植物生产与环境第三章---植物生产与土壤培肥

第3章植物生产与土壤培肥第二节土壤的基本性质第三节土壤资源的开发与保护第一节土壤的基本组成返回主页面第一节土壤的基本组成一、土壤矿物质及土壤质地二、土壤生物和土壤有机质三、土壤水分和土壤空气1．土壤：即指覆盖在地球陆地表面上的，能够生长绿色植物的疏松表层。土壤分为：自然土壤和农业土壤。2．土壤肥力：是指在植物生长发育过程中，土壤不断地供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量的能力。农业土壤的一般组成5%25%25%45%矿物质有机质液体气体3．土壤的组成：自然界土壤由矿物质、有机质（土壤固相）、土壤水分（液相）和土壤空气（气相）三相物质组成。一、土壤矿物质及土壤质地原生矿物-石英正长石次生矿物云母（一）土壤矿物质的组成原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗留在土壤中的一类矿物。次生矿物是原生矿物在风化和成土作用下，重新形成的一类矿物。养分含量低透气性好发小苗不发老苗（二）土壤质地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。土壤质地可分为沙土、壤土和黏土三类。1.沙土的生产特性粒间孔隙大，通气性强，保水性差，不耐旱。有机质分解快，保肥能力弱，但肥效快。土壤温度变幅大，常称“热性土”。作物前期生长快，后期易脱肥，“发小苗不发老苗”，肥水管理应是少量多次。2.壤土壤土兼有沙土与黏土的优点，通气透水性良好，保水保肥力强；有机质分解较快，供肥性能好；土温较稳定，耕性良好。水、肥、气、热状况比较协调，适宜种植各种作物，发小苗也发老苗——“壮子送老”。通气透水性良好壤土适于种植各种作物3.黏土黏土的黏粒含量较多，其粒间孔隙小而总孔隙度大，毛细管作用强烈，透水透气性差，但保水保肥性强；黏质土矿质养分丰富，加之通气不良，有机质分解缓慢，肥效稳长后劲足；黏土水多气少，土温升降速度慢，昼夜温差小，称“冷性土”。黏粒含量较多适于种植粮食作物或经济作物发老苗不发小苗二、土壤生物和土壤有机质真菌菌丝细菌放线菌（一）土壤生物土壤生物包括土壤中的动物、植物和微生物。土壤微生物种类：细菌、放线菌、真菌、藻类及病毒等。土壤微生物的作用：①分解有机质，释放养分；分解农药等对环境有害的有机物质。②分解矿物质。③固定大气氮素，增加土壤氮素养分。④利用磷、钾细菌制成生物肥料，施入土壤，促进土壤磷、钾的释放。⑤合成土壤腐殖质，培肥土壤。⑥分泌大量的酶，促进土壤养分的转化。⑦其代谢产物刺激作物生长，抑制某些病原菌活动。（二）土壤有机质1．土壤有机质的来源与组成来源：施用的有机肥料、作物的秸秆以及残留的根茬等。元素组成：C、O、H、N，分别占52%～58%、34%～39%、3.3%～4.8%和3.7%～4.1%，其次是P和S。物质组成：糖类（单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等）、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等占10%～15%。腐殖质占土壤有机质的85%～90%，是土壤有机质的主体。转化过程：矿质化过程、腐殖化过程。用稀酸处理土壤用稀碱处理富里酸沉淀部分溶解部分胡敏酸溶解部分不溶部分胡敏素腐殖质胡敏素（碱性）胡敏酸（酸性）富里酸（酸性）腐殖酸种植绿肥作物2．土壤有机质的作用及管理作用：①提供作物需要的养分。②增加土壤保水、保肥能力。③形成良好的土壤结构，改善土壤物理性质。④促进微生物活动，活跃土壤中养分代谢。⑤其他作用。管理：增施厩肥、堆肥，种植绿肥，水田放养绿藻，秸秆还田等。同时结合耕作、排灌等措施，调节土壤水、气、热等状况。三、土壤水分和土壤空气（一）土壤水分具体内容第4章有详细阐述。（二）土壤空气1．组成特点①土壤空气中CO2含量高于大气；②土壤空气中的O2低于大气；③土壤空气中的水汽含量高于大气；④土壤空气中还原性气体高于大气；⑤土壤空气成分随时、空而变化。