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本课件从土壤密度、容重与三相组成入手，说明孔隙度与孔隙比的计算及用途，介绍土壤粒级划分与常见质地分类制，讲解土壤结构体类型、团粒结构的肥力意义，并说明土壤孔性、孔隙分级与当量孔径。
第四章土壤质地和结构封面：第四章土壤质地和结构Soil texture and structure
土壤三相组成
第一节土壤三相组成
土壤的密度和容重：一、土壤的密度和容重单位容积固体土粒(不包括粒间孔隙的容积)的质量(实用上多以重量代替，克/厘米3)称为土壤密度多数土壤的密度为2.6-2.7g/cm3常用密度值: 2.65g/cm3
土壤中常见组分的密度：下表列出相关数据。
| 组分 | 密度(g/cm3) |
|---|---|
| 赤铁矿 | 4.90-5.30 |
| 石英 | 2.60-2.68 |
| 磁铁矿 | 5.03-5.18 |
| 正长石 | 2.54-2.57 |
| 三水铝石 | 2.30-2.40 |
| 斜长石 | 2.62-2.76 |
| 高岭石 | 2.61-2.68 |
| 白云母 | 2.77-2.88 |
| 蒙皂石 | 2.53-2.74 |
| 黑云母 | 2.70-3.10 |
| 伊利石 | 2.60-2.90 |
| 角闪石 | 2.85-3.57 |
| 腐殖质 | 1.40-1.80 |
| 辉石 | 3.15-3.90 |
| 纤铁矿 | 3.60-4.10 |
土壤容重：二、土壤容重田间自然垒结状态下单位容积土体(包括土粒和孔隙)的质量或重量(g/cm3或吨/米3)，称为土壤容重土壤容重值多介于1.0～1.5g/cm3范围内
土壤容重的用途计算土壤孔隙度：根据实测土壤的容重与密度，按下式计算：孔隙度=1-容重/密度计算工程土方量：如在土工建设或土地整理工程中，有2000m2面积应挖去0.2m厚的表土其容重为1.3t/m3，则应挖去的土方为2000m20.2m=400m3，土壤质量为400m31.3t/ m3=520t估算各种土壤成分储量：根据容重和土壤成分含量，来计算该成分在一定土体中的储量。例如，1hm2农地的耕层(厚0.2m)容重为1.3g/cm3，有机质含量为15g/kg，全氮量为0.75g/kg(按土壤质量计)，则该农地耕层土壤中的有机质储量为10000m20.2ml.3t/m30.015=39.0t计算土壤储水量及灌水(或排水)定额：用容重值可计算某一土体容积中保存的水量，进而计算需要的灌水(或排水)定额
土壤的三相和孔隙：二、土壤的三相和孔隙1．三相组成土壤固、液、气三相的容积分别占土体容积的百分率，称为固相率、液相率(即容积含水量或容积含水率，可与质量含水量换算)和气相率。三者之比即是土壤三相组成(或称三相比)固相率=固相容积/土体容积100%气相率=空气容积/土体容积100%液相率=水容积/土体容积100%
土壤孔隙度(土壤孔度
2、土壤孔隙度(土壤孔度)全部孔隙容积与土体容积的百分率，称为土壤孔隙度孔隙度=1—固相率=液相率+气相率土壤孔隙的数量也可用孔隙比表示之孔隙比=孔隙容积/土粒容积
土壤质地
第二节土壤质地Soil texture
按土粒的大小
按土粒的大小，分为若干组，称为土壤粒级(粒组)
石砾砂粒粉粒粘粒土壤基本粒级
土壤质地（续）
常见的土壤粒级制中国制卡钦斯基制美国农部制国际制
重要的分界点<0：.002mm黏粒卡钦斯基制>0.01mm物理性砂粒<0.01mm物理性黏粒
