土壤基本性质

土壤中的微生物一般都吸附在有机胶体和无机胶体颗粒的表面，被此结合成具有活性的土团及土壤结构。西南农学院的研究结果认为，微生物也是复合胶体的一个组成部分，土壤复合胶体应是土壤微生物—有机—无机复合胶体。这种复合胶体借助于微生物体内酶和体外酶以及植物根的分泌物，植物遗体及有机肥料等带入的大量酶的活动，在一定温度范围内，通过各类物质的代谢作用，可以调节土体内部热、水、肥，维持其动态平衡，是维持土壤与植物的生理协调的物质基础。

三、土壤胶体的构造

土壤胶体微粒的构造可分为三部分：微粒核、决定电位离子层和补偿离子层。决定电位离子层和补偿离子层总称为双电层，见图2—2。

（一）微粒核（胶核）

微粒核是胶体微粒的核心部分，它是由组成胶体微粒的基本物质（黏土矿物、腐殖质、蛋白质等）的分子群所组成。

（二）决定电位离子层（双电层内层）

决定电位离子层是固定在微粒表面并决定胶体微粒电荷和电位的一层离子。它是由微粒核表面分子解离或从溶液中吸附某些离子而形成。它能使胶体微粒带电，带电的性质（电荷的符号）决定其吸附阳离子或阴离子，其带电量决定吸附离子的数量。

（三）补偿离子层（双电层外层）

决定电位离子层的存在，必然吸附与其电荷相反的离子围绕在其周围，形成补偿电子层。这一层离子带着和决定电位离子层电性相反而电量相等的电荷。补偿离子层按其被决定电位层吸附力的强弱和活动情况，又可分为两层，这两层是逐步过渡的。

1．非活性层

靠近决定电位离子层，所受吸力很强，被吸附很紧，不能自由活动的离子层。

2．扩散层

离决定电位离子层较远，疏散在胶粒的外围，由非活性层逐渐过渡到这一层。由于决定电位离子层对它的吸力不强，所以它有较大的活动性，呈扩散分布的状态，故叫扩散层。扩散层的离子可与溶液中的离子互相代换，很容易参加土壤的离子代换作用等多种过程。此层为胶体微粒的最外层，由这一层逐渐过渡到胶粒间溶液。

四、土壤胶体的性质

土壤胶体对土壤肥力有重大影响，其实质是因为它具有下列主要特性：

（一）胶体具有巨大的表面能

任何物质的分子与分子之间有着互相吸引的力，在物质内部，任何分子都受到周围分子的同等吸力，因此它所受到的各方面的力是均衡的，这些均衡的力相互抵消，而合力就等于零，所以对其它分子的能量没有影响。但在物体表面上的分子，在它的周围，并不是相同的分子，所以它受到不均衡的吸力。在它与液体或气体接触的一面，因液体或气体分子对它的吸力小，在这种情况下，分子的合力不等于零，因而，致使表面上的分子，对外表现出有剩余能量，这种能量是由于表面的存在而产生，所以叫做表面能。

机胶体也带有负电荷，所以有机无机复合胶体表现出带多量的负电荷。

综上所述，土壤胶体大多数是带负电荷的，因此补偿离子层多由阳离子组成。由于土壤胶体带电，所以才能吸收、保持许多离子态养分，既能避免流失、又可随时供应植物吸收利用。

（三）胶体的凝聚和分散作用土壤胶体有两种不同的状态：一种是胶体微粒均匀散布在水中，呈高度分散的溶胶；另一种是胶体微粒彼此联结凝聚在一起而呈絮状的凝胶。

土壤胶体溶液，如受某些因素的影响，使胶体微粒下沉，由溶胶变成凝胶，这种作用叫胶体的凝聚作用。反之凝胶分散或呈溶胶状态，叫做胶体的分散作用。

土壤胶体所以呈凝胶状态，且具有相当的稳定性，这是由于胶体微粒的带电性和水膜的存在而引起的。因为同一种胶粒，带有相同的电荷，促使胶粒相互排斥，而水膜又能阻碍胶粒互相粘结，因而使胶体呈溶胶状态。

如果减少土壤水分，促使胶体水膜变薄和提高电解质浓度，或直接加入电解质，以中和胶体的电性，必然会促使胶体粘粒结成较大的颗粒而凝聚。

土壤中带负电荷的胶粒占多数，所以土壤溶液中的离子能使带负电的胶粒凝聚。实验证明，阳离子的价数越高，半径越大，所产生的凝聚作用越强。土壤中常见的阳离子，按凝聚力的大小，依次排列如下：

