1、土壤耕作制度,第一节 土壤的基本组成第二节 土壤的基本性质,第一节 土壤的基本组成,主要内容,一、土壤矿物质及土壤质地二、土壤生物和土壤有机质三、土壤水分和土壤空气,土壤：指覆盖在地球陆地表面上的，具有一定肥力，能够生长绿色植物的疏松表层。 土壤肥力：指在植物生长发育过程中，土壤不断地供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的能力。,土壤的基本组成土壤固相：矿物质、有机质、土壤生物土壤液相：土壤水分土壤气相：土壤空气土壤液相与土壤气相分布于土壤大小空隙中。,一、土壤矿物质及土壤质地（一）土壤矿物质的组成 原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。 次生矿物是原生矿
2、物在风化和成土作用下，重新形成的一类矿物。,原生矿物-石英,正长石,次生矿物,云母,土壤由各种大小不同的矿物质土粒组成，根据粒径和性质，将其划分为若干等级，称为粒级。 同一粒级范围内的土粒成分和理化性质基本一致，不同粒级间则有明显差别。,（二）土壤质地 土壤中物理性砂粒（粒径为1-0.01mm）和物理性黏粒（粒径小于0.01mm）含量（质量）百分率的组合称为土壤质地。 土壤质地分类制主要有国际制，卡庆斯基制、美国制、和中国制，生产实际中以卡庆斯基制使用较为方便。,卡庆斯基土壤质地分类制依据物理性砂粒和物理性黏粒含量的多少，并参考土壤类型将土壤质地分为沙土、壤土和黏土三类。,1.沙土的生产特性
3、粒间孔隙大，通气性强，保水性差，不耐旱。有机质分解快，保肥能力弱，但肥效快。土壤温度变幅大，常称“热性土”。 作物前期生长快，后期易脱肥，“发小苗不发老苗”，肥水管理应是少量多次。,养分含量低,透气性好,发小苗不发老苗,2.黏土的生产特性 黏粒含量较多，其粒间孔隙小而总孔隙度大，毛细管作用强烈，透水透气性差，但保水保肥性强；黏质土矿质养分丰富，加之通气不良，有机质分解缓慢，肥效稳长后劲足；黏土水多气少，土温升降速度慢，昼夜温差小，称“冷性土”。,黏粒含量较多,适于种植粮食作物或经济作物,发老苗不发小苗,3.壤土的生产特性 兼有沙土与黏土的优点，通气透水性良好，保水保肥力强；有机质分解较快，供肥
4、性能好；土温较稳定，耕性良好。 水、肥、气、热状况比较协调，适宜种植各种作物，发小苗也发老苗“壮子送老”。,通气透水性良好,壤土适于种植各种作物,二、土壤生物和土壤有机质（一）土壤生物 包括土壤中的动物、植物和微生物。 土壤动物：蚯蚓、线虫、蚂蚁、螨类。 土壤植物：植物根系、地下块茎等。,土壤微生物：占土壤生物的绝大多数，种类多，数量大，是土壤生物中最活跃的部分。其中细菌数量最多，放线菌、真菌次之，藻类及病毒较少。,土壤微生物的作用1、分解有机质，释放养分；分解农药等对环境有害的有机物质。2、分解矿物质。3、固定大气氮素，增加土壤氮素养分。4、利用磷、钾细菌制成生物肥料，施入土壤，促进土壤磷、
5、钾的释放。5、合成土壤腐殖质，培肥土壤。,（二）土壤有机质1土壤有机质的来源与组成 来源：有机肥料、秸秆及残留的根茬等。 元素组成：C、O、H、N（分别占52%58%、34%39%、3.3%4.8%和3.7%4.1%），其次是P和S。,（二）土壤有机质 主要由腐殖质（85%-90%）和非腐殖质组成。1、腐殖质：动植物残体经过微生物作用后重新合成的复杂的有机质，呈深褐色。是土壤有机质的主体。2、非腐殖质：主要是一些较简单、易被微生物分解的糖类、有机酸、氨基酸、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等。,含有机质较多的土粒易于钙离子胶结，形成稳定性较强的球粒，直径1-10mm，称为团粒结构。 团粒结构多的土壤
