第三章 土壤孔性、结构性与耕性

土壤孔性、结构性是土壤重要的物理性质。 通过本章学习，让学生掌握 土壤中孔隙、结构的概念、类型及对土壤肥力和生产性能的影响；重点介绍团粒结构的肥力特征及创造机理；物理机械性的概念及与耕性的关系，从而了解土壤物理性状对土壤肥力的影响。

重 点

难 点

3 土壤孔性、结构性与耕性

3.1 土壤孔性

重点难点：

掌握 土壤孔隙的概念、类型及调控 。

难点： 各级孔隙的计算及土壤比重和容重的区别。

3.2 土壤结构性

重点： 土壤结构性的评价，尤其是团粒结构 对 土壤肥力的调节作用。

难点： 土壤团粒结构的形成机制。

3.3 土壤 的物理机械性与耕性

重点：对粘结性、粘着性及可塑性的理解；土壤物理机械性与耕性的关系

难点：土壤水分对土壤粘结性和可塑性的影响。

3 土壤孔性、结构性与耕性

3.1 土壤孔性

学时分配： 100 分钟

教法： 讲授穿插幻灯片放映，加深学生对土壤孔性的认识。

内容：

一、 土壤孔隙性

土壤孔性、结构性和耕性是土壤三项重要的物理性质，三者密切相关。三者对土壤的松紧状况均有影响，而土壤松紧状况伸展影响到（ 1 ）根的发育及植物的生长发育（ 2 ）影响土壤水分、空气、养分的转化。

1 ． 土壤孔性

土壤孔性包括孔隙的数量、孔隙的大小及其比例，土壤孔隙的数量用孔隙度或孔隙比表示。

2 ．土壤孔度与孔隙比

土粒或团聚体之间以及团聚体内部的空隙叫土壤孔隙。土壤孔隙的容积占整个土体容积的百分数称为土壤孔度，又称总孔度。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

孔隙比：它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值 。其值为 1 或稍大于 1 为好。

土壤孔隙比 = 孔度 / （ 1 — 孔度）

3 ．孔隙的分级

土壤孔度与孔隙比只能说明土壤 “ 量 ” 的问题，并不能说明土壤孔隙 “ 质 ” 的差别，即使两种土壤孔隙（度）与孔隙比相同，如果大小孔隙的数量分配不同，则它们的保水、透水、通气以及其它性质会有差异，因此，应将孔隙按其大小和作用分为若干级。

通常根据孔隙的大小及作用将土壤孔隙分为三级：非活性孔隙、毛管孔隙和通气孔隙。

非活性孔隙

这是土壤中最微小的孔隙，当量孔隙在 0.002mm 以下，土壤水吸力为 1500KPa 以上。这种孔隙中，几乎是被土粒表面的吸附水所充满。土粒对这些水有较强的分子引力，使它们不易运动，也不易损失，无效孔径中植物的根与根毛难以伸入，供水性差，这部分水不能为植物所利用。这种孔隙内无毛管作用，也不能通气、透水，耕作的阻力大，（如质地粘重的土壤），不利于农业的利用，故称为无效孔隙。

毛管孔（隙）

是指土壤中毛管水所占据的空隙，其当量孔隙为 0.02-0.002mm ，土壤水吸力为 150-1500KPa 。植物的细根、原生动物和真菌等很难进入毛管孔隙中，但植物根毛和一些细菌可在其中活动，有利于养分的吸收与转化，毛管孔隙保存的水分可被植物吸收利用。为有效孔隙。

③ 通气孔隙

这种孔隙较为粗大，其当量孔径大于 0.02mm ，相应的土壤水吸力小于 150KPa 。通气孔隙的水分主要受重力支配而排出，不具有毛管作用，成为空气成为空气流动的通道，不具有毛管作用，所以叫通气孔或非毛管孔。