Fe 3+＞Al 3+＞Ca 2+＞Mg 2+＞NH 4+＞K +＞Na +

当土壤干燥和冻结时，土壤溶液所含电解质的浓度增加，同样会引起胶体的凝聚。此外，土壤中带有相反电荷的胶体，相互接触时也会凝结作用。

溶胶变成凝胶后，如果反复用水冲洗，容易发生分散作用变成溶胶，这种凝聚叫做可逆凝聚。一般由一价的阳离子（Na + 、K + 、NH 4+）在高浓度时所引起的凝聚为可逆凝聚。二价及三价阳离子（Mg 2+、Ca 2+、Al 3+、）所引起的凝聚则比较难于进行分散。它们所形成的土壤结构具有相当的稳定性，特别是Ca 2+和腐殖质共同作用下，所形成的土壤结构更好。

土壤胶体是溶胶状态时，土壤结构不良，耕性很差，湿时泥泞，干时结块，影响土壤的通气透水性，对植物生育和土壤耕作都是不利的。相反呈凝胶状态时，土壤具有良好的结构和耕性，养分也易于保存。所以在生产上，常施用钙质肥料（如石灰、石膏）改善胶体性质，以及通过排水、晒田、冰冻等方法提高土壤溶液中离子浓度和通过深耕晒垡、冻垡等措施促进胶体脱水，改善土壤结构。

土壤肥力的特点不仅在于土壤具有供应水、肥的能力，更重要的是具有协调供水、肥的能力，满足作物生长所需要的水分、养分等生活条件，让作物吃饱、喝足、住得舒服。要能达到这样的要求，良好的耕作是一重要前提，而有机无机复合胶体则是形成土壤良好结构的重要物质基础。

第二节土壤交换吸收性能

浑浊的水通过土壤会变清，粪水、臭气通过土壤，臭味会消失或减弱，海水通过土壤会变淡等现象说明，土壤对施入的肥料、盐分或微小颗粒有吸收和保持的能力。土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮体的能力称为土壤的吸附性能。它是土壤能保存营养物质并不断地向植物提供养分的主要原因。各种吸收作用都有各自的特点，其中机械的吸收性能是指土壤孔隙对较大的颗粒的阻留作用；物理吸收性能是指土壤细粒靠表面能对分子态物质的吸收；化学吸收性能是指土壤溶液中的可溶性养分与土壤中某些物质起化学反应，形成难溶性物质的作用；而生物吸收性能则是指植物和微生物对土壤中可溶态养分的选择吸收作用。还有交 4

砂土 30—35 25—35 75—65

不同作物种类，甚至同一作物在不同的生育期对孔隙度的状况的要求不同。例如棉籽出苗，在轻壤土，0—5㎝土层容重以在1.2以下较好，超过1.3就会造成缺苗或延迟出苗。小麦根穿透力较强，在容重1.5时仍能扎根，但以1.0—

1.3为最适宜；蔬菜类则需要较疏松的土壤。

为了使作物正常生育，土壤中大小孔隙比率要适宜。按当量孔径表示，大小不同的土壤孔径在扎根、保水、通气等方面的作用大体是：＞0.3㎜的孔隙，水在其中可以自由流动，植物幼根也可以顺利伸展；0.06—0.03㎜的孔隙，水在重力作用下仍能通过；小于0.01㎜的孔隙，是原生动物和真菌丝活动的主要场所，根毛也能伸入；而＜0.001㎜的孔隙，几乎总是充满着被土粒吸附的水分，其移动极慢，很难被植物利用，通气状况也很差，只有较小的微生物如细菌能够活动。

华北地区调查结果表明：除砂质土壤外，其它土壤常因空气孔隙的数量不足影响作物生长，通常旱地耕层土壤的孔隙度为50%左右，其中空气孔隙占1/5—2/5时，适于作物生长。过于紧实的土壤，要通过耕作加以疏松；而过于疏松的土壤，则通过镇压以减少通气孔隙。另外，适于作物生育的土体内部孔隙的垂直分布状况应为“上虚下实” ；上虚有利于通气、透水和种子的萌发，下实有利于保水和扎根。但“下实”不是坚实，而是能保持一定数量的较大孔隙；这样即便于下层土壤的通气和养料的转化，也可以扩大根系的吸收范围。在多雨的地区，下部土层还要求有一定的排水条件。

