第三章土壤孔性、結構性和耕性

教學內容：第一節

、土壤孔性第二節、土壤結構性第三節

、土壤耕性

一、土壤孔性是土壤孔隙的數量、孔隙的大小及其比例、以及孔隙在土層中分布情況的綜合反映。孔隙的數量決定著土壤中氣、液兩相的總量，孔隙的大小及其比例決定著氣、液兩相的比例。第一節土壤孔性土壤孔性——指土壤孔隙的狀況土壤中大小、形狀不同的復雜孔隙的狀況好壞由兩方面衡量：①孔隙的量，以孔隙度表示；②孔隙的質，即大小孔隙分配，上下土層分布。孔隙狀況必須保證作物對水分和空氣的需要，有利于根系的伸展和活動，因此一是要求土壤中孔隙的容積要較多，二是要求大小孔隙的搭配和分布較為恰當。1、土壤孔隙度：單位容積土壤中孔隙容積占整個土體容積的百分數。

土粒容積=

（1—土壤容積

╳）100%

土壤容積

—

土粒容積

=

土壤容積

╳100%

孔隙容積

土壤孔隙度=

土壤容積

╳100%

（一）土壤孔性的數量指標一般沙土孔度30-45%，壤土40-50%，粘土45-60%。孔隙容積

土壤孔隙度=

土壤容積

╳

100%

土壤容積

—土粒容積=

土壤容積

╳

100%

土粒容積=

（1

—土壤容積

╳）

100%

＝1－土壤重量/土粒密度土壤重量/容重×100%＝（1－容重╳）100%

比重

孔隙度=1-孔隙度孔隙容積

土壤孔隙比=

土粒容積

結構良好的耕層土的孔隙比應≥12、孔隙比——指土壤中孔隙容積與土粒容積的比值。(二)土壤孔隙的大小分級—衡量土壤孔隙質量的指標土壤孔隙度只能說明土壤孔隙的數量，還不能說明大小孔隙在土壤中的比例分配，即土壤孔隙的質，因此應對土壤孔隙的大小級別進行研究。土壤孔隙大小形狀非常復雜，難以按其真實的孔徑來研究，因此提出了當量孔徑的概念：1、土壤的當量孔徑（又稱實效孔徑）：指與一定土壤水吸水相當的孔徑叫當量孔徑。其與孔隙的形狀及其均勻性無關，其與土壤水吸力的關系為：用茹林公式計算：

d=當量孔徑，單位為mm，T=土壤水吸力,單位為kPa有了這個指標我們就可確定土壤孔隙的大小。2、土壤孔隙的類型（1）非活性孔隙（無效孔隙）（2）毛管孔隙（3）通氣孔隙（非毛管孔隙）

土壤最細小的孔隙；當量孔徑﹤0.002mm，土壤水吸力＞1.5bar，該類孔隙充滿無效水，根毛難以進入，微生物亦難進入，在粘質土壤中此孔較多，板結土壤此孔也較多。（1）非活性孔隙（無效孔隙）（2）毛管孔隙

該孔隙直徑d=0.002mm~0.02mm，具毛管作用，土壤水吸力1.5~0.15bar，壤土和結構好的土壤此孔較多。（3）通氣孔隙（非毛管孔隙）孔隙直徑d＞0.02mm，此類孔隙中的水分可在重力作用下短時間內排出而成為通氣孔隙，土壤水吸力＜0.15bar

。（三）影響土壤孔性的因素1、土壤質地2、土壤有機質3、自然因素和土壤管理等

1、土壤質地

粘質土孔隙度45—60%之間，以毛管孔和非活性孔為主；砂質土孔隙度33—45%，通氣孔較多；壤質土孔隙度45—52%，有適量通氣孔又有較多毛管孔，水氣協調，利于作物生長。2、土壤有機質有機質多的土壤易形成團粒結構因而孔度較高。3、自然因素和土壤管理等：

