釋義
土壤團聚體是土粒經各種作用形成的直徑為10~0.25mm的結構單位,它是土壤中各種物理,化學和生物作用的結果。土壤團聚體是土壤結構構成的基礎,影響土壤的各種理化性質,團聚體的穩定性直接影響土壤表層的水、土界面行為,特別是與降雨入滲和土壤侵蝕關係十分密切。
分類
從大小上分:
大團聚體:直徑>0.25mm的團聚狀結構單位。
微團聚體:直徑<0.25mm的團聚狀結構單位。
土壤團聚體的分級為:大於10mm,10~7mm,7~5mm,5~3mm,3~2mm,2~1mm,1~0.5mm,0.5~0.25mm,<0.25mm等9級。
按其對抵抗水分散力的大小,可分成水穩性團聚體和非水穩性團聚體:
水穩性團聚體:抗水力分散的土壤團聚體。
非穩定性團聚體:外力易分散的土壤團聚體。
形成
土壤團聚體形成的過程是一個漸進的過程。大體上可分為兩個階段。第一階段是礦物質和次生粘土礦物顆粒,通過各種外力或植物根系擠壓相互默結,凝聚成復粒或團聚體。第二階段是團聚體或復粒再經過膠結、根毛和菌絲體的固定作用形成團聚體。在自然界中實際上這兩種作用是很難截然分開的,在一定條件下,單粒可直接形成團聚體。
形成條件
土壤團聚體的形成,必須具備一定的條件,主要有:
(1)需要有足夠的細小土粒:細小的土粒包括微團聚體和單粒。土粒越細,其粘結力越大,越有利於復粒的形成。過砂的土壤不能形成團聚體。
(2)膠結作用:指土粒通過有機和礦質膠體而結合在一起的過程。土壤中膠結物質有兩大類:一類是有機膠物質。如有機質中的多糖、胡敏酸、蛋白質等。一類是礦質膠結物質,如矽酸,含水氧化鐵、鋁及粘土礦物等。腐殖質是最理想的膠結劑(主要是胡敏酸)與鈣結合形成不可逆凝聚狀態,其團聚體疏鬆多孔,水穩性強。含水氧化鐵、鋁、粘粒形成的團聚體是非水穩性團聚體。
(3)凝聚作用:指土粒通過反荷離子等作用而緊固的過程。帶負電荷的土壤膠粒相互排斥呈溶膠狀態,但在異性電子Ca2+、Fe3+等陽離子的作用下,使膠粒相互靠近凝聚而形成復粒,這是形成團聚體內的基礎。
(4)團聚作用:指由於各種力的作用使土粒團聚在一起的過程。主要的外力有:
1) 植物根系及掘土動物。對土粒的穿插、切割、擠壓而促使土塊破裂,根系、掘土動物在土壤中的活動,微生物、菌絲體對土粒的纏繞起到成型動力的作用。
2) 土壤耕作的作用。定時的合理耕作、中耕、耙、鎮壓等措施具有切碎、擠壓等作用,有利於促進團聚體的形成。
3) 土壤的乾濕交替、凍融交替作用。乾濕交替指土壤反覆經受乾縮和濕脹的過程,凍融交替指土壤反覆經受冷凍和熱融的過程。
功能
土壤團聚體是良好的土壤結構體。其特點是多孔性與水穩性。具體表現在土壤孔隙度大小適中,持水孔隙與充氣孔隙的並存,並有適當的數量和比例。因而使土壤中的固相、液相和氣相相互處於協調狀態,所以一般都認為,團聚體多是土壤肥沃的標誌之一。現從以下4個方面說明:
土壤孔隙性
團聚體內部以持水孔隙占絕對優勢,而團聚體之間是充氣孔隙,這種孔隙狀況為土壤水、肥、氣、熱的協調,創造了良好的條件。
協調土溫
