土壤物理學(xué) 1課件

1、土壤物理學(xué)（第一講）SOIL PHYSICS李成亮李成亮 資源與環(huán)境學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院土壤物理學(xué)n50學(xué)時n理論學(xué)時：33 n討論：8n實驗: 9參考書n土壤物理學(xué) 秦耀東主編 2002n土壤物理學(xué) 華孟主編 1993n土壤水動力學(xué) 雷志棟 楊詩秀 謝森主編 1988nSoil physics Jury W A 1991nFundamental of soil physics Hillel D 1980土壤物理學(xué)n緒論（緒論（1學(xué)時）學(xué)時）n第一章第一章土壤基模（土壤基模（4學(xué)時）學(xué)時）n第二章第二章 土壤水（土壤水（10學(xué)時）學(xué)時） n第三章第三章 土壤水循環(huán)（土壤水循環(huán)（9學(xué)時）學(xué)時）n第

2、四章第四章 土壤溶質(zhì)運移（土壤溶質(zhì)運移（3 3學(xué)時）學(xué)時）n第五章第五章 土壤空氣（土壤空氣（3 3學(xué)時）學(xué)時）n第六章第六章 土壤溫度和熱流（土壤溫度和熱流（3 3學(xué)時）學(xué)時）n第七章第七章 土壤的空間變異（土壤的空間變異（6 6學(xué)時）學(xué)時）n第八章第八章土壤磁學(xué)（土壤磁學(xué)（2學(xué)時）學(xué)時）n實驗一 土壤孔性的測定n實驗二 土壤持水性的測定n實驗三 土壤導(dǎo)水性測定緒緒 論論n我們要把人生變成一個科學(xué)的夢，我們要把人生變成一個科學(xué)的夢，然后用孜孜不倦的學(xué)習(xí)和艱苦卓然后用孜孜不倦的學(xué)習(xí)和艱苦卓絕的探求，來把這個夢變?yōu)楝F(xiàn)實。絕的探求，來把這個夢變?yōu)楝F(xiàn)實。 -居里夫人（波蘭籍法國科學(xué)家）居里夫人（波蘭

3、籍法國科學(xué)家）土壤物理學(xué)土壤物理學(xué)研究土壤的物理性質(zhì)及土壤中的物理現(xiàn)象、研究土壤的物理性質(zhì)及土壤中的物理現(xiàn)象、物質(zhì)遷移過程和能量轉(zhuǎn)換物質(zhì)遷移過程和能量轉(zhuǎn)換及其農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)的科學(xué)及其農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)的科學(xué)定義物理性質(zhì)及物理現(xiàn)象：物理性質(zhì)及物理現(xiàn)象：土壤固相組成與排列（質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙）土壤固相組成與排列（質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、孔隙）氣體組成與分壓氣體組成與分壓溶質(zhì)組成與濃度溶質(zhì)組成與濃度土壤水、熱狀態(tài)土壤水、熱狀態(tài)土壤力學(xué)、電、磁和放射性質(zhì)土壤力學(xué)、電、磁和放射性質(zhì)范疇遷移過程和能量轉(zhuǎn)換：遷移過程和能量轉(zhuǎn)換： 水分運動與循環(huán)水分運動與循環(huán) 溶質(zhì)遷移與循環(huán)溶質(zhì)遷移與循環(huán) 氣體對流擴(kuò)散與交換氣體對

4、流擴(kuò)散與交換 熱傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)換熱傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)換農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)：農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境效應(yīng)： 與土壤生產(chǎn)力、作物生長和產(chǎn)量的關(guān)系與土壤生產(chǎn)力、作物生長和產(chǎn)量的關(guān)系 與生物群落、生物多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系與生物群落、生物多樣性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系 與鹽漬化、環(huán)境污染及凈化的關(guān)系與鹽漬化、環(huán)境污染及凈化的關(guān)系Leonard D Baver1901?1931年從事土壤物理研究年從事土壤物理研究North Carolina State UniversitySoil Physics1940年第一版年第一版(主編主編)1948年第二版年第二版(主編主編)1956年第三版年第三版(主編主編)1972年第四版年第四版(

5、主編主編)1991年第五版年第五版(副主編副主編)發(fā)展歷程Lorenzo A. Richards19041993 US Salinity Laboratory，Riverside, California 貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： Capillary conduction of liquids through porous mediums, 1931, PhD Thesis. Cornell University推導(dǎo)出了土壤水流的推導(dǎo)出了土壤水流的Richards 方程方程 土壤水分能量概念土壤水分能量概念 發(fā)明了張力計、壓力薄膜儀發(fā)明了張力計、壓力薄膜儀 Henry Darcy 18031858法國水力工

