授课内容：
第一章 土壤 第九节 土壤结构性
自然界中各种土壤除质地为纯砂外，各级土粒很少以单粒状态存在，而常常在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成大小、形态和性质不同的团聚体，这种团聚体称为土壤结构，或叫土壤结构体。
土壤结构影响着土壤水、肥、气、热的供应能力，从而在很大程度上反映了土壤肥力水平，是土壤的一种重要物理性质。
一、土壤结构的类型
1、块状结构：土粒胶结成块，近立方体形，其长、宽、高三轴大体近似，边面不明显，大的直径大于10厘米，小的直径为5—10厘米，直径在5厘米以下时为碎块状、碎屑状结构。块状结构在土壤质地比较粘重而且缺乏有机质的土壤中容易形成，特别是土壤过湿或过干耕作时，最易形成。
2、核状结构：结构体长、宽、高三轴大体近似，边面棱角明显，较块状结构小，大的直径为10—20毫米或稍大，小的直径为5—10。
3、柱状结构：结构体的垂直轴特别发达，呈立柱状，棱角明显有定形者，称为棱柱状结构，棱角不明显无定形者称为圆柱状结构，其柱状横断面直径小于3厘米到大于5厘米。
4、片状结构：结构体的水平轴特别发达，即沿长、宽方向发展呈薄片状，厚度稍薄，且结构体间较为弯曲者称为鳞片状结构，片状结构的厚度可小于1厘米与大于5厘米不等。这种结构往往由于流水沉积作用或某些机械压力所造成，在冲积性母质中常有片状结构，在犁底层中常有鳞片状结构出现。
5、团粒结构：通常是指土壤中近于圆球状小团聚体，其粒径为0.25—10毫米，农业生产上最理想的团粒结构粒径为2~3毫米。团粒结构多在有机质含量高，肥沃的耕层土壤中出现。团粒结构经水浸泡较长时间不松散者，称为水稳性团粒结构。
二、团粒结构的形成
土壤结构的形成大体上可分为两个阶段：
1、土粒的粘聚：下面几种作用都可使单粒聚合成复粒，并进一步胶结成较大的结构体。
（1）胶体的凝聚作用：这是指分散在土壤悬液中的胶粒相互凝聚而沉淀析出的过程，如带负电荷的粘粒与阳离子（如Ca2+）相遇，因电性中和而凝聚。
（2）水膜的粘结作用：湿润土壤中的粘粒所带的负电荷，可吸引极性水分子，并使之作定向排列，形成了薄层水膜，当粘粒相互靠近时水膜为邻近的粘粒共有，粘粒就通过水膜而联结在一起。
（3）胶结作用：土壤中的土粒、复粒通过各种物质的胶结作用进一步形成较大的团聚体，土壤的胶结物质大体上有以下三类：
① 简单的无机胶体。如含水氧化铁铝、硅酸及氧化锰的水合物。
② 粘粒。常见的粘粒矿物有蒙脱石类、水云母类及高岭石类。
③ 有机物质。在有机质的参与下形成的团粒一般具有水稳性和多孔性。
2、成型动力：在土壤粘聚的基础上还需要一定的作用力才能形成稳定的独立结构体。主要的成型动力有：
（1）生物作用：植物的根系在生长过程中对土壤产生分割和挤压作用。根系愈强大，分割挤压的作用愈强，特别是禾本科植物，发达密集的须根可以从四面八方穿入土体，对周围土壤产生压力，使根系间的土壤变紧。根系死亡被
分解后，造成土壤中不均匀的紧实度。根系死亡后，在微生物作用下，有一部分形成腐殖质，也有利于胶结形成团粒结构。此外，土壤中的蚯蚓、昆虫、蚁类等对土壤结构的形成也起一定的作用，特别是蚯蚓，吞进大量泥土，经肠液胶结后排出体外，其排泄物也是一种水稳性团粒。
（2）干湿交替作用：土壤具有湿胀干缩的性能。当土壤由湿变干时，土壤各部分胶体脱水程度和速度不同，干缩的程度不一致，就会沿粘结力薄弱的地方裂开成小块；当土壤由干变湿时，各部分吸水程度和速度不同，各部分所受的挤压力也不均匀，会促使土块破碎。当水分迅速进入毛细管时，被封闭在孔隙中的空气便受到压缩，被压缩的空气受一定的压力后便发生爆破，从而使土块破碎。土块愈干，破碎得愈好。
（3）冻融交替作用：土壤孔隙中的水分冻冰时体积增大，对周围的土体产生压力而使土块崩解，同时，水结冰后引起胶体脱水，土壤溶液中电解质浓度增加，有利于胶体的凝聚作用。
（4）土壤耕作的作用：合理及时的耕作，可促进团粒结构的形成。耕耙把大土块破碎成块状或粒状，中耕松土可把板结的土壤变为细碎疏松的粒状、碎块状结构。当然，不合理的耕作，反而会破坏土壤结构。
三、土壤团粒结构与土壤肥力
1、良好团粒结构具备的条件：衡量一种土壤结构的好坏要从两方面考虑：一是从土壤整体来看，如结构体的类型、大小、数量和孔隙状况。二是从结构体本身来看，如结构体的外形、大小、数量及品质（即稳定性及孔性）。
