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基本的土壤知識(一)

一、土壤及其性狀

土壤學家威廉斯指出:“土壤是地球陸地上能夠生長綠色植物的疏松表層!边@個定義正確地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生長綠色植物,是由于它具有一種獨特的性質(zhì)——肥力。土壤這種特殊本質(zhì),就是土壤區(qū)別于其它任何事物的依據(jù)。土壤肥力雖與土壤物質(zhì)組成有聯(lián)系,但主要受土壤性狀的影響。

2、土壤的主要性狀

(1)土壤質(zhì)地:土壤的泥砂比例稱為土壤質(zhì)地。直徑小于0.01毫米的土粒稱泥;直徑為1—0.01毫米的土粒稱砂;直徑大于1毫米的土粒稱礫石。根據(jù)土壤質(zhì)地不同將土壤分為砂質(zhì)土、粘質(zhì)土和壤質(zhì)土。

①砂土:這類土壤含砂粒在80%以上,土粒間大孔隙多,土壤容積比重在1.4—1.7克/厘米3之間,因此,土壤晝夜溫差大,通透性好,有機質(zhì)礦質(zhì)化快,易耕作,但保水保肥能力差,遇水易板結(jié),肥力一般較低。種植作物要增施有機肥和少量多次地勤追化肥。

②粘土:這種土壤含泥粒在60%以上,土壤比重在2.6—2.7克/厘米3之間。土壤硬度大,粘著性、粘結(jié)性和可塑性都強,故適耕性差。土壤保水保肥力強,潛在肥力較高。但土緊難耕,土溫低,肥效不易發(fā)揮。因此,水田要注意管水,提高泥溫,多施腐熟性有機肥和熱性化肥。

③壤土:這種土壤泥砂比例適中,一般砂粘占40—55%,粘(泥)粒占45—60%。土壤容重1.1—1.4克/厘米3之間。質(zhì)地輕松,通氣透水,保水保肥力強,耕作爽犁。因此,它是水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)的優(yōu)質(zhì)土壤。

(2)土壤結(jié)構(gòu):土壤形成團聚體的性能,稱為土壤的結(jié)構(gòu)性。凡土粒膠結(jié)成直徑為1—10毫米的團粒狀土壤結(jié)構(gòu),稱為團粒結(jié)構(gòu)。這是土壤結(jié)構(gòu)中最好的一種。其形成條件有兩個:

一是膠結(jié)物質(zhì)。土壤中的膠結(jié)物質(zhì)最主要是粘粒,新形成的腐殖質(zhì)和微生物的菌絲及分泌物。這些物質(zhì)與鈣膠結(jié)在一起,就形成了具有多孔性和養(yǎng)分豐富、不易被水泡散的水穩(wěn)性團粒狀土壤結(jié)構(gòu)。因此,增施鈣質(zhì)肥料(石灰、石膏)有利團粒結(jié)構(gòu)形成。

二是外力擠壓作用。凡是作物根系穿插、干濕交替、凍融交替和耕作都對粘聚起來的土粒產(chǎn)生一定的外力擠壓作用,使之散碎成一定大小的團粒。深耕、免耕、滴灌、水旱輪作,都有利土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成。

團粒結(jié)構(gòu)優(yōu)越性的具體表現(xiàn):

其一,能協(xié)調(diào)土壤水分和空氣的矛盾。由于團粒間存在大孔隙,團粒內(nèi)又有毛細管孔隙,這就有利于水分、養(yǎng)分、空氣三者間的同時存在。從而土壤水、肥、氣、熱狀況協(xié)調(diào)。

其二,具有良好的養(yǎng)分狀況。隨著水、氣矛盾的解決,也解決了水分與養(yǎng)分的矛盾。因團粒表面常為好氣分解,團粒內(nèi)部又為嫌氣分解,前者有利于土壤養(yǎng)分釋放給作物吸收,后者有利土壤腐殖質(zhì)累積,養(yǎng)分保蓄。矛盾協(xié)調(diào)后的水分與養(yǎng)分就能同時而不斷地供給作物需要。

其三,使土壤松軟適度。具有團粒結(jié)構(gòu)的土壤,疏松多孔,犁耕阻力小,耕作省力,耕翻質(zhì)量好;土壤細碎而均勻,既不緊硬,又不起漿浮泥;干燥不開大坼,泡田滲漏損失也小。

