土壤与作物生产

第五章土壤与作物生产本章要点:了解土壤与土壤肥力的概念，明确土壤与作物生长的关系，土壤的三相组成的特点，有机质的作用、转化及调节措施，土壤的理化性质及与作物生产的关系。掌握培肥地力的措施及土壤物理测定和养分测定的技能。第一节土壤的固相组成一、土壤的基本组成固体矿物质（原生矿物、次生矿物）38%有机质（占土壤容积的12%）土壤三相组成液体：土壤水分20%～30%气体：空气20%～30%二、土壤粒级与质地（一）土壤粒级将土壤颗粒按粒径大小和性质不同分成若干等级称为土壤粒级。一般分为石砾、砂粒、粉粒和黏粒四个基本粒级。（二）土壤质地指土壤中各粒级土粒质量百分含量的组合，称为土壤质地（土壤机械组成）。土壤质地分类卡庆斯基土壤质地分类制是以粒径0.01mm为标准，将矿物质土粒划分为物理性砂粒和物理性黏粒两大部分，按物理性砂粒和物理性黏粒的质量百分含量划分为砂土、壤土和黏土三类.砂土:松砂土、紧砂土、砂壤土壤土:轻壤土、中壤土、重壤土黏土:轻黏土、中黏土、重黏土土壤质地与土壤肥力的关系砂土类A通气透水性好，保持水分能力差。B含矿质养分含量低，有机质分解快，施肥见效快，但肥效短。保肥能力弱，养分易流失；。C水少气多，昼夜温差大，早春温度上升快，俗称“热性土”；晚秋温度下降慢。D土壤容易耕作，耕作质量好。植物出苗快，易于保全苗，易发根和根系深扎，但根系固着不牢；“发小苗不发老苗”。黏土类A通气透水性差，保持水分能力强。B含矿质养分含量高，有机质分解慢，施肥见效慢，但肥效长。保肥能力强，养分不易流失；。C水多气少，昼夜温差小，早春温度上升慢，俗称“冷性土”晚秋。D土壤不容易耕作，耕作质量差。壤土类是介于砂土与黏土之间的一种机械组成类型。兼有砂土和黏土的优点。适合于大多数植物生长发育，是植物高产稳产的土壤质地类型。土壤质地的利用与改良1.客土法砂掺黏，黏掺砂。2.翻混土层采用深翻使砂黏混合。3.施用有机肥料是改良土壤质地最简便和最有效的方法。三、土壤有机质土壤有机质的存在形态1.新鲜的有机物质刚进入土壤，基本上未受到微生物的分解10～15%的那些动、植物残体。2.半腐解的有机物质指已被微生物分解，失去原来生物特征，多呈暗裼色的碎屑和小块。3.腐殖质(占85%~90%)指在微生物作用下，有机残体在腐殖化的过程中形成的一类褐色或暗褐色的高分子有机化合物。腐殖质与土壤矿物质紧密结合。土壤有机质的转化过程有机质的矿质化过程土壤有机质的矿质化过程是指有机质在微生物的作用下，分解为简单无机化合物的过程。有机质的腐殖化过程指有机质矿质化过程形成的简单的有机化合物与难分解的残留有机物质在微生物的作用下，又重新合成新的更为复杂的、性质稳定的有机化合物，即腐殖质的过程。影响有机质转化的因素1.土壤有机质的碳氮比（C/N）2.土壤水、气、热状况3.土壤酸碱性4.灰分元素土壤有机质对植物生产的作用1．提供植物需要的养分2．改善土壤理化性质3．增强土壤的保水\保肥能力4．促进土壤微生物活动5．促进植物生长6．减缓土壤污染第二节土壤的物理性质土壤孔隙性土壤孔隙性指土壤孔隙多少、大小与大小孔隙比例及性质。1.土壤孔隙度%100%土壤容积孔隙容积土壤总孔隙度）（%100)1(土壤密度土壤容重土壤密度和容重土壤密度（土粒密度）的单位容积固体土粒的烘干质量（无粒间孔隙），多数土壤矿物质的密度在2.6~2.7g/cm3，有机质的密度1.25~1.40g/cm3.土壤容重单位容积原状土壤固体土粒的烘干质量（有粒间孔隙）。单位为g/cm3或t/m3，一般旱作土壤容重大体在1.00~1.80g/cm3之间。土壤孔隙类型和性质1．通气孔隙（空气孔隙）通气孔隙的当量孔径＞0.02mm，土壤水吸力＜150hPa，不具有毛管引力不保水。通气孔隙度（%）＝总孔隙度－（毛管孔隙度＋非活性孔隙度）2．毛管孔隙毛管孔隙的当量孔径为0.002~0.02mm，土壤水吸力1500~150hPa，具有毛管引力，有毛管水。可被植物吸收利用。毛管孔隙度（%）＝（田间持水量－萎蔫系数）×土壤容重3．非活性孔隙（无效孔隙）孔隙当量孔径＜0.002mm，土壤水吸力＞1500hPa。保持在这种孔隙中的水分不能移动或移动缓慢，不能被植物吸收利用。非活性孔隙度（%）＝萎蔫系数×土壤容重土壤孔隙状况与植物生产的关系适宜植物生长发育的土壤耕层总孔隙度为50%~56%，通气孔隙度在8%~10%以上，以15%~20%更好。大小孔隙比在1：2~4为宜。黏土总孔隙度大，但毛管孔隙和通气孔隙少；砂土通气孔隙多缺少毛管孔隙，漏水、漏肥。土体内孔隙垂直分布为“上虚下实”，耕层上部（0~15cm）的总孔隙度为55%左右，通气孔隙度为10%~15%左右；下部（15~30cm）的总孔隙度50%左右，通气孔隙度为10%左右。