表層土壤中團粒結構體的形成具有高度動態(tài)特性。團聚體的分散和聚合受土壤條件變化影響,小團聚體比大團聚體更穩(wěn)定。大團聚體是大量小團聚體形成的聚合物(微團聚體→次級微團聚體→原始顆粒)。
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。
穩(wěn)定性團聚體:抗外力分散的土壤團聚體。
水穩(wěn)性團聚體:抗水力分散的土壤團聚體。
非穩(wěn)定性團聚體:外力易分散的土壤團聚體。
較大的團聚體直徑約0.25~5mm,較小的團聚體直徑約2~250μm,微團聚體由幾個微米大小的黏粒和有機質顆粒組成。除了氧化土和新發(fā)育的新成土大多數土壤中都存在團聚體的層次性。
除了砂質嚴重、黏粒缺乏的土壤,團聚過程都始于黏粒絮凝成微小的土塊或絮狀物, 絮凝過程受生物活動和離子影響。
土壤生物活動
與團聚體相關的生物過程中,最主要包括:①土壤動物的挖穴和 塑形活動:②根系和真菌菌絲的黏性網絡對土壤顆粒的纏繞:③微生物(特別是細菌和真菌)產生的有機膠結物。蚯蚓和線蟲擾動周圍土壤顆粒,攝取這些顆粒得到養(yǎng)分,同時產生丸狀結構體或排泄物。植物根系在土壤中生長也促使其周邊的土壤顆粒移動,導致土壤顆粒間排列更緊密,有利于團聚體的形成。作物根系和土壤動物活動形成孔洞,作為土壤中的大孔隙,孔洞起到破碎土塊、分割較大土壤結構單元的作用。
土壤結皮
暴雨和灌溉過程中,暴露于土壤表層的團聚體破碎,進入土壤中的水稀釋鹽分導致黏粒分散。一旦團聚體分解,小顆粒和分散的黏粒被水分沖洗到土壤孔隙內使孔隙阻塞。土壤表層被一層細小而無結構的物質覆蓋,這就是土壤結皮(表層封閉)。
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,越有利于復粒的形成。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,如硅酸,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(tài),其團聚體疏松多孔,水穩(wěn)性強。含水氧化鐵、鋁、粘粒形成的團聚體是非水穩(wěn)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(tài),但在異性電子Ca、Fe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:指由于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(zhèn)壓等措施具有切碎、擠壓等作用,有利于促進團聚體的形成。
。3)土壤的干濕交替、凍融交替作用 干濕交替指土壤反復經受干縮和濕脹的過程,凍融交替指土壤反復經受冷凍和熱融的過程。農民對板結的土壤常以曬垡(犁冬曬白)、凍垡來改善土壤結構,就是這個道理。
(4)有機質將礦物顆粒結合成顆粒狀的土壤結構,這在很大程度上導致了肥沃土壤松散、易于管理。土壤有機質中對穩(wěn)定這些顆粒特別有效的部分是由包括植物根在內的各種土壤有機體產生的某些膠狀物質組成的。