据南京土壤研究所资料，高产水稻土耕层在种麦季节，总孔隙度应大于55%，容重应小于1.2g/cm3，大于0.03㎜的通气孔隙要在8—10%以上。

第五节土壤结构

土壤结构包含两个方面的含义，一是指在各种自然土壤和农业土壤（除质地为纯砂者外）中，由于不同的原因，各级土粒（或其一部分）相互团聚成大小、形状和性质不同的土团、土块或土片，它们称为土壤的结构体；一是指土壤中单粒和复粒（包括结构体）的数量、大小、性状、性质以及相互排列和相应的孔隙状况等综合特性，即土壤的结构性。当土壤机构体的组合适当、土壤孔隙的数量和大小孔隙的分配、分布都有利于土壤水、肥、气、热状况的调节和植物根系活动时，就是良好的结构性。

一、土壤结构体的类型

图2-5(原稿55页) 图未画

（一）块状结构土粒被胶结成不规则，无定形，长、宽、高大致相似的土块，称为块状结构。按土块大小又可分为大块状(直径＞3—5㎝) 和碎块状（3—0.5㎝）两种。块状结构多出现在土质偏粘而又缺乏有机质的耕层土壤中，俗称坷垃。大块状和碎块状结构多时，结构间出现大的孔隙，造成漏水、透风、跑墒。在蒸发旺盛的夏季和干旱的冬春，土壤水分常以气态水的方式向大气散失。冬季冷风也易进入土壤，作物易受干旱和冻害。在这种土壤上，播种后种子和幼根不能与土壤密切接触，土块又紧实，影响齐苗、全苗。应通过及时精细整地加以解决。

（二）核状结构在质地较粘的下层土壤中，有时出现一些由石灰质或氧化铁胶结而成的多棱角的碎块状结构，其表面光滑而内部十分紧实，泡水不散，称 17

为核状结构，俗称“蒜瓣土”。

（三）片状结构结构体扁平，成层排列，是由水的沉积作用或某些机械压力所形成，在冲积性母质中较常见。粉质土壤雨后地表的结壳、粘重土壤的板结层以及犁底层的许多鳞片状结构等，均属于片状结构。这类结构体的土粒排列紧密，通透性差，对作物的生长发育有明显的不利影响。

（四）柱状结构和棱柱状结构土粒被胶结成柱状，纵轴大于横轴。柱状结构边角不明显，内部紧实，顶部略呈圆形，结构间有垂直裂隙，多出现于典型碱土的下层。棱柱状结构多见于质地粘重而水分又经常变化的底层土壤。在湿涨干缩交替作用下，土体垂直开裂，边角明显，如褐土的粘化层和水稻土的底土层。种植水稻的年限愈长，干湿变化愈频繁，棱柱体就愈小；反之，棱柱体就愈大。

柱状结构坚硬紧实，在干旱时，结构间常出现大裂缝，漏水、漏肥。过湿时，土粒膨胀粘闭，通气不良，在农业生产上属于不良结构。

（五）团粒（粒状和小团块）结构若干单粒被胶结物质粘结成直径在0.25—10㎜之间的土团，称为团粒。＜0.25㎜的土团称为微团聚体。农业上最理想的团粒直径是1—3㎜，形状近似蚕沙或蚂蚁蛋。团粒结构多在耕层出现，肥沃土壤中数量较多。浸水后不易散碎的团粒称为水稳性团粒，遇水分散的团粒称为非水稳性团粒。水稳性团粒对调节土壤肥力的作用更大。

二、土壤结构体的形成土壤结构体的形成大致可以分为两个阶段：第一阶段是由原生土粒（分散的单粒）形成初级的次生土粒（复粒或微团聚体）或致密的土团。第二阶段是由初级的复粒进一步粘结，或土体在机械力的作用下破裂成型，形成各种大小、形状、性质的结构体。块状、柱状和片状结构通常是由单粒直接粘结而成，或是经过土粒或初级复粒粘结而成的土体，沿一定方向破裂而成。它们没有经过多次复合和团聚作用，所以一般孔隙度较小，孔隙大小比较一致。团粒结构则是经过多次复合和团聚而形成的，一般经过团聚与切割两个过程。

（一）粘结团聚过程

1. 胶体的凝聚作用是指土壤胶体相互凝聚在一起的作用。土壤胶体在一些阳离子，特别是有机胶体的钙离子的作用下，产生不可逆的凝聚作用，可以把土壤中分散的单粒胶体胶结成土团。有机胶体是高度聚合的，带有大量羧基的碳水化合物的长分子链，这些羧基与被吸附在较小土粒表面上的相应的阳离子结合，并把这些土粒凝结在一起，可形成水稳性团粒。