(3)土壤吸收性能。土壤有吸收固體、液體和氣體的能力。其吸收方式分為五種。

①機械吸收作用:這是指土壤將大于土壤孔隙而懸浮于溶液中(如骨粉、餅肥、磷礦粉及糞便殘渣等)的微細顆粒機械地阻留下來,使之不隨土壤中滲水而流走的一種作用。由于土壤顆粒愈小,排列愈緊密,土壤孔隙愈細,因此機械吸收作用就越強,則土壤保肥性能就好。這種作用對新改稻田、新水庫、塘壩有利增強保水蓄水的功能。

②物理吸收作用:它是指土壤膠體依靠其表面能將分子態(tài)養(yǎng)分吸附在表面上,而膠體與被吸附物不起任何化學反應的一種作用。這種作用,由于對分子態(tài)養(yǎng)分有保持能力,因此,土壤中的氨氣、尿素、氨基酸等分子態(tài)氮就會減少揮發(fā)損失。平常在施用易揮發(fā)的銨態(tài)氮肥時要求復好土就是這個道理。

③化學吸收作用:這是指土壤中可溶性養(yǎng)分(如某些離子與帶不同電荷的離子發(fā)生化學作用),由純化學作用產(chǎn)生不溶性沉淀而固定在土壤內(nèi)的作用。這種作用,雖然有減少可溶性養(yǎng)分的流失,但被固定下來的養(yǎng)分就難以再被作物吸收利用,故降低了養(yǎng)分的利用率。因此,把磷肥集中施或與有機肥混和施,制成顆粒球肥施和根外噴施,就是避免化學吸收作用的發(fā)生,減少土壤對磷酸的固定。

④代換吸收作用:這又叫物理化學吸收作用。它是指土壤膠體表面吸著許多與它帶相反電荷離子的同時,其表面上又有等當量的同電荷的其它離子被代換出來的作用。其實質(zhì)是一種離子(陽離子或陰離子)代換過程,是土壤膠體所吸收的離子和土壤溶液中的離子在相互代換。所以這種作用是可逆的,即膠體所吸收的離子,又能重新被其它離子代換到溶液中去。從而,這種作用在調(diào)節(jié)土壤中可溶性養(yǎng)分的保蓄和供應,具有重要意義。

⑤生物吸收作用:這是指生活在土壤中的微生物及作物根系和動物等,吸收養(yǎng)分構(gòu)成有機體而保留在土壤中的一種性能。由于生物是根據(jù)自身需要,從土壤溶液中選擇吸收各種可溶性養(yǎng)分,形成有機體。當它們死亡后,有機殘體又逐漸分解,把營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來,供作物吸收利用。所以生物吸收作用,能保持養(yǎng)分,積累養(yǎng)分,提高土壤肥力。

(4)土壤酸堿度。土壤酸堿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時是中性反應,這時溶液中H+和OHˉ數(shù)量相等;pH小于7表示是酸性反應,這時H+多于OHˉ;H大于7表示是堿性反應,這時H+少于OHˉ。土壤酸堿度按其PH值的大小分為七級:

  PH<4.5 強酸性

  PH4.5—5.5 酸性

  PH5.5—6.5 微酸性

  PH6.5—7.5 中性或近于中性

  PH7.5—8.5 微堿性

  PH8.5—9.5 堿性

  PH>9.5 強堿性

①土壤酸堿性產(chǎn)生原因:土壤之所以有酸堿性,主要是土壤中存在酸堿物質(zhì)。H+來源主要是土壤膠體上吸附的H+和Al+3;其次是二氧化碳溶于水形成碳酸解離的結(jié)果:H2CO3=H++HCO3ˉ, HCO3ˉ= H++CO3ˉ

除此之外,還有有機質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中,分解產(chǎn)生的有機酸(丁酸、草酸、檸檬酸等)、巖石風化過程中,化學變化(如含硫礦物氧化)成的酸以及施用肥料加進的酸性物質(zhì)[如(NH4)2SO4、NH4Cl],當NH4+被作物吸收后,常遺留在土壤中的酸根(SO4-2,Clˉ)都能使土壤酸性增加。

OHˉ的來源主要是土壤中碳酸鈉、碳酸氫鈉等鹽類水解以及土壤膠體上含的代換性鈉形成強堿轉(zhuǎn)化結(jié)果。

例如:Na2CO3+2H2O 2NaOH+H2CO3,NaHCO3+H2O NaOH+H2CO3

②作物對土壤酸堿度的適應能力:強酸性與強堿性土壤都不利于作物生長。不同的作物要求土壤酸堿度不同。如茶樹只適宜在酸性土壤上生長,像映山紅、馬尾松、楊梅、蒜盤子等,就是酸性土壤的指示植物;而天竺、圓葉包柏、柏木又是石灰性土壤的指示植物。

