第三章 土壤的基本性质
张旭辉
xuhuizhang@njau.edu.cn
土壤的基
本性质
1、土壤孔性
2、土壤结构性
3、土壤耕性
4、土壤胶体
5、吸收性能
6、酸碱性
一、土壤的孔性
1,土壤孔性,
土壤 孔隙总量 及 大小孔隙 的分布 。
A） 耕地土壤孔隙,1,小,
主要是团聚体中的毛管孔
隙, 在湿润时充满水； 2、
中等大小的孔隙 （ 小室,
通道 ）, 当湿润时会有一
小段时间充水, 但随着水
的再吸收, 空气填充之；
3,毛管孔隙； 4,大孔隙,
团聚体之间, 充满空气 。
B） 土壤团聚体中的可见
孔隙 （ 北方黑钙土 ）, 1、
微团聚体； 2,可见孔隙 。
according to Kachinskii et al.,1950
土壤孔隙,土壤中土粒或团聚体之间及团聚体
内部形成空隙 。
几个概念
土壤总孔隙度,指单位容积土壤中孔隙容积占整个
土体容积的百分数 。
土壤总孔隙度 =孔隙容积 ╳ 100% /土壤容积
=（ 1-容重 /相对密度 ） ╳ 100%
土壤容重,单位容积土体 （ 包括孔隙在内的原状土 ）
的干重, g/cm3。
特点：土壤的紧实程度, 适宜范围 1.14~1.26g/cm3
每公顷耕层土壤重量 ms=s.h.d（ h深度）
相对密度,指单位容积的固体土粒的干重与
4℃ 时同体积水重之比，一般土壤均为 2.65。
土壤孔隙比,孔隙容积与土粒容积的比值。
孔隙比 =孔隙度 /（ 1-孔隙度） =孔隙容积 /土
粒容积
土壤孔隙度 =孔隙容积 /土壤容积 ╳ 100%
=（土壤容积 -土粒容积） /土壤容积 ╳ 100%
= （ 1-土粒容积 /土壤容积） ╳ 100%
=（ 1-（土壤重量 /相对密度） /（土壤重量 /容
重）） ╳ 100%
=（ 1-容重 /相对密度） ╳ 100%
举例：
1、某土壤耕层容重为 1.33g/cm3，土壤相
对密度为 2.65，求该土壤的总孔隙度？
? 将上述参数代入公式即得：
? 土壤总孔隙度 =（ 1-1.33/2.65） ╳ 100%
=50%
2,土粒中孔隙分级
（ 1） 土壤孔径的表示方法：
指与一定的土壤水吸力相当的孔径 。
d=3/| T |
其中,d-当量孔径 (mm)
T-土壤水吸力
（ 2） 土壤孔隙类型
① 非活性孔隙：当量孔径 <0.002mm,土壤水吸力
>1.5 ╳ 105Pa。
特点：最细的孔隙, 束缚水, 非活性, 无效孔,
移动慢, 难被植物吸收, 粘质土中非活性孔隙多,
耕性差, 粘着力强 。
② 毛管孔隙,d在 0.02~0.002mm,土壤水吸力为
1.5 ╳ 104 ~1.5 ╳ 105Pa。
具有毛管作用, 孔隙中水的毛管传导率大, 易
于被植物利用 。
③ 通气孔隙：孔隙粗大, d>0.02mm
孔隙中的水分在重力作用下排出, 或为通气的
通道, 称通气孔隙 （ 空气孔隙 ） 。
旱地土壤通气孔隙在 8~10%以上, 植物正常生
长 。
（ 3） 土壤的分级孔度
土壤总孔度（ %） =非活性孔度（ %） +毛
管孔度（ %） +通气孔度（ %）
其中：非活性孔度 （ %） =非活性孔容积 /土壤容积
毛管孔度 （ %） =毛管孔容积 /土壤容积
通气孔度 （ %） =通气孔容积 /土壤容积
? 土壤吸足毛管水而排除重力水的条件下 （ 即在
田间持水量时 ） 三种孔度依次代表土壤中的无
效水, 有效水 （ 毛管水 ）, 空气容量 。
? 毛管孔度（ %） =（田间持水量 -凋萎含水量） ╳
容重 ╳ 100%
（ 4） 土壤孔隙与土壤肥力, 作物生长
土壤肥力：水, 肥
上层土壤质地较轻, 具有
适当通气孔隙, 透水通气,
下层质地较粘, 可以迅速
接纳较大的降水量, 防止