6、程師法國水力工程師巴黎市工程局局長和技術(shù)總監(jiān)巴黎市工程局局長和技術(shù)總監(jiān)貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 達(dá)西定律達(dá)西定律反映水在多孔介反映水在多孔介質(zhì)中滲流規(guī)律的實驗定律質(zhì)中滲流規(guī)律的實驗定律 開創(chuàng)了地下水流在多孔介質(zhì)開創(chuàng)了地下水流在多孔介質(zhì)中運動的科學(xué)中運動的科學(xué)地下水動力學(xué)地下水動力學(xué) LhAKq Champ B. Tanner19201990University of Wisconsin1981年作為第一個土壤學(xué)家入美國科學(xué)院院士年作為第一個土壤學(xué)家入美國科學(xué)院院士貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 土壤物理性質(zhì)測定方法土壤物理性質(zhì)測定方法 土壤能量平衡計算蒸發(fā)土壤能量平衡計算蒸發(fā) 植物吸水和騰發(fā)植物吸水和騰發(fā)Wilford R

7、 Gardner19252011University of California, Berkeley1983年入選美國科學(xué)院院士年入選美國科學(xué)院院士貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 由定性研究轉(zhuǎn)入定量研由定性研究轉(zhuǎn)入定量研究以數(shù)理方法將土壤究以數(shù)理方法將土壤-植植物系統(tǒng)水分運動理論化物系統(tǒng)水分運動理論化Soil PhysicsL. D. Baver1956年第三版年第三版土壤一種分散體系土壤一種分散體系土壤的機(jī)械成分土壤的機(jī)械成分土壤水分系統(tǒng)的物理性質(zhì)土壤水分系統(tǒng)的物理性質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)土壤空氣土壤空氣土壤水分土壤水分土壤灌溉的原理土壤灌溉的原理土壤排水的原理土壤排水的原理土壤溫度土壤溫度土壤物理性質(zhì)與耕作關(guān)系

8、土壤物理性質(zhì)與耕作關(guān)系土壤物理特性與侵蝕關(guān)系土壤物理特性與侵蝕關(guān)系Soil PhysicsL. D. Baver, W. H. Gardner, W. R. Gardner1972年第四版年第四版作為一個分散體系的土壤作為一個分散體系的土壤土壤膠體的粘度與膨脹土壤膠體的粘度與膨脹土壤的力學(xué)特性土壤的力學(xué)特性土壤結(jié)構(gòu)的形成與分類土壤結(jié)構(gòu)的形成與分類土壤機(jī)構(gòu)的評價與農(nóng)業(yè)意義土壤機(jī)構(gòu)的評價與農(nóng)業(yè)意義土壤通氣性土壤通氣性土壤的熱狀況土壤的熱狀況土壤水分保持土壤水分保持引進(jìn)了能量概念引進(jìn)了能量概念土壤水分運動土壤水分運動引進(jìn)了水分運動方程引進(jìn)了水分運動方程田間土壤水分狀況田間土壤水分狀況引進(jìn)了水量平衡引

9、進(jìn)了水量平衡土壤水分與植物的關(guān)系土壤水分與植物的關(guān)系土壤水分管理土壤水分管理土壤侵蝕水蝕土壤侵蝕水蝕土壤侵蝕風(fēng)蝕土壤侵蝕風(fēng)蝕William A Jury1944現(xiàn)在現(xiàn)在University of California, Riverside2000年入選美國科學(xué)院院士年入選美國科學(xué)院院士貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 溶質(zhì)遷移革命性的進(jìn)展溶質(zhì)遷移革命性的進(jìn)展Transfer Function Model(TFM)很少的參數(shù)能預(yù)報肥料、很少的參數(shù)能預(yù)報肥料、污染物在土壤中的遷移污染物在土壤中的遷移Soil PhysicsW.A.Jury, W.R.Gardner, W.H.Gardner, L.D.Baver 19

10、91年第五版年第五版土壤固相土壤固相土壤水分保持土壤水分保持土壤水分運動土壤水分運動田間土壤水分狀況田間土壤水分狀況土壤熱狀況土壤熱狀況土壤通氣土壤通氣土壤溶質(zhì)遷移土壤溶質(zhì)遷移引進(jìn)引進(jìn)CDE和和TFM土壤性質(zhì)的土壤性質(zhì)的空間變異空間變異分析方法分析方法Soil PhysicsW.A.Jury, R. Horton2004年第六版年第六版 土壤固相土壤固相土壤水分保持土壤水分保持土壤水分運動土壤水分運動自然條件下的自然條件下的土壤水流土壤水流土壤熱狀況土壤熱狀況土壤通氣土壤通氣土壤中化學(xué)物質(zhì)遷移土壤中化學(xué)物質(zhì)遷移中國土壤物理學(xué)的發(fā)展中國土壤物理學(xué)的發(fā)展張君常（西北農(nóng)大）張君常（西北農(nóng)大）1965