2．土壤通气性作用：①影响种子萌发；②影响植物根系的发育与吸收功能；③影响土壤养分状况；④影响作物的抗病性。调节：通过深耕结合施用有机肥料、合理排灌、适时中耕等措施来调节土壤的通气状况，改善土壤水、肥、气、热条件，给植物生长创造适宜的环境条件。第二节土壤的基本性质一、土壤孔隙性和结构性二、土壤耕性三、土壤保肥性和供肥性四、土壤酸碱性和缓冲性一、土壤孔隙性和结构性（一）土壤孔隙性土壤密度和土壤容重是描述土壤孔性的两个重要的物理量。1.土壤孔隙度土壤孔隙度是指单位体积土壤中孔隙体积占土壤总体积的体积分数。2．土壤孔隙类型根据土壤孔隙的通透性和持水能力，将其分为三种类型：毛细管孔隙、通气孔隙和非活性孔隙。3．土壤孔隙性与植物生长的关系适宜于植物生长发育的耕作层土壤孔隙状况为：总孔隙度为50%～56%，通气孔隙度在10%以上，如能达到15%～20%更好，毛细管孔隙度与非毛细管孔隙度之比以2:1为宜，无效孔隙度要求尽量低。对于植物生长发育而言，在同一土体内孔隙的垂直分布应为“上虚下实”。（二）土壤结构性1．概念土壤结构性是指土壤结构体的种类、数量及其在土壤中的排列方式等状况。2．土壤结构体的类型及特性按照结构体的大小、形状和发育程度可分为：块状、核状、柱状及棱柱状、片状和团粒结构等五种。块状结构柱状结构棱状结构团粒结构微团粒结构核状结构片状结构3．团粒结构形成：团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团聚而形成，可概括为如下几步：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）。作用：①团粒结构土壤的大小孔隙兼备。②能够协调水分和空气的矛盾。③能协调保肥与供肥性能。④具有良好的物理性和耕性。团粒孔隙培育团粒结构的措施：①通过深耕，使土体破裂松散，适时采取耕、锄、耱、镇压等耕作措施，结合施用有机肥料，促进团粒结构的形成。②通过种植绿肥或牧草，实行合理轮作倒茬，增加团粒结构。③采用沟灌、喷灌、滴灌和地下灌溉等节水灌溉技术，并结合深耕进行晒垡、冻垡，可充分利用干湿交替、冻融交替作用，有利于团粒形成。④施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤结构改良剂来促进团粒结构的形成。二、土壤耕性(一)土壤剖面从地表向下所挖出的垂直切面叫土壤剖面。1．自然土壤剖面自然土壤剖面一般分为四个基本层次：腐殖质层、淋溶层、淀积层和母质层。2．旱地耕作土壤的剖面旱地耕作土壤剖面一般也分为四层：即耕作层(表土层)、犁底层(亚表土层)、心土层及底土层。耕作层：指经常被耕翻的土壤表层，厚15～20cm。犁底层：是受农具耕犁压实，在耕作层下形成的紧实亚表层，厚约l0cm。心土层：是介于犁底层和底土层之间的土层，也叫半熟化土层。一般厚度为20～30cm。底土层：位于心土层以下的土层。一般在地表50～60cm以下。耕作层犁底层心土层底土层旱地耕作土壤剖面3．水田土壤的剖面耕作层：通常厚12~18cm，多锈斑。犁底层：厚10cm左右，青灰色，也多锈斑，可防止水分渗漏过快。渗育层:是受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的层次，厚10~20cm，颜色灰白，夹有少量锈纹、锈斑或铁结核。潴育层：是受水分浸润，含铁矿物水化而显黄和灰色层次，有大量的锈纹、锈斑或铁锰结核。潜育层：是由于水温、土温过低，通透性不良，还原性物质积聚而形成的层次。母质层：母质层包括母质岩和母岩。（二）土壤耕性的含义土壤耕性是指耕作时土壤所表现的各种性质，以及在耕作后土壤的生产性能。（三）土壤耕性的表现（1）耕作的难易程度；（2）耕作质量的好坏；（3）宜耕期的长短。宜耕期的确定：1．看土验墒雨后或灌溉后，地表呈“喜鹊斑”状态，此时可耕。2．手摸验墒土壤紧握手中能成团，不黏手心，不成土饼，呈松软状态，土团自由落地能散开。3．试耕耕后土壤不黏农具，可被犁开、抛散，即可耕。（四）土壤耕性的改良改良耕性的措施是：（1）增施有机肥料。