（1）有一定的结构形态和大小：旱地一般以直径为0.25—10mm、边面不明显的球形较好，其中又以1—3mm的大小较佳，过大或过小对形成适当的孔隙不利。水田由于经常淹水，不易形成大于0.25mm的团粒结构，只有小于
0.25mm的微结构，它对水田的透水、通气、保肥、表土层土壤松软有一定的作用。
（2）有多级孔隙：只有当单粒先凝聚成微团粒，再由微团粒胶结成团粒以及团粒进一步团聚成较大的团粒结构，才含有一定数量和适当比例的大小孔隙。这样，大孔隙可通气、透水，小孔隙可以保水、蓄水。
（3）有一定的稳定性：即一定的水稳性、机械稳固性和生物稳定性。（短时间）浸水而不散开叫做水稳性，而机械稳固性是指在一定外力作用下不被破坏的性质。降水、灌水和农机具的机械作用常是土壤结构破坏的主要原因，没有一定稳定性的团粒易遭破坏，不能继续发挥团粒结构的优越性。
（4）有抵抗微生物分解破碎的能力称：由有机质和矿物质土粒互相结合而成的团粒具有不同程度的生物稳定性。通常有机质包被于矿质土粒的表面或粘附在团粒之间，随着有机质被微生物分解，结构体便逐步解体。形成结构体的有机质的种类很多，其抵抗微生物分解的能力各不相同，因而不同的团粒抗拒微生物分解的稳定性便有差异。
2、团粒结构对土壤肥力的作用
（1）能协调水分和空气的矛盾：具有团粒结构的土壤，由于通气孔隙度的增加，大大改善了土壤透水通气能力，因而可以大量地接纳降水和灌溉水。当土中大孔隙里的水分渗过以后，空气就得以补充进去，团粒间的大孔隙即为空气所充满，而团粒内部多为毛管孔隙，其持水力很强，使水分可以保存下来，源源不断的供应作物生长，这样就使水分和空气各得其所，从而有效地解决了水分和空气的矛盾。
（2）能协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾：具有团粒结构的土壤，团粒之间的大孔隙有空气存在，有充足的氧供给，好气微生物活动旺盛，有机
物质分解快，养料转化迅速，可供作物吸收利用。而在团粒内部缺乏空气，进行嫌气性分解，有机质分解缓慢而使养分得以保存。
（3）能稳定土壤温度，调节土热状况：具有团粒结构的土壤，团粒内部的小孔隙保持的水分较多，温度变化较小，可以起到调节整个土层温度的作用。
（4）改良耕性和有利于作物根系伸展：有团粒结构的土壤比较疏松，使作物根系穿插容易。而团粒内部又有利于根系的固着和给予较好的支持。另外具有团粒结构的土壤其粘着性、粘结性都低，从而大大减少耕作阻力，提高了农机具效率和耕作质量。
四、创造团粒结构的措施
1、农业措施
（1）深耕与施肥：深耕施肥对创造团粒结构的作用很大。耕作主要是通过机械外力作用，使土破裂松散，最后变成小土团，但对于缺乏有机质的土壤来说，深耕还不能创造较稳固的团粒结构。因此，必须结合分层施用有机肥，增加土中有机胶结物质。为了增加土与肥的接触面，使土肥相融，促进团聚作用，应尽量使肥料与土壤混合均匀，同时必须注意要连年施用，充分地供应形成团粒的物质基础，这样才能有效地创造团粒结构。
（2）正确的土壤耕作：对土壤进行合理耕作，可以创造和恢复结构，耕、耙、耱、镇压等耕作措施，如进行得当都会收到良好的效果。但进行不当也会产生不良效果，如过分频繁镇压和耙耱，会使土壤结构破坏。
（3）合理的轮作制度：正确的轮作倒茬能恢复和创造团粒结构。不同作物有不同的耕作管理制度，而作物本身及其耕作管理措施对土壤有很大的影响，如块根、块茎作用在土中不断膨大使团粒结构机械破坏，而密植作物因耕作次数较少，加之植被覆盖度大，能防止地表的风吹雨打，表土也比较湿润，且根
系还有割裂和挤压作用，因此有利于结构的形成。
（4）调节土壤阳离子组成：一价阳离子如钠、钾可以破坏土壤团粒结构，二价阳离子如钙对保持和形成团粒结构有良好作用，因此给酸性土壤施用石灰、改良碱土时施用石膏，就有调节土壤阳离子组成的作用。
（5）合理灌溉、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，对结构破坏最大，且易造成土壤板结；沟灌喷灌或地下灌溉较好些。另外灌后要及时疏松表土，防止板结，恢复土壤结构。
2、土壤结构改良剂的应用：用人工制成的胶结物质，改良土壤结构，这种物质叫土壤结构改良剂或叫土壤团粒促进剂。主要是人工合成的某些高分子化合物，其团聚土粒的机制是由于它们能溶于水，施入后与土壤相互作用，转化为不可溶态而吸附在土粒表面，粘结土粒成为有水稳性的团粒结构。