11、年翻譯了年翻譯了Baver的土壤物理學(xué)（第的土壤物理學(xué)（第3版）版）周傳槐（江蘇省農(nóng)林廳）周傳槐（江蘇省農(nóng)林廳）1983年翻譯了年翻譯了Baver的土壤物理學(xué)（第的土壤物理學(xué)（第4版）版）姚賢良（土壤所）土壤結(jié)構(gòu)研究姚賢良（土壤所）土壤結(jié)構(gòu)研究陳云生（土壤所）土壤空氣研究陳云生（土壤所）土壤空氣研究趙誠齋（土壤所）土壤機(jī)械力學(xué)研究趙誠齋（土壤所）土壤機(jī)械力學(xué)研究鄧時琴（土壤所）土壤質(zhì)地研究鄧時琴（土壤所）土壤質(zhì)地研究陳志雄（土壤所）土壤水分動力學(xué)研究陳志雄（土壤所）土壤水分動力學(xué)研究華華 孟（中國農(nóng)大）土壤水研究孟（中國農(nóng)大）土壤水研究（校對了周傳槐的翻譯）（校對了周傳槐的翻譯）葉和才（中國農(nóng)

12、大）土壤水研究葉和才（中國農(nóng)大）土壤水研究楊文治（水保所）土壤水動力學(xué)研究楊文治（水保所）土壤水動力學(xué)研究李玉山（水保所）土壤水研究李玉山（水保所）土壤水研究莊季平（沈陽生態(tài)所）土壤水研究莊季平（沈陽生態(tài)所）土壤水研究俞進(jìn)炎（浙江大學(xué)）土壤磁學(xué)研究俞進(jìn)炎（浙江大學(xué)）土壤磁學(xué)研究土壤物理學(xué)土壤物理學(xué) 1986版版 姚賢良姚賢良 程云生，農(nóng)業(yè)出版社程云生，農(nóng)業(yè)出版社土壤物理學(xué)土壤物理學(xué) 附實驗附實驗 1993版版華孟華孟 王堅王堅 秦耀東，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社秦耀東，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社土壤物理學(xué)土壤物理學(xué) 1998版版郭素珍，內(nèi)蒙古文化出版社郭素珍，內(nèi)蒙古文化出版社土壤物理學(xué)土壤物理學(xué) 2003版版

13、秦耀東，高等教育出版社秦耀東，高等教育出版社土壤物理學(xué)土壤物理學(xué) 2006版版 邵明安邵明安 王全九王全九 黃明斌，高等教育出版社黃明斌，高等教育出版社土壤水動力學(xué)土壤水動力學(xué)雷志棟雷志棟(2007(2007年當(dāng)選科學(xué)院院士年當(dāng)選科學(xué)院院士) )，19881988年版年版土壤水的能態(tài)土壤水的能態(tài)- -土水勢土水勢土壤水動力學(xué)基本方程土壤水動力學(xué)基本方程 土壤水的入滲土壤水的入滲蒸發(fā)條件下土壤水分的運動蒸發(fā)條件下土壤水分的運動土壤植物大氣連續(xù)體中水流的運動土壤植物大氣連續(xù)體中水流的運動土壤水分運動參數(shù)的測定土壤水分運動參數(shù)的測定土壤水分運動的數(shù)值計算方法土壤水分運動的數(shù)值計算方法土壤特性空間變異

14、性與土壤水分運動問題的標(biāo)定土壤特性空間變異性與土壤水分運動問題的標(biāo)定 土壤物理學(xué)土壤物理學(xué)邵明安等，邵明安等，2006年版年版土壤基質(zhì)和質(zhì)地土壤基質(zhì)和質(zhì)地土壤水的數(shù)量和能態(tài)土壤水的數(shù)量和能態(tài)土壤水分運動基本原理土壤水分運動基本原理田間土壤水分循環(huán)田間土壤水分循環(huán)土壤熱量狀況土壤熱量狀況土壤空氣土壤空氣土壤溶質(zhì)遷移土壤溶質(zhì)遷移土壤的空間變異性土壤的空間變異性植物根系吸收土壤水分植物根系吸收土壤水分 與土壤水分有效性與土壤水分有效性土壤物理學(xué)土壤物理學(xué)秦耀東，秦耀東，2003年版年版土壤基質(zhì)及基質(zhì)特征土壤基質(zhì)及基質(zhì)特征土壤水的保持和運動土壤水的保持和運動田間水分循環(huán)田間水分循環(huán)土壤溫度和熱流土壤溫

15、度和熱流土壤空氣土壤空氣土壤溶質(zhì)和溶質(zhì)運移土壤溶質(zhì)和溶質(zhì)運移土壤的空間變異土壤的空間變異討論與思考n你希望在這門課程中學(xué)到哪些知識？你希望在這門課程中學(xué)到哪些知識？n你的研究內(nèi)容有哪些與涉及到土壤物理你的研究內(nèi)容有哪些與涉及到土壤物理學(xué)知識？學(xué)知識？n你畢業(yè)以后準(zhǔn)備從事什么工作？土壤物你畢業(yè)以后準(zhǔn)備從事什么工作？土壤物理學(xué)的那些內(nèi)容與方法可能會對你今后理學(xué)的那些內(nèi)容與方法可能會對你今后的工作有幫助？的工作有幫助？第一章第一章土壤基模（土壤基模（6學(xué)時）學(xué)時）n第一節(jié)第一節(jié)土粒的粒徑分布土粒的粒徑分布n第二節(jié)第二節(jié)土粒團(tuán)聚土粒團(tuán)聚n第三節(jié)第三節(jié)土壤的比表面積和孔隙狀況土壤的比表面積和孔隙狀況n第