非活性孔度 %= （ 非活性孔容积 / 土壤总容积） X100= 凋萎含水量（ % ） X 容重

毛管孔度 %= （ 毛管孔容积 / 土壤总容积） X100

=( 毛管持水量 % - 凋萎含水量 % )X 容重

= 田间持水量 × 容重—非活性孔度

通气孔度 %= （ 通气孔容积 / 土壤总容积） X100

土壤孔度（ % ） = （土体容积 - 土粒容积） / 土壤容积 X100

= （ 1- 土粒容积 / 土壤容积） X100

=[1- （土壤重量 / 比重） / （土壤重量 / 容重） ]X100

= （ 1- 容重 / 比重） X100

二、土壤相对质量密度（比重）和容重

1 ．土壤相对质量密度（比重）

是指单位容积的固体土粒（不包括粒间孔隙）的干重与同体积水的质量之比。（由于 4 ℃ 时水的密度为 1g/cm 3 ），土壤比重无量纲，而土壤密度有量纲

多数土壤矿物比重在 2.6-2.7 左右，（将 2.65 作为土壤矿物的平均值），而一般土壤有机质的比重为 1.25-1.40 。由于表层土壤有机质含量较多，其比重通常都低于心土及底土层。

土壤容重是指单位容积土壤体（包括粒间空隙）的烘干重，单位为 g/cm3 。土壤容重大体为 1.00-1.70g/cm 3 之间，是土壤肥力的重要标志之一。

•  影响土壤孔性的内因

②土壤结构性

③土粒的排列方式

2 ．影响土壤孔性的外因

降雨、施肥、灌溉及耕作等外界条件影响土壤孔性。

土壤孔隙大小和数量影响土壤的松紧状况，而土壤松紧状况的变化又反过来影响土壤孔隙的大小和数量，二者密切相关。

土壤孔隙状况密切的影响土壤保水通气能力。土壤疏松时，保水与透水能力强，而土壤紧实时，通气差，渗水慢，在多雨季节易产生地面积水和地面径流；但在干旱季节，由于土壤疏松，则易通风跑墒，不利于水分保蓄，故群众多采用耙、耱与镇压等措施，保墒土壤水分。

土壤松紧和孔隙状况由于影响水气的含量，也就影响到养分的有效化和保肥供肥性能，还影响到土壤的增温与稳温，因此，土壤松紧和孔隙状况对土壤肥力有巨大的影响。

3.2 土壤结构性

土壤结构：在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成大小，形状和性质不同的团聚体，称为土壤结构（或土壤结构体）。

土壤结构性：是指土壤中结构体的形状、大小及其排列情况。

通过讲授使学生了解 土壤结构性与土壤耕性有密切的关系，它是土壤的一种重要物理性质。

学时分配： 100 分钟

教 法： 讲授土壤结构性的类型及其评价

内 容：

一、 土壤结构的类型及其特性

掌握五类土壤结构，即：

1 ． 块状结构

特点近立方体型，纵轴与横轴大致相等，边面与棱角不明显。块状结构按其大小分：大块状结构（轴长大于 5cm ）、块状结构（轴长 3-5cm ）和碎块状结构（轴长 0.5-3cm ）

块状结构在土壤粘重，缺乏有机质的表土中常见之，特别是土壤过湿或过干，最易形成。表层多见大块状结构，心土和底土多见块状和碎块状结构。

2 ． 核状结构

近立方体，边面和棱角较为明显，轴长 0.5-1.5 cm ，一般多分布于缺乏有机质的心、底土层中。

柱状结构

特点：这类结构纵轴远大于横轴，在土体中程直立状态。按棱角明显程度分为（ 1 ）柱状结构：棱角不明显（ 2 ）棱柱状结构：棱角明显。

这类结构往往存在于心、底土层中，是在干湿交替的作用下形成的。有柱状结构的土壤，土体紧实，结构体内孔隙小，但结构体之间有明显的裂隙。如水稻田心土层中有柱状结构，就会引起漏水、漏肥。

4 ．片状结构

横轴远大于纵轴呈薄片状，老耕地的犁底层中常见到，此外，在雨后或灌水后所形成的地表结壳和板结层，属于片状结构。

特点：片状结构不利于通气、透水。会影响种子发芽和幼苗出土，还加大土壤水分蒸

发，因此生产上要进行雨后中耕松土，以消除地表结壳。

5. 团粒结构

是指近似球形，疏松多孔的小团聚体，其直径约为 0.25-10mm 。粒径 <0.25mm 以下的 , 称微团粒 。

生产中最理想的团粒结构粒径为 2-3mm, 是一种较好的土壤结构类型 .