土壤结构性土壤结构体：在内外因素的综合作用下，土粒相互团聚成大小、形状和性质不同的团聚体。称为土壤结构或土壤结构体。土壤结构性：指土壤中单粒和结构体的数量、大小、形状，性质及其相互排列、相应的孔隙状况等综合特性。土壤结构类型1．块状结构2．核状结构3．柱状结构4．片状结构5．团粒结构土壤团粒结构肥力特征1.能协调水分与空气的矛盾2.能协调有机质的积累与消耗的矛盾3.能稳定土壤温度调节土壤热状况4.改良土壤耕性、有利于植物根系生长创造土壤团粒结构的措施1.精耕细作：机械外力作用，使土块破裂松散成小土团。2.施用有机肥：促进微生物活动，增加土壤中有机胶结物质。3.合理轮作：3-4年轮作一次作物。4.施土壤结构改良剂：主要是某些高分子化合物。土壤耕性衡量土壤耕性的标准:１．耕作难易２．宜耕期长短３．耕作质量好坏合理耕作改良土壤耕性1.防止土壤过干、过湿耕作，少耕或免耕2.选择土壤宜耕期内耕作3.多施有机肥、合理灌溉、适时耕作第三节土壤的化学性质土壤的吸收能力（吸附性能）土壤将有效养分保留在耕层的能力称保肥性。土壤胶体土壤粒径在1~1000nm的分散体称胶体。1土壤胶体的种类包括无机胶体（黏粒）、有机胶体（腐殖质）及有机无机复合胶体（黏粒与与腐殖质相连）。土壤胶体的构造微粒核：各类胶体。土壤胶体决定电位离子层双电层非活性补偿离子层引力强补偿电位离子层扩散层引力弱土壤胶体的性质1.具有巨大的比表面积和表面能2.具有带电性，能进行离子交换吸收3.凝聚性和分散性土壤阳离子交换吸收作用土壤阳离子交换吸收作用各种阳离子在土壤胶体颗粒表面和土壤溶液之间不断进行吸附和解吸的动态过程。土壤离子交换作用特点1.是动态平衡过程，可逆反应。2.等电量交换。3.受质量作用定律支配土壤阳离子交换量和盐基饱和度阳离子交换量（CEC）土壤所能吸附的全部交换性阳离子的总量。用cmol（+）/kg表示。是衡量土壤保肥性的指标。盐基饱和度指土壤胶体上交换性盐基离子占全部交换性阳离子的百分数。胶体吸附离子的有效性离子饱和度是指某种交换性离子被土壤胶体吸附的数量占土壤阳离子交换量的百分数。在一定范围内，某种交换性离子饱和度愈大，被代换到土壤溶液中的机率愈多，则该离子有效程度就愈高。这也是植物生产上所说的“施肥一大片，不如一条线”的主要原因。土壤酸碱性土壤酸碱性是土壤溶液中的H＋和OH－浓度比例不同所表现的酸碱性质。酸性pH中性和碱性pH超强酸性＜3.5中性6.5~7.5极强酸性3.5~4.4碱性7.6~8.5强酸性4.5~5.4强碱性8.6~9.5酸性5.5~6.4极强碱性＞9.5土壤酸性土壤中酸性主要来源于胶体上吸附的H＋、Al3+、CO2溶于水形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生的少量无机酸以及施肥带入的酸性物质等。1．活性酸度：活性酸度是指土壤溶液中游离的H＋所直接显示的酸度。2．潜性酸度：潜性酸度是指土壤胶体上吸附的H＋、Al3+所引起的酸度。土壤碱性土壤碱性主要来源于土壤中交换性钠的水解所产生的OH－以及弱酸强碱盐类物质如Na2CO3、NaHCO3的水解。碱化度是指土壤胶体上吸附的Na＋占土壤阳离子交换量的百分数。土壤酸碱性对植物生产的影响1．影响养分的有效性土壤中大多数养分在pH值6.5~7.5范围内有效性较高。2．影响微生物活性土壤酸碱性主要影响微生物对有机质的转化。3．影响植物生长大多数植物适应的酸碱范围较广，但以pH6.0~7.5为。4.影响土壤结构性在碱土中，交换性Na＋多，土粒分散，结构易破坏。土壤酸碱性的调节土壤酸性的调节1.种植适宜的植物；增施有机肥。2.施用的石灰或碱性肥料（草木灰、钙镁磷肥），或施用生理碱性肥料（NaNO3）。土壤碱性的调节1.施有机肥料，用分解释放出大量的CO2或有机酸降低土壤pH。2.施硫磺、硫化铁、绿矾（FeSO4）等。3.施生理酸性肥料，如硫酸钾、氯化钾、硫酸铵、氯化铵等。4施石膏、硅酸钙，用钙将胶体上的Na＋代换下来，随水流走。复习思考题1.名词：土壤、肥力、矿质化过程、腐殖化过程。2.土壤的三相组成。3.土壤质地与肥力的关系如何？4.简述土壤有机质的作用。5．什么是团粒结构？团粒结构的肥力征及创造措施？6．简述土壤孔隙类型及性质。7．土壤耕性标准如何？8．如何合理耕作改良土壤耕性？9.名词：土壤阳离子交换量、盐基饱和度10.简述土壤阳离子交换吸收与土壤保肥、供肥的关系。11.简述土壤酸碱性的分级。12.简述土壤酸碱性对植物生产的影响。学习参考资料1.《农业气象学》北京农业大学中国农业出版社19982.《土壤肥料学》陈忠焕等北京中国农业出版社19903.《植物生产与环境》陈瑞生等北京中国农业出版社19994.《测土与施肥》吕英华等北京中国农业出版社20025.《小气候改善与管理》乐天宇等北京农业出版社1982