6、既保水又透水，土壤空气和热量状况良好，有利于养分的保蓄、供应，也有利于根系生长，是较理想的一种土壤结构。,有机质的转化过程1.矿质化过程：一方面将有机质分解为简单的物质，如无机盐类、二氧化碳、氨气等，同时释放出大量的能量，是释放养分和消耗有机质的过程。2.腐殖化过程：另一方面是微生物作用于有机物质，使之转变为复杂的腐殖质，即腐殖化过程，是积累有机质、贮藏养分的过程。,2土壤有机质的作用及管理 作用：（1）提供作物需要的养分。（2）增加土壤保水、保肥能力。（3）形成良好土壤结构，改善土壤物理性质。（4）促进微生物活动，活跃土壤中养分代谢。（5）净化土壤、促进生长。,种植绿肥作物,2土壤有机质的作
7、用及管理 管理：增施厩肥、堆肥，种植绿肥，秸秆还田等。同时结合耕作、排灌等措施，调节土壤水、气、热等状况。,总结 知识目标：（1）了解土壤、土壤肥力的概念、土壤生物、土壤有机物的组成及作用。（2）掌握土壤三相的基本组成、土壤质地的概念、沙土、黏土、壤土的生产特性、土壤有机质的转化过程。 能力目标：（1）能用手测法判断土壤质地。,三、土壤水分和土壤空气,（一） 土壤水分 土壤液相的主要成分是土壤水分与溶解在水中的各种物质，因此土壤水分，不是纯水，而是溶解有一定浓度无机离子和有机分子的稀薄溶液， 土壤水是指在105下从土壤中蒸发出来的水分。,1.土壤水分形态,1.吸湿水 土粒表面靠分子引力从空气中
8、吸附的气态水并保持在土粒表面的水分叫吸湿水，也叫紧结合水或紧束缚水。 吸湿系数（土壤最大吸湿量）：当大气相对湿度达到饱和时，土壤吸湿水达到最大量，这时吸湿水占土壤干重的百分数称为土壤最大吸湿量。 质地越黏，最大吸湿量越大，质地越砂，最大吸湿量越小.,2.膜状水 土壤水分达到最大吸湿量后，土粒表面吸收的吸附在吸湿水层之外的包围土粒的水膜叫膜状水，也叫松结合水或松束缚水。 膜状水的特点：膜状水受到土壤颗粒表面分子引力较小，一般为316个大气压。一部分对作物有效，一部分无效。 萎蔫系数:当植物因根无法吸水而发生永久萎蔫时的土壤最高含水量。,3.毛管水 由土壤毛管力所保持在土壤毛管孔隙中的水分叫毛管水
9、，包括毛管悬着水和毛管上升水。 毛管水特点：所受的毛管吸力为6.250.3（0.1）个大气压。,水沿着毛管上升,毛管水在自然界有两种情况：（1）毛管悬着水： 当地下水位很深时，将由地表进入土壤的水分依靠毛管力的作用保留在土壤上层的毛管孔隙中的水分叫毛管悬着水。 毛管悬着水与地下水位没有任何联系。它是普遍存在在自然界中。 田间持水量：毛管悬着水达到最大数量时的土壤含水量叫田间持水量，也有人叫田间稳定湿度。,土 粒,毛管悬着水示意图,（2）毛管上升水 在地下水位较浅的地区，地下水借助于毛管力上升并保持在上层土壤中的水分。 毛管上升水与地下水位有密切联系。发生在地势低洼的河谷地区及泛滥平原地区。毛管
10、上升水是土壤发生次生盐渍化的前提条件之一。 毛管持水量：毛管上升水达到最大数量时的土壤含水量，也有人叫1/10bar含水量。,土 粒,毛管上升水示意图,地下水位,注意：区分吸附水和毛管水的条件 毛管悬着水和毛管上升水的条件,4.重力水： 土壤水分含量超过田间持水量之后，过量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿着大孔隙向下渗漏成为多余的水叫重力水 重力水特点：主要发生在大孔隙中。重力水对作物的有效性为临时有效水。 饱和含水量：土壤所有孔隙充水时土壤的含水量，也叫全蓄水量，全持水量。,（三）土壤水分的有效性 指土壤水能否被植物吸收利用及其难易程度。,土壤水分依据有效性分为： 有效水 无效水,易
11、效水难效水（迟效水）,临时有效水,颗粒表面分子引力,毛管力,重力,受力类型,总结,萎蔫系数：一般看作土壤有效水的下限 。 田间持水量：一般视为土壤有效水的上限。 最大有效水含量=田间持水量萎蔫系数（依赖于土壤性质的） 有效水含量=某时刻自然含水量萎蔫系数（动态的） 土壤最大有效水含量与土壤质地的关系为： 壤土粘土砂土,土壤含水量的表示方法,（一） 质量含水量 质量含水量是指土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数，单位用g/kg表示，或者用百分数表示 质量含水量它是直接可以测定的。,（二）容积含水量 容积含水量即单位土壤总容积中水分所占的容积分数，也称为容积湿度，容积含水量多用百分比表示，也用容积
