第三章植物生产与土壤培肥

《植物生产与环境》授课教师：杨川剑阁县武连七一中学植物生产与土壤培肥→本章概述→内容简介一、土壤的基本组成土壤矿物质、土壤生物和有机质、土壤水分和空气。二、土壤基本性质土壤保肥性和供肥性、土壤酸碱性和缓冲性、土壤空隙性和结构性、土壤耕性。三、土壤资源的开发与保护我国主要农业区土壤、高产肥沃土壤的特征与培肥、低产土壤的改良和农业开发。植物生产与土壤培肥→本章→学习目标1．熟练掌握：土壤、土壤肥力、土壤缓冲性、土壤孔隙性、土壤结构等基本概念，土壤的基本组成与作用，高产肥沃土壤的培育。2．掌握：不同质地的农业生产特性，土壤基本性质及对肥力的影响，主要低产田的改良与开发。3．了解：土壤生物，我国主要农业区土壤资源及特点，土壤退化、污染与防治。4．学会：土壤含水量与田间验墒技术，土壤样品的采集与制备，土壤酸碱度的测定。本章概述→重点难点1．不同质地的农业生产特性。2．土壤有机质的组成、转化、作用与调节。3．土壤基本性质对肥力的影响和调节。4．高产肥沃土壤的培育。5．当地主要低产田的改良与开发。土壤的基本组成→土壤的基本组成土壤是地球表面上能生长植物的疏松表层。它区别于母质的根本在于土壤具有肥力。水、肥、气、热是土壤肥力的“四要素”。土壤固体(矿物质、有机质)、液体(土壤水分)和气体(土壤空气)三相物质组成，三相物质比例组成是肥力调节的依据。土壤的矿物质是土壤固相的主要成分，它来自于岩石风化的产物。其成分有原生矿物和次生矿物两类。土壤颗粒大小不同，性质也差异很大。土壤的基本组成→土壤的矿物质土壤中各种粒级的配合和组合状况称为土壤质地，即土壤沙黏程度。它是土壤的一种较稳定的自然属性，在生产实践中作为认土、用土和改土的重要依据。土壤质地可划分为沙土、壤土和黏土三类。土粒大小组成与土壤质地土壤的基本组成→土壤质地质地名称沙粒/%粉粒/%黏粒/%沙土60壤土沙壤土粉壤土黏壤土202020404040303030黏土35卡庆斯基制土壤质地分类手测法判断标准质地名称干时测定情况湿时测定情况土壤状态砂土干土块毫不费力即可压碎，砂粒明显可见。手捻粗糙刺手，发出擦擦响声不能成球形，用手捏成团，但一触即散，不能成片砂壤土干土块用小力即可捏碎勉强可成厚而极短的片状。能搓成表面不光滑的小球，但搓不成细条轻壤土干土块用力稍加挤压可碎，手捻有粗糙感可成较薄的短片，片长不超过1cm，片面较平整。可搓成直径经3mm的土条，但提起以后即会断裂中壤土干土块必须用较大的力才能压碎可成较长的薄片，片面平整，但无反光。可搓成3mm的小土条，但弯成2～3mm的小圈即生裂缝碎断重壤土粘粒含量较多，砂粒少，干土块用大力挤压可捏碎可成较长的薄片，片面光滑而有弱的反光。可搓成约2mm的土条，但弯成2～3mm的圈环，但压扁时有裂缝粘土以含粘粒为主，干土块很硬，用手不能将它捏碎可成较长的薄片，片面光滑而有弱的反光。可搓成约2mm的土条，但弯成2～3mm的圈环，但压扁时有裂缝土壤的基本组成→手测法判断质地土壤生物是土壤具有生命力的主要成分，在土壤形成和发展过程中起主导作用，也是衡量土壤质量和健康状况的重要指标之一。土壤生物包括土壤动物、植物和微生物。土壤的基本组成→土壤生物土壤的基本组成→土壤有机质土壤有机质是指来源于生物（主要指植物和微生物）且经过土壤改造的有机化合物，虽然它只占土壤总重量的很小一部分，但它在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面有很重要的作用和意义，农业生产中常将其作为衡量土壤肥力高低的指标之一。土壤的基本组成→土壤水分土壤水分是溶有多种有机盐的稀溶液,它是植物吸水的主要来源。土壤水分有四种类型:吸温水、膜状水、,毛管水和重力水。土壤水并不是纯水，而是含有多种无机盐与有机物的稀薄溶液，是植物吸水的最主要来源，也是自然界水循环的一个重要环节，处于不断的变化和运动中，它是土壤表现出各种性质和进行各种过程不可缺少的条件。土壤空气主要来源于大气,其组成与大气相似,但受土壤中多种因素的影响,与大气成分又不同。