團聚體間的充氣孔隙,可以通氣透水,在降水或灌水時,水分通過充氣孔隙,進入土層,減少了地表徑流。團聚體內的持水孔隙具有保存水分的能力。因此滲入土層中的水分受毛管力的作用,被吸持並保存在持水孔隙中,團聚體起到了小水庫的作用。多餘的水分在重力作用下,沿團聚體間的孔隙滲入到下部土層。雨後天晴或乾旱季節,表層團聚體因失水而收縮,隔斷了上下相連的毛管聯繫,形成了隔離層,減弱了土壤水分的蒸發消耗。平時充氣孔隙經常充滿空氣,持水孔隙經常充滿水分,協調了水分和空氣間的矛盾。由於水和氣協調了,由水、氣產生的土壤熱容量等熱學性質適中,因此土溫能夠穩定。
保肥
團聚體內部的持水孔隙水多空氣少,既可以保存隨水進入團聚體的水溶性養分,又適宜於厭氣性微生物的活動。有機質分解緩慢,有利於腐殖質的合成,所以有利於養分的積累,起到保肥的作用。團聚體間的充氣孔隙中空氣多,適宜於好氣性微生物的活動,有機質分解快,產生的速效養分多,供肥性能良好。所以保肥供肥的矛盾得以協調,團聚體的養分狀況良好。
土質疏鬆
團聚體的土壤土質疏鬆,易於耕作,宜耕期長,耕作質量好,種子易於發芽出土,根系易於伸展,出苗整齊。
總之,團聚體的土壤,首先使充氣、持水孔隙比例適當,從而協調了土壤水、氣、熱和養分的矛盾,肥力狀況良好。
測定
土壤團聚體即土壤結構,是指土壤所含的大小不同,性狀不一,有不同孔隙度和機械穩定性和水穩性的團聚體總和。土壤結構性是一項重要的土壤物理性質,它是指土壤的單粒和復粒的數量、大小、性狀、性質及相互排列狀況和相應的孔隙狀況等的綜合特性。土壤團粒結構狀況是鑑定土壤肥力的指標之一.有良好團粒結構的土壤,不僅具有高度的孔隙度和持水性,而且具有良好的透水性;有良好的團粒結構的土壤在植物生長期間能很好地調節植物對水分、養分、空氣、溫度的需要,以促進作物獲得高產。
材料和用具
閉粒分析儀、電子天平、烘箱和鋁盒
步驟
(1)取野外採集的原狀土,將其中大的土塊結構輕輕剝開,使其成為10 mm的土塊,放在紙上風乾,風乾後用四分法取樣,為保證樣品的代表性,可將樣品篩分為3級,即5 mm、5~2 mm、2 mm,然後按其乾篩百分比稱取樣品,配成50 g,供濕篩使用。
(2)將孔徑為5、3、1、0.5、0.25 mm的篩組疊好,孔徑大的在上。將已經稱好的樣品置於篩組上。將篩組置於團粒分析儀的振盪架上,放入水桶中,向桶內加水達一定高度,至篩組最上面一個篩子的上緣部分。註:在團粒分析儀工作的振盪過程中,任何時候都不可超離水面。
(3)啟動發動機,開始振盪,振盪20~30 rain。
(4)振盪完後將振盪架慢慢升起,使篩組離開水面,等水淋乾以後,用水輕輕沖洗最上面的篩子,把留在篩子上的5 mm的團聚體全部洗到篩子下面,沖洗時應注意不要把團聚體沖壞,然後將留在各級篩上的團聚體洗入鋁盒。
(5)將鋁盒中各級水穩團聚體放在烘箱內烘乾,然後在室內放置一晝夜,使成風乾狀態,稱量各篩級團聚體含量。
計算
各級團聚體含量=各級團聚集的烘乾後質量(g)/烘乾樣品質量(g)×100%
總團聚體含量=各級團聚體含量之和
各級團聚占總團聚體的百分數=各級團聚體含量/總團聚體含量×100%