第三章土壤的基本性质教学目的：认识土壤基本性质：结构、孔隙、酸碱性、吸附性以及土壤的物理机械性等。教学重点：
土壤孔隙类型与功能；土壤结构的概念和分类；土壤结构的改善；度量阳离子交换
作用及其性质的指标；影响土壤酸碱化的因素；土壤酸度类型；土壤酸碱度反应对土壤和植物生长的影响；
土壤的缓冲性能；土壤物理机械性与耕性的关系难点：土壤结构的形成过程第一节土壤孔隙
度一、土壤孔隙1、土壤的密度土壤的密度是指单位体积（不含粒间孔隙的体积）土壤固体部分的质量。
单位是g／cm3。与4℃时水的密度的比值，称土壤比重。土壤密度的大小决定于土壤固相组成物质种类和相对含量，一
般说有机质多的土壤的密度小。矿物平均密度是2.6—2.7g/cm3腐殖质密度较小，在1.25—1.40之间一般
矿质土壤的平均密度是2.65g/cm3。2、土壤的容重土壤的容重是指单位体积自然状态下的土壤（固和孔隙）的干土重。通
常土壤容重变动范围1.0—1.8g/cm3。一般矿质土壤的容重为1.33g/cm3土壤容重的大小取决于质地、结构、有机质
含量及土壤的松紧状况等。土壤容重是一个重要的参数：反映土壤松紧度；计算土壤的重量；计算土壤中各组分（如土壤水分、有机质、养分和
盐分等）的含量；土壤孔隙比土壤容重的用途根据土壤容重的数值可以计算单位容积土壤的质量、水分、养分及孔隙度。例：
已知土壤容重为1．20g／cm3。求：⑴1hm2地20cm土层土壤质量。⑵如土壤含全氮0.05％，1hm2地
0～20cm土层有全氮多少千克？⑶如果把0～20cm土层的土壤含水量由10％提高到25％，1hm2地需灌多少水？
解：⑴667×15×0.2×1.20≈2400(t)⑵667×15×0.2×1.20×0.05%≈1200(kg)
⑶667×15×0.2×1.20×(25%－10%)≈360(m3)3、土壤孔隙度（1）土壤孔隙：土粒与土粒、结构体与结
构体之间，通过点、面接触关系而形成大小不等的空间，称为土壤孔隙。（2）土壤孔隙度：单位体积土壤内孔隙所占体积的百分比，称为土壤孔
隙度。可根据土壤密度和土壤容重计算得到：土壤孔隙度（%）=（1－土壤密度/土粒密度）×100
土壤孔隙度的大小取决于土壤结构、结构和有机质含量。土壤孔隙度=[孔隙容积/土壤容积]×100%=[（土壤容积-土粒
容积）/土壤容积]×100%=[1-（土粒容积/土壤容积）]×100%=[1-（土粒重量/土壤密度）/（土壤重量/容重
）]×100%=（1-容重/土壤密度）×100%二、土壤孔隙分类孔隙的真实直径是很难测定的，土壤学所
说的直径是指与一定土壤吸力相当的孔径，与孔隙的形状和均匀度无关。根据孔隙的粗细分为三类：1、非毛管孔隙（大）：孔隙直
径大于0.02mm，水受重力作用自由向下流动，植物幼小的根可在其中顺利伸展，气体、水分流动。2、毛管孔隙
孔隙直径在0.02—0.002毫米之间，毛管力发挥作用，植物根毛（0.01）可伸入其中，原生动物和真菌菌丝体也可进入，水分传导
性能较好，同时可以保存水分，水分可以被植物利用。3、非活性毛管孔隙小于0.002毫米，即使细菌（0.001—0.
