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土壤肥力及其影响因素

 初夏自然 2019-02-24

一、土壤构成

土壤是以构成有大小孔隙的固体颗粒(固相物质)为主体、占据土壤的中小孔隙的土壤水分(液相物质)和占据土壤大孔隙的土壤空气(气相物质)而构成。其中,固体颗粒约占土壤体积的50%,土壤水分约占土壤体积的20~30%,土壤空气约占土壤体积的20~30%。

土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体,它们互相联系,互相制约,为作物提供必需的生活条件,是土壤肥力的物质基础。

⒈固体颗粒

固体颗粒包括土壤矿物质(又称无机盐)、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。

⒉土壤水分

液体物质主要指土壤水分,自然土壤中的水分主要来自于大气降水,由地表进入土中,还有部分来自于坡渗水和地下水。

⒊土壤气体

气体是存在于土壤孔隙中的空气,它绝大部分是由大气层进入的氧气、氮气等,小部分为土壤内的生命活动产生的二氧化碳和水汽等。

二、土壤类别

土壤质地是土壤物理性质之一,是影响土壤肥力高低的基本因素之一。根据土壤质地可对土壤进行分类,我国的土壤质地分类为砂土、壤土和黏质土三个级别。

⒈砂土

砂土是指土壤颗粒组成中砂粒含量较高的土壤,根据国际制的规定:砂土含砂粒可达85~100%,而细土粒仅占0~15%。中国规定:砂粒(粒径1~0.05毫米)含量大于50%为砂土。砂土可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。

 

由于砂质土壤含砂粒较多,粘粒(无机胶体、有机质胶体) 少,颗粒间空隙比较大,含水量少,所以砂质土壤的主要肥力特征为保水和保肥能力较差、养分含量少,土温变化较大,但通透性强,通气性、透水性良好。

⒉黏土

黏土常被误写为“粘土”,是由多种矿物混合而成的,是颗粒非常小的(<2µm)可塑的硅酸铝盐。除了铝外,黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙,是重要的矿物原料。

由于粘质土类土壤的胶体物质含量多,颗粒细微,粒间孔隙小,水分含量高,所以粘质土的主要肥力特征为保水、保肥性好,养分含量丰富,土温比较稳定,但通气性、透水性差,易板结。

⒊壤土

壤土是指土壤颗粒组成中黏粒、粉粒、砂粒含量适中的土壤。这类土壤,含砂粒较多的称砂壤土(砂质壤土),黏粒较多的称粘壤土(粘质壤土)。

壤土的通气、透水、保水、保肥、保温等均介于黏土和砂土之间。

三、土壤肥力

土壤肥力是指土壤肥沃的程度,是一种天然的能力,并非施了化肥才具有肥力。肥力是土壤的基本属性和本质特征,是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力。

土壤中养分、水分、通气状况和温度状况(简称水、肥、气、热)4个因素,经常处于动态变化之中。影响因素主要有养分因素、物理因素、化学因素和和生物因素。

⒈养分因素

土壤养分是指由土壤提供的植物生长所必须的营养元素,包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁 (Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和氯(CI)等13种元素。

在自然土壤中,土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素,主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。

⒉物理因素:指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等。它们影响土壤的含氧量、氧化还原性和通气状况,从而影响土壤中养分的转化速率和存在状态、土壤水分的性质和运行规律以及植物根系的生长力和生理活动。物理因素对土壤中水、肥、气、热各个方面的变化有明显的制约作用。

⒊化学因素:指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量,以及其他有毒物质的含量等。它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性。

⒋生物因素:指土壤中的微生物及其生理活性。它们对土壤氮、磷、硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响,主要表现在:⑴促进土壤有机质的矿化作用,增加土壤中有效氮、磷、硫的含量;⑵进行腐殖质的合成作用,增加土壤有机质的含量,提高土壤的保水保肥性能;⑶进行生物固氮,增加土壤中有效氮的来源。

四、土壤矿物质

矿物是天然产生于地壳中具有一定化学组成、物理性质和内在结构的物体,是组成岩石的基本单位。

按照矿物的来源,可将土壤矿物分为原生矿物和次生矿物。原生矿物是直接来源于母岩的矿物,其中岩浆岩是其主要来源。而次生矿物,则是由原生矿物分解、转化而成的。

土壤原生矿物是指那些经过不同程度的物理风化,未改变化学组成和结晶结构的原始成岩矿物,主要分布在土壤的砂粒和粉砂粒中,以硅酸盐和铝硅酸盐占绝对优势。常见的有石英、长石、云母、辉石、角闪石和橄榄石以及其他硅酸盐类和非硅酸盐类。

