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“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。”


大家知道土壤是由固體、空氣和水分所組成，固體部分最主要來自其發(fā)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(zhì)。

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(zhì)中，各種活動的生物有機質(zhì)占10%，根系有機質(zhì)占10%，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的高分子的“死的”有機質(zhì)占80%左右。


在這些組分中，能夠影響土壤健康、人類能調(diào)節(jié)的土壤部分自然是有機質(zhì)，有機質(zhì)是土壤活力的核心。無怪乎出版于1911年的《四千年農(nóng)夫》的作者F.H.King將中國歷經(jīng)數(shù)千年的耕地肥力依然高于美國未開墾的土地的原因，歸結(jié)于輪作、綠肥、河泥回填、農(nóng)家肥施用等精細化的土壤養(yǎng)護和管理。


01

土壤的分類和組成

我們都知道，土壤在作物種植中起著很大的作用，土壤特征會影響到作物種類及品種的選擇，以及灌溉和水肥一體化方案的制定和實施。那么我們?nèi)绾胃玫卣J識以及針對性地利用好我們田間的土壤呢？

a.土壤組成

一般來說，土壤由三部分構(gòu)成：砂粒、粉粒和粘粒。這些成分的相對含量會影響到土壤質(zhì)地和土壤的持水量。

在大多數(shù)的土壤類型中，小顆粒形成較大的顆粒，稱為復粒。復粒相互粘結(jié)，形成土塊。土壤顆粒、復粒和土塊間有許多孔隙。


b.土壤分類方法

根據(jù)土壤檢測中砂粒、粉粒和粘粒的比例，結(jié)合土壤分類三角圖，可以確定土壤確切的類型。

美國農(nóng)業(yè)部土壤質(zhì)地三角圖

舉個例子：

某土壤樣品檢測結(jié)果為砂粒40%、粉粒40%、粘粒20%，根據(jù)土壤分類三角圖，可以判斷此土壤樣品為壤土（Loam）。

一般情況下，為了簡化應用，可以把土壤分為砂土、壤土和粘土三種大類。

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。

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。

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。


02

土壤有機質(zhì)

有機質(zhì)本身就是養(yǎng)分的儲藏庫，同時深刻地影響土壤的物理、化學和生物學性質(zhì)。假設某一土壤表土有機質(zhì)含量4%，有機質(zhì)氮含量5%，一季作物中有機質(zhì)分解率2%，則土壤有機質(zhì)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(jù)估算，1%的土壤有機質(zhì)相當于含有18公斤養(yǎng)分/畝。

同時，土壤有機質(zhì)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(zhì)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(zhì)深刻影響水分的存儲。一英畝大、一英寸厚、含2%有機質(zhì)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(zhì)從1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。

當然，土壤有機質(zhì)也深刻影響著土壤的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)。豐富的有機質(zhì)下，土壤可以形成穩(wěn)定的大量的有機無機復合體，具有良好的土壤結(jié)構(gòu)，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(zhì)是土壤中各種大大小小生物的碳源和能源。豐富的有機質(zhì)下，土壤中自然形成龐大的食物網(wǎng)，構(gòu)建健康的生態(tài)系統(tǒng)，這個龐大的生態(tài)系統(tǒng)是土壤活力的來源，從養(yǎng)分轉(zhuǎn)化直到病蟲害控制，都起著極為重要的作用。


03

土壤含水量

大田作物生長在土壤中，生長的各個時期都離不開水。因此了解水、土壤、作物之間的關系非常重要。土壤經(jīng)過降雨或灌溉后，一般會出現(xiàn)以下三種狀態(tài)。


a.飽和持水

充足的雨水或飽和灌溉后，土壤中所有的孔隙都充滿了水。


b.田間最大持水

田間持水達到的最大值。土壤達到不再隨田間滲漏損失水分的平衡點。這種條件最適宜作物的生長，因為，根系很容易從土壤中吸收水分，同時，土壤通風透氣性好，利于根系的呼吸。


c.萎蔫點

萎蔫點是指田間持水達到維持作物生存所需水量的最小值。超過萎蔫點，作物無法從土壤中吸收水分，作物開始出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象，且不可逆轉(zhuǎn)；長期處于這種狀態(tài)，作物會出現(xiàn)死亡，即旱死。

