第四章
土壤质地和结构
主要内容 (重点 ):
教学目标与要求:
教学方式与手段:
课时安排与进度:
1.土壤三相组成(重点)
2.土壤质地与结构(重点)
3.土壤孔性和土体构造
掌握土壤基质的基本特性,学会土壤三相关系
的换算;掌握砂粒、粉粒、粘粒的分级标准、
了解不同的质地分类制,掌握质地土壤的生产
性质,掌握团粒结构的特点与肥力特性。
幻灯,动画演示;计算训练;实验分析;
课时数,3课时
一,矿物质土粒
第一节 土壤质地
土粒:
矿物质土粒和有机质土粒两种 。
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。
单粒和复粒
石砾,?1mm
砂粒,1-0.05mm
粉粒,0.05-0.002mm
粘粒,?0.002mm
物理性砂粒:
粒径 >0.01 mm的土
粒。
物理性粘粒:
粒径 <0.01 mm的
土粒。
土壤颗粒
±í 4- 3 3333333333333333
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( 1à ?3 )
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(19 8 7)
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(19 5 7)
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(19 5 1)
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(19 3 0)
3 -2 êˉ ?ù êˉ ?ù êˉ ?ù êˉ ?ù
2 -1 ?? ′? é°à£
1-0.5 ′? é°à£ ′? é°à£ ′? é°à£ ′? é°à£
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0,25- 0,2 ?í ?· é°à£
0.2-1 ?· é°à£ D? ?· é°à£
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0.0 5-0, 02 ′? 2? ࣠࣠′? 2? à£
0.0 2-0, 01 2? à£
0.0 1 -0,0 05 ?D 2? ࣠?? ?D 2? ࣠2? à£
0,00 5 -0,0 02 ?· 2? ࣠?í ?· 2? à£
0,00 2 -0,0 01 ′? ?3 ࣠D?
0,001 - 0.0 0 05 ?3 ?3 ′? ?3 ࣠?3 ࣠?3 à£
0.0 005 - 0.0 0 01 ?· ?3 ࣠࣠࣠?· ?3 à£
< 0.0 0 01 ?1 ?ê ?3 à£
土壤颗粒
土壤颗粒分级,(mm)
直径 国际制 美国制 卡庆斯制 中国制
石砾 >2 >2 > 1 >1
砂粒 2-0.02 2-0.05 1-0.05 1-0.05
粉粒 0.02-0.002 0.05-0.002 0.05-0.001 0.05-0.002
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
土壤颗粒
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 ***
指各粒级土粒占土壤重
量的百分数,也叫土壤的
机械组成 。
土壤质地
表 4 - 6 卡钦斯基土壤质地基本分类 (简制)
质地组 质地名称 不同土壤类型的 <0,0 1 毫米粒级含量 (% )
灰化土 草原土壤、红黄壤 碱化土、碱土
砂土 松砂土
紧砂土
0 ~ 5
5 ~ 10
0 ~ 5
5 ~ 10
0 ~ 5
5 ~ 10
壤土 砂壤
轻壤
中壤
重壤
10 ~ 20
20 ~ 30
30 ~ 40
40 ~ 50
10 ~ 20
20 ~ 30
30 ~ 45
45 ~ 60
10 ~ 15
15 ~ 20
20 ~ 30
30 ~ 40
粘土 轻粘土
中粘土
重粘土
50 ~ 65
65 ~ 80
>80
60 ~ 75
75 ~ 85
>85
40 ~ 50
50 ~ 65
>65
土壤质地
表 4 - 8 中国土壤质地分类
(邓时琴,1 9 8 5 )
质地组 质地名称 颗粒组成 % (粒径:毫米)
砂粒 (1 -0,0 5) 粗粉粒 (0,0 5- 0,01 ) 细粘粒 (< 0,00 1)
砂土 极重砂土
重砂土
中砂土
轻砂土
>80
70 ~ 80
60 ~ 70
50 ~ 60
壤土 砂粉土
粉土
≥ 20
<20
≥ 40 <30
砂壤
壤土
≥ 20
<20
<40
粘土 轻粘土
中粘土
重粘土
极重粘土
30 ~ 35
35 ~ 40
40 ~ 60
>60
国际制:
根据砂粒 (2-0.02毫米 )、粉粒 (0.02-0.002毫米 )和粘
粒 (<0.002毫米 )三粒级含量的比例,划定 12个质地名称,
可从三角图上查质地名称。
查三角图的要点为:以粘粒含量为主要标准,
<15%者为砂土质地组和壤土质地组 ;
15%- 25%者为粘壤组 ;
>25%者为粘土组。
当土壤含粉粒 >45%时,,粉质, ;
当砂粒含量在 55%-85%时,,砂质,,
当砂粒含量 >85%时,则称壤砂土或砂土
先找到该颗粒的定点( 100%),按 3个粒
级含量分别做各顶点对应的三角形的 3条底边
的平行线,3线相交点,即为所查质地区
质地三角图:
土壤质地
粘粒
粉粒砂粒
粘粒 20%
粉粒 40%
砂粒 40%
土壤质地动画
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
1,砂质土壤主要特性:
? 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、粘质土壤主要特性:
? 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,
适合于禾谷类作物。
3、壤质土壤主要特性:
? 粉粒大于 30%
? 北方称为二合土;
? 性质介于黏土与砂土之间