降雨\灌溉、施肥、耕作土壤比重——單位容積（不含粒間孔隙）固體土粒的干重與4℃時同體積水重之比，也稱土壤相對密度。

4℃時水的密度為1g.cm-3，土粒密度與土壤比重數值相等，所以土壤比重又常用土壤密度表示；但土壤比重無單位。土粒密度：固體土粒單位體積的重量，單位為g/cm3、t/cm3

。土壤物質組成有差別，土壤比重也就不同。二、土壤比重（土壤相對密度）常用土壤密度值：2.65克/厘米3。土壤比重數值的大小主要與兩個因素有關：①土壤礦物組成和含量有關，書上見礦物比重：石英2.65，正長石2.57，高嶺石2.6-2.65，蒙脫石2.00-2.20。②與土壤有機質含量有關，表土層有機質含量高，比重小于心土、底土，有機質比重1.2-1.4g/cm3，由于土壤比重差別較小，一般2.6-2.7，通常用2.65作為土壤比重。土壤容重——單位體積自然土壤的重量（干重）稱為土壤容重。

單位容積原狀土壤（包括孔隙）的干質量單位為g/cm3、t/cm3。三、土壤容重土壤容重與比重的關系：土壤容重一般是比重的一半左右。土壤之間容重差別較大，受五個因素影響：①是土壤的礦物組成和含量有關;②是與土壤有機質含量有關;③與土壤質地有關;④與土壤結構有關;⑤與土壤松緊度有關。

了解了容重的概念后，我們知道容重必須測定方可獲得。容重值：砂質土1.2~1.8，粉質土1.0~1.5，容重用處很大，不僅在農業上建筑、筑路、橋梁工程常用，也是十分重要的基本數據：計算孔隙度；判斷土壤熟化程度1.1~1.3較疏松，1.5以上緊實；利用它計算土壤重量、水分、養分、鹽分含量。

1、已知土壤容重為1.15g/cm3，求畝（666.7m2）耕層0-20cm土壤土重。解：666.7×0.2×1.15=153t=153000kg因此過去常說每畝耕層土壤約30萬斤，即每公頃耕層土重225萬kg。2、已測得耕層土壤有機質含量1%，求畝耕層土壤有機質重量？W有=W±×1%=？N、P、K等都可計算出，如測得N含量0.05%，則畝含N？kg，如測得鹽含量0.3%，則畝含鹽？kg。3、計算工程土方量

土壤重量=土壤體積×土壤容重第二節土壤的結構性

通常所說的“土壤結構”實際包含兩個方面，土壤結構性和土壤結構體。土壤結構體——是指土壤中的土粒相互黏結團聚成大小形狀和性質不同的聚合體稱之為土壤結構體。土壤結構性——是指土體中土壤結構體的大小、類型、數量、品質及其相互排列方式和相應的孔隙狀況等的綜合特性。它是土壤的重要物理性質一、土壤結構性的概念土壤結構土壤結構體土壤結構性大小形狀不良性狀結構體理想結構體塊狀結構片狀結構，鱗片狀結構柱狀結構，棱柱狀結構核狀結構團粒結構微團聚體孔性穩定性肥力特性水力學穩定性機械學穩定性生物學穩定性協調水、肥、氣、熱的能力和改善耕性能力孔隙度和孔隙級別二、土壤結構體的類型1、片狀結構體2、柱狀、棱柱狀結構體3、塊狀結構體、核狀結構體4、團粒結構

結構體類型

農民稱臥土，水平軸發育大大超過縱軸，呈扁平狀，厚度1-5mm。常出現與犁底層和雨后或灌溉結殼。1、片狀結構體2、柱狀、棱柱狀結構體

在結構體形成時縱軸發育大于水平軸，在土體中直立，邊面不明顯稱柱狀結構體。邊面棱角明顯稱棱柱狀結構。它常出現于北方干旱半干旱，富含粉砂或粘重質地、干濕交替明顯的心底土中，群眾稱之為立土、豎土。表面有鐵質、錳質膠膜形成棱柱狀結構，內部緊實。