16、四節(jié)第四節(jié)土壤的變形土壤的變形n第五節(jié)第五節(jié)土壤的三相物質(zhì)比土壤的三相物質(zhì)比土壤基質(zhì)與基模土壤基質(zhì)與基模n含義相同，都是指土壤的固體部分，是含義相同，都是指土壤的固體部分，是一個分散和多孔的體系。一個分散和多孔的體系。n與土壤固體的不同：更強調(diào)土壤的分散與土壤固體的不同：更強調(diào)土壤的分散和多孔的性質(zhì)。和多孔的性質(zhì)。n分散的土粒和團(tuán)粒之間存在的孔隙大約分散的土粒和團(tuán)粒之間存在的孔隙大約占占50%?；|(zhì)特征基質(zhì)特征：n土粒和團(tuán)粒的粒徑分布土粒和團(tuán)粒的粒徑分布n比表面積比表面積n孔隙的孔徑分布孔隙的孔徑分布n有機(jī)膠體的數(shù)量有機(jī)膠體的數(shù)量n粘粒礦物的種類粘粒礦物的種類n土壤基質(zhì)特征是物質(zhì)和能量在土壤土

17、壤基質(zhì)特征是物質(zhì)和能量在土壤中保持和運動的基礎(chǔ)，是植物生長中保持和運動的基礎(chǔ)，是植物生長的介質(zhì)。的介質(zhì)。n土壤基質(zhì)特征與土壤環(huán)境因素共同土壤基質(zhì)特征與土壤環(huán)境因素共同決定物質(zhì)與能量在自然界循環(huán)中土決定物質(zhì)與能量在自然界循環(huán)中土壤環(huán)節(jié)的過程和植物生長狀況。壤環(huán)節(jié)的過程和植物生長狀況。第一節(jié)第一節(jié)土粒的粒徑分布土粒的粒徑分布n土粒的粒級土粒的粒級n土粒的粒徑分布和分析土粒的粒徑分布和分析n土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地請回憶：請回憶：n 土粒的分級土粒的分級n 分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)n 機(jī)械分析方法機(jī)械分析方法n 各級別的性質(zhì)各級別的性質(zhì)n第一節(jié)第一節(jié)土粒的粒徑分布土粒的粒徑分布請回憶：請回憶：n 土壤質(zhì)地的分類土壤

18、質(zhì)地的分類n 分類標(biāo)準(zhǔn)分類標(biāo)準(zhǔn)n 各類別的性質(zhì)各類別的性質(zhì)土粒的分級土粒的分級-根據(jù)土粒直徑的大小，加以歸類。根據(jù)土粒直徑的大小，加以歸類。實際上，土粒的形狀是不規(guī)則的，為了按大小進(jìn)行土粒分實際上，土粒的形狀是不規(guī)則的，為了按大小進(jìn)行土粒分級，以土粒的當(dāng)量粒徑和有效粒徑代替之。級，以土粒的當(dāng)量粒徑和有效粒徑代替之。當(dāng)量粒徑當(dāng)量粒徑equivalentgrainsize當(dāng)量粒徑的概念當(dāng)量粒徑的概念來自土壤機(jī)械分析時采用的假設(shè)。把土粒看作光滑的實心圓球，來自土壤機(jī)械分析時采用的假設(shè)。把土?？醋鞴饣膶嵭膱A球，取與此粒級沉降速率相同的圓球直徑，作為其當(dāng)量粒徑。取與此粒級沉降速率相同的圓球直徑，作為其

19、當(dāng)量粒徑。（二）土壤粒級（二）土壤粒級粒級粒級-土粒的大小分級。土粒的大小分級。（同一（同一粒級的土粒大小相似，性質(zhì)相似）粒級的土粒大小相似，性質(zhì)相似）斯托克斯定律：斯托克斯定律：2（sw）gr2/9土粒沉降速率土粒沉降速率s土粒密度土粒密度w水的密度水的密度水的粘滯系數(shù)水的粘滯系數(shù)g重力加速度重力加速度r土粒半徑土粒半徑機(jī)械分析方法機(jī)械分析方法n比重計法：比重計法： 1、簡易比重計法、簡易比重計法 2、甲種比重計法、甲種比重計法n吸管法：吸管法： 1、吸管法、吸管法 2、微吸管法、微吸管法 3、簡易吸管法、簡易吸管法研究研究理想土壤的意義：理想土壤的意義： 把各級土粒當(dāng)作實心圓球，與實際情況