12、分数表示，百分比形式可用下式表示： 土壤容积含水量无法测定，是用质量含水量换算的，,Q（土壤质量含水量X容重/1000）X100%,（三）相对含水量 相对含水量是指土壤含水量占田间持水量的百分数。相对含水量说明土壤实际含水量的饱和程度（以田间持水量为标准）,在农业生产中经常应用。用下式表示：,应用：可以看出土壤水分的丰缺程度。一般土壤含水量达到田间持水量的60%左右以下，作物就可能受到水分胁迫。,（四）土壤水层厚度 土壤水层厚度是指一定面积和土层厚度内土壤中所含水量，相当于此面积下水层的厚度，用mm 表示。,（五）土壤墒情,是农民用于反映土壤含水量的方法；习惯上分为：干土（水分含量在萎蔫系数之
13、下 田间持水量的30%以下） 灰墒（田间持水量的30% -45%） 黄墒（田间持水量的45%70%） 黑墒（田间持水量的70%以上） 汪水（水分含量在田间持水量之上）,（二）土壤空气1组成特点 （1）土壤空气中CO2含量高于大气；（2）土壤空气中的O2低于大气；（3）土壤空气中的水汽含量高于大气；（4）土壤空气中还原性气体高于大气；（5）土壤空气成分随时、空而变化。,2土壤通气性 作用：（1）影响种子萌发；（2）影响植物根系的发育与吸收功能；（3）影响土壤养分状况；（4）影响作物的抗病性。,2土壤通气性 调节：通过深耕结合施用有机肥料、合理排灌、适时中耕等措施来调节土壤的通气状况，改善土壤水、
14、肥、气、热条件，给植物生长创造适宜的环境条件。,第二节 土壤的基本性质,主要内容一、土壤孔隙性和结构性 二、土壤耕性三、土壤保肥性和供肥性四、土壤酸碱性和缓冲性,土壤孔性包含两层含义,孔隙度是土壤孔隙的数量；孔径大小及其比例是土壤孔隙质量； 注：不能用孔度大小来描述土壤的通气、透水性强弱。例：砂质土壤孔径大，孔隙度小，粘质土壤孔径小，孔隙度大。,土壤孔性,土壤液、气共同存在于土壤孔隙中。,一、土壤密度,1. 概念单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙)的质量。(g/cm3),2. 影响土壤密度的因素 矿物组成、有机质含量、土壤质地。,土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。,土壤孔性,土壤液、气共同
15、存在于土壤孔隙中。,一、土壤密度,1. 概念单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙)的质量。(g/cm3),2. 影响土壤密度的因素 矿物组成、有机质含量、土壤质地。,土壤密度一般取平均值2.65g/cm3。,表41土壤中常见组分的密度,表42某森林土壤表层各级土粒密度,3、土壤比重 土壤密度与4时纯水密度之比。一般取2.65 。,二、土壤容重1、概念,单位体积自然状态土壤体（原状土）（含粒间孔隙）的重量（干重） 单位：（g/cm3）,环刀法测定土壤容重,2、土壤容重作用,(1) 计算土壤孔隙度,孔隙度（1容重/比重）100%,(2) 计算工程土方量,土壤重量=土壤体积土壤容重,(3)估算各种土壤成
16、分储量,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=100000.21.3=2600t有机质储量=26000.015=39.0t全氮储量=26000.00075=1.95t,(4)计算土壤储水量及灌水（或排水）定额,设土层厚度1m，土壤含水量25%，容重为1.3 t/m3。,1hm2的1m土层储水量 =10000m21m1.3 t/m325%=3250t3250t/1t/m3(水密度)=3250m33250m3/hm2= 325mm,三、土壤孔性（一）概念土壤总
