土壤结构与孔隙度

土壤结构是指土壤颗粒排列成团聚体的方式以及它们之间的孔隙网络，这控制着水、空气和根系在土壤中的移动。

Definition

土壤结构是沙、粉沙和黏土等初级颗粒结合成团聚体的方式，以及它们之间孔隙的排列；孔隙度是土壤体积中被这些孔隙空间占据的比例。

Scope

本主题涵盖土壤团聚体的形成和稳定性、土壤结构的类型、孔隙大小分布和总孔隙度，以及容重和压实度的测量。质地是继承的，而结构是动态的，并受到有机质、生物活动和管理方式的强烈影响。

Core questions

• 土壤颗粒如何结合成稳定的团聚体？
• 土壤结构有哪些类型，它们为何重要？
• 孔隙度、孔隙大小分布和容重如何描述孔隙网络？
• 有机质、生物活动和管理如何影响土壤结构？

Key concepts

• 土壤团聚体和团聚体稳定性
• 微团聚体和大团聚体
• 结构类型（粒状、块状、片状、柱状）
• 总孔隙度和孔隙大小分布
• 容重和压实
• 有机和生物结合剂

Key theories

团聚体分级和稳定化

土壤团聚体形成一个分级结构，其中黏土、有机结合剂、根系、真菌菌丝和微生物产物将颗粒结合成微团聚体，然后是宏团聚体，有机质对其稳定性至关重要。

孔隙网络和双峰孔隙度

总孔隙度分为团聚体之间用于空气流通和排水的大结构孔隙，以及团聚体内部用于储水的小质地孔隙，因此结构决定了通气、排水和储水之间的平衡。

Mechanisms

黏土颗粒絮凝，并被有机分子、多糖、真菌菌丝和根系分泌物结合成团聚体；这种结合通过干湿交替和生物活动得到加强，有机质是关键的稳定剂。结构良好的土壤拥有丰富的大孔隙用于通气和排水，同时也有细小孔隙用于储水，而压实则会使孔隙塌陷，增加容重，并损害根系生长、通气和入渗。

Clinical relevance

良好的土壤结构能改善入渗、通气、根系穿透和抗侵蚀能力，而压实和结构破坏则会降低产量并增加径流；管理有机质、耕作和交通以建立和保护土壤结构是土壤管理的核心目标。

History

20世纪中叶以来的研究将土壤团聚与有机质和生物活动联系起来，从而形成了团聚体分级模型和大量文献，如Bronick和Lal的综述所总结的，关于管理实践如何建立或降解土壤结构。

Key figures

• Rattan Lal
• Daniel Hillel
• J. M. Oades

Seminal works

• bronick2005
• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

什么是土壤压实，它为何有害？

压实是土壤颗粒被压紧的过程，通常由机械或踩踏引起，它会使大孔隙塌陷并增加容重；它会限制根系生长，减少通气和入渗，并增加径流和侵蚀。

有机质如何改善土壤结构？

有机质以及处理它的微生物和根系会产生粘性化合物和结合菌丝，将颗粒粘合形成稳定的团聚体，从而形成多孔、疏松的结构，既能保持水分又能良好排水和通气。