第二章 土壤的物理性质
单位:为g/cm3或t/m3 多数作物来说,耕层适宜的容重
为 (1.0—1.3 g/cm3 )。
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3、土壤容重的应用
(1)计算土壤总孔度(=1-容重/密度); (2)配合水分常数计算各级孔度; (3)判断土壤松紧状况; ★(4)计算土壤固、液、气三相容积比率,用以反映土 壤自身调节肥力因素的功能;
土壤质地是在土壤机械组成基础上的进一步 归类,它概括反映着土壤内在的肥力特征。
2. 土壤质地分类 土壤质地分类标准各国不同,常用的有国际制、卡庆斯基制等
国际制土壤质地分类
各级土粒质量(%) 质地类别 质地名称 粘粒 (<0.002mm) 0-15 0-15 0-15 0-15 15-25 15-25 15-25 25-45 25-45 25-45 45-65 65-100 粉砂粒 (0.020.002mm) 0-15 0-45 30-45 45-100 30-0 20-45 45-85 0-20 0-45 45-75 0-35 0-35 砂粒 (2-0.02mm) 85-100 55-85 40-55 0-55 55-85 30-55 0-40 55-75 10-55 0-30 0-55 0-35
3. 各粒级土粒的化学成分 各粒级土粒的矿物组成不同,决定其化学成分存在差异: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。 不同土壤粒级的化学成分(平均%)
土壤 粒级名称 粗砂粒 非石 灰性 土壤 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 粒径(mm) 1-0.2 0.2-0.04 0.04-0.01 0.01-0.002 <0.002 SiO2 93.9 94.0 89.4 74.2 53.2 R2O3 2.8 3.2 6.6 18.3 34.7 CaO 0.4 0.5 0.8 1.6 1.6 MgO 0.5 0.1 0.3 0.3 1.0 P2O5 0.05 0.1 0.1 0.2 0.4 K2O+Na2O 0.8 1.5 2.3 4.2 4.9 CO2 0 0 0 0 0
一般沙土孔度30-45%,壤土40-50%,粘土45-60%。
2、孔隙比:它是土壤中孔隙容积与土粒容积
(固相)的比值。其值为1或稍大于1为好。 孔隙比=孔隙容积/土粒容积=孔度/(1-孔度)
孔度、孔隙比反映的是土壤孔隙的数量多少,只 能说明土壤能够储藏空气和水分的总量是多少,而不 能反映有多少孔隙可储藏水分,多少孔隙可储藏空气。
微生物不能进入此孔隙
毛管孔隙:当量孔径为0.02~0.002 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> 0.02 mm的孔隙, 其中> 0.2 mm
的粗孔植物的细根可伸入其中;0.2-0.02 mm的中孔是原生 动物、真菌和根毛的栖身地。
12.7
14.1
3.1
5.1
-
0.3
-
6.0
9.5
10.1
4. 各级土粒的主要特性
石块 主要是残留的母岩碎块,所含矿物均为原生 矿物,其组成与母岩基本一致。
石砾 多为岩石碎块,其矿物组成与母岩基本一致, 一般速效养分很少,吸持性很差,但通透性极强。
砂粒 颗粒较粗,比面较小,吸持性能较弱,矿质养分较低,无粘结 性和粘着性,表现松散。但粒间孔隙较大,通透性良好。土壤中含量 多时易于耕作,林木扎根容易。
砂土类 壤土类
砂土及壤质砂 土 砂质壤土 壤土 粉砂质壤土 砂质粘壤土 粘壤土 粉砂质粘壤土 砂质粘土 壤质粘土 粉砂质粘土 粘土 重粘土
粘壤土类
粘土类
卡庆斯基土壤质地分类
物理性粘粒(<0.01mm)(%) 质地名称 灰化土 类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-65 65-80 >80 草原土及 碱土及碱 红黄壤类 化土类 0-5 5-10 10-20 20-30 30-45 45-60 60-75 75-85 >85 0-5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40-50 50-65 >65 物理性砂粒(>0.01mm)(%) 灰化土类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-60 60-50 50-35 35-20 <20 草原土及 红黄穰类 100-95 95-90 90-80 80-70 70-55 55-40 40-25 25-15 <15 碱土及 碱化土 类 100-95 95-90 90-85 85-80 80-70 70-60 60-50 50-35 <35
4、土壤比重(密度)与土壤容重关系和区别
2.2.2 土壤比重(相对质量密度)和容重