原生矿物在母质或土壤的形成过程中,经化学分解、破坏(包括水合、氧化和碳酸化等作用)而形成次生矿物。土体中次生矿物的种类繁多,包括次生层状硅酸盐类、晶质和非晶质的含水氧化物类及少量残存的简单盐类(如碳酸盐、重碳酸盐、硫酸盐和氯化物等)。其中,层状硅酸盐类和含水氧化物类是构成土壤黏粒的主要成分,因而土壤学上将此两类矿物称为次生黏粒矿物(对土壤而言,简称黏粒矿物;对矿物而言,称黏土矿物)。

土壤矿物质是土壤固相的主体物质,占土壤固相总质量的90%以上,包括土壤固相物质中除有机质和生物体以外的所有无机质部分,是植物营养元素的重要供给来源,影响土壤的质地、孔隙、通气性、透水保水性、供肥保肥性等一系列肥力性状。

五、土壤有机质

有机质是指涵有生命机能的物质。土壤有机质则泛指土壤中来源于生命的物质,包括土壤微生物和土壤动物及其分泌物以及土体中植物残体和植物分泌物。土壤有机质主要来源于施用的有机肥料和残留的根茬。

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,尽管土壤有机质的含量只占土壤总量的很小一部分,但它对土壤形成、土壤肥力等有着极其重要的作用。有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要标志,它和矿物质紧密地结合在一起。

有机质在改善土壤物理性质中的作用是多方面的,其中最主要、最直接的作用是改良土壤结构,促进团粒状结构的形成,从而增加土壤的疏松性,改善土壤的通气性和透水性。

土壤有机质中含有大量的植物营养元素,如N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等重要元素,还有一些微量元素。

有机质具有矿化作用、腐殖化作用。有机质的矿化作用:有机质在生物作用下分解为简单的无机化合物的过程;有机质的腐殖化作用:有机质在分解的同时,形成腐殖质的过程。

土壤有机质经矿质化过程释放大量的营养元素为植物生长提供养分;有机质的腐殖化过程合成腐殖质,保存了养分,腐殖质又经矿质化过程再度释放养分,从而保证植物生长全过程的养分需求。由于有机质不断分解,则需要不断补充。

土壤有机质按其分解程度分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质。

六、土壤水分

土壤水分主要来源于大气降水和灌溉水,地下水上升和大气中水汽的凝结也是土壤水分的来源。土壤水是植物吸收水分的主要来源(水培植物除外)

土壤颗粒之间的孔隙中含有水分,而这种水分实质上是含有许多化学物质的水溶液,这些化学物质有些从土壤矿物中溶解出来,有些从土表进入土壤水中。土壤水既受重力向下的作用,又受到固体基质表面的吸引力作用,它的运动依具体情况变化很大。

土壤水存在于土壤孔隙中,尤其是中小孔隙中,大孔隙常被空气所占据。穿插于土壤孔隙中的植物根系从含水土壤孔隙中吸取水分,用于蒸腾。

土壤中的水气界面存在湿度梯度,温度升高,梯度加大,因此水会变成水蒸汽蒸发逸出土表。蒸腾和蒸发的水加起来叫做蒸散,是土壤水进入大气的两条途径。

土壤含水量有三个重要指标

⒈土壤饱和含水量

表明该土壤最多能含多少水;

⒉土壤持水量

土壤饱和含水量减去重力水后土壤所能保持的水分。

萎蔫系数

植物萎蔫时土壤仍能保持的水分。

土壤持水量与萎蔫系数之间的水称为土壤有效水是植物可以吸收利用的部分。

七、土壤气体

未被水分填充的土壤孔隙被气体或水蒸气所占据,这些气体的组成随近地空气组成的变化有所差异,可能在很短的时间内发生很大变化。土壤气体中绝大部分是由大气层进入的氧气、氮气等,小部分为土壤内的生命活动产生的二氧化碳和水汽等。

土壤空气对作物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化都有极大的影响。

土壤空气与近地层大气之间不断进行气体交换,土壤通气性即土壤气体交换的性能,主要指土壤与近地面大气之间的气体交换,其次是土体内部的气体交换。

土壤和大气间的气体交换也主要是氧与二氧化碳气体的互相交换,即土壤从大气中不断获得新鲜氧气,同时向大气排出二氧化碳,使土壤空气不断得到更新,因而土壤与大气的气体交换,亦称为土壤的呼吸作用。

