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第三节 土壤性质

第三节 土壤性质. 一、土壤的物理性质 （一）土壤质地 1. 土粒 : 矿物质土粒和有机质土粒两种。 土粒 : 通常专指矿物颗粒，土粒大小以粒径为标准。 单粒和复粒 2. 土粒的大小划分 - 粒级 粒级： 标准：国际制、美国制、 庆斯基制 及中国制. 土粒 粒级. 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。. 物理性砂粒： 粒径 >0.01 mm 的土粒。. 物理性粘粒： 粒径 <0.01 mm 的土粒。.

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第三节 土壤性质

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  1. 第三节土壤性质 • 一、土壤的物理性质 • （一）土壤质地 • 1.土粒:矿物质土粒和有机质土粒两种。 • 土粒:通常专指矿物颗粒，土粒大小以粒径为标准。 • 单粒和复粒 • 2.土粒的大小划分- 粒级 • 粒级： • 标准：国际制、美国制、 庆斯基制 及中国制

  2. 土粒 粒级 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。 物理性砂粒： 粒径>0.01 mm的土粒。 物理性粘粒： 粒径<0.01 mm的土粒。 物理性粘粒： 粒径<0.01 mm的土粒。 • 土壤粒级：砂粒、粉砂、粘粒。

  3. 土壤粒级划分标准

  4. 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

  5. 3.各级土粒的组成和性质 （1）矿物组成 砂粒以原生矿物为主，最多的是石英； 粉粒除原生矿物外,还有一些风化后形成的次生矿物； 粘粒则以次生矿物为主。 （2）化学组成 随粒径由大到小，SiO2含量由多到少； R2O3(即Fe2O3与Al2O3的总称)与SiO2相反，随粒径由大到小，R2O3含量由少到多； CaO、MgO、P2O5、K2O随土粒由大到小，含量增加。 （3）各级土粒的物理性质 :土粒由大到小，保水能力增加，但通透性降低。随着土粒由大到小,土壤湿胀性和可塑性增加，对耕作带来不利影响。

  6. 4.土壤质地(土壤的机械组成) 指土壤颗粒的粗细程度，即砂、粉砂和粘粒的相对比例。 土壤质地的意义： 1）不同质地的土壤，毛管水传导度不同： 2）土壤质地影响土壤结构类型; 3）土壤质地影响土壤水、气和热，影响养分转化.

  7. 土壤质地分类简介 • 国际制和美国制采用三级分类法，即按砂粒、粉砂粒、粘粒三种粒级的百分数，划分砂土、壤土、粘壤土、粘土四类十二级。 • 前苏联制采用双级分类法，即按物理性粘粒和物理性砂粒的含量百分数划分为砂土、壤土及粘土等三类九级。 • 我国的土壤质地分类。1985年 拟定了我国土壤质地的分类方案（三类）:砂土、壤土、粘壤和粘土4组共22种质地。

  8. 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

  9. 土壤质地 粘粒 砂粒 粉粒 粘粒20% 粉粒40% 砂粒40% 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

  10. 土壤质地

  11. 土壤质地

  12. 沙性土 壤性土 黏性土

  13. 5.不同质地土壤的肥力特点和利用改良 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。 2、粘质土壤主要特性： 粘粒高于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。

  14. （二）土壤结构 1、土壤结构（soil structure） 是指土粒相互排列、胶结在一起而成的团聚体，也称结构体。 2、土壤结构类型（按形态分） 片状结构、角块状结构、粒状结构、块状和棱柱状、团粒状结构 。

  15. 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：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

  16. 土壤表层常见结构： 团块状结构 粒状结构 团粒状结构 土壤中下层常见结构： 角块状结构 棱柱状结构 柱状结构 特定土壤结构： 片状结构

  17. 土 壤 团 粒 体

  18. 3.土壤结构的形成 土壤结构的形成条件：胶结物质和成型的外力推动作用。 1）胶结物质 有机胶体物质与无机胶体物质（碳酸钙、氧化铁等）。 1）土壤结构的形成 （1）无机胶体的凝聚作用（土粒的粘聚） 土壤中的无机胶体通常是带负电荷的，当它遇到土壤中带正电荷的二、三价阳离子（钙、镁、铁、铝）时，则发生胶体的凝聚，形成初生的微团粒；微团粒又互相吸引，形成二级、三级以及更多级的微团粒，然后进一步结合成中团粒和大团粒，即形成团粒结构。 （2）土壤有机胶体的胶结作用

  19. 3）土壤结构成型的外力作用： （1）生物的作用 （2）干湿交替作用 （3）冻融交替作用 （4） 耕作的作用。

  20. 单个土粒 团聚体 微团粒

  21. Ca2+ 土粒 腐 殖 质 土粒 土粒

  22. Fe2+ 土粒 腐 殖 质 土粒 土粒 Fe3+ Al3+

  23. 4.土壤结构的肥力意义 团粒结构：团粒内部充满着毛管孔隙，被空气占据，团粒之间存在着非毛管孔隙，被水分占据 ——协调水气 ——协调热量 ——协调肥力 ——影响耕性 能较好地协调水、肥、热，耕性良好，是肥力高的一种表征。

  24. （三）土壤的一般物理性 1.土粒密度（specific density） 单位体积固体的质量（风干）。 大小主要决定于土壤固相组成物质的种类和相对含量， 土壤中常见矿物质的密度多在2.65g/cm3。 2.土壤密度（土壤容重） 单位体积的原状土体（包括固体和孔隙）的风干土的质量。以g/cm3表示。 土壤容重是由土壤孔隙与土壤固体的数量决定的。 土壤重量＝体积×容重 3.土壤孔隙度（soil porosity） 单位体积土壤内孔隙所占体积的百分比。

  25. 大 孔 隙 小 孔 隙

  26. 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

  27. 紧密排列 疏松排列 孔隙度 24.51% 47.46%

  28. 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： 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 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

  29. 本章小结 一、名词 1. 土粒密度 2. 容重 3. 土壤孔隙度 4. 粒级 5. 团粒结构 6. 质地 二、思考题 1、沙土和粘土的生产性状有何不同，如何改良？ 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?