20、相差把各級土粒當(dāng)作實心圓球，與實際情況相差甚遠(yuǎn)（尤其是對于片狀粘粒來說），但在土甚遠(yuǎn)（尤其是對于片狀粘粒來說），但在土壤學(xué)、土工學(xué)研究及應(yīng)用中把這種以圓球堆壤學(xué)、土工學(xué)研究及應(yīng)用中把這種以圓球堆積的積的“理想土壤理想土壤”沿用以久。采用時，利用沿用以久。采用時，利用各種修正參數(shù)，使之接近土壤的實際情況，各種修正參數(shù)，使之接近土壤的實際情況，取得了不少成果。取得了不少成果。分級標(biāo)準(zhǔn)分級標(biāo)準(zhǔn)n粒級制粒級制土粒的大小分級標(biāo)準(zhǔn)，各種土粒的大小分級標(biāo)準(zhǔn)，各種粒級制都把大小顆粒分為石礫、砂粒、粒級制都把大小顆粒分為石礫、砂粒、粉粒和粘粒。粉粒和粘粒。n國際制國際制n美國制美國制n卡慶斯基制（蘇聯(lián)）卡慶斯基

21、制（蘇聯(lián)）n中國制中國制國際制：1930年第二屆國際土壤學(xué)會提出，將顆粒分為石粒、砂粒、粉粒及粘粒，每一級都用2及2除以10、100、1000為分界，人為性強，但好記。粒級名稱粒級名稱單粒直徑（單粒直徑（mm）石礫石礫2砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒20.2細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.20.02粉砂粒粉砂粒0.020.002粘粒粘粒3.0粗礫粗礫32砂粒砂粒極粗砂粒極粗砂粒21粗砂粒粗砂粒10.5中砂粒中砂粒0.50.25細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.250.1極細(xì)砂粒極細(xì)砂粒0.10.05粉粉(砂砂)粒粒0.050.002粘粒粘粒0.002卡慶斯基制：卡慶斯基制：前蘇聯(lián)及東歐國家采用，以性質(zhì)作為重要依據(jù)。除分為四個粒級外還以0

22、.01mm為界分為物理性砂粒及物理性粘粒。物理性砂粒物理性砂粒與物理性粘與物理性粘粒差別：粒差別：物理性砂粒：物理性砂粒：不不顯塑性、脹縮性，顯塑性、脹縮性，吸濕性、粘結(jié)性極吸濕性、粘結(jié)性極弱。弱。物理性粘粒：物理性粘粒：有有明顯得塑性、脹縮明顯得塑性、脹縮性，吸濕性、粘結(jié)性，吸濕性、粘結(jié)性。性。 粒級名稱粒級名稱 粒徑粒徑（mm） 石礫石礫31物理性物理性砂粒砂粒 砂粒砂粒粗粗中中細(xì)細(xì)10.50.50.250.250.05 粉砂粉砂粒粒粗粗中中細(xì)細(xì)0.050.010.010.0050.0050.001物理性物理性粘粒粘粒 粘粒粘粒粗粗中中膠粒膠粒0.0010.00050.00050.0001

23、3石礫石礫31砂粒砂粒粗砂粒粗砂粒10.25細(xì)砂粒細(xì)砂粒0.250.05粉粉(砂砂)粒粒粗粉粒粗粉粒0.050.01中粉粒中粉粒0.010.005細(xì)粉粒細(xì)粉粒0.0050.002粘粒粘粒粗粘粒粗粘粒0.0020.001細(xì)粘粒細(xì)粘粒3mm）巖石風(fēng)化過程中殘留的碎塊，大多保）巖石風(fēng)化過程中殘留的碎塊，大多保留著母巖原有的礦物組成。留著母巖原有的礦物組成。 對耕作及作物生長不利，設(shè)法去除，適合種植林果。2、 石礫、石礫、（1-3mm）是直徑較小的巖石碎屑。）是直徑較小的巖石碎屑。侵入土壤中的母巖碎屑。所含礦物均為原生礦物，礦物組成與母巖基本一致， 山區(qū)土壤中石礫含量較高。有的地方叫石渣，石礫含量多時

24、，山區(qū)土壤中石礫含量較高。有的地方叫石渣，石礫含量多時，土壤孔隙過大，易漏水、漏肥、跑墑、土壤孔隙過大，易漏水、漏肥、跑墑、但耕作起來容易損傷犁鏵。應(yīng)進(jìn)行改良。應(yīng)進(jìn)行改良。3、砂粒（、砂粒（1-0.05mm）主要是石英風(fēng)化的細(xì)粒。由于顆粒較大，）主要是石英風(fēng)化的細(xì)粒。由于顆粒較大，故比表面積（單位重量土粒的表面積）小，形成的孔隙大，顆粒故比表面積（單位重量土粒的表面積）小，形成的孔隙大，顆粒之間松散，互不粘結(jié)。當(dāng)它們聚集在一起時，遇水之間松散，互不粘結(jié)。當(dāng)它們聚集在一起時，遇水 不膨脹，不膨脹， 干燥不收縮，無可塑性、粘結(jié)性和粘著干燥不收縮，無可塑性、粘結(jié)性和粘著 性。在沖積性。在沖積 平原土