( 二 ) 土壤质地剖面
夹砂层 夹粘层
( 三 ) 不同质地土壤的利用和改良
1,各种作物对土壤质地的要求
2,土壤质改良
① 客土法地改良
案例 1,江苏省里下河地区
② 深耕、深翻、人造塥
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
③施用有机肥
第二节 土壤三相组成
一、土壤的密度和容重
( 一 ) 土壤密度
表 4 - 1 土壤中常见组分的密度 ( 克 / 厘米
3
)
石 英
正长石
斜长石
白云母
黑云母
角闪石
辉 石
纤铁矿
2, 6 0 ~ 2, 6 8
2, 5 4 ~ 2, 5 7
2, 6 2 ~ 2, 7 6
2, 7 7 ~ 2, 8 8
2, 7 0 ~ 3, 1 0
2, 8 5 ~ 3, 5 7
3, 1 5 ~ 3, 9 0
3, 6 0 ~ 4, 1 0
赤铁矿
磁铁矿
三水铝石
高岭石
蒙皂石
伊利石
腐殖质
4, 9 0 ~ 5, 3 0
5, 0 3 ~ 5, 1 8
2, 3 0 ~ 2, 4 0
2, 6 1 ~ 2, 6 8
2, 5 3 ~ 2, 7 4
2, 6 0 ~ 2, 9 0
1, 4 0 ~ 1, 8 0
?常用土壤密度值,2.65克 /厘米 3。
注意:
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, 1 0 ~ 0, 0 5
0, 0 5 ~ 0, 0 1
0, 0 1 ~ 0, 0 0 5
0, 0 0 5 ~ 0, 0 0 1
< 0, 0 0 1
2 9, 5
0
4, 3
1 4, 8
5 3, 7
6 4, 2
2, 6 2
2, 6 6
2, 6 6
2, 6 2
2, 5 9
2, 5 9
( 二 ) 土壤容重 ***
单位容积原状土壤 ( 包括孔隙 ) 的干质量 。
土壤容重值多介于 1.0-1.5克 /厘米 3范围内,
夯实的土壤容重则可高达 1.8-2.0克 /厘米 3。
***土壤容重的用处:
① 计算土壤孔隙度 根据实测土壤的容重与密度, 按下式计
算:
密度
容重-孔隙度= 1
② 计算工程土方量
③ 估算各种土壤成分储量
④ 计算土壤储水量及灌水 ( 或排水 ) 定额
3.影响容重值的因素
质地、结构、有机质含量以及各种自然因素和人工管理措施
二、土壤的三相
( 一 ) 三相组成
%100
%100
%100
??
??
??
土体容积
空气容积
气相率
土体容积
水容积
液相率
土体容积
固相容积
固相率1、三相比
2、土壤孔隙度 (孔度 )***:
指 单位土壤容积内孔隙所占的
百分数。
孔隙度= 1-固相率=液相率+气相率
孔隙比= 孔隙容积土粒容积
密度
容重-孔隙度= 1
一般沙土孔度 30-45%,壤土 40-50%,粘土 45-60%。
( 二 ) 三相组成和孔度的测定及计算
1.固相率 由实测的土壤密度和土壤容重计算之:
密度
容重固相率=
2.液相率(容积含水率)
干土质量
土壤水质量=土壤含水量(质量%)
土壤 容积含水率 (%)=土壤质量含水量(%) 3 土壤容重
3,气相率
气相率 =孔隙度-容积含水率
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%。
第二节
土壤孔性和结构性






