土壤孔隙

土壤孔隙 存在於土壤中的孔道和間隙 ^[2]  ，以數量(孔隙率)和大小分佈表示。對於土壤的導水(透水)和持水性來説，後者比孔隙率更為重要，它還影響土壤通氣性、養分釋放和移動、微生物活動和熱特性等。按孔隙大小，分大孔隙(大於100μm)，亦叫“通氣孔隙”或“非毛管孔隙”，有通氣、排水作用；中孔隙(100～30μm)，有導水性，毛管水運動快；小孔隙(30～3μm)，有持水性，毛管水運動慢。土壤孔隙決定了土壤質地、團粒化程度、有機質含量，以及耕作、施肥、乾濕交替條件等。

土壤孔隙度和孔隙比只能説明土壤孔隙的數量 ^[3]  ，並不能説明土壤透水、保水、通氣等性質；即使兩種土壤的孔隙度相同，如果大小孔隙的數量分配不同，則二者的保水、通氣及其他性質會有顯著的差異，所以應把土壤孔隙按其直徑大小和作用分成若干級。土壤孔隙的大小、形狀，無法按其真實孔隙直徑來研究，因此土壤學中採用當量孔徑來表示不同孔隙的直徑大小，根據當量孔徑劃分的土壤孔隙又叫當量孔隙。所以土壤學中所説的土壤孔隙直徑是指對一定土壤水吸力相當的孔徑，即當量孔徑。當量孔徑與土壤水吸力成反比，當量孔徑越小則土壤水吸力越大。當量孔徑與土壤水吸力的關係按下式計算：

d=

式中：d——孔隙的當量孔徑，mm；

T——土壤水吸力，KPa

土壤孔性是指土壤孔隙的數量、大小及其比例 ^[4]  。孔隙狀況必須保證作物對水分和空氣的需要，有利於根系的伸展和活動。因此，一是要求土壤中孔隙的容積要較多，二是要求大小孔隙的搭配和分佈較為恰當。

影響土壤孔性的內因

（1）質地的影響

黏質土孔隙度為45%～60%，以毛管孔和非活性孔隙為主；砂質土孔隙度為33%～45%，通氣孔隙較多；壤質土孔隙度為45%～52%，有適量通氣孔又有較多毛管孔隙，水氣協調，利於作物生長。

（2）結構的影響

團聚體直徑越大。總孔隙度上升，一般團聚體直徑在0.5～2 mm較好。

（3）有機質的影響

有機質多的土壤易形成團粒結構，孔度較高，增加總孔隙度。

提高土壤孔性的外因

（1）增施有機肥

有機物分解產物(如多糖類)是土壤顆粒的良好團聚劑，能明顯改善土壤結構。一般來説，有機物料用量大的效果較好。

（2）實行合理輪作

作物根系活動和合理的耕作管理制度，對土壤結構的形成起很好的作用。一般來説，只要植物根系發達，都能促進土壤團粒形成。例如，多年生牧草每年供給土壤的蛋白質、碳水化合物及其他膠結物質比一年生作物多；一年生作物的耕作比較頻繁，土壤有機物質的消耗快，不利於團粒的保持。

（3）合理的耕作、水分管理及施用石灰或石膏

在適宜含水量進行耕作時．可避免破壞土壤結構。合理的水分管理，尤其在水田地區，採用水旱輪作，減少土壤的淹水時間，能明顯改善水稻土結構狀況，促進作物增產。

此外，酸性土施用石灰。鹼土施用石膏，均有改良土壤結構性的效果。

(4)土壤結構改良劑的應用

土壤結構改良劑是改善和穩定土壤結構的製劑。按其原料的來源，可分成人工合成高分子聚合物、自然有機制劑和無機制劑3類。但通常多指的是人工合成聚合物，因它的用量少，只需用土壤質量的千分之幾到萬分之幾，即能快速形成穩定性好的土壤團聚體。它對改善土壤結構、固定沙丘、保護堤坡、防止水土流失以及工礦廢棄地復墾和城市綠化地建設具有明顯作用。

土壤孔隙度是指單位體積土壤中孔隙體積所佔的百分比。土壤孔隙度一般不直接測定，而是通過土壤密度、土粒密度換算而來的。即：

土壤孔隙度的大小説明了土壤的疏鬆程度及水分和空氣容量的大小，土壤孔隙度與土壤質地有關，一般情況下沙土、壤土和黏土的孔隙度分別為30%～45%、40%～50%和45%～60%，結構良好的土壤孔隙度為55%～70%。緊實底土為25%～30%。土壤孔隙度也隨着土壤中各種機械作用而變化，在較黏的土壤中，隨着土壤的交替性的膨脹、收縮、團聚、粉碎、壓實和龜裂，土壤孔隙度變化很大。

土壤孔隙的數量，也可以用孔隙比表示，它是指土壤中孔隙容積和固相土粒容積的比值。

根據土壤孔隙的當量孔徑，一般把土壤孔隙分為3級：非活性孔隙、毛管孔隙和通氣孔隙。

非活性孔隙是土壤中最微細的孔隙，當量孔徑小於0.002mm，土壤水吸力在1.5×10⁵Pa以上。在這種孔隙中，幾乎總是被土粒表面的吸附水所充滿。土粒對這些水有極強的分子引力，水分常常被土粒緊緊束縛着，這種孔隙也稱束縛水孔隙。植物細根和根毛不能伸入，就是微生物也很難侵入，故稱為無效孔隙。

毛管孔隙是土壤中具有毛管作用的那部分孔隙。當量孔徑在0.002～0.02 mm，毛管孔隙中所保持的水受到的吸持力為15×10⁵～1.5×10⁵Pa。植物根毛和微生物可以伸入這種孔隙中活動，其中保存的水分可被植物吸收利用。在壤質土和黏質土中均有相當多的毛管孔隙。

通氣孔隙比較粗大，當量孔徑大於0.02mm，土壤水吸力小於1.5×10⁵Pa，這種孔隙中的水可在重力作用下較快速地排出，因而成為水和空氣的通道，所以稱通氣孔隙。土壤中一定量的通氣孔隙是植物生長所必需的的，沙質土中通氣孔隙較多，粘質土中較少。

土壤各級孔隙度的計算公式如下：

如果以凋萎含水量（質量含水量）代表土壤中無效水近似量，則非活性孔隙度，毛管孔隙度可按下式計算：

非活性孔隙度=凋萎含水量×土壤密度

毛管孔隙度=總孔隙度-田間持水量×土壤密度