05mm）也很难在其中居留，这种孔隙的持水力极大，同时水分移动的阻力也很大，其中的水分不能被植物利用（有效水分含量低）。三、
土壤孔隙的评价除了了解土壤孔隙度以外，还要了解土壤中大小孔隙的比例。实践证实，一般作物适宜的土壤孔隙度是50%或稍
高一些，毛管孔隙度与非毛管孔隙度之比约为1：0.5，并且非活性毛管孔隙要求尽量少。土壤中大小孔隙同时存在，土壤总孔隙度在50%
左右，而毛管孔隙在30—40%之间，非毛管孔隙在20—10%，非活性毛管孔隙很少，则比较理想；若总孔隙大于60—70%，则过分
疏松，难于立苗，不能保水；若非毛管孔隙小于10%，不能保证空气充足，通气性差，水分也很难流通（渗水不好）。四、影响土壤孔隙状
况的因素（1）质地的影响：规律为质地越粘，总孔隙度增加；（2）结构的影响：团聚体直径越大，总孔隙度上升，一般团聚体直径在0
.5—2mm较好；（3）有机质的影响：增加总孔隙度（本身多孔），并利于团聚体的形成。第二节土壤结构土壤中颗粒除粒径较大的
砂粒常呈单粒分散状态外，粒径较小的细粒和极细微的粘粒多数是互相胶结在一起形成复粒、微团聚体。单粒、复粒和微团聚体在土壤中可以单独存
在，也可以被凝聚胶结成团聚体存在。土壤中不同颗粒的排列和组合形式，称土壤结构。一、土壤结构的概念和分类1、概念：
土壤结构是土粒（单粒或复粒）的排列、组合形式，其中包括两重含义结构体和结构性。（1）结构体：是指单个土粒相互
间可借助各种力的作用，相互复合，最后形成的团聚体。力可以是粘结力、水膜分子力、—OH键，挤压力等，受力不同，产生不同形状结构体。
（2）结构性：结构体的种类、数量、分布以及结构体对土壤性质的影响。注意：通常所说土壤结构多指土壤结构性（1）块状和核状结构：
这两种结构形状近似立方体。块状结构是水平轴和垂直轴相近界面平或弯曲，彼此能吻合的结构单位，一般较大，直径>3cm；而直径约1
—3cm，边角上面不甚明显，形状似核粒的称为核状结构。一般粘重而又缺乏有机质的土壤多块状结构，特别是土壤过湿过干
耕作时最易形成块状结构。这种结构多时会造成漏水、透风、跑墒，影响幼苗出土及其幼根伸展。其调节水肥气热的能力和耕
性都差，应加以改良相对而言，核状比块状要好。（2）片状结构：形状扁平如薄片状，水平轴比
垂直轴长，沿水平面排列的结构单位。片状结构是由于水的沉积作用或某些机械压力所形成，在冲积物中较常见。粉质土壤雨后地表结壳，粘
重土壤的犁底层均属片状结构。这种结构排列紧密，呈水平裂隙，垂直裂隙不发达，通透性差，对植物根系生长发育有明显的不利影响。常需
破碎。（3）柱状或棱柱状结构：都是土粒胶结成柱状。水平轴比垂直轴短，沿垂直线排列，有圆头的结构单位，称柱状结构。无圆头的
结构单位，柱面交角明显，表现出清楚的棱角与棱面；称棱状结构。柱状常出现在半干旱含粉砂较多底土层和碱化的心土层；棱柱状结构常出
现在粘重的底土层中，干湿交替频繁有利于形成。这种结构坚硬紧实，干旱时常出现大裂缝，漏水漏肥，过湿时土粒膨胀粘闭，通气不良。（
4）粒状结构：分为单粒和团粒。单粒结构是水平轴和垂直轴相近，界面平或弯曲，彼此不能吻合的结构单位，其土粒彼此不被胶结而呈分散状
态，实际上是无结构。缺乏有机质的砂土属于这一类。这种结构的土壤肥力较团聚体结构的土壤肥力差。团粒结构形似球形或近球形，粒径约0
.25—10mm。在腐殖质含量高，或植被生长茂盛的表土层中，根系附近可见到明显的团粒结构。有水稳性团粒结构和非水稳性团粒结构之分
。通常的团粒结构指前者。它是最理想的结构，应进行保持与创造。二、土壤结构的形成过程1、土壤结构形成必须具备的两个条件
：（1）胶结物质：有机胶体（腐殖质、微生物菌丝体或粘液）无机胶体（粘粒、铁铝的氧
化物及石灰等）有机无机胶体复合体（2）促使胶结的力：即是外力的推动作用，生物的作用
、干湿交替作用、冻融交替作用和耕作的作用。2、形成过程的两个阶段：（1）第一阶段：土粒的粘聚原生或次生矿
物颗粒经范德华引力、库仑力或植物根压而相互粘结，凝聚成复粒或原生微团聚体，而原生微团聚体本身仍保存有残余电荷（正或负），在电荷相反
时，互相结合为2、3、4等级微团聚体，直到团聚体，已成团聚体很不稳定，只有再经过有机或无机胶结物质的凝聚或复合，才能聚合为水稳性微
团聚体。（2）第二阶段：土壤结构的定位和成型微团聚体再通过粘结、胶结，根毛和菌丝体的固结等作用而成为团聚体
。若部分腐殖质被土壤粘粒吸附，并固定其表面上，首先在表面形成不溶于水的腐殖酸和腐殖酸盐胶膜，然后通过胶膜结合其它土粒，经过脱水粘结
很稳定。3、土壤结构形成的因素：（1）需要一定数量和直径足够小的土粒土粒愈细，数量越多，粘结力愈大；
（2）使土粒聚合的阳离子不同种类离子的聚合能力不同：Fe3+〉Al3+〉Ca2+〉Mg2+〉H