17、孔度、大小孔隙分配、孔隙在土体中分布。（二）孔隙度 土壤全部孔隙容积占土体容积的百分率。 水和空气共存并充满于土壤孔隙中。,土壤既有颗粒与颗粒之间的粒间孔隙，也有团聚体与团聚体之间的结构孔隙。孔隙的大小、几何形状、多少以及在土壤不同层次中分配关系都是极为复杂的。 所以，土壤孔隙具有发生学特征和意义。,2. 土壤三相组成及孔度计算 总孔度 (1容重/密度) 100% 固相(容重/密度) 100% 液相(水分重量百分率容重) 100% 气相(总孔度液相) 100% 土壤三相比固相:液相:气相,3. 土壤三相组成的适宜范围 多数旱地作物适宜的土壤固、液、气三相比为：0.500.250.300.150
18、.25,（三）孔隙的分级,1. 当量孔径 与土壤水吸力相当的孔隙直径称为当量孔径。T=3/D,D为孔隙直径（毫米）。T为水吸力，可理解为土壤对水的吸力，单为厘米或百帕（hpa）。,2、 孔度分级,（1）非活性孔隙 ：孔径小于0.03mm 几乎是束缚水占据的孔道，对作物无益。微生物和根毛都伸不进去，故叫无效孔隙。粘质物结构土壤居多。（2）毛管孔隙 ：土壤孔径0.10.03mm 毛管作用非常明显，毛管作用活动强烈，水分传导顺畅，水分对植物完全有效。（3）通气孔隙： （非毛管孔）：孔径0.1mm 水分受重力作用明显，灌溉时是水分入渗通道，日常是气体交换通道。透水通气，通常有空气存在其中，同时植物根毛
19、、根系和微生物均可在通气孔隙中活动。,3、影响土壤孔隙状况的因素,（1）土粒排列状况,正立方体是排列是最松散的f=47.54,三斜立方体排列是最紧密的f=25.95,（2）土壤质地,砂土（3045%）壤土（4050%）粘土（4560%）,（3）土壤结构,团聚化作用越强，孔隙都愈大，主要增加了结构孔隙。团粒结构土壤的孔度比非团聚化土壤增加1/3至1/2左右。 有结构土壤孔隙意义还在于形成了多级的土壤孔度。,（4）土壤有机质含量（5）耕作管理（6）土层状况 有机质含量、耕作扰动及根系穿透。,（二）土壤结构性 1概念 土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。,2土壤结构体的
20、类型及特性 按照结构体的大小、形状和发育程度可分为：块状、核状、柱状及棱柱状、片状和团粒结构等五种。,块状结构,柱状结构,棱状结构,团粒结构,微团粒结构,核状结构,片状结构,3团粒结构,形成：多次（多级）的复合、团聚而成：单粒复粒（初级微团聚体）微团粒（二级、三级微团聚体）团粒（大团聚体）。,3团粒结构,作用：团粒结构土壤的大小孔隙兼备。能够协调水分和空气的矛盾。能协调保肥与供肥性能。具有良好的物理性和耕性。,培育团粒结构的措施：通过深耕，使土体破裂松散，适时采取耕、锄、耱、镇压等耕作措施，结合施用有机肥料，促进团粒结构的形成。通过种植绿肥或牧草，实行合理轮作倒茬，增加团粒结构。,采用沟灌、喷
21、灌、滴灌和地下灌溉等节水灌溉技术，并结合深耕进行晒垡、冻垡，可充分利用干湿交替、冻融交替作用，有利于团粒形成。施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤结构改良剂来促进团粒结构的形成。,二、土壤耕性,(一)土壤剖面 从地表向下所挖出的垂直切面叫土壤剖面。,1自然土壤剖面 分为四个层次： 腐殖质层、淋溶 层、淀积层和母 质层。,2旱地耕作土壤的剖面 耕作层：指经常被耕翻的土壤表层，厚1520 cm。 犁底层：是受农具耕犁压实，在耕作层下形成的紧实亚表层，厚约l0 cm。 心土层：是介于犁底层和底土层之间的土层，也叫半熟化土层。一般厚度为2030 cm。 底土层：位于心土层以下的土层。一般在地表5060