此外,土壤酸堿度對營養(yǎng)元素的有效性及有益微生物的活動都有很大的影響,土壤過酸過堿還影響土壤良好結(jié)構(gòu)的形成(現(xiàn)不作詳細闡述),這些無疑的都直接或間接地影響著作物的生長和發(fā)育。

(5)土壤緩沖性能:在土壤加入酸、堿物質(zhì)后,土壤所具有的抵抗土壤溶液酸化或堿化的能力,稱為土壤緩沖性能。土壤膠體上代換性陽離子存在,對酸堿有緩沖作用。

這是由于土壤膠體上代換性陽離子(鹽基離子或H+)被代換到溶液中生成了中性鹽或H2O,可以使土壤的酸堿度經(jīng)常保持穩(wěn)定,為作物和微生物生長發(fā)育提供良好的環(huán)境條件,同時也為指導施肥提供依據(jù)。向土壤中施用有機肥料、泥土類(塘泥)肥料、石灰和種植綠肥等,都是提高土壤緩沖性能的有效措施。

(二)土壤肥力及其因素

1、土壤肥力種類:土壤肥力就是指土壤能夠滿足作物生長發(fā)育所必需的水分、養(yǎng)分、空氣、熱量的能力而稱之。土壤肥力分為自然肥力和人為肥力;潛在肥力和有效肥力。所謂自然肥力,是指自然土壤在未開墾利用之前所具有的肥力;人為肥力是指人們對土壤進行耕種、施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施而創(chuàng)造出來新的肥力。

因此,任何土壤,耕作栽培作物愈久,可采用的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施愈完善,人為肥力所占比重就越大。所以說,土壤是勞動的對象,又是勞動的產(chǎn)物。所謂有效肥力,是指栽培作物時,被當季作物吸收利用的那部份肥力;潛在肥力是指在土壤中存在,不能立即被當季作物利用的那些肥力。潛在肥力和有效肥力,在得當?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)措施實施下,是可以相互轉(zhuǎn)化的。

2、土壤肥力因素:土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度,稱為土壤肥力四大因素。土壤肥力的高低,不只是受每個肥力因素數(shù)量適當與否的影響,而主要取決于水、肥、氣、熱之間在一定條件下協(xié)調(diào)程度的左右。因此,必須研究掌握土壤各個肥力因素狀況和它們的相互關(guān)系。

(1)土壤水分狀況。“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”,首先,作物的生長發(fā)育需要大量的水。這是因為:一般作物要獲得一分產(chǎn)量,必須消耗500—1000分的水,這些水都是從土壤中供給;作物吸收的養(yǎng)分也需要溶于水后才能被利用;土壤微生物的活動以及土壤養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化都需要水。

其次,水分直接對土壤空氣與熱量狀況起著制約的作用,同時還影響著土壤的脹縮性、粘著性、粘結(jié)性和耕性等性質(zhì)。這表明,土壤水分不僅為作物生長發(fā)育之必需,而且還可以通過控制土壤水分狀況來使肥、氣、熱關(guān)系協(xié)調(diào)。

①土壤水分類型:土壤水分按其受作用力的不同,一般分為三種:

A、束縛水:這是在土粒表面引力作用下,緊緊地束縛在土粒周圍的水分而稱之。這種水在土壤中移動極慢,且有一部份在土粒表面不移動,所以很難被作物吸收利用。當土壤含水量達到僅有束縛水量時,作物就出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象。由于土粒愈細,吸住的水分愈多,所以粘土的束縛水量大于砂土。

B、毛管水:這是在土壤毛細管引力作用下,保持在曲折微細的土壤孔隙里的水而稱之。這種水能沿著毛細管孔隙向上下左右的各個方向移動。其移動規(guī)律是從濕度大的土層移向濕度小的土層。它是土壤中最適于作物吸收利用的水分。由于水中溶有各種作物的養(yǎng)分,所以又為作物提供了營養(yǎng)物質(zhì)