团粒结构分 (1) 水稳性团粒结构 : 经水浸泡较长时间不散的叫水稳型团粒结构 (2) 非水稳性团粒结构 : 经水浸泡立即松散的叫非水稳性团粒结构 ( 粒状结构 ) 。

我国东北地区黑土含大量的水稳性团粒结构 , 粒径 >0.25mm 的水稳性团粒结构可高达 80% 以上 ， 而我国绝大多数旱地土壤耕作层则多为非水稳性团粒结构 。

（ 1 ）协调土壤水、气矛盾

团粒结构的土壤 , 大小孔隙比例适当 , 在团粒内部为小孔隙 , 而在团粒之间是大孔隙 , 能同时供给植物以水分和空气 , 水、肥、气、热协调，能同时满足作物的需要。具体来讲：在水分方面，当降雨或灌水时，十分很快通过大孔隙进入土层，又能较快的进入团粒内部的小孔隙内，使团粒结构充满水分，减少了地表径流和侵蚀，由于通气孔隙占有一定的比例，不致因水分过多排挤空气而造成通气不良。

当土壤干燥时，表土层团粒结构的水分蒸发，慢慢变干，干燥后，团粒的体积收缩，与下面团粒间空隙加大：毛管联系点减少，破坏了与上层的联系，形成隔离层，水分不能源源不断地自下层土壤上升蒸发，使下层团粒内的水分仍被保存着，因此，对于团粒结构多的土壤而言，无论是多雨还是干旱，土壤下层团粒内总保持有一定的水分，可以满足根系的需要，所以，每个团粒就是一个 “ 小水体 ” ，有团粒结构的土壤，水和空气是协调的。

（ 2 ）协调土壤有机养分消耗与积累矛盾

在养分方面，由于团粒结构大孔隙内有空气存在，故团粒结构表面的有机质能被微生物进行好气分解，成为植物可以利用的养分。

团粒内部则一方面因为由水分充塞，另一方面，因为外部进行的好气分解消耗了 O2 ，而造成嫌气环境，腐殖质得以累积，养分可以得到保存，因此，有团粒结构的土壤，能源不断地供给作物需要的养分，有 “ 小肥料库 ” 的作用。

（ 3 ）能稳定土壤温度，使温度状况适宜

（ 4 ）改良土壤耕性，有利于根系伸展

因此，团粒结构是改进土壤固、液、气三相比的一个重要因素。有团粒结构的土壤中，水、肥、气热比较相互协调，被称为土壤肥力调节器。

•  块状与核状结构

•  片状与鳞片状结构

•  柱状与棱柱状结构

三、土壤团粒结构的形成

1 ．土壤团粒结构的形成过程

包括“多级团聚说”和“粘团说”两种。

第一阶段：有单粒在胶体凝聚、水膜粘结以及胶结作用下形成初级复粒或致密的小土团。

第二阶段：初级复粒进一步逐级粘合、胶结、团聚，依次形成第二级、第三级及微团聚体的过程。

2 ．团粒结构形成的必备条件

①胶结物质：有机胶体、无机胶体及胶体凝聚物质。

②成型动力

包括：土壤生物的作用、干湿交替、适宜土壤含水量下耕作。

四、土壤结构的改善与恢复

1 ． 精耕细作，增施有机肥料

精耕细作结合施用有机肥料是我国目前大多数地区创造良好结构的主要方法。

在耕层的浅土壤上，采用深耕，加深耕层，结合施用有机肥料，加速土壤熟化。当时施用有机肥料必须与精耕细作相结合，是土粒与有机质混合均匀，做到土肥相融，才能充分发挥腐殖质的胶结作用，我国各地的高产肥沃土壤也都是通过这种措施来创造优良结构的。

合理轮作倒茬、扩大绿肥及牧草的种植面积

各种作物本身的生物学特点和相应的耕作管理制度对土壤团粒结构的形成具有很大的影响。

如小麦、谷子等密植作物，根系密集，本可以创造较多的团粒结构，但因中耕次数少，非水稳性团粒结构不多，土壤易板结，形成坷拉。

而棉花、玉米等中耕作物，由于植株密度小，根系数量少，形成水稳性团粒结构少，但由于中耕次数多，能创造较多的非水稳性团粒结构。

豆科和（禾本科绿肥作物）不仅根系密集，而且还能够吸收大量钙质（前者），留耕层，这对创造水稳性团粒结构优良好的作用，因此，世界各国非常重视绿肥和牧草在轮作中的地位。

科学的土壤管理

喷、滴灌、地下灌溉，酸性土施用石灰，碱性土施用石膏。

土壤结构改良剂的应用

土壤结构改良剂是用来促进土壤形成团粒，提高土壤肥力和固定表土、保护耕层、防止水土冲刷的矿物质制剂、腐殖质制剂和人工合成聚合物制剂，它是根据土壤中团粒结构形成的客观规律，提取腐殖质、木质素等物质作为团粒的胶结剂。

