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        大院士
        
                                                                    
                                        
        
        
        
            
        


        
        
        
    
        
    
    
        

        

        
 
        
    
        
  
        
    
        
      
        
        
        
          
        
                
        
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土壤是地球生物圈的重要組成部分，是農業和自然生態系統的基礎。正是由于其特殊性質——肥力，才使得綠色植物能健康生長。土壤肥力雖與土壤物質組成有聯系，但主要受土壤性狀的影響。所以土壤是否健，需要考量的指標是多方面的。
        
簡單來說，土壤肥力就是“土壤運行能力”，你也可以理解為土壤活力。雖然每個人或是每種作物對“健康的土壤”的理解是不同的，但通過測定土壤中的物理、化學和生物學性質等分析性指標，適當的進行調整，以達到適應作物健康生長的需求。
        









        
物理指標
        
土壤物理狀況對作物生長和環境質量有直接或間接的影響。土壤團聚性會影響到土壤侵蝕，水分運動和植物根系生長；土壤孔隙提供了空氣交換、水分運動和養分傳輸的通道，也直接影響著植物根系的生長。
        
圍繞著土壤中固、液、氣三相的分配，各種土壤物理屬性是相互聯系和制約的。團聚性好的土壤一般具有較好的孔隙分布，土壤團聚體間的大孔隙和團聚體內的小孔隙相互補充，使土壤具有較好的持水性、導水性和通氣性。土壤結構差、團聚性差、容重大，則容易帶來固結、結皮、滯水等問題，進而導致根系發育不良，養分傳輸受限，污染物質難以降解，具有較差的土壤生產和環境質量。
        
化學指標
        
各種養分和污染物在土壤中的存在形式和濃度，直接影響作物生長。一些基本化學性質如陽離子交換量(CEC)、pH值和電導率(EC)影響著這些養分和污染物在土壤中的轉化、存在狀態和有效性。
        
CEC 指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，是限制土壤化學物質存在狀態的閾值。
        
pH 指土壤酸堿度，是限制土壤生物和化學活性的閾值。
        
EC 用來衡量可溶性離子濃度，是限制植物和微生物活性的閾值。
        
生物指標
        
土壤支持不同種群的生物，從病毒到大型哺乳動物，這些生物和作物與其他系統成分相互作用。許多土壤生物可以改善土壤質量狀況，但是也有一些生物如線蟲，病原細菌或真菌會降低作物生產力。
        
蘇聯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?！?/strong>這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——肥力。土壤這種特殊本質，就是土壤區別于其它任何事物的依據。土壤肥力雖與土壤物質組成有聯系，但主要受土壤性狀的影響。
        
土壤的主要性狀
        
土壤質地：土壤的泥砂比例稱為土壤質地。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。根據土壤質地不同將土壤分為砂質土、粘質土和壤質土。
        
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/立方厘米之間，因此，土壤晝夜溫差大，通透性好，有機質礦質化快，易耕作，但保水保肥能力差，遇水易板結，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黏土：這種土壤含泥粒在60%以上，土壤比重在2.6-2.7克/立方厘米之間。土壤硬度大，粘著性、粘結性和可塑性都強，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/立方厘米之間。質地輕松，通氣透水，保水保肥力強，耕作爽犁。因此，它是水、肥、氣、熱協調的優質土壤。
        
土壤結構
        
土壤形成團聚體的性能，稱為土壤的結構性。凡土粒膠結成直徑為1-10毫米的團粒狀土壤結構，稱為團粒結構。這是土壤結構中最好的一種。
        
其形成條件有兩個：
        
一是膠結物質。土壤中的膠結物質最主要是粘粒，新形成的腐殖質和微生物的菌絲及分泌物。這些物質與鈣膠結在一起，就形成了具有多孔性和養分豐富、不易被水泡散的水穩性團粒狀土壤結構。因此，增施鈣質肥料（石灰、石膏）有利團粒結構形成。
        