土壤通气性是土壤的重要特性之一,是保证土壤空气质量,使植物正常生长,微生物进行正常生命活动等不可缺少的条件。

土壤气体交换要有两个基本条件:一是土壤要有足量的孔隙容许气体的进出;二是必须具有使气体进出这些孔隙的充分可能性(各气体的浓度具有差异,即具有压力梯度)。

土壤通气性好坏主要取决于土壤通气孔隙的多少,调节土壤通气性就要通过各种措施改善土壤孔隙状况。

八、土壤的酸碱度

土壤酸碱度,又称“土壤反应”,是指土壤溶液的酸碱反应,主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度,以pH值表示:pH值<5.0为强酸性,pH值5.0~6.5为酸性,pH值6.5~7.5为中性,pH值7.5~8.5 为碱性,pH值>8.5为强碱性。

土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大。若碱性过高时,可加少量硫酸铝、硫酸亚铁、硫磺粉、腐殖酸肥等。硫磺粉见效慢,但效果最持久;硫酸亚铁见效快,但作用时间不长,需经常施用。

九、腐殖质

腐殖质是已死的生物体在土壤中经微生物作用产生的特殊有机化合物,它来源于好氧以及厌氧条件下,呈棕褐色渐至黑色。腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。

含腐殖质的土壤称为腐殖土,其呈黑褐色,一般占土壤有机质总量的85~90%以上。

腐殖质在土壤中可以呈游离的腐殖酸和腐殖酸盐类状态存在,也可以呈凝胶状与矿质粘粒紧密结合,成为重要的胶体物质。腐殖质不仅是土壤养分的主要来源,而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响,是土壤肥力指标之一。

⒈腐殖质的主要作用:

植物养分的主要来源

腐殖质既含有氮、磷、 钾、硫、钙等大量元素,还有微量元素,为植物生长提供了丰富的养分和能量,经微生物分解释放出来供给植物吸收,同时放出二氧化碳加强植物的光合作用。

土壤酸碱适宜,有利植物生长,促进土壤养分的转化。

增强土壤的吸水、保肥能力

腐殖质是一种有机胶体,吸水保肥能力很强,一般粘粒的吸水率为50~60%,而腐殖质的吸水率高达400~600%,保肥能力是粘粒的6~10倍。

改良土壤物理性质

腐殖质是形成团粒结构的良好胶结剂,可以提高粘重土壤的疏松度和通气性,改变砂土的松散状态。同时,由于它的颜色较深,有利吸收阳光,提高土壤温度。

⒉腐殖质的过程

基本上分为两个阶段,第一阶段产生构成腐殖质主要成分的原始材料,即由各种形态和状态的有机物质组成的混合物,在微生物作用下分解为各种简单的化合物;第二阶段为合成阶段,即由微生物为主导的生化过程。将原始材料合成腐殖质的单体分子,进而再通过聚合作用形成不同分子量的复杂环状化合物。

影响腐殖质形成的因素有土壤湿度和通气状况、温度、土壤反应及土壤有机质碳氮比值。

腐殖质化过程使土体进行腐殖质累积,结果使土体发生分化,往往在土体上部形成一个暗色的腐殖质层。

十、培养土

土壤是植物生长的基质,在植物生长过程中,土壤不仅要供给植物所需要的水分,还要向植物根系供应养分和氧气,这些不同的功能主要取决于土壤固相的组成和性质。

大部分植物养分都是溶于水后随水移动运输到植物根系被吸收的。无论根系以质流、扩散、截获哪种方式吸收植物养分都在土壤溶液中进行。

为了满足花卉,特别是盆栽花卉生长发育的需要,根据各类品种对土壤的不同要求,用人工专门配制的含有丰富养料、具有良好排水和通透(透气)性能、能保湿保肥、干燥时不龟裂、潮湿时不粘结、浇水后不结皮的土壤称为培养土。

常用培养土的配制材料:

⒈园土

园土又称菜园土、田园土,因经常施肥耕作,肥力较高,团粒结构好,是配制培养土的主要原料之一。园土含有较丰富的腐殖质,物理性能良好,除直接用于露地栽培花木外,常作为多数培养土的基本材料,是配制盆栽花卉所用的培养土的主要成分。