土壤中的空气对植物生长的影响：影响种子萌发；影响植物根系的发育与吸收功能；影响土壤养分状况；影响作物的抗病性。土壤空气与大气组成的差异，如下表。土壤的基本组成→土壤空气气体O2/%CO2/%N2/%其他气体/%水汽近地表大气土壤空气20.9418.0～20.030.030.15～0.6578.0578.8～80.240.980.98不饱和饱和土壤胶体是指土壤中直径在1～100nm（长、宽、高三个方向上至少有一个方向在此范围内）的细微颗粒。土壤胶体分散系包括胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两部分，而土壤胶体微粒由微粒核与双电层（决定电位离子层和补偿离子层）组成。土壤胶体性质与土壤保肥性和供肥性、酸碱反应、缓冲性能等有密切关系，基本性质为：具有巨大的比表面和表面能；具有带电性；具有凝聚性和分散性。土壤的保肥和供肥性→土壤胶体土壤能吸收保持分子态、离子态或气态、固态养分的能力和特性，称为土壤保肥性。如混浊的水通过土壤会变清，粪水通过土壤后臭味消失，海水通过土壤会变淡等。土壤具有这种特性称为土壤吸收作用，土壤吸收作用大致有五种形式。土壤的保肥和供肥性→土壤的吸收作用土壤的保肥和供肥性→阳离子交换吸收土壤在作物整个生育期内，持续不断地供应作物生长发育所必需的各种速效养分的能力和特性，称为土壤供肥性。它是土壤的重要属性，是评价土壤肥力的重要指标。影响土壤供肥性因素很多，除土壤质地、结构状况、耕层深浅、土壤胶体含量和所吸收的离子种类、数量，以及微生物的活动等诸因素外，气候条件也影响土壤供肥性。气温高，土壤潜在养分释放快。土壤的保肥和供肥性→土壤的供肥性土壤酸碱性与缓冲性→土壤的酸碱性•土壤酸碱性是土壤重要的化学性质。土壤酸碱性是指土壤溶液中的H+和OH-浓度比例不同所表现的酸碱性，常用pH值表示，pH是土壤溶液中氢离子浓度的负对数，即pH=-log[H+]。我国土壤的pH值大多数在4.5～8.5范围内，在地理上有“南酸北碱”的规律性，长江以南的土壤多为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。土壤酸碱性与缓冲性→土壤的缓冲性•土壤具有抵抗外来物质引起酸碱反应剧烈变化的性能，称为土壤缓冲性。土壤的缓冲性有赖于多种因素的作用，它们共同组成了土壤的缓冲体系。①土壤胶体的缓冲作用。②弱酸及其盐类的缓冲作用。③土壤中的两性物质作用。土壤缓冲性大小取决于黏粒含量、无机胶体类型、有机质含量等。土壤质地越细，黏粒含量越高，土壤缓冲性越强；无机胶体缓冲次序是：蒙脱石水云母高岭石铁铝氧化物及其含水氧化物；有机质含量越高，土壤缓冲性越强。在农业生产上，可通过沙土掺淤，增施有机肥料和种植绿肥，提高土壤有机质含量，增强土壤的缓冲性能。土壤的孔性与结构性→土粒密度和土壤容重•土壤的孔性与结构性→土壤的孔隙性土壤中有许多孔隙，总量的多少及大小孔隙的分布对土壤肥力有重要影响，土壤孔性的好坏是决定于质地，松密度，有机质的含量和结构等。土壤孔性是结构性的反映，它常用孔隙度的大小，及孔隙类型来量度。孔隙类型：非活性孔隙、土壤孔隙、通气孔隙。土壤孔隙度(%)=孔隙体积/土壤体积*100%=(1-土壤容量/土粒密度)高肥力的土壤不仅总孔隙适宜，而且各类型孔隙比例合理。一般耕层总孔隙度为50%-60%，通气孔隙度15%-20%，土体内孔隙分布是“上虚下实”的趋势。农业生产中调节孔性的措施:1．优化机械作业,防止压实。2．增施有机肥料和合理耕作。3．合理耕作,创造良好的耕层构造。4．采用工程措施,创造良好孔隙状况。•土壤的孔性与结构性→土壤结构体土壤中的土粒不是一盘散沙，而是相互团聚成形状、大小、数量和稳定程度都不同的土团、土块或土片等团聚体，这种团聚体称土壤结构（或结构体）。土壤结构性是指土壤结构体的形状、大小、排列和相应的孔隙状况等综合性状，它直接影响土壤水、肥、气、热状况，而且与土壤耕性也有密切关系，是土壤的重要物理性质。•土壤的孔性与结构性→团粒结构团粒结构是指形状似圆球的小团聚体，其粒径为0.25～10mm。