地面径流 。
发老苗, 发小苗,
粘
土
层
?上粘下松土 （ 上紧下松 )：不利于细苗生
长, 下砂, 作物根系伸到该层, 水分,
养分供应不足, 不发老, 不发小, 上层
若有机质少, 易板结成大土块 。
?砂夹粘或粘夹砂 （ 夹层型 )：砂粘层次适
当相间, 即透水透气又保水保肥, 对温
度, 养分调节有促进作用 。
作物生长：
适于作物生长的孔隙性指标：耕层
孔度 50~56%,通气孔度 8~10%。
二、土壤结构性
土壤中的土粒在内外因素的综合作用下,
相互团聚成大小, 形态和性质不同的团聚体,
这种团聚体称为土壤结构或结构体 。
1 土壤结构类型
（ 1） 块状结构：立方体型, 纵轴与横轴大体相等,
内部紧实, 多出现于有机质含量低, 耕性不良的
粘质土壤中 。
坷垃
（ 2） 柱状和棱柱状结构体：在土体中
直立, 棱角不显的叫做柱状结构, 棱
角明显的叫棱柱状结构体 。
立土
（ 3）核状结构：长、宽、高大致相近，边
面棱角明显，较块状结构小。
蒜瓣土
（ 4） 片状结构：横轴大于纵轴, 呈扁平状,
出现于老耕地的犁底层 。
卧土、
平搓土
（ 5） 团粒结构：
团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚
体, 直径约为 0.25~10mm。
微团聚结构指 0.25mm以下的团聚体 。
蚂蚁蛋、
米糁子
2 土壤团粒结构的形成
单粒 → 微凝聚体 微团聚体团粒
总体分两个阶段：
粘聚 +成型动力作用 团聚体
粘合
胶结
（ 1）土粒的粘聚
a,胶体的凝聚作用,胶粒凝聚而沉淀 。
加入 Ca2+,Fe3+ 降低表面电位势, 分子吸引力 >
排斥力 。 低价 Na+,NH4+代替后可恢复 。
b,水膜的粘结作用,粘粒表面的负电荷可吸引极
性水分子, 定向排列形成薄层水膜 。 相邻的粘粒
通过水膜而联结在一起 。
C,胶结作用 — 形成较大的团聚体
? 无机胶体：含水氧化铁铝, 硅酸, 氧化锰等的水
合物
? 粘粒：蒙脱石类, 水云母类及高岭石类 。
? 有机物质：团粒特点 -多孔, 稳定的结构 。
蛋白质, 真菌, 丝状菌丝, 根系分泌物, 多糖胶脂
肪等 。
? 根系切割作用：根的穿透性
? 干湿交替作用：胶体物质的脱水程度及
速率不同，干缩程度不同。
?冻融交替作用：
?土壤耕作作用：
（ 2）成型动力
3,团粒结构与土壤肥力
（ 1） 良好团聚体 （ 团粒 ） 的特性
a,有一定的形态、结构和大小
旱地,0.25~10mm；水田,<0.25mm。
b、有一定的稳定性
? 力稳性：
? 水稳性：浸水后易分散, 称非水稳性结构体 。 浸
后不分散称水稳性结构体 。
? 生物稳定性：
C,有多级孔隙：
? 单粒团聚成微团聚体, 进一步团聚成团聚体 。
? 单粒 → 复粒 （ 初级 ） → 微团 （ 二级, 三级微团 ）
→ 团粒 3~5级 → 具有一定比例和数量的大小孔
隙
（ 2） 团粒结构对土壤肥力的作用
多级孔性
? a,协调土壤中养分的供应, 积累与消耗：
供肥保肥能力强, 供肥较平稳
? b,协调土壤温度状况
? c,改善土壤耕性
（ 3） 创造团粒结构的措施
a、农业措施：
? 精耕细作, 增施有机肥料：
? 合理灌溉：
? 合理轮作：
b,土壤改良剂的应用：
? 腐殖酸, 纤维素, 木质素, 多糖, 羰酸等
? 人工合成高分子聚合物制剂：水解聚丙烯睛,
聚乙烯醇
? 无机制剂：硅酸钠, 膨润土, 沸石, 氧化钛
三、土壤耕性
1.含义：
a.耕作难易程度：耕作时土壤对农具操作的机械
阻力 。
b.耕作质量的好坏：耕作后与植物生长有关的土
壤物理性状 。
c.宜耕期：
土壤含水量适宜耕作的时段范围 。 宜耕期受水