農民稱之為“坷垃”，縱軸與水平軸大體相等，邊面不明顯，分大塊狀、塊狀和碎塊狀。表土中多見塊狀與碎塊狀。常出現于有機質缺乏瘠薄而粘重的土壤，土壤過干過濕耕作最易形成塊狀結構。核狀結構表面有褐色膠膜，由石灰質鐵質膠膜膠結而成，常出現于缺乏有機質的心、底土中，農民稱之為“蒜瓣土”。3、塊狀結構體、核狀結構體4、團粒結構

有機質豐富的自然土壤與耕作土壤中，為近似球形疏松多孔的小土團。0.25-10mm之間，<0.25mm稱微團粒，是形成團粒的基礎，在提高水稻土和農業土壤肥力具重要作用。1、塊狀結構體間粒間孔隙過大，不利于蓄水保水，易透風跑墑，出苗難；出苗后根不著土造成“吊根”現象，影響水、肥吸收；內部緊實，不利于扎根；核狀結構體小孔隙過多，尤其是非活性孔隙過多，孔性不良，水、氣不協調。三、土壤結構體與土壤肥力2、垂直軸方向發達的條柱型結構體主要類型：柱狀結構體和棱柱狀結構體；土壤肥力特點：結構體內部緊實，孔隙小而少，通氣不良，根系難以伸入；結構體間易形成大的垂直裂隙，成為水、肥下滲通道，造成跑水、跑肥；3、水平軸方向發達的扁平型結構體主要類型：片狀結構體；土壤肥力特點：結構體內部緊實，多為非活性孔隙，有效水少且通氣不良，不利于扎根；結構體間裂隙太大，通氣雖好，但易漏水、漏肥；不良結構體： 塊狀、核狀、柱狀、棱柱狀和片狀結構體總孔隙度小，主要是小的非活性孔隙，結構體之間大的通氣孔隙，往往成為漏水漏肥的通道。植物根系很難穿扎，干裂時常扯斷根系。良好結構體：團粒結構體不僅總孔隙度大，而且內部有多級大量的大小孔隙，團粒之間排列疏松，大孔隙較多，兼有蓄水和通氣的雙重作用。土壤團粒體主要類型：團粒結構體土壤肥力特點：①具有多級孔隙；團粒內部多為毛管孔隙，團粒之間多為通氣孔隙。大孔隙通氣、透水，小孔隙保水、蓄水。能協調水分和空氣的矛盾。（原因與其形成過程有關）4、近似球形的粒狀結構體團粒結構體的土壤肥力特點：②能協調土壤有機質中養分的消耗和積累的矛盾；大孔隙有充足的氧氣供應，好氣性微生物活動旺盛，有機質分解快；小孔隙中有機質進行嫌氣分解，速度慢而使養分得以保存。③能穩定土壤溫度，調節土壤熱量狀況；④團粒結構降低了土粒間的粘著性、粘結性，減少了耕作阻力，提高了耕作質量，土壤耕性好；⑤有利于作物根系的伸展和生長；團粒間較疏松，根系穿插容易；團粒內部相對緊密，有利于根系的固著；團粒結構體的土壤肥力特點：第一階段：是由原生土粒（分散的單個土粒）黏結形成為初級的次生土粒（復粒）或較大的土體；單粒（或粘粒）在膠體凝聚、水膜粘結以及膠結作用下形成初級復粒或致密的小土團。穩定性差，易分散。第二階段：則是由初級的復粒在各種膠結物的作用下進行團聚或由土粒粘結成的土體沿一定方向破裂而成。各種膠結物質（粘粒、有機物質等）在外力作用（如生物的穿插、分割、擠壓等作用、干濕交替、耕作等）下，使初級復粒進一步相互逐級粘合、膠結、團聚，依次形成第二級、第三級……微團聚體，再經多次聚合，最終成為大小形狀不同的團粒結構體。因此，團粒結構不僅孔度大，而且具有多級孔隙。四、土壤結構（團粒結構體）的形成單個土粒團聚體微團粒

單個細小土粒是膠體，它們相互碰撞時，當電荷斥力小于分子引力時就相互碰撞凝聚在一起。促膠粒發生凝聚作用的措施如下：（1）改變土壤中交換性陽離子種類各類交換性陽離子離子對膠體的凝聚力大小順序是Fe3+＞Al3+＞H+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞K+＞Na+

