一、土壤及其性状 1. 土壤的概念 苏联土壤学家威廉斯指出:“土壤是地球陆地上能够生长绿色植物的疏松表层。”这个定义正确地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生长绿色植物,是由于它具有一种独特的性质——肥力。土壤这种特殊本质,就是土壤区别于其它任何事物的依据。土壤肥力虽与土壤物质组成有联系,但主要受土壤性状的影响。 2. 土壤的主要性状 2.1 土壤质地:土壤的泥砂比例称为土壤质地。直径小于0.01毫米的土粒称泥;直径为1—0.01毫米的土粒称砂;直径大于1毫米的土粒称砾石。根据土壤质地不同将土壤分为砂质土、粘质土和壤质土。
2.2 土壤结构:土壤形成团聚体的性能,称为土壤的结构性。凡土粒胶结成直径为1—10毫米的团粒状土壤结构,称为团粒结构。这是土壤结构中最好的一种。 其形成条件有两个:
团粒结构优越性的具体表现:
2.3 土壤吸收性能:土壤有吸收固体、液体和气体的能力。其吸收方式分为五种。 ① 机械吸收作用 这是指土壤将大于土壤孔隙而悬浮于溶液中(如骨粉、饼肥、磷矿粉及粪便残渣等)的微细颗粒机械地阻留下来,使之不随土壤中渗水而流走的一种作用。由于土壤颗粒愈小,排列愈紧密,土壤孔隙愈细,因此机械吸收作用就越强,则土壤保肥性能就好。这种作用对新改稻田、新水库、塘坝有利增强保水蓄水的功能。 ② 物理吸收作用 它是指土壤胶体依靠其表面能将分子态养分吸附在表面上,而胶体与被吸附物不起任何化学反应的一种作用。这种作用,由于对分子态养分有保持能力,因此,土壤中的氨气、尿素、氨基酸等分子态氮就会减少挥发损失。平常在施用易挥发的铵态氮肥时要求复好土就是这个道理。 ③ 化学吸收作用 这是指土壤中可溶性养分(如某些离子与带不同电荷的离子发生化学作用),由纯化学作用产生不溶性沉淀而固定在土壤内的作用。这种作用,虽然有减少可溶性养分的流失,但被固定下来的养分就难以再被作物吸收利用,故降低了养分的利用率。因此,把磷肥集中施或与有机肥混和施,制成颗粒球肥施和根外喷施,就是避免化学吸收作用的发生,减少土壤对磷酸的固定。 ④ 代换吸收作用 这又叫物理化学吸收作用。它是指土壤胶体表面吸着许多与它带相反电荷离子的同时,其表面上又有等当量的同电荷的其它离子被代换出来的作用。其实质是一种离子(阳离子或阴离子)代换过程,是土壤胶体所吸收的离子和土壤溶液中的离子在相互代换。所以这种作用是可逆的,即胶体所吸收的离子,又能重新被其它离子代换到溶液中去。从而,这种作用在调节土壤中可溶性养分的保蓄和供应,具有重要意义。 ⑤ 生物吸收作用 这是指生活在土壤中的微生物及作物根系和动物等,吸收养分构成有机体而保留在土壤中的一种性能。由于生物是根据自身需要,从土壤溶液中选择吸收各种可溶性养分,形成有机体。当它们死亡后,有机残体又逐渐分解,把营养物质释放出来,供作物吸收利用。所以生物吸收作用,能保持养分,积累养分,提高土壤肥力。 2.4 土壤酸碱度:土壤酸碱度是指土壤溶液中存在的H+和OHˉ的量。通常用PH值表示。PH=7时是中性反应,这时溶液中H+和OHˉ数量相等;pH小于7表示是酸性反应,这时H+多于OHˉ;H大于7表示是碱性反应,这时H+少于OHˉ。 土壤酸碱度按其PH值的大小分为七级:
① 土壤酸碱性产生原因 土壤之所以有酸碱性,主要是土壤中存在酸碱物质。H+来源主要是土壤胶体上吸附的H+和Al+3;其次是二氧化碳溶于水形成碳酸解离的结果: H2CO3=H++HCO3ˉ, HCO3ˉ= H++CO3ˉ 除此之外,还有有机质转化过程中,分解产生的有机酸(丁酸、草酸、柠檬酸等)、岩石风化过程中,化学变化(如含硫矿物氧化)成的酸以及施用肥料加进的酸性物质[如(NH4)2SO4、NH4Cl],当NH4+被作物吸收后,常遗留在土壤中的酸根(SO4-2,Clˉ)都能使土壤酸性增加。 OHˉ的来源主要是土壤中碳酸钠、碳酸氢钠等盐类水解以及土壤胶体上含的代换性钠形成强碱转化结果。 