22、 cm以下。,3水田土壤的剖面（略） 耕作层：通常厚1218 cm，多锈斑。 犁底层：厚10 cm左右，青灰色，也多锈斑，可 防止水分渗漏过快。 渗育层: 是受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的 层次，厚1020 cm，颜色灰白，夹有 少量锈纹、锈斑或铁结核。 潴育层：是受水分浸润，含铁矿物水化而显黄 和灰色层次，有大量的锈纹、锈斑或 铁锰结核。 潜育层：是由于水温、土温过低，通透性不 良，还原性物质积聚而形成的层次。 母质层：母质层包括母质岩和母岩。,（二）土壤耕性的含义 土壤耕性是指耕作时土壤所表现的各种性质，以及在耕作后土壤的生产性能。,（三）土壤耕性的表现 （1）耕作的难易程度； （2）耕作
23、质量的好坏； （3）宜耕期的长短。,宜耕期的确定： 1看土验墒 雨后或灌溉后，地表呈“喜鹊斑”状态，此时可耕。 2手摸验墒 土壤紧握手中能成团，不黏手心，不成土饼，呈松软状态，土团自由落地能散开。 3试耕 耕后土壤不黏农具，可被犁开、抛散，即可耕。,（四）土壤耕性的改良（1）增施有机肥料。有机质可降低黏土的黏结性和黏着性，减少耕作阻力。（2）通过对黏土掺沙、沙土掺黏，改良土壤质地。（3）创造良好的土壤结构。（4）掌握宜耕期土壤含水量和宜耕时期。,三、土壤酸碱性和缓冲性,（一）土壤酸碱性 1概念 土壤酸碱性是指土壤溶液中的H+和 OH-浓度比例不同所表现的化学性质，常 用pH表示。pH是土壤溶液
24、中氢离子浓度 的负对数，即pH= -logH+。,2调节 因土选种适宜的作物。 化学改良。 酸性土壤：通过施用石灰质肥料， 碱性土壤：通过施用石膏、磷石膏、明矾等进行改良。,（二）土壤缓冲性1概念 土壤具有抵抗外来物质引起酸碱剧烈反应变化的性能，称为土壤缓冲性。,2. 机理 土壤胶体的缓冲作用；弱酸及其盐类的缓冲作用；土壤中的两性物质作用。如富里酸、氨基酸、蛋白质等有机质，既能中和酸，又能中和碱，从而起到缓冲作用。,3影响因素 土壤缓冲性大小取决于黏粒含量、无机胶体类型、有机质含量等。4调节 在农业生产上，可通过沙土掺淤，增施有机肥料和种植绿肥，提高土壤有机质含量，增强土壤的缓冲性能。,四、土
25、壤保肥性和供肥性,（一）土壤胶体 1概念 土壤胶体是指直径1100 nm时的土壤颗粒。 2种类 无机胶体、有机胶体、有机-无机复合胶体。,3土壤胶体的性质 有巨大的比表面积和表面能；带有一定的电荷，以带负电荷为主；具有一定的分散性和凝聚性: 胶体颗粒分散，即为溶胶，胶体颗粒聚集，即为凝胶。,（二）土壤的保肥与供肥性 土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮物质的能力。 土壤供肥性是指土壤在作物整个生育期内，持续不断地供应作物生长发育所必需的各种速效养分的能力和特性。,土壤的吸收保肥作用有五种： 1. 机械吸收：指具有多孔体的土壤对进入土体的固体颗粒的机械截留作用。 2. 物理吸收：指
26、土壤胶体巨大的表面能对养分（如氨、尿酸、氨基酸）的吸收。 3 . 化学吸收：指土壤溶液中的可溶性养分与土壤物质发生化学反应而沉淀的过程。 4 . 生物吸收：指土壤中的微生物和植物根系对养分的吸收。 5 . 离子交换吸收：指带电荷的土壤胶粒吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，从而吸收养分。它是一种物理化学现象，是土壤的重要保肥方式。,土壤的供肥性与以下土壤性质有关： 1速效养分含量 2迟效养分的有效化：迟效养分包括矿物态养分和有机态养分，二者分别通过风化和微生物分解释放养分。 3交换性离子有效度：交换性离子饱和度越大，则该离子的有效程度越高。,（三）土壤保肥与供肥性的调节 1增加肥料投入，调节土壤胶体状况 增施有机肥料、秸秆还田和种植绿肥，可提高土壤有机质含量；翻淤压沙或掺黏改沙，增加沙土中胶体含量；适当增施化肥，以无机促有机，均可改善土壤保肥与供肥性。 2科学耕作，合理排灌 合理耕作，以耕促肥；合理灌排，以水促肥，也可改善土壤保肥与供肥性。 3调节交换性阳离子组成，改善养分供应状况 酸性土壤施用适量石灰、草木灰；碱性土壤施用石膏，可调节其阳离子组成，可改善土壤保肥与供肥性。,