园土的缺点是干时表层易板结,湿时通气透水性差,不宜单独使用。

⒉腐叶土

天然腐殖土主要是由树木的枯枝残叶经过长时期腐烂发酵后而形成,腐殖质含量自表层向下逐渐减少。腐叶土是腐殖土的一种,而松针土又属于腐叶土

松针土:针叶松针叶经过自然的掉落,与其地面上的土壤混合在一起,经过长时间不断累计加之雨水的淋灌,当温度上升后发酵变黑,此时的松针营养全部分解,这就是人们所指的松针土。

秋季到来,我们可以将飘落的树叶收集起来,填到挖好的坑里;当填入坑中的落叶距地表10厘米左右时,往坑里倒水刚没过落叶为度;等到大部分水渗到地下,再往落叶上盖土踩实;然后在坑上加盖一块塑料薄膜。

来年春季将腐叶从坑挖出,间隔数日翻倒一次,令其风化过筛即成腐叶土。

腐叶土的腐殖质含量高,保水性强,通透性好,呈酸性反应,且肥力持久,是配制培养土的主要材料之一。

⒊河沙

河沙是天然石在自然状态下,经水的作用力长时间反复冲撞、摩擦产生的,其成份较为复杂、表面有一定光滑性,杂质含量多的非金属矿石。

河沙通透性能好,但无肥力,多用于参入其他培养材料中,以改善基质的排水通气性。

⒋蛭石

蛭石是一种天然、无毒的黏土矿物质,为层状结构的硅酸盐,pH值7~8,偏碱性。

生蛭石原矿经过高温焙烧后,成为膨胀蛭石,膨胀后的体积相当于原来体积的8~20倍。从而使该物质增加了通气孔隙和保水能力。

蛭石是一种水合物,富含氮、磷、钾、铝、铁、镁、硅酸盐等成分。

蛭石具有疏松土壤,透气性好,吸水力强,温度变化小等特点,但蛭石极易粉化,粉化后透气性极差。由于蛭石有离子交换的能力,可改善土壤的结构。

蛭石需要密封保存,且存放于常温、避光、通风干燥处。

⒌珍珠岩

珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩,园艺珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热,瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的非金属矿产品,优质的珍珠岩可以膨胀到原来体积的20倍还要多。

本质上来说,珍珠岩就是一种矿物泡沫材料,虽然是中空的,但内部是一个一个的密闭的气室,并不是导水的管道,所以珍珠岩虽然可以吸水,含水量26%,但吸水的能力是相当有限的。

由于珍珠岩是泡沫材料,不易吸水,所以是很好的土壤改良剂。对于颗粒度很细的土壤,浇水后容易形成透气性不佳的问题,加入珍珠岩后就可以在土壤里撑开缝隙,让土壤的透气性增加。

珍珠岩是酸性熔岩,可惜不溶于水,所以也没办法给土壤带来很多酸性。

总之,珍珠岩重量轻,养分少,保水保肥性差,排水性好。故此,珍珠岩主要调节土壤板结,可以适量添加一些用来改善土壤的透气性,但比例不宜很高。

⒍泥炭土

泥炭土是指在某些河湖沉积低平原及山间谷地中,由于长期积水,水生植被茂密,在缺氧情况下,大量分解不充分的植物残体积累并形成泥炭层的土壤。泥炭地可分为水藓泥炭地和沼泽泥炭地,这两类泥炭地的主要区别在于泥炭地形成的条件不同。

一般来说,仅仅依靠雨水浇灌的植物形成水藓泥炭地,而主要依靠地表水浇灌的植物形成沼泽泥炭地。

沼泽泥炭地形成时,主要依靠充足的地表水,这种泥炭地由一些芦苇、蓑衣草等堆积而成。

而水藓泥炭地在形成时,其表层与地表水没有直接联系,水藓泥炭地的表层始终生长着一种特殊植物——水藓植物,由于这种植物细胞结构非常大,因而持水能力也特别强。

形成水藓泥炭地的条件,除了水藓植物本身之外,泥炭地还应不易排水,环境气候应该是降水量大于蒸发量。

纯净而不含营养物质的水质是水藓植物生长的关键。水藓泥炭地的PH值一般为3至4。这种生长环境使绝大部分植物无法在其中生长繁衍,而水藓类植物能在这种特定的环境中生长,通过几千年不断生长和堆积,最终形成最适宜作为园艺基质原料的水藓泥炭地。

严格意义来说人工是不能通过原料来自制泥炭土的,因为泥炭土是天然形成的。人工泥炭土制作出来的产品可以叫营养土。

常用培养土的配制:

