1.3.1土壤物理性质在线视频

各位同学大家好

这一部分我们一块来学习

土壤污染控制课程的

土壤物理性质

土壤是气、液、固三相形成的分散体系

大小形状和排列不同的土粒相互组织

形成其固相基质

而水和土壤气体

则充填在土壤孔隙中

固相基质决定了土壤的质地

而土壤孔隙形成土壤结构决定其孔性

土壤物理性质主要就包括这两个大的方面

那么下面我们先来看土壤质地

在介绍土壤质地之前

我们先来看几个基本的概念，即土粒

土粒是土壤固体物质中

大小和形态各异的矿质

或者说矿物质土壤颗粒简称土粒

它分成两部分

一种是土壤矿物基质的基本颗粒

也就是我们所称的单粒

而若干单粒团聚形成的次生颗粒

就是复粒或者叫土壤团聚体

值得注意的是土壤单粒直径

是统一连续变化的

为测定和划分方便

我们对它进行人工分组

就是土壤粒级

粒级是土粒分级制度中的

粒级划分，其有一定的标准

不同的国家各部门

所采用的粒级分级制度有所差异

但是总体上可以分为石砾、砂粒

粉粒或者叫粉砂

以及黏粒

包括胶粒等四个大的部分

土壤各粒级的理化性质是有所差异的

不同粒级土粒的矿物组成和化学成分不同

总体上土粒越细

其石英、长石会减少

云母

角闪石等组份会增多

而从化学组成上来说

二氧化硅会减少

金属氧化物会增多

另外矿物及其化学组成不同

会导致不同粒级土粒理化性质的差异

如各级土粒的水分含量

营养物的大小

或者污染物吸持能力都是有所差异的

矿物与化学组成不同

导致不同粒级土粒理化性质上的差异

我们分别来看

石块由岩石崩解的碎块组成

它不利于耕作和作物生长

石砾是母岩碎片和原生矿物颗粒组成的

它的大小和含量会直接影响耕作难易

砂粒是母岩碎屑和原生矿物所组成的

矿物细粒

其通气性好，无膨胀性

粉粒以原生矿物为主

粒径组成主要是0.01毫米以下的

是颗粒物理性状改善会发生明显

变化的分界线

其有弱黏结性

可塑性

吸湿性和胀缩性

最后一个是黏粒

黏粒是各级土粒中最为活跃的部分

一般小于2微米

主要由次生硅铝酸盐组成片状

颗粒很小

表面积巨大

吸附能力强

膨胀性强

通气和透水性则较差

下面我们来看土壤的机械组成和质地

根据土壤机械分析

分别计算其各粒级的相对含量

也就是机械组成

最终可以由此来确定土壤的质地

所以我们说，根据土粒机械组成的数据

还可以进行比表面估算

土壤质地确定以及土壤结构性评价等

下面我们来看土壤质地

根据机械组成划分的土壤类型

主要继承了成土母质的类型和特点

一般可以分为砂土、壤土和黏土三大类

我们要注意土壤质地反映了其母质来源

及成土过程特性

是土壤一种十分稳定的自然属性

黏、砂程度对土壤中物质的吸附、迁移

和转化都具有很大的影响

因此在土壤污染物环境行为研究中

土壤质地是首要考虑的因素之一

下面我们就结合黏土

粉砂壤土和砂壤土三种土壤质地

和土粒的关系

我们来看

在这张图中

砂壤土

它的黏粒，也就是小于2微米的部分

只有10%左右

而粉砂壤土有15%左右

黏土的黏粒含量则超过了60%

我们再来看0.05毫米以下的粉砂粒

和黏粒的总和

砂壤土近40%

粉砂壤土其含量不到80%

而黏土则90%以上

那么我们扣除黏粒的含量

我们来看

对于砂壤土来说

粉砂粒的含量约25%

粉砂壤土的粉砂粒含量则为60%左右

最后我们来看黏土

它的粉砂粒基本上有33%左右

总体上土壤质地分类可以分为国际制

美国农部制和卡钦斯基制等

不同的土壤质地分类有不同特点

主要可以分为三元制和二元制

其中三元制是考虑土壤中砂、粉和黏粒

三级的含量比

比方说国际制和美国农部制以及其他

土壤质地的一些制度

另外是二元制

主要是考虑物理性砂粒

与物理性黏粒两极的含量比

如卡钦斯基制

我们还要特别关注熊毅先生等提出的

中国土壤质地分类

主要包括砂土

壤土

黏壤土和黏土4组共22种质地

后又增加了砾质土等