油砂土、潮砂土,出現(xiàn)的“回潮”或“回潤”現(xiàn)象,就是毛管水的上升運動,把地下水引到耕層的緣故。但是毛管水運動會帶來地表蒸發(fā)不斷發(fā)生,造成土壤水分損失,所以生產(chǎn)中常采取中耕松土,這有切斷土壤毛細管,減少土壤水分蒸發(fā)的作用。

C、重力水:這是在土壤水分含量超過土壤毛管力的作用范圍時,過多的水受重力的影響向下滲漏,這種滲漏水稱為重力水。它是水稻最有效的水分。盡管滲漏作用有造成漏水漏肥的現(xiàn)象,但不論對水田還是旱土,適當?shù)臐B漏是必要的,它有利于土壤空氣的更新及有害還原物質(zhì)的向下移動和淋失。

土壤空氣在土壤肥力中的地位:土壤空氣供給作物根系呼吸作用所需要的氧。如缺氧,根系發(fā)育受到影響,吸水吸肥機能減弱,甚至死亡。尤其種子發(fā)芽期及幼苗期更加如此。水稻雖具通氣組織,土壤也應具有一定的通氣性能,以利稻根生長。

另外,土壤空氣狀況影響土壤微生物的活動和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。缺氧微生物活動以嫌氣性為主,使有機質(zhì)分解緩慢,造成養(yǎng)分不足,甚至引起氮素損失,同時,還產(chǎn)生不利于作物營養(yǎng)的還原性有毒物質(zhì),如乙酸、丁酸、硫化氫等。此外,土壤通氣不良,有利于病菌滋生,引起作物感染病害,影響作物生長,降低產(chǎn)量。因此,稻田常采用排水露田和曬田進行調(diào)節(jié)。

(3)土壤溫熱狀況:土壤溫度對作物生育和土壤中微生物活動以及各種養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、土壤水分蒸發(fā)和運動都有很大影響。作物從播種到成熟都需要一定的溫度條件,如大麥、小麥在1—2℃時就能發(fā)芽,而水稻、棉花要在10—12℃時才發(fā)芽。所以不同作物的適時播種,就是由土壤溫度來決定的。一般土壤微生物生活,以土溫25℃—37℃為適宜,最低是5℃,最高不超過45℃—50℃。土溫過低,微生物活動減弱,甚至完全停止,有機質(zhì)難于分解,有效養(yǎng)分缺乏。冷浸田就是如此,所以要排除冷浸水,增施豬牛欄糞、石灰、草木灰和火土灰,以提高土溫。

①影響土壤溫度的因素:溫度是熱的表現(xiàn)。土壤熱量主要來源于太陽輻射熱,其次是微生物對有機質(zhì)的分解作用,放出一定的熱量,使土溫增高。

影響土壤溫度變化的因素很多,有緯度、海撥高度、地形和坡向。但主要是土壤本身的土壤熱特性,如土壤熱容量、導熱性、吸熱性和散熱性等。尤其是熱容量和導熱性是決定土溫最重要的內(nèi)因。

A、土壤熱容量:每1立方厘米的干土增溫1℃時所需的熱量卡數(shù)(卡/立方厘米/度),稱為土壤熱容量。水的熱容量為1;空氣為0.0003;土粒介于二者之間,約為0.5—0.6。由于土壤固體部分變化很小,因此,土壤熱容量的大小主要決定于土壤水分和空氣的數(shù)量,凡水多氣少的土壤,熱容量就大,增溫慢,冷卻也慢,溫度變化小;反之,土溫變化就大。所以稻田管理,早春白天排水增溫,夜間灌水保溫;夏季運用深灌降溫。

B、土壤導熱性:土壤導熱是指從溫度較高的土層向溫度較低的土層傳導熱量的性能。其大小與土壤固、液、氣三相組成比例有關(guān)。土壤礦物質(zhì)的導熱性為空氣的100倍;水為空氣的25倍;有機質(zhì)為空氣的5倍;空氣幾乎不傳熱。由此可知,土壤導熱性的大小取決于空氣和水分之間的相對比例。因此,中耕松土有減小土壤導熱性,使表土溫度不易向下傳遞,深土溫度不易向上散失。

②土溫變化的調(diào)節(jié):土壤溫度隨氣象因子的影響而經(jīng)常變化,為了滿足作物生長發(fā)育的需要,必須圍繞早春增加土溫,夏季降低土溫,秋冬保持土溫的目標,采取行之有效的措施。圖片


來源:百度文庫、農(nóng)人農(nóng)技等,圖片來源網(wǎng)絡,土壤改良及修復整理

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