轻壤偏中822±30±20～25轻壤偏砂523±28±＜20砂壤塑性数塑性下限塑性上限物理粘粒质地二、土壤耕性土壤耕性指土壤容易耕作的程度。土壤耕性的好坏以耕作的难易程度，耕作质量好坏，宜耕期长短来衡量。（一）耕作的难易程度（二）耕作质量好坏（三）宜耕期的长短