下面我们就来看中国土壤质地分类的分类表

主要是包括砂土

壤土和黏土三个大的分类

我们要特别注意黏粒的含量

砂土、壤土和黏土

有一个黏粒含量30% 的分界点

这个是大家需要特别关注的

我们再来看土壤质地与土壤环境特性的关系

对于土壤环境来说

我们特别关心它的水

肥

气

热

四个方面的特性，即保水性、供给养分的能力

通气性和增温性

对于土壤质地较轻的砂土而言

其保水性和供给养分的能力相对较差

而通气性和增温性则较强

相对而言黏土则反过来

保水性和供给养分能力强

同时通气性和增温性则较差

处于中间质地的壤土则四种能力均居于中等

但是综合而言

对于土壤整体的水、肥、气、热的状况来说

壤土是最为合适的

所以说从耕种以及后续的

污染土壤植物修复来说

壤土是比较适合的

下面我们来看第二方面

土壤的物理性质，即土壤的结构与孔性

土壤结构是指土壤固体颗粒的结合形式

及其相应的孔隙性和稳定度

而土壤孔隙性质也就是孔性

是指土壤孔隙总量及大小孔隙的分布

其好坏取决于土壤质地

松紧度

有机质含量和结构等

土壤孔性是土壤结构的反应

结构好

则孔性好

反之亦然

多数情况下

土壤单粒和复粒会在内外因素综合作用下

相互团聚成一定形状和大小

性质都不同的团聚体及形成土壤结构体

从而产生大的土壤结构

因此，土壤结构的种类数量

尤其是其团粒结构的数量

及结构体内外的孔隙状况

产生的综合性质决定了土壤的结构和孔性

下面我们来看土壤结构体的分类

主要根据其存在的性状来划分

分为这么几种

块状结构和核状结构

棱柱状结构和柱状结构

片状结构或者是板状结构，以及团粒结构

我们再来看土壤的孔性

土壤孔隙的数量及分布可分别用孔度

（或者孔隙度）和分级孔度来表示

一般由土壤容重和比重的相对含量

计算而得

土壤分级孔度也就是土壤大小孔隙的

分配状况

包含其连通情况和稳定度

下面我们就来看土壤比重和容重的概念

以及它简单的计算或者测定方法

首先我们来看土壤比重

又称土壤密度，是单位容积的固体土粒

大家要注意它是不包括土壤粒间孔隙的干重

与4度时同体积水的重量之比

因此它是没有量纲的

其大小主要取决于土壤的矿物组成

有机质含量对其有一定影响

我们注意土壤表层的平均比重是2.65左右

下面我们来看土壤比重的测定方法

一般用比重瓶法来测定

测土壤比重通常用的比重瓶法原理是

用已知质量的土样放入水中

或者其他液体中排尽空气

求出由土壤置换出的液体体积

以烘干土的质量

除以求得的土壤固体体积

就是土壤比重或者土壤密度

下面我们来看土壤容重

它指的是单位容积土体的烘干重

包括粒间孔隙

大家要特别注意它和土壤比重的区别

也就是比重不包括粒间孔隙

而容重是考虑粒间孔隙的

它的单位是克每立方厘米

土壤容重受土壤质地

有机质含量

结构性和松紧的影响

砂土的

容重可以从1.2分布到1.8

黏土是1.0-1.5左右

总体上砂土的容重大于黏土

而容重的测定一般用环刀法

用一定容积的环刀，一般为100立方厘米

切割未经搅动的自然状态土样

使土壤充满环刀

称重后计算单位容积的烘干土重

此方法适用于一般土壤

对于非常坚硬或者易碎的土壤则不太适用

下面我们来看土壤的孔隙状况

土壤孔隙指的是土粒或团聚体之间

以及团聚体内部的孔隙

土壤的孔度或者孔隙度

我们可以以土壤中孔隙的容积

占整个土体容积的百分数来计算

所以它有两种计算方式

可以用孔隙容积

比上土壤容积的比例来直接计算

或者根据容重

和比重的比值和1的差值来进行计算

下面我们结合土壤的结构和孔性来看一个例子

近年来农用薄膜的使用

使耕层残留膜量不断增加

在土壤中形成了阻隔层

造成农田的大家非常熟悉的所谓“白色污染”

我们注意土壤中残留的薄膜碎片

会改变或切断土壤孔隙的连续性

增大孔隙的弯曲性

致使土壤重力水的移动阻力增加

向下移动会变缓

长期则会降低土壤的渗透性能

这一部分就到这里

谢谢大家