2. 无机物质的胶结作用土粒之间的原子和分子引力，可以把单粒粘结在一起。土壤中粘粒含量愈多，粘结作用愈强。心土和底土中的大块状或棱柱状结构大多是由无机物粘结而成。在红壤地区，氧化铁（铝）胶体对结构体的形成有明显作用。

3. 水膜的粘结作用细小的土粒具有表面能，能吸引水分子，通过水分子可使土粒相互粘结在一起。

（二）切割造型过程

1. 干湿交替湿润土块在干燥过程中，由于胶体失水而收缩，土体出现裂缝而破裂，产生各种结构体。在缺少根系的下层土壤中，因干湿交替产生裂缝，可以形成垂直的棱柱状结构。

2. 冻融交替土壤孔隙中的水结冰时对土体产生压力，可使土体破碎。秋冬季翻起的土垡经过冬季的冻融交替后，土壤结构会得到改善。

3. 生物的作用根系在植物生长过程中对土团产生切割和挤压，可以促成团粒结构。此外，蚯蚓、昆虫等的活动对团粒的形成也有一定作用。

壤中施用石灰，对碱土施用石膏，不仅能调节土壤的酸碱度，还能改善土壤结构，促使土壤疏松，防止表土结壳。

（五）含量灌溉，晒垡和冻垡灌溉方式对结构影响很大。大水漫灌由于冲刷大，对结构破坏最为明显，易造成土壤板结；沟灌、喷灌或地下灌溉则较好。灌后要及时疏松表土，防止板结，恢复土壤结构。在晒垡、冻垡中，充分利用干湿交替和冻融交替时结构形成的作用，可使较粘重的土壤变得酥碎。

（六）施用土壤结构改良剂近几十年来，一些国家研究利用人工合成的胶结物质，用于改良土壤结构，这种物质称为土壤结构改良剂（或土壤团粒促进剂）。土壤结构改良剂分为两大类：①天然土壤改良剂，是以植物遗体、泥炭、褐煤等为原料，从中提取腐植酸、纤维素、木质素、多醣醛类等物质作为团粒的胶结剂；②合成土壤结构改良剂，是模拟土壤团粒胶结剂的分子结构、性质，利用现代有机合成技术，人工合成的高分子聚合物。目前已经施用的有，水解聚丙烯晴钠盐、乙酸乙烯脂与丁烯脂与丁烯二酸共聚物的钙盐等。由于它们能溶于水，施于土壤后与土壤相互作用，转化为不溶态，吸附在土粒表面，粘结土粒使之成为水稳性的团粒结构。

近年来，国内外还生产了一种蓄水保墒剂—聚丙烯酰胺。它是一种新型高分子聚合物，每亩施用这种颗粒16—33㎏，与土壤混合后，若遇天雨，就能与土壤结合成水稳性团粒，它可使土壤吸水能力提高114倍，效果可持续6年。经过改良后的土壤，能把全年降雨量保蓄起来，供给农作物需要，产量可提高40%。用聚丙烯酰胺的溶液喷射在流沙上，还可以把流沙固结成片，结合种草、植树，可以绿化沙漠。

第六节土壤耕性

土壤耕性是耕层土壤在耕作时所表现的特性。它是土壤的各种理化特性。特别是物理机械性质在耕作时的表现；同时也反映土壤的熟化程度。良好的土壤耕性不仅可以为作物创造良好的土壤环境条件，而且对减少油料及畜力也有一定作用。

我国农民在长期的生产实践中，把衡量土壤耕性好坏的标准归纳为耕作难易，耕作质量和宜耕期三个方面。

我国北方长把土壤的质地划为砂、绵、垆、粘等类型，并用口松、口紧等口性来表示耕性。南方水稻产区把水稻的耕性划为糯性、梗性、淀板性和起浆性四个类型，其中糯性土是耕性良好的水稻土，梗性土、淀板土、起浆土则耕性不良。