例如:Na2CO3+2H2O 2NaOH+H2CO3 NaHCO3+H2O NaOH+H2CO3 ② 作物对土壤酸碱度的适应能力 强酸性与强碱性土壤都不利于作物生长。不同的作物要求土壤酸碱度不同。如茶树只适宜在酸性土壤上生长,像映山红、马尾松、杨梅、蒜盘子等,就是酸性土壤的指示植物;而天竺、圆叶包柏、柏木又是石灰性土壤的指示植物。 映山红:酸性土壤指示物种 此外,土壤酸碱度对营养元素的有效性及有益微生物的活动都有很大的影响,土壤过酸过碱还影响土壤良好结构的形成(现不作详细阐述),这些无疑的都直接或间接地影响着作物的生长和发育。 2.5 土壤缓冲性能:在土壤加入酸、碱物质后,土壤所具有的抵抗土壤溶液酸化或碱化的能力,称为土壤缓冲性能。土壤胶体上代换性阳离子存在,对酸碱有缓冲作用。这是由于土壤胶体上代换性阳离子(盐基离子或H+)被代换到溶液中生成了中性盐或H2O,可以使土壤的酸碱度经常保持稳定,为作物和微生物生长发育提供良好的环境条件,同时也为指导施肥提供依据。向土壤中施用有机肥料、泥土类(塘泥)肥料、石灰和种植绿肥等,都是提高土壤缓冲性能的有效措施。 二、土壤肥力及其因素 1. 土壤肥力种类 土壤肥力就是指土壤能够满足作物生长发育所必需的水分、养分、空气、热量的能力而称之。土壤肥力分为自然肥力和人为肥力;潜在肥力和有效肥力。所谓自然肥力,是指自然土壤在未开垦利用之前所具有的肥力;人为肥力是指人们对土壤进行耕种、施肥、灌溉等农业技术措施而创造出来新的肥力。 因此,任何土壤,耕作栽培作物愈久,可采用的农业技术措施愈完善,人为肥力所占比重就越大。所以说,土壤是劳动的对象,又是劳动的产物。所谓有效肥力,是指栽培作物时,被当季作物吸收利用的那部份肥力;潜在肥力是指在土壤中存在,不能立即被当季作物利用的那些肥力。潜在肥力和有效肥力,在得当的农业技术措施实施下,是可以相互转化的。 2. 土壤肥力因素 土壤水分、养分、空气和温度,称为土壤肥力四大因素。土壤肥力的高低,不只是受每个肥力因素数量适当与否的影响,而主要取决于水、肥、气、热之间在一定条件下协调程度的左右。因此,必须研究掌握土壤各个肥力因素状况和它们的相互关系。 2.1 土壤水分状况:“水利是农业的命脉”,首先,作物的生长发育需要大量的水。这是因为:一般作物要获得一分产量,必须消耗500—1000分的水,这些水都是从土壤中供给;作物吸收的养分也需要溶于水后才能被利用;土壤微生物的活动以及土壤养分的分解和转化都需要水。其次,水分直接对土壤空气与热量状况起着制约的作用,同时还影响着土壤的胀缩性、粘着性、粘结性和耕性等性质。这表明,土壤水分不仅为作物生长发育之必需,而且还可以通过控制土壤水分状况来使肥、气、热关系协调。 ① 土壤水分类型:土壤水分按其受作用力的不同,一般分为三种:
2.2 土壤空气状况:土壤空气对土壤微生物活动和养分转化有密切关系,对作物根系发育亦有影响。作物生长发育各个时期对土壤空气都有一定的要求。 ① 土壤空气的成分:土壤中的空气,一部份是由大气进入;一部份是由土壤中生物化学过程所产生。由于土壤中生物(作物根系和微生物)生命活动的影响和有机质的分解作用,不断地消耗氧气和产生二氧化碳及其它气体,致使土壤空气与大气的成分有显著的区别:土壤空气中氧气含量低于大气,而二氧化碳的含量则高于大气;另外土壤空气经常为水汽所饱和,大气湿度一般只达50—90%;土壤空气有时还含有少量的还原性气体,如甲烷、氢气、氨和硫化氢。 ② 土壤空气在土壤肥力中的地位:土壤空气供给作物根系呼吸作用所需要的氧。如缺氧,根系发育受到影响,吸水吸肥机能减弱,甚至死亡。尤其种子发芽期及幼苗期更加如此。水稻虽具通气组织,土壤也应具有一定的通气性能,以利稻根生长。另外,土壤空气状况影响土壤微生物的活动和养分的转化。缺氧微生物活动以嫌气性为主,使有机质分解缓慢,造成养分不足,甚至引起氮素损失,同时,还产生不利于作物营养的还原性有毒物质,如乙酸、丁酸、硫化氢等。