粒径小于0.25mm的团聚体，称微团粒，粒径在2～3mm的团聚体是农业生产上最理想的结构，俗称“米糁子”、“蚂蚁蛋”。团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团聚而形成，可概括如下几步：单粒→复粒（初级微团聚体）→微团粒（二级、三级微团聚体）→团粒（大团聚体）。肥沃土壤中团粒是由三至四级微团聚体构成的。土壤的孔性与结构性→促进团粒结构形成的措施•团粒结构的形成需要两个条件，一是土壤中存在胶体物质，如粘粒、腐殖质、菌丝体等。二是要有成型的动力，主要的动力有：胶体的凝聚、干湿交替和生物的活动等。农业生产中，创造团粒结构主要的措施有：1.深耕结合施用有机肥料，合理耕作。2.合理轮作倒茬。3.合理灌溉，选择宜耕期耕作。4.施用土壤结构改良剂，改良土壤的酸碱性。土壤的耕性→土壤的耕性土壤的耕性是指耕作土壤所表现的各种性质及在耕后土壤产生的生产性能。判断耕好坏，有三个依据：1．耕作的难易程度。2．耕作质量的好坏。3．适耕期的长短。如果土壤耕阻力小，土块松散且宜耕期长，,那么耕性就好，反之则耕性差。土壤物理机械性包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其他受外力作用后而发生形变的性质。土壤的机械物理性质主要受土壤质地含水量有机质含量和土壤阳离子组成等因素的影响。土壤的耕性→土壤的物理机械性质影响土壤耕性的因素很多，主要有土壤的结持性（包括黏结性、黏着性、可塑性、胀缩性等）、土壤质地、土壤含水量等影响，其中质地和水分是主要影响因素，耕性与土壤水分状况的关系，概括于下表。耕性与土壤水分状况的关系土壤的耕性→宜耕期判断水分等级干润潮湿汪水墒性等级状态特性耕作阻力耕作质量宜耕性干土坚硬大多坷垃不宜耕灰墒酥软小散碎平整宜旱耕黄墒可塑大甩泥条不宜耕黑墒黏墒小稀泥宜水耕黑墒以上散土壤的耕性→耕性改良的措施土壤资源的开发与保护→我国土壤资源的特点土壤资源的开发与保护→我国农业区主要土壤种类及植物生产•1．南方红黄壤红黄壤分布于我国热带、亚热带地区，以土色呈红、黄色而得名，约占国土面积的21.5%。其特点是质地黏重而耕性差、酸性强（pH≤5.5）而易产生铝毒、氧化物矿物多易产生磷的固定、养分贫瘠而作物生产受到限制。红、黄土壤地区农业利用一般为山地上部宜造水土保持林和用材林，山地中部宜发展油茶、茶叶、板栗等经济林，下部则易发展农作物。2．黄土性土它是以黄土为主的成土母质，是黄土高原和华北许多地方的主要土壤。这类土壤的特点是土层深厚、疏松、质地细匀，透水性强，耕性良好，微碱性，含较多石灰质，但土壤结构性差，有机质含量低，养分贫瘠易发生水土流失。干旱和缺水是这个地区农业生产存在的主要问题。农业利用一般以种植牧草、植树造林、防治水土流失，并以种植耐旱作物，如谷子为主。3．干旱区土壤干旱区土壤的主要问题是缺水和由此产生的土壤盐碱化，因此盐碱土是干旱和半干旱地区广泛分布的土壤。我国干旱、半干旱地区的总面积占国土总面积的52.5%，占全国耕地的74%，农业利用一般为种草种树，防治水土流失；种植绿肥，合理轮作，采取旱耕技术；农、牧结合，适当种植耐旱作物。4．东北森林草原土壤黑土和黑钙土是该地区的主要土壤，其特点是土层深厚，有机质含量高，颜色油黑，疏松而富有团粒结构，极为肥沃，“黑土一把油汪汪”是其真实写照，是我国重要的农业区。该地区农业利用一般本着宜林则林、宜牧则牧、宜农则农原则，在低山丘陵区发展林果业，山前平原和坡地易种植农作物，在土质瘠薄山地则发展林牧业。5．水稻土它是人类通过一系列农田建设、土壤熟化措施和长期栽培水稻的条件下创造的一种土壤。秦岭、淮河以南为主要分布区。水稻土有独特的剖面特征，耕作层通常厚12～18cm，多锈斑，犁底层青灰色，厚度仅10cm左右，也多锈斑，渗育层可见明显灰色胶膜与铁锰淀积。我国低产水稻土面积较大，约占总面积的三分之一，故改土培肥是水稻土利用中的根本性问题，种植结构应发展粮饲、粮经集约经营，长江中下游实行小麦玉米-水稻三熟制有发展前途。高产肥沃土壤比同地区一般土壤具有以下特征：1．良