土壤粒級

土壤粒級

土壤粒級(soil separate)指按土壤中礦物質顆粒的粒徑大小、礦物學組成和性質的差異,劃分不同的等級。每一等級內,其大小、礦物質組成和性質基本相近,而等級間差異明顯。由於礦物質顆粒大小和形狀極其複雜,難於直接測出顆粒的真實粒徑。為了便於研究和說明,人為地把土粒粒徑看作為理想球體的直徑,並非真實的粒徑大小。故土壤學中所說的土粒的粒徑,確切說叫做“當量粒徑”。

介紹


自然土壤的顆粒有大有小,它的組成和性質對於土壤水、肥、氣、熱狀況及各種物理化學性質起巨大作用。土壤顆粒大小不同,性質也不同。因此按照粒徑的大小及其性質分為若干等級或若干組,稱為粒級(粒組)。相同粒級的土粒,其成分和性質基本一致,而不同粒級之間則有明顯的差異。通常所講的砂粒、粉粒和黏粒就是粒級名稱。

分類


國際制
1930年莫斯科第二屆國際土壤學會制定了國際制,這種分級制把土壤單粒分為四個基本粒級:石礫、砂粒、粉粒、黏粒。
卡慶斯基制(蘇聯制)
卡慶斯基制由蘇聯土壤學家於1957年修訂而成。大體把大於1mm的土粒稱為石礫;l~0.01 mm的稱為物理性砂粒(物理性狀類似砂粒:可塑性、黏結性、黏著性小);小於0.01 mm的稱為物理性黏粒(物理性狀類似黏粒:可塑性、膨脹性、黏著性大)。
中國制
中國制是在卡慶斯基制的基礎上修訂而來的,1987年《中國土壤》正式公布,把黏粒的上限提高到公認的0.002 mm,把黏粒分為粗細兩個級別。具體分級如下。
石礫粒徑>1 mm
砂粒粒徑:粗0.25~1mm
細0.05~0.25mm
粉粒粒徑:粗0.01~0.05mm
中0.005~0.01 mm
細0.002~0.005 mm
黏粒粒徑:粗0.001~0.002mm
細<0.001mm
美國農部制粒級分級
美國農部制粒級分級是1951年在美國土壤局制的基礎上修訂,把黏粒上限從0.005mm下降至0.002mm,這是根據當時對膠體的認識而定。這一黏粒上限已為世界各國粒級制所公認和採用。農部制在美國土壤調查和有關農業的土壤試驗中應用,在許多國家稱為“美國制”。
縱觀各種粒級分類制,雖然存在著一些差別,但大體上都是把土壤分為砂粒、粉粒、黏粒三類。
土壤粒級
土壤粒級

組成特徵


礦物組成

砂粒和粉粒以原生礦物為主,其中石英最多;黏粒基本上以次生層狀硅酸鹽礦物為主,原生礦物極少。

化學組成

各粒級在礦物組成上不同,化學組成和化學性質也不同。一般規律是,土粒越粗,石英含量越高,化學成分主要是二氧化硅;土粒越細,石英、長石含量越低,雲母、角閃石越多,二氧化硅的含量越低,而鐵、鋁、鈣、鎂、磷和鉀等氧化物的含量越高。礦物組成決定土壤的化學成分,土粒愈細,所含養分越多,次生礦物的含量越高。砂粒和粉粒中二氧化硅含量較高;黏粒中鐵、鉀、鈣、鎂等的含量較高。一般來講細土粒養分含量高於粗土粒養分含量。
土粒大小不同,物理性質也有很大差別。土粒從石礫到砂粒、粉粒直至黏粒,顆粒直徑逐漸變小,比表面積不斷增大,吸水性、黏結性、黏著性都逐漸增強,保肥性相應提高,可塑性從無到有並不斷增強,而通氣性、透水性逐漸減弱。土粒直徑在0.01 mm左右為一明顯的分界線,即粒徑>0.01 mm的略具吸水性、黏結性、黏著性和保肥性,少見可塑性;而粒徑<0.01 mm的,土粒越細,吸水性、黏結性、黏著性、保肥性和可塑性越強,而通氣性、透水性越弱。

典型特徵


粗粒

部分碎屑直經範圍從2至75(mm),最大直徑上至3英寸,術語稱作礫或卵石,範圍從75至250mm(3至10英寸)稱作中礫(如果是圓的),或板石(如果是扁平的);如果直徑大於250mm稱作石或巨石。

砂和礫

砂或礫可以是球形的或不規則形,主要取決受到磨蝕的程度,不包被粘粒或粉粒的砂粒,即使濕時也不粘結,砂粒不像粘粒那樣可以塑成形狀,因為它設有可塑性,砂粒的持水性也低,是因為分散的顆粒空隙大,水和空氣容易通過,因此,砂和礫含量多的土壤,排水和通氣良好,但易乾旱。

粉粒

粉粒大小居中,性質也介於砂粘之間,它們是不規則的碎屑,形以各異,很少光滑和平坦狀,粉粒實際上是微形砂粒,通常石英是佔優勢的礦物,粉粒粒級由於它往往帶有粘粒膜,因此具有一些可塑性,粘結性(粘著性)和吸附性。但這些都遠不如粘粒大,粉粒可以引起土壤表面緊實和結殼,除非補充足夠量的砂、粘和有機質。

粘粒

粘粒單位質量表面積特別大,因為單粒大小很小,,細膠體粘粒是中砂粒同重量表面積的1000倍。膠體粘粒的比表面積(單位重量的面積)變化幅度約10至1000平方米每克(m/g)相比之下,最小的粉粒和細砂粒分別為1和0.1m/g,由於水的吸附,養分和空氣的吸附,以及顆粒間的相互吸引這些都是表面現象,所以粘粒很大的表面積對決定土壤性質有很大意義。
當粘粒濕潤時具有粘著性和可塑性或易塑成形,土壤中粘粒的存在,給了土壤較細的質地,並使其中的粘粒的形狀從片狀至圓形水和空氣運動較慢。
粘土濕潤時變得易粘著,干時硬結成塊,需要適當管理。粘土濕脹干縮性強,粘粒含量多的土壤持水量通常也高。