（2）增加電介質濃度農業生產中采用耕翻曬田，凍垡等措施提高土壤電介質濃度，促使粉粒相互凝聚形成團粒微團粒結構。

（3）土壤中加入多價陽離子促進不可逆凝聚作用的進行1、凝聚作用

2、水膜的粘結作用

粘粒表面一般帶負電，可以吸引極性水分子，使土定向排列成水膜，即粘粒—水膜—粘粒連接在一起。促進形成結構的膠結劑三類：（1）無機膠體鐵、鋁、錳氧化物和二氧化硅等，它們以膠膜狀包破于土粒表面失水，把土粒膠結在一起，通過脫水形成具有水穩性的結構。一般形成不良結構體。（2）粘粒本身是形成結構的物質基礎又是膠結劑。（3）有機物質它們與粘粒結合形成有機無機復合物，促進團粒結構形成，且穩定性強。3、膠結劑的膠結作用①根系與掘土動物在土壤中活動②干濕交替與凍融交替③耕作等土壤管理措施。4、外力作用

良好結構創造了良好的作物生長環境，但良好結構并不易形成也不易保持，大雨漫灌，土壤壓板，有機質減少等都造成結構破壞，所以不良結構需改良，常見措施有：五、土壤孔性和結構性的調節常見措施有：（一）精耕細作，增施有機肥（二）擴種綠肥實行合理輪作；（三）改良土壤酸堿性質（四）注意灌溉方法（五）施用土壤結構改良劑，有天然和合成改良劑兩類，都具很好效果。

第三節

土壤耕性

一、土壤耕性的含義二、土壤的物理機械性三、土壤宜耕狀態四、土壤耕性的改良

(一)耕作的難易

指土壤在耕作時對農機具產生阻力的大小。砂土耕作阻力小、省力省工，而粘土則相反。農民群眾常把費力小、省工的土壤稱為“土輕”、“口松”、“綿軟”，而對耕鋤困難，費力大的土壤稱為“土重”、“口緊”、“僵硬”等。

一、土壤耕性的含義土壤耕性泛指在耕作時土壤所表現的各種性質及耕作后所表現的耕作質量。土壤耕性的好壞，一般表現在以下三方面。

(二)耕作質量的好壞

指耕作后土壤表現的狀態及其對作物生長發育產生的影響。耕性良好的土壤，耕后土垡松散、細碎，利于出苗、扎根；反之耕后形成大坷垃、大土垡，不利于保墑和種子發芽、出苗等稱為耕作質量不好。

(三)適耕期長短（宜耕期）土壤適耕期是指土壤表現和維持適宜耕作的含水量范圍和時間。砂土和有團粒結構的壤質土，適耕期長；表現為“干好耕，濕好耕，不干不濕更好耕”。粘重的土壤宜耕時間只有一、二天或更短；群眾稱為“時辰土”，表現為“早上軟，中午硬，晚上耕不動”。二、土壤的物理機械性土壤物理機械性是多項土壤動力學特性的統稱。主要包括粘結性、粘著性、可塑性等。是土壤受內外力作用后(農機具的切割、穿透和壓板等作用)而產生的性質。

(一)粘結性

土壤粘結性是指土粒與土粒之間由于分子引力而相互粘結在一起來的性質。

是土壤耕作時產生阻力的主要因素。

影響粘結性的因素

1．比表面積的大小

比表面積愈大，則土壤的粘結力愈強，反之則小。而影響土壤比表面積的因素又有土壤質地、粘粒礦物的數量和種類、有機質含量、代換性陽離子組成等。影響規律一般是質地粘重>質地輕砂；2:1型粘粒礦物>1:1粘土礦物；代換性陽離子一價>二價>三價；非團粒結構>團粒結構的土壤。腐殖質含量低>腐殖質含量高的土壤。2．土壤含水量當土壤干燥時，土粒間的水膜變薄，土粒相互靠近，粘結力增強。故干燥的土塊不易破碎。完全干燥和分散土粒，彼此間在常壓下不表現粘結力。