此外,土壤通气不良,有利于病菌滋生,引起作物感染病害,影响作物生长,降低产量。 2.3 土壤温热状况:土壤温度对作物生育和土壤中微生物活动以及各种养分的转化、土壤水分蒸发和运动都有很大影响。作物从播种到成熟都需要一定的温度条件,如大麦、小麦在1—2℃时就能发芽,而水稻、棉花要在10—12℃时才发芽。所以不同作物的适时播种,就是由土壤温度来决定的。一般土壤微生物生活,以土温25℃—37℃为适宜,最低是5℃,最高不超过45℃—50℃。土温过低,微生物活动减弱,甚至完全停止,有机质难于分解,有效养分缺乏。冷浸田就是如此,所以要排除冷浸水,增施猪牛栏粪、石灰、草木灰和火土灰,以提高土温。 ① 影响土壤温度的因素:温度是热的表现。土壤热量主要来源于太阳辐射热,其次是微生物对有机质的分解作用,放出一定的热量,使土温增高。影响土壤温度变化的因素很多,有纬度、海拨高度、地形和坡向。但主要是土壤本身的土壤热特性,如土壤热容量、导热性、吸热性和散热性等。尤其是热容量和导热性是决定土温最重要的内因。
② 土温变化的调节:土壤温度随气象因子的影响而经常变化,为了满足作物生长发育的需要,必须围绕早春增加土温,夏季降低土温,秋冬保持土温的目标,采取行之有效的措施。
此外,利用风障、防风林、熏烟及施用化学增温剂等,均可调节土壤温度,可以因地制宜进行应用。 2.4 土壤养分状况:作物需要的养分绝大部份来自土壤,但是,土壤里的养分绝大部份存在于难溶性的矿物质中和有机质中,为迟效性,作物难以吸收利用。而能被当季作物吸收利用的离子态速效养分,只占土重0.005—0.1%,存在于水溶液中和被吸附在土壤胶体表面上。不过,这种迟效养分和速效养分在一定条件下能够相互转化。 ① 有机碳化合物的转化:土壤中的纤维素、淀粉、双糖、单糖以及脂肪等有机物,都不含氮。它们在土壤中转化有两种情况:一是通气良好时,受好气性细菌和真菌作用,迅速分解,最后产生CO2和H2O,并放出大量的热。这种热是土壤生物化学作用的原动力和土壤微生物生命活动所需能量的来源。CO2是作物进行光合作用的重要原料。二是通气不良时,受嫌气性细菌作用,缓慢分解,只是放出少量的热和CO2,而累积大量的有机酸(乙酸、丁酸)、甲烷、氢等还原性物质,障碍作物生长发育。 ② 土壤中氮素的转化:土壤中有机态氮占99%以上,无机态氮不足1%。作物从土壤中吸收的氮素,绝大部份由有机氮转化而来。其转化形成主要有四种:
但是生物夺氮作用是暂时的,直到有机肥分解就会停止,同时,微生物死亡后,氮素仍就归还给土壤,让作物吸收利用。所以这与反硝化作用造成的氮素损失是完全不同的。 ③ 土壤中磷素的转化:一般土壤中磷酸总量(以P2O5计算)约在0.05—0.2%之间。红黄壤仅为0.06%左右,就按此计算,这些磷也够供作物若干年丰收所需要。但是,土壤中能为作物很好吸收利用的水溶性磷(如Na、K、NH4等磷酸盐及磷酸一钙)和弱酸溶性磷(如磷酸二钙)很少;而多数为难溶性磷(磷酸二钙)和极难溶性磷(如磷酸铁、磷酸铝)以及有机态磷。它们需经各种转化,才能被作物吸收利用。
④ 土壤中钾素的转化:土壤中钾的含量与成土母质、土壤质地和有机肥料的施用关系极大。据有关资料记载,发育于紫色土、花岗岩的土壤,全钾量为2.5—5.0%;发育于第四纪红色粘土的红壤,全钾量为0.8—1.8%;而发育于石灰岩的土壤,全钾量仅0.68—1.12%。粘质土壤含钾量比砂质土壤高。 土壤中的钾,根据对作物有效性的高低,分为四大类:
土壤中各种类型的钾,在一定的条件下,也可相互转化。难溶性含钾矿物,在各种酸类或钾细菌的作用下,可以释放出水溶性钾。但在含粘粒多的土壤中,由于粘土具有湿胀干缩的特性,在土壤干湿交替频繁中,土壤中的水溶性钾或代换性钾被粘土矿物固定起来,成为一种不能移动的钾,使作物根系无法吸收。 |
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