分的影响 。
2.土壤物理机械性
粘结性, 粘着性, 可塑性, 胀缩性等 。
粘结性、粘着性
? 粘结性：土粒间由于分子引力而相互粘
结在一起 。
? 粘着性：土壤在一定含水量的情况下,
土壤粘着外物表面的性能 。
影响因素
?土壤质地：质地粗细有关, 土壤愈细, 接
触面愈大 。
?水分含量：干燥时, 无粘着性, 随含水量
增加粘着性增加, 当含水量超过土壤饱和
持水量的 80%。 土壤呈流体, 粘着性消失 。
?土壤结构：
? 土壤腐殖质：
粘土＞腐殖质＞砂质土
? 土壤代换性阳离子的组成：
Na+,K+—— 土壤分散 → 粘着性增大
Ca2+,Mg2+—— 土壤团聚 → 团粒 → 粘结, 粘着
性减小
土壤可塑性
指土壤在一定含水量范围内, 可被外力任
意改变成各种形状, 当在外力解除和土壤
干燥后, 仍能保持这种变形的特性 。
影响因素：
?（ 1） 含水量：
下塑限：土壤开始呈现可塑状态的含水量
上塑限：土壤失去可塑性, 开始呈现流动时的
土壤含水量
塑性指数：上塑限与下塑限之差
? （ 2） 质地：粘粒越多, 质地愈细, 塑性愈强
质地粘 砂, 上塑限？？, 下塑限？？
?（ 3） 代换性阳离子,Na+水化度大, 土
壤分散, 可塑性大 。
?（ 4） 有机质：提高上, 下限, 但不能提
高塑性, 本身塑性小, 吸水性强 。
土壤在塑性范围内不易耕作
?土壤胀缩性：指土壤吸水膨胀, 干燥后体积收
缩 。 只存在于塑性土壤 。
?膨胀：由于粘粒水化及其周围的扩散层增后的
原因 。
各种阳离子对土壤膨胀作用的次序：
Na+,K+>Ca2+,Mg2+>H+
土壤胀缩性
土壤的耕作管理措施：
a,防止压板土壤；
b,在宜耕期内耕作,保持土壤适宜的含水量
c,改良土壤耕性：质地 （ 土粒比表面 ）, 水
分 （ 土粒间的水化膜 ）, 有机质 （ 比表面, 疏
松多孔 ）
改良土壤耕性
张旭辉
xuhuizhang@njau.edu.cn
土壤的基
本性质
1、土壤孔性
2、土壤结构性
3、土壤耕性
4、土壤胶体
5、吸收性能
6、酸碱性
一、土壤的孔性
1,土壤孔性,
土壤 孔隙总量 及 大小孔隙 的分布 。
A） 耕地土壤孔隙,1,小,
主要是团聚体中的毛管孔
隙, 在湿润时充满水； 2、
中等大小的孔隙 （ 小室,
通道 ）, 当湿润时会有一
小段时间充水, 但随着水
的再吸收, 空气填充之；
3,毛管孔隙； 4,大孔隙,
团聚体之间, 充满空气 。
B） 土壤团聚体中的可见
孔隙 （ 北方黑钙土 ）, 1、
微团聚体； 2,可见孔隙 。
according to Kachinskii et al.,1950
土壤孔隙,土壤中土粒或团聚体之间及团聚体
内部形成空隙 。
几个概念
土壤总孔隙度,指单位容积土壤中孔隙容积占整个
土体容积的百分数 。
土壤总孔隙度 =孔隙容积 ╳ 100% /土壤容积
=（ 1-容重 /相对密度 ） ╳ 100%
土壤容重,单位容积土体 （ 包括孔隙在内的原状土 ）
的干重, g/cm3。
特点：土壤的紧实程度, 适宜范围 1.14~1.26g/cm3
每公顷耕层土壤重量 ms=s.h.d（ h深度）
相对密度,指单位容积的固体土粒的干重与
4℃ 时同体积水重之比，一般土壤均为 2.65。
土壤孔隙比,孔隙容积与土粒容积的比值。
孔隙比 =孔隙度 /（ 1-孔隙度） =孔隙容积 /土
粒容积
土壤孔隙度 =孔隙容积 /土壤容积 ╳ 100%
=（土壤容积 -土粒容积） /土壤容积 ╳ 100%
= （ 1-土粒容积 /土壤容积） ╳ 100%
=（ 1-（土壤重量 /相对密度） /（土壤重量 /容
重）） ╳ 100%
=（ 1-容重 /相对密度） ╳ 100%