土壤的机械组成和质地：二、土壤的机械组成和质地土壤机械组成根据土壤机械分析，分别计算其各粒级的相对含量，即为机械组成(或称颗粒组成)，并可由此确定土壤质地土壤质地1土壤质地是根据机械组成划分的土壤类型。是土壤的基本物理性质
质地分类制主要有：国际制、美国农部制和卡钦斯基制基本的质地类型砂土壤土粘土
国际质地制根据砂粒(2-0：.02mm)、粉粒(0.02-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)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国际制土壤质地三角图1砂土及壤砂土，2砂壤，3壤土，4粉壤，5砂粘壤6粘壤，7粉粘壤，8砂粘土，9壤粘土，10粉粘土，11粘土，12重粘土
土壤的机械组成和质地（续）
1．砂土2．壤砂土3．粉土4．砂壤5．壤土6．粉壤7．砂粘壤8．粘壤9．粉粘壤10．砂粘土11．粉粘土12．粘土美国农部质地制根据砂粒(2-0.05mm)、粉粒(0.05-0.002mm)和粘粒(<0.002mm)3个粒级的比例，划定12个质地名称。按3个粒级含量分别于三角形的三条底边划三根垂线，三线相交点，即为所查质地美国农部制土壤质地三角图
土壤结构
第三节土壤结构
土壤结构体土粒(单粒和复粒
土壤结构体土粒(单粒和复粒)互相排列和团聚成为一定形状和大小的土块或土团。他们具有不同程度的稳定性，以抵抗机械破坏(力稳性)或泡水时不致分散(水稳性)一、土壤结构的概念土壤结构是土粒(单粒和复粒)的排列、组合形式这个定义，包含着两重含义：结构体和结构性
土壤结构体分类
土壤结构类型示意图
土壤结构体分类（续）
1．块状结构和核状结构土粒互相粘结成为不规则的土块，内部紧实，轴柱状长在5cm以上，而长、宽、高三者大致相似此类结构体多出现在有机质缺乏而耕性不良的粘质土壤中，一般表土中多大块状结构体和块状结构体，心土和底土中多块状结构体和碎块状结构体2．棱柱状结构和柱状结构土粒粘结成柱状体，纵轴大于横轴。
这种结构体多出现于土壤下层，水分经常变化而质地较粘重的水田心土层(潴育层)，柱状结构体常出现于半干旱地带的心土和底土中，以柱状碱土的碱化层中的最为典型。片状结构(板状结构)土粒排列成片状，结构体的横轴大于纵轴，多出现于冲积性土壤中。
4．团粒(粒状和小团块)结构土粒胶结成粒状和小团块状，大体成球形，自小米粒至蚕豆粒般大，称为团粒。这种结构体在表土中出现，具有良好的物理性能，是肥沃土壤的结构形态。
团粒具有水稳性(泡水后结构体不易分散)：力稳性(不易被机械力破坏)和多孔性团粒的直径约为10-0.25mm，而<0.25mm的则称为微团粒团粒结构
团粒结构在土壤肥力上的意义：三、团粒结构在土壤肥力上的意义团粒具有多级孔性，总的孔度大，即水、气总容量大，又在各级(复粒、微团粒、团粒)结构体之间发生了不同大小的孔隙通道，大小孔隙兼备，蓄水(毛管孔隙)与透水、通气(非毛管孔隙)同时进行，土壤孔隙状况较为理想在团粒结构土壤中，团粒与团粒之间是通气孔隙(非毛管孔)，可以透水通气，把大量雨水甚至暴雨迅速吸人土壤。团粒结构土壤又有大量毛管孔隙(在团粒内部)，可以保存水分
在团粒结构土壤中：团粒的表面(大孔隙)和空气接触，有好气性微生物活动，有机质迅速分解，供应有效养分。在团粒内部(毛管孔隙)，贮存毛管水而通气不良，只有嫌气微生物活动，有利于养分的贮藏。
每一个团粒既好像是一个小水库，又是一个小肥料库，起着保存、调节和供应水分和养分的作用团粒结构土壤宜于耕作粘重而“无结构”土壤的耕作阻力大，耕作质量差，宜耕时间短；结构良好的土壤，由于团粒之间接触面较小，粘结性较弱，因而耕作阻力小，宜耕时间长团粒结构土壤具有良好的耕层构造,可以解决水气并存的矛盾(微团粒之间是水，微团粒内部有闭蓄空气)