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，都有利土壤團粒結構的形成。
        
團粒結構優越性的具體表現：
        
其一，能協調土壤水分和空氣的矛盾。由于團粒間存在大孔隙，團粒內又有毛細管孔隙，這就有利于水分、養分、空氣三者間的同時存在。從而土壤水、肥、氣、熱狀況協調。
        
其二，具有良好的養分狀況。隨著水、氣矛盾的解決，也解決了水分與養分的矛盾。因團粒表面常為好氣分解，團粒內部又為嫌氣分解，前者有利于土壤養分釋放給作物吸收，后者有利土壤腐殖質累積，養分保蓄。矛盾協調后的水分與養分就能同時而不斷地供給作物需要。
        
其三，使土壤松軟適度。具有團粒結構的土壤，疏松多孔，犁耕阻力小，耕作省力，耕翻質量好；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。
        
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養分吸附在表面上，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，由于對分子態養分有保持能力，因此，土壤中的氨氣、尿素、氨基酸等分子態氮就會減少揮發損失。平常在施用易揮發的銨態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分（如某些離子與帶不同電荷的離子發生化學作用），由純化學作用產生不溶性沉淀而固定在土壤內的作用。這種作用，雖然有減少可溶性養分的流失，但被固定下來的養分就難以再被作物吸收利用，故降低了養分的利用率。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，這種作用在調節土壤中可溶性養分的保蓄和供應，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，吸收養分構成有機體而保留在土壤中的一種性能。由于生物是根據自身需要，從土壤溶液中選擇吸收各種可溶性養分，形成有機體。當它們死亡后，有機殘體又逐漸分解，把營養物質釋放出來，供作物吸收利用。所以生物吸收作用，能保持養分，積累養分，提高土壤肥力。
        
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
        
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
        
作物最適宜的土壤指標參考范圍
        
CEC保肥能力參數與其他指標的關系
        









        
作物最適宜的EC范圍
        









        
作物最適宜的pH值范圍
        









        
不同土壤最佳的田間持水量
        









        
土壤有機質含量分級
        









        
土壤由固體、空氣和水分組成，固體部分最主要來自其發育的巖石母體的原生和次生礦物顆粒以及來自于生物（動植物和微生物）活體和殘體留下的有機質。
        
理想的土壤中，固體占50%，空氣和水分各占25%。固體中礦物部分占45%，余下5%的有機質中，各種活動的生物有機質占10%，根系有機質占10%，已經轉化為穩定的高分子的“死的”有機質占80%左右。
        
在這些組分中，能夠影響土壤健康、人類能調節的土壤部分是有機質，有機質是土壤活力的核心。
        
有機質是土壤活力的核心
        
有機質本身就是養分的儲藏庫，同時深刻地影響著土壤的物理、化學和生物學性質。假設某一土壤表土有機質含量4%，有機質氮含量5%，一季作物中有機質分解率2%，則土壤有機質供應之氮可達80kg/公頃，此供應量幾乎可滿足大部分作物之需求量，據估算，1%的土壤有機質相當于含有18公斤養分/畝。同時，土壤有機質是衡量土壤保肥能力的陽離子交換量（CEC）的主要貢獻者，高達50%-100%。因此有研究表明，土壤中的有機質從2%降低到1.5%，土壤的保肥能力將下降14%。此外，土壤有機質深刻影響水分的存儲。一英畝大、一英寸厚、含2%有機質的土壤儲水量可達12.1萬升，含量5%和8%的土壤分別可儲水30.3萬和48.5萬升。研究表明，土壤有機質從1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。當然，土壤有機質也深刻影響著土壤的質地和結構。豐富的有機質下，土壤可以形成穩定的大量有機無機復合體，具有良好的土壤結構，不僅抗土壤侵蝕，也為根系提供理想的水分和空氣條件。最主要的是，土壤有機質是土壤中各種大大小小生物的碳源和能源。豐富的有機質下，土壤中自然形成龐大的食物網，構建健康的生態系統，這個龐大的生態系統是土壤活力的來源，從養分轉化直到病蟲害控制，都起著極為重要的作用。
        
有研究表明，一個理想的土壤生態系統中，每平方米的土壤含脊椎動物1只、蝸牛和蛞蝓100只、鍋蟲和蚯蚓3000只……線蟲500萬只、原生動物100億只、細菌和放線菌10萬億個。這些動物組成一個食物網金字塔，這些生物一年中生物量總和達400-470公斤/畝。
        

        

        
    

    

        

        
    


        
    
        

        




        

        

        
        
        
                    
        

        
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