举例：
1、某土壤耕层容重为 1.33g/cm3，土壤相
对密度为 2.65，求该土壤的总孔隙度？
? 将上述参数代入公式即得：
? 土壤总孔隙度 =（ 1-1.33/2.65） ╳ 100%
=50%
2,土粒中孔隙分级
（ 1） 土壤孔径的表示方法：
指与一定的土壤水吸力相当的孔径 。
d=3/| T |
其中,d-当量孔径 (mm)
T-土壤水吸力
（ 2） 土壤孔隙类型
① 非活性孔隙：当量孔径 <0.002mm,土壤水吸力
>1.5 ╳ 105Pa。
特点：最细的孔隙, 束缚水, 非活性, 无效孔,
移动慢, 难被植物吸收, 粘质土中非活性孔隙多,
耕性差, 粘着力强 。
② 毛管孔隙,d在 0.02~0.002mm,土壤水吸力为
1.5 ╳ 104 ~1.5 ╳ 105Pa。
具有毛管作用, 孔隙中水的毛管传导率大, 易
于被植物利用 。
③ 通气孔隙：孔隙粗大, d>0.02mm
孔隙中的水分在重力作用下排出, 或为通气的
通道, 称通气孔隙 （ 空气孔隙 ） 。
旱地土壤通气孔隙在 8~10%以上, 植物正常生
长 。
（ 3） 土壤的分级孔度
土壤总孔度（ %） =非活性孔度（ %） +毛
管孔度（ %） +通气孔度（ %）
其中：非活性孔度 （ %） =非活性孔容积 /土壤容积
毛管孔度 （ %） =毛管孔容积 /土壤容积
通气孔度 （ %） =通气孔容积 /土壤容积
? 土壤吸足毛管水而排除重力水的条件下 （ 即在
田间持水量时 ） 三种孔度依次代表土壤中的无
效水, 有效水 （ 毛管水 ）, 空气容量 。
? 毛管孔度（ %） =（田间持水量 -凋萎含水量） ╳
容重 ╳ 100%
（ 4） 土壤孔隙与土壤肥力, 作物生长
土壤肥力：水, 肥
上层土壤质地较轻, 具有
适当通气孔隙, 透水通气,
下层质地较粘, 可以迅速
接纳较大的降水量, 防止
地面径流 。
发老苗, 发小苗,
粘
土
层
?上粘下松土 （ 上紧下松 )：不利于细苗生
长, 下砂, 作物根系伸到该层, 水分,
养分供应不足, 不发老, 不发小, 上层
若有机质少, 易板结成大土块 。
?砂夹粘或粘夹砂 （ 夹层型 )：砂粘层次适
当相间, 即透水透气又保水保肥, 对温
度, 养分调节有促进作用 。
作物生长：
适于作物生长的孔隙性指标：耕层
孔度 50~56%,通气孔度 8~10%。
二、土壤结构性
土壤中的土粒在内外因素的综合作用下,
相互团聚成大小, 形态和性质不同的团聚体,
这种团聚体称为土壤结构或结构体 。
1 土壤结构类型
（ 1） 块状结构：立方体型, 纵轴与横轴大体相等,
内部紧实, 多出现于有机质含量低, 耕性不良的
粘质土壤中 。
坷垃
（ 2） 柱状和棱柱状结构体：在土体中
直立, 棱角不显的叫做柱状结构, 棱
角明显的叫棱柱状结构体 。
立土
（ 3）核状结构：长、宽、高大致相近，边
面棱角明显，较块状结构小。
蒜瓣土
（ 4） 片状结构：横轴大于纵轴, 呈扁平状,
出现于老耕地的犁底层 。
卧土、
平搓土
（ 5） 团粒结构：
团粒结构是指近似球形的较疏松的多孔的小团聚
体, 直径约为 0.25~10mm。
微团聚结构指 0.25mm以下的团聚体 。
蚂蚁蛋、
米糁子
2 土壤团粒结构的形成
单粒 → 微凝聚体 微团聚体团粒
总体分两个阶段：
粘聚 +成型动力作用 团聚体
粘合
胶结
（ 1）土粒的粘聚
a,胶体的凝聚作用,胶粒凝聚而沉淀 。
加入 Ca2+,Fe3+ 降低表面电位势, 分子吸引力 >
排斥力 。 低价 Na+,NH4+代替后可恢复 。
b,水膜的粘结作用,粘粒表面的负电荷可吸引极
性水分子, 定向排列形成薄层水膜 。 相邻的粘粒
通过水膜而联结在一起 。