25、壤中常見，如山東黃河兩岸的平原土壤中常見，如山東黃河兩岸的 砂質(zhì)潮土。砂質(zhì)潮土。 耕性較好。耕性較好。粘粒（粘粒（0.002mm）顆粒細(xì)小，比表面積大，具有）顆粒細(xì)小，比表面積大，具有很強的粘結(jié)性和吸附能力。這種顆粒聚積在一起時，很強的粘結(jié)性和吸附能力。這種顆粒聚積在一起時，處于濕潤狀態(tài)下會膨脹而堵塞孔隙，顯得非常粘滯，處于濕潤狀態(tài)下會膨脹而堵塞孔隙，顯得非常粘滯，干燥時收縮成堅硬的塊體。顆粒間孔隙多，大多數(shù)干燥時收縮成堅硬的塊體。顆粒間孔隙多，大多數(shù)是小孔隙，透氣透水困難，但有利于保水和保肥。是小孔隙，透氣透水困難，但有利于保水和保肥。小于小于0.002mm的單粒具有明顯的膠體特性，是土壤的

26、單粒具有明顯的膠體特性，是土壤顆粒中最活躍的部分，膠泥中含量高。顆粒中最活躍的部分，膠泥中含量高。 粉（砂）粒（粉（砂）粒（0.05-0.002mm）顆粒較小，比表面積較大，具）顆粒較小，比表面積較大，具有強烈的毛管作用，其通透性較砂粒小，出現(xiàn)了可塑性、粘結(jié)有強烈的毛管作用，其通透性較砂粒小，出現(xiàn)了可塑性、粘結(jié)性、粘著性和膨脹性，養(yǎng)分含量增加。粉粒在黃土中含量較高。性、粘著性和膨脹性，養(yǎng)分含量增加。粉粒在黃土中含量較高。 我國的土粒分級與質(zhì)地分類n美國制美國制n國際制國際制n中國制n卡慶斯基制n建議使用：砂質(zhì)土的養(yǎng)分少，又因缺少粘粒和有機(jī)質(zhì)而保肥性砂質(zhì)土的養(yǎng)分少，又因缺少粘粒和有機(jī)質(zhì)而保肥性弱

27、。速效肥料易隨雨水和灌溉水流失。砂質(zhì)土上施弱。速效肥料易隨雨水和灌溉水流失。砂質(zhì)土上施用速效廢料往往肥效猛而后勁不足。農(nóng)民稱為用速效廢料往往肥效猛而后勁不足。農(nóng)民稱為“少少施肥，一把草，多施肥，立即倒施肥，一把草，多施肥，立即倒”。砂質(zhì)土含水量少，熱容量比粘質(zhì)土小，白天增溫快，砂質(zhì)土含水量少，熱容量比粘質(zhì)土小，白天增溫快，夜間降溫快，晝夜溫差大。早春時，砂質(zhì)土溫度上夜間降溫快，晝夜溫差大。早春時，砂質(zhì)土溫度上升快，稱為升快，稱為“暖土暖土”，在晚秋和冬季一遇寒潮則溫，在晚秋和冬季一遇寒潮則溫度迅速下降。度迅速下降。砂質(zhì)土通氣性好，微生物活動強烈，有機(jī)質(zhì)積砂質(zhì)土通氣性好，微生物活動強烈，有機(jī)質(zhì)積

28、累難而其含量較低。累難而其含量較低。管理注意事項：管理注意事項： 選擇耐旱品種，保證水源供應(yīng)，及時小定額灌溉，土表覆蓋以減少水分蒸發(fā)。 強調(diào)增施有機(jī)肥，適時施追肥，并掌握勤澆薄施的原則。 粘質(zhì)土含礦質(zhì)養(yǎng)分（尤其是鉀、鈉等鹽基離粘質(zhì)土含礦質(zhì)養(yǎng)分（尤其是鉀、鈉等鹽基離子）豐富，而且有機(jī)質(zhì)含量較高。它們對帶子）豐富，而且有機(jī)質(zhì)含量較高。它們對帶負(fù)電荷等的離子態(tài)養(yǎng)分有強大的吸附能力，負(fù)電荷等的離子態(tài)養(yǎng)分有強大的吸附能力，使其不被雨水和灌溉水淋洗損失。使其不被雨水和灌溉水淋洗損失。 粘質(zhì)土的孔隙往往為水占據(jù)，通氣不暢，好氣性粘質(zhì)土的孔隙往往為水占據(jù)，通氣不暢，好氣性微生物活動受到抑制，有機(jī)質(zhì)分解緩慢而且