1、土壤比重(相对质量密度) 指单位体积的固体土粒(不包括粒间孔隙)的 干重与同体积标准状况水的质量之比。 即:土壤比重=土粒密度/水密度
一般取2.65作为土壤常用密度值常数。
★2、土壤容重
1.概念 指自然状态下单位容积(包括粒 间空隙)干燥土壤体质量与标准状况 下同体积水的质量比
4. 土壤质地的利用改良
掺砂掺粘,客土调剂
引洪放淤,引洪漫沙 施有机肥,改良土性 植树种草,培肥改土
2.2 土壤空隙
孔隙的数量决定着土壤中气、液两相的总量,孔隙的大小及其
比例决定着气、液两相的比例。
土壤孔隙:是指在土粒之间,存在有复杂的粒间空隙,常称为土壤孔 隙,是液相和气相共同存在的空间。
土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示 土壤孔隙的质量用当量孔径来衡量
石 块
石砾
砂粒
粉粒
粘粒
2. 各粒级土粒的矿物组成
各粒级土粒的矿物组成有明显差别: 土粒越粗,石英越多; 土粒越细,云 母、角闪石等明显增多。
不同粒级土粒的矿物组成(%)
粒径 (mm) 2-0.25 0.25-0.05 0.05-0.01 0.01-0.005 <0.005 粗砂粒 细砂粒 粗粉粒 细粉粒 粘 粒 石英 86 81 72 63 10 长石 14 12 15 8 10 云母 - - 7 21 66 角闪石 - 4 2 5 7 其它矿物 - 3 4 3 7
总之,随着土壤单粒由大变小,各粒级土粒的粘结性、粘着性、可塑性、 涨缩性以及吸附能力由弱到强。
二、土壤质地
1. 土壤机械组成和质地的概念
土壤不是由单一粒级所组成,而是由大小不同的各级土粒以各种比例关系自 然地混为一体。土壤中各粒级矿物质土粒所占的百分质量分数叫矿物质土粒的机 械组成。
依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合叫做土壤质地。
(二) 土壤孔隙类型
土壤孔隙的持水功能和毛管水上升情况成为孔隙分类的主要依据
分级的标准 假想圆管的直径,用以描述具有相似性质土壤的孔隙大小 (与一定的水分吸力[或张力]相对应的孔径) 茹林公式 d=3/T d:当量孔隙直径,mm T:土壤水分吸力,kPa,或mbar
非活性孔隙:当量孔径< 0.002 mm的孔隙,根毛和
保蓄性弱;
养分含量低;
气多水少;
温度高,土温变化快。
应加强抗旱保墒措施,注意灌水技术; 少量多次的及 时施肥,注意基肥与追肥并重,防止发生苗木早衰现 象。晚秋时节,苗木容易遭受冻害,对林木注意加强 防寒措施。
壤质土壤: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。
1. 2.
V固相%=1—土壤孔隙度% V土壤水%=土壤水质量%×容重
3.
4.
V气相%=土壤孔隙度—V土壤水%
V三相比=V固相:V水:V气相
(5)将土壤某些以质量为基础的数据换算为以容积为 基础; (6)计算一定面积与深度的土壤质量(土方重); 土壤重量=土壤体积×土壤容重 (7)计算一定土层内各种土壤成分的储量。 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。 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
粉粒 颗粒中次生矿物增加,石英减少。比面较砂粒大,吸持性能增强, 养分含量比砂粒高,具有一定的粘结性、粘着性、可塑性和涨缩性,通 气透水能力比砂粒差,雨后易板结,应注意松土。
粘粒 以次生矿物为主,粒径小,比面巨大。具有很强的粘结性、粘 着性、可塑性、涨缩性和吸附能力,矿质养分丰富。但粒间孔隙极小, 通透性能极差,常表现为湿时粘韧,干时坚硬。
(三)孔隙在土体中的分布
土壤的渗水性、保水性、通气性及植物根系的伸展,除受大小 孔隙分配比例的影响外,往往还与孔隙在土壤不同层次的分布状况 有关。 上虚下实----保水保肥 上实下虚----漏水漏肥 犁底层----通气透水差,不利于根系下扎。
多数作物一般要求:
无效孔隙尽量少 通气孔隙与水份孔隙1:2-4左右 通气孔隙度大于8-10%,以15%-20%最理想。
孔隙体积 土壤体积-土粒体积 土粒体积 土壤孔度= ———— = ———————— =1- ———— 土壤体积 土壤体积 土壤体积 土粒体积x土重 =1- ———————— 土壤体积x土重 土重 土粒体积 =1-(———— x ———— ) 土壤体积 土重 土重 土重 容重 =1- (———— / ———— )=1- ———— 土壤体积 土粒体积 密度
2.2.1 土壤空隙性
土壤孔性包括孔隙的数量、大小孔隙的搭配比例、及其在土层中的分布。
土壤孔隙
性状用孔隙数量和孔隙大小来评价。
土壤孔隙性
孔隙的数量和大小所表现出来的性质。
(一)土壤孔度与孔隙比
1、孔(隙)度/总孔度:土壤(大、小)孔隙的 容积占整个土壤容积(固相+孔隙)的百分数称为土 壤孔度。它是衡量土壤孔隙的数量指标。 土壤孔度(%)=(孔隙容积/土壤容积)x100