C,胶结作用 — 形成较大的团聚体
? 无机胶体：含水氧化铁铝, 硅酸, 氧化锰等的水
合物
? 粘粒：蒙脱石类, 水云母类及高岭石类 。
? 有机物质：团粒特点 -多孔, 稳定的结构 。
蛋白质, 真菌, 丝状菌丝, 根系分泌物, 多糖胶脂
肪等 。
? 根系切割作用：根的穿透性
? 干湿交替作用：胶体物质的脱水程度及
速率不同，干缩程度不同。
?冻融交替作用：
?土壤耕作作用：
（ 2）成型动力
3,团粒结构与土壤肥力
（ 1） 良好团聚体 （ 团粒 ） 的特性
a,有一定的形态、结构和大小
旱地,0.25~10mm；水田,<0.25mm。
b、有一定的稳定性
? 力稳性：
? 水稳性：浸水后易分散, 称非水稳性结构体 。 浸
后不分散称水稳性结构体 。
? 生物稳定性：
C,有多级孔隙：
? 单粒团聚成微团聚体, 进一步团聚成团聚体 。
? 单粒 → 复粒 （ 初级 ） → 微团 （ 二级, 三级微团 ）
→ 团粒 3~5级 → 具有一定比例和数量的大小孔
隙
（ 2） 团粒结构对土壤肥力的作用
多级孔性
? a,协调土壤中养分的供应, 积累与消耗：
供肥保肥能力强, 供肥较平稳
? b,协调土壤温度状况
? c,改善土壤耕性
（ 3） 创造团粒结构的措施
a、农业措施：
? 精耕细作, 增施有机肥料：
? 合理灌溉：
? 合理轮作：
b,土壤改良剂的应用：
? 腐殖酸, 纤维素, 木质素, 多糖, 羰酸等
? 人工合成高分子聚合物制剂：水解聚丙烯睛,
聚乙烯醇
? 无机制剂：硅酸钠, 膨润土, 沸石, 氧化钛
三、土壤耕性
1.含义：
a.耕作难易程度：耕作时土壤对农具操作的机械
阻力 。
b.耕作质量的好坏：耕作后与植物生长有关的土
壤物理性状 。
c.宜耕期：
土壤含水量适宜耕作的时段范围 。 宜耕期受水
分的影响 。
2.土壤物理机械性
粘结性, 粘着性, 可塑性, 胀缩性等 。
粘结性、粘着性
? 粘结性：土粒间由于分子引力而相互粘
结在一起 。
? 粘着性：土壤在一定含水量的情况下,
土壤粘着外物表面的性能 。
影响因素
?土壤质地：质地粗细有关, 土壤愈细, 接
触面愈大 。
?水分含量：干燥时, 无粘着性, 随含水量
增加粘着性增加, 当含水量超过土壤饱和
持水量的 80%。 土壤呈流体, 粘着性消失 。
?土壤结构：
? 土壤腐殖质：
粘土＞腐殖质＞砂质土
? 土壤代换性阳离子的组成：
Na+,K+—— 土壤分散 → 粘着性增大
Ca2+,Mg2+—— 土壤团聚 → 团粒 → 粘结, 粘着
性减小
土壤可塑性
指土壤在一定含水量范围内, 可被外力任
意改变成各种形状, 当在外力解除和土壤
干燥后, 仍能保持这种变形的特性 。
影响因素：
?（ 1） 含水量：
下塑限：土壤开始呈现可塑状态的含水量
上塑限：土壤失去可塑性, 开始呈现流动时的
土壤含水量
塑性指数：上塑限与下塑限之差
? （ 2） 质地：粘粒越多, 质地愈细, 塑性愈强
质地粘 砂, 上塑限？？, 下塑限？？
?（ 3） 代换性阳离子,Na+水化度大, 土
壤分散, 可塑性大 。
?（ 4） 有机质：提高上, 下限, 但不能提
高塑性, 本身塑性小, 吸水性强 。
土壤在塑性范围内不易耕作
?土壤胀缩性：指土壤吸水膨胀, 干燥后体积收
缩 。 只存在于塑性土壤 。
?膨胀：由于粘粒水化及其周围的扩散层增后的
原因 。
各种阳离子对土壤膨胀作用的次序：
Na+,K+>Ca2+,Mg2+>H+
土壤胀缩性
土壤的耕作管理措施：
a,防止压板土壤；
b,在宜耕期内耕作,保持土壤适宜的含水量
c,改良土壤耕性：质地 （ 土粒比表面 ）, 水
分 （ 土粒间的水化膜 ）, 有机质 （ 比表面, 疏
松多孔 ）
改良土壤耕性