3.3 土壤物理机械性与耕性

学时分配： 100 分钟

教 法： 讲授与图、表结合

内容：

一、土壤物理机械性

土壤的物理机械性是土壤多项动力学性质的统称，它包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其它受外力作用（如农机具的切割、穿插、压板等作用）而发生形变的性质。

1 ． 土壤粘结性

粘结性：土壤粘结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。由于土壤具有粘结性，是其具有抵抗外力破碎的能力，也是土壤有耕作时产生阻力的主要原因之一。

在湿润时，（由于土壤含有一定的水分）土壤板结性实际土粒 - 水 - 土粒之间相互吸引而表现的板结力。

土壤粘着性

土壤粘着性是指土壤在一定含水量的情况下，土粒粘着外物表面的性能。如土壤过湿时进行耕作，土壤粘着农具，增加土壤与金属的摩擦力；使耕作困难，土粒粘着性是水分子和土粒之间的分子引力，以及水分和外物接触表面所产生的分子引力所引起。

3 ．可塑性

土壤在一定含水量范围内，可被外力任意改变成各种形状，当外力解除和土壤干燥后，仍能保持其变形的性能，称土壤的可塑性。

影响土壤可塑性的因素：

① 水分含量：干土没有可塑性，当水分含量逐渐增加时，土壤才表现出可塑性。

下塑限（塑限）：土壤开始呈现可塑状态时的水分含量称下塑限。

上塑限（流限）：土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量称上塑限。

② 土壤质地：土壤中粘粒愈多，质地愈细，塑性愈强。一般而言，

上塑限、下塑限和塑性值的数值随着粘粒含量的增加而增大。

③ 代换性阳离子

④ 土壤有机质

二、土壤耕性

1 ．土壤耕性的概念

是土壤耕作时或耕作后一系列土壤物理性质及物理机械性的综合反映。

2 ．土壤结持性与宜耕性

土壤宜耕性是 是指土壤适于耕作的性能， 土壤结持性与宜耕性的关系见书 p79 。

三、耕作对土壤的影响

•  对土壤耕作的要求

•  旱地耕作的基本作业及其在作用

①深耕②耙耱③镇压④中耕

•  水田耕作的基本作业及其作用

•  土壤压板问题及防止（介绍少免耕法）

思考题

1.何谓土壤孔隙？土壤孔隙可分为哪几级？

2. 土壤比重和容重有何区别？

3. 影响土壤孔性的因素有哪些？如何调控？

4.简述土壤结构体的类型及其评价。

5.生产实践中采用哪些措施创造团粒结构？

6.如何对土壤的物理机械性进行调控？

3 土壤孔性、结构性与耕性

3.1 土壤孔性

3.1.1 土壤孔隙性

土壤孔性；土壤孔度与孔隙比；孔隙的分级；

3.1.2 土壤相对质量密度（比重）和容重

土壤相对质量密度（比重）

3.1.3

影响土壤孔性的内容

影响土壤孔性的外因

3.2 土壤结构性

3.2.1 土壤结构的类型及其特性

块状结构；核状结构；柱状结构； 片状结构；团粒结构

3.2.2

3.2.3 土壤团粒结构的形成

土壤团粒结构的形成过程

团粒结构形成的必备条件

3.2.4 土壤结构的改善与恢复

精耕细作，增施有机肥料

合理轮作倒茬、扩大绿肥及牧草的种植面积

科学的土壤管理

土壤结构改良剂的应用

3.3 土壤物理机械性与耕性

3.3.1 土壤物理机械性

土壤粘结性

土壤粘着性

可塑性

3.3.2 土壤耕性

3.3.3 耕作对土壤的要求

3.3.4 土壤压板问题及防止

•  朱祖祥 . 土壤学 . 北京：农业出版社， 1983

2 ．王荫槐 . 土壤肥料学 . 北京：农业出版社， 1992

3 ．朱祖祥 . 土壤学 . 北京：农业出版社， 1983

4 . 黄昌勇 . 土壤学 . 北京：农业出版社， 2000

5. 林成谷 . 土壤学 . （北方本，第二版） . 北京：农业出版社， 1996

1. 用幻灯片的教学效果好。

2.  多看参考文献。

3．学生要课后总结、复习。