+〉NH4+〉K+〉Na+（3）胶结物质主要是各种土壤胶体。无机胶体：粘土矿物、含
水的氧化铁、氧化铝、氧化硅等；有机胶体：腐殖质、有机质如多糖（线性的高分子聚合体）葡萄糖、胡敏酸等。（4）外力
的推动作用主要是促使较大土壤颗粒破碎成细小颗粒，同时促进小颗粒之间的粘结。起外力推动作用的因素有三个方面：
土壤生物：根系的生长（穿插、挤压、分泌物及根际微生物）、动物的活动大气变化：干湿、冻融交替人为活动：耕作、施肥4、土壤结
构质量的指标：（1）结构体的稳定性：一方面是指对机械压力的稳定程度；另一方面主要是指对水的稳定程
度。（2）结构体的孔隙性：包括孔隙的大小、孔隙量的多少和分布等三、土壤结构的改善（一）不良的土壤结构
块状结构：漏风、跑墒、压苗、妨碍根系穿插；片状结构：通透性差、易滞水，扎根阻力大；散砂结构：漏水漏肥、贫瘠易旱，水蚀严重。
（二）团粒结构在肥力上的意义团粒结构是良好的土壤结构体。其特点是多孔性与水稳性。具体表现在土壤孔隙度
大小适中，持水孔隙与充气孔隙的并存，并有适当的数量和比例，因而使土壤中的固相、液相和气相相互处于协调状态。一
般认为，团粒结构多是土壤肥沃的标志之一。1、创造了土壤良好的孔隙性团聚体内部以持水孔隙占绝对优势，而团聚
体之间是充气孔隙，这种孔隙状况为土壤水、肥、气、热的协调，创造了良好的条件。2、水气协调、土温稳定团聚体间的充
气孔隙，可以通气透水，在降水或灌水时，水分通过充气孔隙，进入土层，减少了地表径流。团聚体内的持水孔隙具有保存水分的能力。因此渗入土
层中的水分受毛管力的作用，被吸持并保存在持水孔隙中，团聚体起到了小水库的作用。多余的水分在重力作用下，沿团聚体间的孔隙渗入到下部土
层。雨后天晴或干旱季节，表层团聚体因失水而收缩，隔断了上下相连的毛管联系，形成了隔离层，减弱了土壤水分的蒸发消
耗。平时充气孔隙经常充满空气，持水孔隙经常充满水分，协调了水分和空气间的矛盾。由于水和气协调了，由水、气产生的土壤热容量等热学性质
适中，因此土温能够稳定。3、保肥供肥性能良好团聚体内部的持水孔隙水多空气少，既可以保存随水进入团聚体的
水溶性养分，又适宜于嫌气性微生物的活动。有机质分解缓慢，有利于腐殖质的合成，所以有利于养分的积累，起到保肥的作用。团聚体间的充气孔
隙中空气多，适宜于好气性微生物的活动，有机质分解快，产生的速效养分多，供肥性能良好。所以保肥供肥的矛盾得以协调，团聚体的养分状况良
好。4、土质疏松、耕性良好团聚体的土壤土质疏松，团粒间接触面较小，粘结性较弱，因而耕作阻力小，易于耕作，
宜耕期长，耕作质量好，种子易于发芽出土，根系易于伸展，出苗整齐。1、增施有机肥这是保持和提高土壤结构的一项
基本措施，因为有机物能提供作物多种养分元素，同时其分解产物多糖及重新合成的腐殖质是土壤颗粒的良好团聚剂，能明显改善土壤结构。2
、实行合理轮作作物本身的根系活动和合理的耕作管理制度，对土壤结构性可起到很好影响，如多年生禾本科或豆科比一年生
更有利于团粒形成。3、合理耕作和合理的水分管理适耕含水量时耕作，避免耕作破坏土壤结构；水旱轮作，减
少水淹时间，可改善水稻土结构状况。4、施用石灰或石膏酸性土施用石灰；碱土施用石膏，均有改良土壤结构的效果
。5、土壤改良剂的应用土壤改良剂时改善和稳定土壤结构的制剂，按原料来源分：（1）人工合成高分子
聚合物；（2）自然有机制剂；（3）无机制剂。6、盐碱土电流改良通电
后，电极反应和电渗流，使胶体吸附的钠离子被代换并淋洗掉，明显产生碎块结构，原来不透水的紧实土体变得疏松透水，土壤迅速脱盐。思考
题1、什么是土壤容重、土壤密度和土壤孔隙度？它们之间的关系如何？2、土壤孔隙是如何分类的？各有什么功能？3、什么是土壤结
构？其主要有哪些类型？4、简述土壤结构的形成过程。5、团粒结构与土壤肥力间的关系如何？6、土壤结构改良的措施。现从以下4
个方面说明：1、创造了土壤良好的孔隙性2、水气协调土温稳定3、保肥供肥性能良好4、土质疏松、耕性良好（三）土壤结
构的改善团聚体的崩解1.机械破坏2.物理化学破坏3.生物破坏团粒结构的培育1、增施有机肥有机肥料2、实行合理轮作3、合理耕作和合理的水分管理4、施用石灰或石膏5、施用土壤结构改良剂6、盐碱土电流改良75～6025～4030～35砂土60～5040～5040～45砂壤土50～4050～6045～50轻壤土40～3060～7045～50中壤土30～2070～8045～50重壤土15～1085～9050～60粘土充气孔隙度持水隙度大小孔隙的相对比率（以土壤孔隙度为100计）土壤孔隙度土壤质地表3-1不同质地的土壤孔隙状况％2、土壤结构（结构体）类型 |
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