土壤孔性和土体构造
第四节土壤孔性和土体构造
土壤孔隙性质(简称孔性)
土壤孔隙性质(简称孔性)是指土壤孔隙总量及大、小孔隙分布，它对土壤肥力有多方面的影响。土壤孔性的好坏，决定于土壤的质地、松紧度、有机质含量和结构等。可以说，土壤孔性是土壤结构性的反映，结构好则孔性好，反之亦然。土壤结构的肥力意义，实质上是决定于土壤孔性。了解土壤孔性，就可进一步认识土壤结构性，认识到为什么说“团粒结构是农业上宝贵的结构
土壤的孔性与孔度：一、土壤的孔性与孔度土壤孔性可从两方面了解：一是土壤孔隙总量(总孔度)，二是大小孔隙分配(分级孔度)，包含其连通情况和稳定程度。与之有关的还有一个“土体构造”即上下土层的孔隙分布、连通的问题
土壤总孔度和孔隙比土壤孔隙
一、土壤总孔度和孔隙比土壤孔隙是土壤中固相部分所占容积以外的空间。这包括固相颗粒或结构体之间的间隙和生物穴道，由水、气所占据
1．总孔隙度(总孔度
1．总孔隙度(总孔度)①总孔度的测定和计算：在固体土粒之间，构成大小和形状不同的孔隙。
所有孔隙体积的总和占整个土壤体积的比例，叫做土壤总孔隙度(简称总孔度或孔度)，以百分数(％)或小数表示②“理想土壤”的总孔度：最松的和最紧的两种排列方法，立方体排列的孔度为47.46％(左)，三斜六面体排列的孔度为24.51％(右)③土壤总孔度的变化范围：粘土的孔隙狭细而数目很多，故孔度大。
一般说来，砂土的孔度为30％-45％，壤土为40％-50％，粘土为45％-60％
土壤孔度=（1-容重/密度
土壤孔度=（1-容重/密度）100%土壤孔度通常不是直接测定的，而是根据土壤的密度和容重来计算
2．土壤孔隙比土壤孔隙的数量：也可用孔隙比来表示之。它是土壤中孔隙容积与土粒容积的比值。例如，孔度为55％，即土粒占45％，则孔隙比为55/45=1.12所以土壤孔隙比=孔度/(1-孔度)
土壤孔度分级土壤总孔度反映土壤中所
(二)土壤孔度分级土壤总孔度反映土壤中所有孔隙的总量，实际上是土壤水和土壤空气两者所占的容积之和。但是，对土壤肥力、植物根系伸展和土壤动物活动关系更大的则是土壤大小孔隙的分配、分布和连通的情况。按照土壤中孔隙的大小及其功能进行孔隙分类，常以分级孔度表示之
土壤的孔性与孔度（续）
毛管孔度非毛管孔度毛管水(实际上包括束缚水)占据的孔隙称为毛管孔隙毛管水不能占据的大孔隙则称为非毛管孔隙
当量孔径：三、当量孔径由于土壤固相骨架内的土粒的大小、形状和排列十分多样，粒间的孔隙的大小、形状和连通情况更为复杂，很难找到有规则的孔隙管道来测量其直径以进行大小分级。为此，用当量孔隙及其直径——当量孔径，或称有效孔径代替之，如同前述用当量粒径(有效粒径)代替真实的土粒直径一样。
茹林公式当量孔隙是与一定水分吸力
茹林公式当量孔隙是与一定水分吸力(或张力)相对应的孔隙。最早由美国学者理查兹(L.A.Richards)提出，按下列公式计算：h=cos/gr式中，h为水在毛管中的上升高度(厘米)；为水的表面张力；r为毛管半径(毫米)；为水的密度；g为重力加速度；为水与土壤孔隙壁间的接触角
当测定时水的温度为20C时：上式可简化为茹林公式：d=3/h式中，d为当量孔隙直径(mm)；h为土壤水分吸力(以厘米水柱高表示)。根据公式，可计算出不同大小当量孔隙的分布
按不同大小的当量孔隙进行分类大孔隙
按不同大小的当量孔隙进行分类大孔隙(通气孔隙或非毛管孔隙)一般在0.1mm以上毛管孔隙(传导孔隙)大致划在0.1-0.03mm贮存孔隙小于0.03mm的
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