29、容易積累。微生物活動受到抑制，有機(jī)質(zhì)分解緩慢而且容易積累。所以砂質(zhì)土的保肥能力強，氮素等養(yǎng)分比粘質(zhì)土中多所以砂質(zhì)土的保肥能力強，氮素等養(yǎng)分比粘質(zhì)土中多的多。但的多。但“死水死水”容積和難效養(yǎng)分也多。容積和難效養(yǎng)分也多。粘質(zhì)土蓄水量多，熱容量大，晝夜溫度變幅小。粘質(zhì)土蓄水量多，熱容量大，晝夜溫度變幅小。早春，水分飽和的粘質(zhì)土土溫上升慢，稱為早春，水分飽和的粘質(zhì)土土溫上升慢，稱為“冷土冷土”，反之，受寒潮侵襲時，粘質(zhì)土降溫慢，作物受凍害較反之，受寒潮侵襲時，粘質(zhì)土降溫慢，作物受凍害較輕。輕。 缺少有機(jī)質(zhì)的粘土，往往粘結(jié)成大土塊，俗稱大泥缺少有機(jī)質(zhì)的粘土，往往粘結(jié)成大土塊，俗稱大泥土，其中有機(jī)質(zhì)特別

30、缺乏者稱為死泥土。這種土壤土，其中有機(jī)質(zhì)特別缺乏者稱為死泥土。這種土壤的耕性很差，干時硬結(jié)，濕時泥濘，對肥料反應(yīng)呆的耕性很差，干時硬結(jié)，濕時泥濘，對肥料反應(yīng)呆滯，即所謂的滯，即所謂的“少施不應(yīng)，多施勿靈少施不應(yīng)，多施勿靈”。粘質(zhì)土的。粘質(zhì)土的犁耕阻力大，所以，也叫犁耕阻力大，所以，也叫“重土重土”，它干后龜裂，它干后龜裂，易損傷植物根系。易損傷植物根系。粘質(zhì)土的濕脹干縮劇烈，常造成土地裂縫和建筑物粘質(zhì)土的濕脹干縮劇烈，常造成土地裂縫和建筑物倒塌。倒塌。管理注意事項：管理注意事項： 采用深溝、密溝、高畦，或通過深耕破壞采用深溝、密溝、高畦，或通過深耕破壞緊實的心土層以及采用暗管、暗溝排水，以減緊

31、實的心土層以及采用暗管、暗溝排水，以減輕澇害。輕澇害。對于大泥土，注意排水，選擇在適宜含水對于大泥土，注意排水，選擇在適宜含水量下精耕細(xì)作，以改善結(jié)構(gòu)性和耕性。量下精耕細(xì)作，以改善結(jié)構(gòu)性和耕性。 水水肥肥氣氣熱熱植物植物砂質(zhì)土組砂質(zhì)土組保水差保水差保肥差保肥差通氣好通氣好熱性土熱性土耐旱作物耐旱作物粘質(zhì)土組粘質(zhì)土組保水好保水好保水好保水好通氣差通氣差涼性土涼性土禾本科作物禾本科作物壤質(zhì)土組壤質(zhì)土組兼具以上優(yōu)點兼具以上優(yōu)點大部分大部分作物第二節(jié)第二節(jié) 土壤團(tuán)聚土壤團(tuán)聚n土壤結(jié)構(gòu)的類型土壤結(jié)構(gòu)的類型n土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性單粒大塊團(tuán)粒n水穩(wěn)性，力穩(wěn)性，生物穩(wěn)定性n土壤結(jié)構(gòu)的形成土壤結(jié)構(gòu)的

32、形成單粒單粒復(fù)粒復(fù)粒多次團(tuán)聚形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多次團(tuán)聚形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)單粒單粒n單粒單粒 復(fù)粒復(fù)粒 二級復(fù)粒二級復(fù)粒 三級復(fù)粒三級復(fù)粒 四級復(fù)粒四級復(fù)粒 團(tuán)粒團(tuán)粒團(tuán)粒結(jié)構(gòu)多級復(fù)合模式團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制：團(tuán)粒形成的微觀機(jī)制：n1、粘團(tuán)說粘團(tuán)說粘團(tuán)粘團(tuán)claydomain砂粒粘粒有機(jī)膠體粘團(tuán)說粘團(tuán)說土壤膠體上局部的土壤膠體上局部的正電荷與負(fù)電荷點正電荷與負(fù)電荷點互相凝聚互相凝聚2、等電凝聚說等電凝聚說第三節(jié)第三節(jié)土壤的比表面積和孔土壤的比表面積和孔隙狀況隙狀況n土壤的比表面積提供了物質(zhì)保持的能量土壤的比表面積提供了物質(zhì)保持的能量和空間和空間n土壤孔隙提供了物質(zhì)運移的通道土壤孔隙提供了物質(zhì)運移的通道n它們是土

33、壤功能實現(xiàn)的它們是土壤功能實現(xiàn)的根本根本土壤膠體的表面積常用比表面來表示。土壤膠體的表面積常用比表面來表示。比表面越大，表面能越大。比表面越大，表面能越大。影響孔隙狀況的因素影響孔隙狀況的因素 1、土壤質(zhì)地：黏土的總孔隙度大，但孔徑小而、土壤質(zhì)地：黏土的總孔隙度大，但孔徑小而均一。砂土總孔隙度小，孔隙以大孔隙居多。均一。砂土總孔隙度小，孔隙以大孔隙居多。壤質(zhì)土的孔隙度居中，孔徑大小比例適當(dāng)。壤質(zhì)土的孔隙度居中，孔徑大小比例適當(dāng)。砂土：砂土：30-45%壤土：壤土：40-50%粘土：粘土：45-60%2、有機(jī)質(zhì)含量：富含有、有機(jī)質(zhì)含量：富含有 機(jī)質(zhì)的土壤孔度較高機(jī)質(zhì)的土壤孔度較高 3、土粒排列方