下圖為三種狀態(tài)的示意圖。

作物可以從土壤中吸收的水分為有效水。


d.有效水

有效水是介于田間持水量和萎蔫點之間的土壤含水量。

*在飽和持水量情況下，大多數(shù)的水受重力影響滲漏損失，不能被作物吸收利用。

土壤持水能力受土壤質(zhì)地和土壤類型的影響。比如：在偏砂性土壤中，15%的土壤含水量可以滿足作物正常生長的需要，而中性土壤中同樣的含水量只處于作物需水臨界點，粘性土壤中則不能滿足作物生存的需要。


04

土壤鹽堿度

依據(jù)土壤鹽分及濃度對土壤進行分級，以評估作物對過量鹽分的忍耐性，主要是基于土壤提取液在25℃時的電導率（EC）。

在典型的降雨量稀少的情況下，土壤鹽度高，如沙漠地帶。

作物產(chǎn)量會隨土壤鹽分濃度的增加而下降。不同作物對土壤鹽度的敏感度和耐受度不同，因此應結(jié)合作物來考慮土壤鹽度的危害。

造成這種現(xiàn)象的原因是，作物可以利用的有效水受土壤含鹽量的影響。因為土壤含鹽量高會降低土壤溶液水勢，所以在相同水平的土壤含水量的情況下，作物從含鹽量高的土壤中可以收的水分低于含鹽量低的土壤。在生產(chǎn)上，單次過量施肥或施肥不均造成的“燒苗”現(xiàn)象就是因為局部土壤肥料過多形成的含鹽量過高造成的。

所以在種植初期選擇地塊時，一定要特別關注土壤的含鹽量，優(yōu)先選擇含鹽量不太高的地塊。如果含鹽量很高，一定要果斷放棄，否則土壤改良成本會很高，會在很大程度上影響生產(chǎn)成本。如果現(xiàn)有土地含鹽量較高，那么選擇耐鹽作物種植是成本最低的選擇。


05

土壤pH值

土壤pH值是大家耳熟能詳?shù)闹笜?，被用于測定土壤酸堿度。pH值是指溶液中氫離子（H+ 或更準確的說 H3O+）濃度的負對數(shù)（以10為基數(shù)）。

在水中，pH值一般在1-14之間，7為中性。pH值低于7顯酸性，高于7顯堿性。

土壤酸堿度被認為是土壤中的一個主變量，因為它控制著許多化學反應。它通過控制營養(yǎng)物質(zhì)的化學形態(tài)，影響作物養(yǎng)分的有效性。大多數(shù)作物pH值的最佳范圍在5.5到7之間，但許多植物在這個范圍之外，也能適應并旺盛生長。

大家可以測一下自己地塊的土壤pH，然后對照上圖中各種元素的利用率，針對性地調(diào)整對應肥料用量或使用葉面噴肥來補充。


06

土壤陽離子交換量CEC

土壤陽離子交換量是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量。其數(shù)值以每千克土壤中含有各種陽離子的物質(zhì)的量來表示，即mol/kg。

不同土壤的陽離子交換量不同，主要影響因素：

a、土壤膠體類型，不同類型的土壤膠體其陽離子交換量差異較大，例如，有機膠體>蒙脫石>水化云母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。

b、土壤質(zhì)地越細，其陽離子交換量越高。

c、對于實際的土壤而言，土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高，其交換量就越大。

d、土壤溶液pH值，因為土壤膠體微粒表面的羥基（OH）的解離受介質(zhì)pH值的影響，當介質(zhì)pH值降低時，土壤膠體微粒表面所負電荷也減少，其陽離子交換量也降低；反之就增大。

土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低，也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據(jù)。CEC的大小，基本上代表了土壤可能保持的養(yǎng)分數(shù)量，即保肥性的高低。