配制培养土,应根据花卉生长习性和培养土材料的性质以及当地的条件灵活掌握,但必须进行消毒后方可使用

一般的盆花,常用的培养土配制比例为:园土(5份)——腐叶土(3份)——河沙(2份)。

多肉类植物培养土的配制:

一般来说,有机植料含氮量比较高,如腐叶土。而矿质植料含各类矿质元素比较多,如火山岩。

气候干燥的地区,更注重土壤的保水性;空气湿度大的地区,则注重排水透气性。

泥炭土(1份)——河沙颗粒(2份)。

十一、土壤的改良

土壤改良就是增加土壤有机质和养分含量,改良土壤性状,提高土壤肥力。改土措施主要是:多施有机肥,当土壤过砂或过黏时,可采用砂黏互掺的办法。

施肥必须考虑土壤,只有在土壤对某一养分供应不足时,才需要施肥,并不需要把所有的必需元素施入土壤,因为大多数营养元素,土壤(或大气)已能充分供应,否则会造成浪费,甚至造成作物中毒。

肥料施入土壤后会发生一些列变化,会在不同程度上影响肥料效果。

十二、有机肥

凡以有机物质(含有碳元素的化合物) 作为肥料的均称为有机肥料。

天然有机质经微生物分解或发酵而成的肥料,主要来源于植物和动物,包括以各种动物废弃物(包括动物粪便;动物加工废弃物)和植物残体(饼肥类;作物秸秆;落叶;枯枝;草炭等)组成。

有机肥中不仅含有植物必需的大量元素、微量元素,还含有丰富的有机养分,是最全面的肥料,能为植物提供全面营养,而且肥效长,可增加和更新土壤有机质,促进微生物繁殖,改善土壤的理化性质和生物活性。

⒈厩肥

家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料,富含有机质和各种营养元素。各种畜粪尿中,以羊粪的氮、磷、钾含量高。

⒉堆肥

作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与泥土等混合堆置,经好气微生物分解而成的肥料。按原料的不同,分高温堆肥和普通堆肥。

高温堆肥以纤维含量较高的植物物质为主要原料,在通气条件下堆制发酵,产生大量热量,堆内温度高(50~60),因而腐熟快,堆制快,养分含量高。高温发酵过程中能杀死其中的病菌、虫卵和杂草种子。

普通堆肥一般掺入较多泥土,发酵温度低,腐熟过程慢,堆制时间长。堆制中使养分化学组成改变,碳氮比值降低,能被植物直接吸收的矿质营养成分增多,并形成腐殖质。

⒊沤肥

作物茎秆、绿肥、杂草等植物性物质与河、塘泥同置于积水坑中,经微生物厌氧呼吸发酵而成的肥料。沤肥可分凼(dàng)肥和草塘泥两类。

有机质在嫌气条件下腐解,腐殖化系数较高,养分损失较少。为富含有机质与多种营养元素的有机肥料,肥效持久,迟速兼备。

⒋天然矿物质肥

天然矿物是指在地壳各种物质的综合作用下(称地质作用)形成的天然单质或化合物,并具有化学式表达的特有的化学成分和相对固定的化学成分。

矿物质肥包括钾矿粉、磷矿粉、氯化钙、天然硫酸钾镁肥等没有经过化学加工的天然物质。

十三、液肥

花草换盆主要是因为盆栽花卉土壤有限,过不了多久土壤中的养分就会被花草消耗殆尽,因此需要给花草新的、肥沃的土壤。如果能保证花草土壤中的养分,换盆就不是那么重要了。

液肥,顾名思义,是一种液体肥料,就是把有机肥料与水融合后直接喷洒于植物根部,让其吸收较为快速。

家庭自制液肥主要是有机物和水混合,密封放在阳光下充分发酵(水质变黑),大约三个月左右就可以发酵成功。

自制液肥可选用花生米、豆类制作氮肥;淘米水、变质牛奶制作钾肥;蛋壳、家禽粪便等制作磷肥。

土壤板结主要是因为用自来水浇花,自来水中含有很多的钙、镁离子,它们在浇水时会残留在土壤中,长久下来就会导致土壤盐碱板结。淘米水呈弱酸性,平时浇花时使用淘米水配制的液肥,不仅可以调节土壤酸碱度,还可以作为液肥为花草提供营养。使用时取上层清液,按1:100的比例稀释后进行灌根。



                                                                                                 

  



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