34、式土粒排列方式 土粒排列疏松時，孔隙度高，土粒緊密土粒排列疏松時，孔隙度高，土粒緊密排列或相互鑲嵌時，孔隙度就低。土粒團(tuán)聚排列或相互鑲嵌時，孔隙度就低。土粒團(tuán)聚成小土團(tuán)時，土團(tuán)之間為大孔成小土團(tuán)時，土團(tuán)之間為大孔 隙，土團(tuán)內(nèi)部隙，土團(tuán)內(nèi)部為小空隙?？偟目紫抖纫矔黾?。為小空隙?？偟目紫抖纫矔黾?。立方體排列立方體排列47.46%三斜六面體排列三斜六面體排列24.51% 影響因素n4、土壤結(jié)構(gòu)土壤結(jié)構(gòu)n團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤具有大小不同的土壤孔隙，比團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤具有大小不同的土壤孔隙，比非團(tuán)聚化土壤孔隙度增加非團(tuán)聚化土壤孔隙度增加1/31/2影響因素：影響因素：n5、耕作、耕作n耕層下層耕層下層n犁底

35、層的孔隙度最低犁底層的孔隙度最低第四節(jié)第四節(jié) 土壤變形土壤變形土壤變形是土壤在施加力下的位移現(xiàn)象。土壤變形是土壤在施加力下的位移現(xiàn)象。 土壤在不同的狀態(tài)（液態(tài)、固態(tài)、土壤在不同的狀態(tài)（液態(tài)、固態(tài)、可塑態(tài)）下產(chǎn)生不同的變形性質(zhì)?？伤軕B(tài)）下產(chǎn)生不同的變形性質(zhì)。 土壤變形的危害：對路基、堤壩、土壤變形的危害：對路基、堤壩、地基造成破壞。地基造成破壞。 與土壤變形有關(guān)的性質(zhì)與土壤變形有關(guān)的性質(zhì)n土壤結(jié)持度土壤結(jié)持度n土壤強度土壤強度n流變特性流變特性n土壤漲縮土壤漲縮n土壤侵蝕土壤侵蝕n土壤壓實土壤壓實土壤的漲縮土壤的漲縮n影響土壤漲縮的原因：壓力、溫度與濕影響土壤漲縮的原因：壓力、溫度與濕度度n土壤

36、干濕變化導(dǎo)致的漲縮幅度土壤干濕變化導(dǎo)致的漲縮幅度 溫度溫度的影響的影響n 不同土壤漲縮的變幅相差很大不同土壤漲縮的變幅相差很大膨脹土壤膨脹土壤非膨脹土壤非膨脹土壤土壤漲縮的機(jī)理土壤漲縮的機(jī)理n粘粒的水化作用：取決于粘粒礦物的類粘粒的水化作用：取決于粘粒礦物的類型和代換性陽離子的數(shù)量。型和代換性陽離子的數(shù)量。 蒙脫石伊利石高嶺石蒙脫石伊利石高嶺石 同一種粘粒礦物則陽離子代換量越大漲縮同一種粘粒礦物則陽離子代換量越大漲縮性越強。性越強。n滲透壓的作用滲透壓的作用n吸附性陽離子對粘粒漲縮性的影響：吸附性陽離子對粘粒漲縮性的影響：Li Na Ca Ba H K土壤漲縮性的度量土壤漲縮性的度量n膨脹度（

37、膨脹度（cm3/g膠粒）膠粒） （cm3/me陽離子）陽離子）n土壤體積變化勢（土壤體積變化勢（PVC）膠粒類型膠粒類型黏土礦物類型CEC膨脹度（膨脹度（cm3/g膠粒）膠粒）H+ Li+ Na+ K+ Ca+ Ba+班脫土蒙脫石952.2010.7711.088.552.502.50Lufkin粘粒蒙脫石-貝得石821.18_Putnum粘粒貝得石650.814.974.020.500.910.85Susquehanna粘粒貝得石-埃洛石470.57_Celil粘粒埃洛石130.05_膨脹度膨脹度（cm3/me陽離子）陽離子）蒙脫土蒙脫石952.4411.311.69.02.632.63Putnam粘粒貝得石651.971.491.8711.71.882.02土壤收縮土壤收縮n收縮限收縮限指土壤不再收縮的含水量指土壤不再收縮的含水量n砂質(zhì)土：砂質(zhì)土： 14（重量含水量（重量含水量%）n砂質(zhì)壤黏土：砂質(zhì)壤黏土：23 （重量含水量（重量