3、結構有結構的土壤降低黏結性；

4、有機質有機質的黏結性介于砂土和黏土之間，所以可提高砂土的黏結性，可降低黏土的黏結性。

5、離子種類

一價離子可增強黏結性

（二）土壤粘著性

1、概念指在一定含水量條件下，土粒粘附于外物(農機具)的性能。

其實質是(土粒—水膜—外物)。

2、影響因素：粘著性的機理與粘結性一樣，凡影響比表面積大小的因素也同樣影響粘著性的大小。

（1）如質地愈細粘著性愈強；（2）水分含量低時無粘著力，開始出現粘著性的含水量比出現黏結性的含水量高（同一土壤）。

（2）水分含量低時無粘著力，開始出現粘著性的含水量比出現黏結性的含水量高（同一土壤）。使土壤開始表現粘著性的含水量稱為粘著點。水分再繼續增加,水膜加厚粘著性反而又減弱，失去粘著性時的土壤含水量稱為脫粘點。

（3）有機質吸水能力強，可提高土壤粘著點；（4）黏附外物種類也有影響。

(三)土壤可塑性

1、概念土壤可塑性是指土壤在一定水分條件和外力作用下，塑成各種形狀，當外力消失或干燥后，仍能保持此形狀不變的性能。

2、影響因素（1）質地

粘粒多，質地細，塑性強。砂土無塑性。物理性粘粒大于15%才表現塑性。粘粒礦物中，蒙脫石類分散度高，吸水性強，塑性大于高嶺石。

表3—6土壤質地和可塑性的關系土壤質地物理粘粒（%）下塑限（%）上塑限（%）塑性值中壤偏重>4016—1934—4018—21中壤28—4018—2032—3412—16輕壤偏重24—2921±31±10輕壤偏砂20—2522±30±8

砂壤<2023±28±5

（2）水分

土壤可塑性只有在一定含水量范圍內才能發生。過干的土壤水膜太薄，不能塑成一定形狀。過濕的土粒懸浮于水中變成流體，也不能塑成一定形狀。

土壤開始表現可塑性的最低含水量稱為下塑限。可塑狀態開始消失時的含水量稱為上塑限。上下塑限間的含水量差值稱為塑性值(或可塑指數)。

塑性值愈大可塑性則愈強。

3．有機質

有機質可以提高土壤上下塑限，但幾乎不改變其塑性值。4．陽離子種類

代換性鈉離子水化度高，分散作用強，因而可塑性也大。這也是某些鹽堿土可塑性強的主要原因。

在塑性范圍內不宜耕作。總之，粘粒含量是產生土壤粘結性，粘著性和可塑性的物質基礎，而水分含量則是其表現強弱程度的條件。

三、土壤宜耕狀態由于土壤粘結性、粘著性和可塑性等綜合反映出的土壤狀態稱為土壤的結持狀態。土壤結持狀態與土壤耕性、水分密切相關，通常土壤的結持狀態分六類（見表3～7）表3—7土壤的結持狀態與水分、耕性的關系表3—7土壤的結持狀態與水分、耕性的關系水分含量狀況干燥

濕潤

潮濕濘濕飽和過飽和土壤結持狀況

堅硬

酥軟

可塑粘韌濃泥漿薄漿主要性狀具有固體的性質，不能捏成團，強粘結性松散無可塑性，粘結性低，不成塊有可塑性，但無粘著性有可塑性和粘著性成濃泥，可受重力影響而流動成懸浮體，如液體一樣易流動下塑限粘著點上塑限耕作阻力

大

小

較大

大

較大

小耕作質量

成硬土塊

成小土團

成大土垡

成濕泥條

成浮泥狀

成泥漿

宜耕性

不宜

旱地最適

不宜

不宜

不宜宜稻田耕耙

我國農民非常注意宜耕狀態的選擇，判斷宜耕與否有下述各種方法。

1．看土色

雨后或灌溉后，待地表呈“喜鵲斑”狀態，外表發白(干)，里面暗(濕)，外黃里黑，相當于黃墑至黑墑的水分，半干半濕，水分正適當。

2．手測法

扒開表土，取—把