  30. 二、土壤胶体的性质 （一）土壤胶体的种类、性质和构造 （1）概念： 分散相物质的粒径在1—100毫微米之间物质；是一种液-固体系。土壤中高度分散的部分，土壤中最活跃的物质. (2)胶体的种类 

  31. （三）土壤胶体结构

  32. 胶体微粒 胶核 决定电位离子层（内） 双电层 非活性离子层 补偿离子层（外） 扩散层

  33. 土壤胶体微粒构造=微粒核+双电层： • 微粒核：胶粒的核心，由二氧化硅、氧化铁、氧化铝、次生铝硅酸盐腐殖质等的分子团所组成； • 双电层：两个电性相反组成的电层 • 内离子层：微粒核表面分子向溶液介质解离而带有电荷所 • 形成，决定着胶体的电位——决定电位离子层； • 外离子层：内离子层外面形成带有相反电荷形成， • 电荷符号与内层相反——反离子层或补偿离子层； • 非活性补偿离子层：受吸引力大，不能自由活动。 • 活性补偿离子层或离子扩散层：受引力较小， • 活动性较大，逐渐向溶液介质过渡。

  34. 微粒核与双电层的内层合称为微粒团； 微粒团和非活性补偿离子层合称为胶粒。 胶粒与离子扩散层合称为胶体微粒或胶胞。

  35. （二）土壤胶体的性质 1、土壤胶体的巨大的比表面和表面能 比表面：单位重量固体颗粒的表面积。 物体分割得愈细小，单体数愈多，总面积愈大，比表面愈大。 固体物质分割到粒径小于100毫微米时，就因总的表面积增大而获得胶体性质。 表面能：由物体表面的存在而产生的能量。比表面愈大，表面能也愈大，吸收性能也愈强。

  36. 胶体成分 内表面积 外表面积 总表面积 蒙脱石 蛭 石 水云母 高岭石 埃洛石 水化埃洛石 水铝英石 700-750 400-750 0-5 0 0 400 130-400 15-150 1-50 90-150 5-40 10-45 25-30 130-400 700-850 400-800 90-150 5-40 10-45 430 260-800 土壤中常见粘土矿物的比表面积（m2·g-1）

  37. （三）土壤表面电荷和电位 2.土壤带电荷 1）矿物晶格内部离子的同晶置换(永久电荷起源)。 2）可变电荷(variable charge) 随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷 称为可变电荷。 3）矿物晶格边缘断键。如含水氧化硅的解离。

  38. 4）粘粒矿物的晶面上的OH-和H+的解离 5）腐殖质上某些官能团的解离或吸附离子，高岭石类>水云母>蒙脱石。 6）含水氧化和水铝石表面的分子中OH的解离； pH< 3.2 土壤胶体所带的电荷数量和性质与介质的pH值有密切关系。

  39. 土壤的电荷数量 1）土壤电荷主要集中在胶体部分。 2）胶体组成成分是决定其电荷数量的物质基础。 电量：同晶置换发生在晶格内部，置换电荷的数量决定于晶格中同晶置换的多少。蒙脱石>水云母>高岭石。

  40. 影响土壤电荷数量的因素主要有： A. 质地 土壤的质地越粘，土粒越细，其电荷总量也越多。 B. 土壤胶体的种类 土壤质地完全相同的两种土壤，它们所带的电荷数量可以完全不同。 C. pH值 主要影响可变电荷的数量。

  41. 3、土壤胶体的分散和凝聚 土壤胶体存在形态：溶胶和凝胶 凝聚作用：由溶胶转为凝胶； 消散作用：由凝胶分散为溶胶。 土壤胶体分散--降低胶体电动电位： 胶粒间带同电荷，互相排斥； 溶液碱性增强，OH-浓度增多； 一价阳离子代换了二三价阳离子，使凝胶遇水分散； 过剩的电解质被淋溶。

  42. 土壤溶液凝聚的途径——降低胶体电动电位 加入带相反电荷的胶体或离子； 改变溶胶的pH值，如降低pH值； 增加阳离子浓度 增加电解质； 干燥或冻结、胶体陈化 电解质对溶胶的凝聚作用： 电解质中离子凝聚能力：三价＞二价＞一价，即离子价数高者凝聚能力强，价数低者凝聚能力弱。 常见电解质阳离子凝聚力大小的顺序：

  43. （三）土壤胶体离子交换 一、离子吸附的一般概念 根据物理化学的反应，胶体在溶剂中呈不均一的分布状态，固体颗粒表面的离子浓度与溶液内部不同的现象称为吸附作用。 凡使胶体表面层中溶质的浓度大于液体内部浓度的作用称为正吸附，反之则称为负吸附.

  44. 1、土壤的离子交换 土壤的离子吸收 土壤胶体表面吸收的离子与溶液介质中其电荷符号相同的离子相交换。 土壤的离子交换作用 阳离子的吸收和交换作用（主要） 阴离子的吸收和交换作用。

  45. 2、胶体的离子阳交换作用： 土壤中带负电荷的胶粒吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子进行交换的作用。

  46. 3、土壤中阳离子交换特点 1）可逆反应并能迅速达到平衡 2）阳离子交换按当量关系进行 3）代换力的大小顺序，与凝固能力的大小顺序一致

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