疏松排列
紧密排列
47.46
%
24.51
%



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
一、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 < 0.002 mm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~ 0.002 mm
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 > 0.06 mm的孔隙,
其中 > 0.2 mm的粗孔植物的细
根可伸入其中; 0.2∽0.06 mm
的中孔是原生动物、真菌和根
毛的栖身地。
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)。
二、土壤结构体 ***
(一)土壤结构的概念
土壤结构是土粒(单粒和复粒)的排列、组合形式。
这个定义,包含着两重含义:结构体和结构性。
通常所说的土壤结构多指结构性( structurality)。
土壤结构体或称结构单位,它是土粒(单粒和复粒)互
相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。
块状结构体
块状、核状:
>10cm 大块状
5-10cm 小块状
0.5-5cm 碎块状
柱状、棱柱状:
>5cm 大
3-5cm 中
<3 小
团粒, 10-0.25mm
微团粒 < 0.25mm
不良结构体,块状、核状、柱状、棱
柱状和片状结构体总孔隙度小,主要
是小的非活性孔隙,结构体之间大的
通气孔隙,往往成为漏水漏肥的通道
。植物根系很难穿扎,干裂时常扯断
根系。
良好结构体, 团粒结构体
不仅总孔隙度大,而且内部有多
级大量的大小孔隙,团粒之间排列疏
松,大孔隙较多,兼有蓄水和通气的
双重作用。





结构体的稳定性 **:
? 机械稳定性;
? 生物稳定性;
? 水稳定性;
土壤结构体形成机制:
?胶体的凝聚作用;
?水膜的粘结作用;
?胶结作用;
?干湿交替;
?冻融交替;
?耕作措施;
?生物作用
砂粒
砂粒粉粒


粘粒
腐殖质
单个土粒
团聚体
微团粒
土粒
土粒
土粒
Ca2+



土粒
土粒
土粒
Fe2+



Fe3+
Al3+
良好的团粒结构体:
?大小;
?多级孔隙;
?稳定性(水稳性、机械稳性
和生物稳定性)。
土壤结构改良剂:
能够将土壤颗粒粘结
在一起形成团聚体的物
质,包括天然物质和人
工合成的高分子物质。
本章小结
一、核心名词
1,比重 2,容重 3,土壤孔隙度
4,当量孔径 5,团粒结构
6,土壤结构体 7,毛管孔隙
1,沙土和粘土的生产性状有何不同, 如
何改良土壤质地?
2,为什么说粒状 ——团粒状结构是农业生
产上比较理想的结构?培育良好结构的有
效途径是什么?
二、思考题
快速测验
1,随着有机质含量增减,土壤比重也在发生变化 ( )
2,表层土壤比重一般小于底层土壤 ( )
3,土壤的孔径分布主要是指土壤中各类孔隙所占的比例 ( )
4,粘质土孔隙度大但通透性差, 而砂质土孔隙小但通透性强 ( )
5.团粘结构在任何质地土壤上都可以形成 ( )
6.土壤结构性的好坏反映在土壤孔隙的数量和质量两方面 ( )
7,不论旱田还是水田土壤有团粒结构肥力才高 ( )
8,蒙金土是上层质地粘重而下层质地较轻 ( )
9,土壤微结构体由土壤矿物质, 有机质和孔隙所组成 ( )
10.使用有机肥不仅可提高土壤有机质含量, 也可改变土壤质地
( ) 。