根据我国各类土壤在耕作时所表现的特性，土壤耕性大致可归纳为土酥柔软、土轻疏散、土重紧密、淀浆板极、紧实僵硬、稀糊烂陷（水田）、顶犁跳犁等七个类型。

一、决定土壤耕性的物理机械性质

土壤耕性的好坏主要决定于不同土壤的黏结性、粘着性、可塑性和涨缩性等。土壤的这些性质统称为物理机械性质。

（一）土壤的黏结性与粘着性

土壤的黏结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互黏结在一起的性质。黏结力的大小通常以克/平方厘米表示。这种性质使土壤具有抵抗外力破坏的能力，是耕作时产生耕作阻力的主要原因之一。土粒间产生这种吸引力的原因有二：一是在干燥状态下土粒与土粒之间分子引力通过土粒间的相互引力，二是在湿润条件下，土粒间分子引力通过土粒间水膜（土粒—水膜—土粒）而引起的。

由于土壤黏结性是通过土粒间的接触而产生的，所以它的大小与接触面的大小有关。一般土粒细，分散度大，则接触面大，黏结性也强。黏结性与土壤含水量的多少也有关系。土壤水分愈薄，土粒间距离愈近，黏结性表现愈强。当水分增加，水膜变厚，土粒间距离加大，分子引力减弱时，黏结性也随之变小。实际上只有干燥土壤才表现出较强的黏结性。黏性土壤土粒的比面大，故黏结性极强。砂性土壤土粒的比面很小，一般不表现黏结性，但具有少量水分时，借水膜的联系增加了接触面积，可表现微弱的、暂时的黏结性。

土壤中有机质含量的多少也影响土壤的黏结性。黏土中加入粗有机质会减弱黏土的黏结性。当粗有机质变成腐殖质后，又能以薄膜状包围土粒，改变接触面的性质，从而也减弱了黏结性。而砂土中当有机质含量增加时，很快形成腐殖质，可使黏结性增强，这是由于腐殖质分子的黏结力比砂粒大，比粘粒小。另外，土壤结构状况，代换性阳离子组成等均能影响有效接触面，对土壤黏结性都有一定影响。

土壤粘着性是指土壤在潮湿状态下粘附于其它物体表面（土粒—水膜—外物）的能力。这种特性能使土粒粘附于农具与土壤的接触部分，大大增加了耕作阻力，并影响耕作质量。

凡是影响接触面大小的因素，如质地、有机质含量、土壤结构、代换性阳离子等，均能影响土壤粘着性。当土壤质地等条件相同时，水分含量是决定粘着性大小的主要因素，在土壤含水量较少的情况下，水分子全部为土粒吸收，产生土粒间的水膜拉力（黏结力）而不会粘着它物。水分含量增加后，当土粒表面与外物间有水膜生成时，才会产生粘着性。但是水分含量过多，水膜太厚时，粘着性又减小，直到呈现流体状态时才逐渐消失。旱地湿耕粘犁，而水田带水耕作不粘农具就是这个道理。

（二）土壤可塑性

土壤可塑性是指土壤在适量的水分范围内可被外力塑造成任何形状，当外力消失或干燥后，仍能保持其所获形状的性能。

土壤产生可塑性的原因是由于粘粒呈簿片状，有很大的接触面，在土壤含有一定水分时，粘粒外面有一层水膜，在外力作用下，粘粒会沿着力的作用方向滑动，形成相互平行的排列。在外力作用停止后，粘粒已被水膜的拉力固定在新的位置上，并能保持改变了的形状。土壤干燥后，由于粘粒本身的黏结性，仍可保持其新的形状。

土壤的可塑性只有在适当含水量范围内才出现。土壤刚开始表现可塑性时的最低含水量称为可塑下限（或下塑限）。土壤失去可塑性，刚开始表现为流体时的最大含水量称为可塑上限（或上塑限），上下塑限之间的含水范围称为可塑范围，它们的差数称为塑性值（或塑性指数）。在一定范围内，土壤表现有塑性。塑性值大的土壤可塑范围大，可塑性强。

土壤可塑性除与水分含量有密切关系外，还受粘粒含量与种类的影响。土壤中粘粒含量愈多，可塑性愈强。砂质土中含粘粒很少，所以不具有可塑性。在粘粒矿物中，蒙脱石分散度高，吸水性大，塑性值也大。高岭土分散度低，吸水性 22

（一）增施有机肥料，利用有机质疏松多孔、吸收性强的特点，改变土粒之间的联结性质，以降低粘质土壤的粘结性和粘着性，减少耕作阻力。对砂质土壤则可通过有机质增强团聚，使之不致过于松散。

（二）通过掺砂掺粘，改良土壤质地。

（三）创造良好的土壤结构。

（四）掌握宜耕含水量及宜耕时期。