有机质可降低黏土的黏结性和黏着性，减少耕作阻力。（2）通过对黏土掺沙、沙土掺黏，改良土壤质地。（3）创造良好的土壤结构。（4）掌握宜耕期土壤含水量和宜耕时期。三、土壤酸碱性和缓冲性土壤酸性或碱性通常用土壤溶液的pH来表示。（一）土壤酸碱性1．概念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化学性质，常用pH表示。pH是土壤溶液中氢离子浓度的负对数，即pH=-log[H+]。2．调节①因土选种适宜的作物。②化学改良。酸性土壤通常通过施用石灰质肥料，碱性土壤通常通过施用石膏、磷石膏、明矾等进行改良。（二）土壤缓冲性1．概念土壤具有抵抗外来物质引起酸碱剧烈反应变化的性能，称为土壤缓冲性。2.机理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。如富里酸、氨基酸、蛋白质等有机质，既能中和酸，又能中和碱，从而起到缓冲作用。3．影响因素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。4．调节在农业生产上，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。四、土壤保肥性和供肥性（一）土壤胶体1．概念土壤胶体是指直径1~100nm时的土壤颗粒。2．种类无机胶体、有机胶体、有机-无机复合胶体。3．土壤胶体的性质有巨大的比表面积和表面能；带有一定的电荷，以带负电荷为主；具有一定的分散性和凝聚性:胶体颗粒分散，即为溶胶，胶体颗粒聚集，即为凝胶。（二）土壤的保肥与供肥性土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮物质的能力。土壤供肥性是指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。土壤的吸收保肥作用有五种：1.机械吸收指具有多孔体的土壤对进入土体的固体颗粒的机械截留作用。2.物理吸收指土壤胶体巨大的表面能对养分（如氨、尿酸、氨基酸）的吸收。3.化学吸收指土壤溶液中的可溶性养分与土壤物质发生化学反应而沉淀的过程。4.生物吸收指土壤中的微生物和植物根系对养分的吸收。5.离子交换吸收指带电荷的土壤胶粒吸附土壤溶液中带相反电荷的离子，从而吸收养分。它是一种物理化学现象，是土壤的重要保肥方式。土壤的供肥性与以下土壤性质有关：1．速效养分含量2．迟效养分的有效化迟效养分包括矿物态养分和有机态养分，二者分别通过风化和微生物分解释放养分。3．交换性离子有效度一般来说，交换性离子饱和度越大，则该离子的有效程度越高。（三）土壤保肥与供肥性的调节1．增加肥料投入，调节土壤胶体状况增施有机肥料、秸秆还田和种植绿肥，可提高土壤有机质含量；翻淤压沙或掺黏改沙，增加沙土中胶体含量；适当增施化肥，以无机促有机，均可改善土壤保肥与供肥性。2．科学耕作，合理排灌合理耕作，以耕促肥；合理灌排，以水促肥，也可改善土壤保肥与供肥性。3．调节交换性阳离子组成，改善养分供应状况酸性土壤施用适量石灰、草木灰；碱性土壤施用石膏，可调节其阳离子组成，可改善土壤保肥与供肥性。第三节土壤资源的开发与保护一、我国主要农业区土壤二、高产肥沃土壤的培育三、低产土壤的改良和农业开发四、土壤退化污染与防治一、我国主要农业区土壤（一）我国的土壤资源特点1．土壤类型多我国最新土壤分类系统（1995年）将我国土壤分为14个土纲、39个亚纲、141个土类、595个亚类。2．山地面积大我国山地占国土面积66%。3．人均占有量低，低产土壤面积大我国国土面积9.6亿hm2，耕地1.3亿hm2,林地1.2hm2，草场2.8亿hm2，人均占有耕地约为0.0934hm2，是世界平均数的26%，耕地中存在各种障碍因素的低产田约占1/3。4．土壤资源的不合理利用城镇建设对耕地的侵占，沙化、污染、侵蚀、盐渍化等土壤退化问题日趋严重，使良田减少速度加快。（二）我国主要农业区土壤1．红黄壤主要分布于我国热带、亚热带地区。质地黏重，耕性差，酸性强。山地上部宜造水土保持林和用材林，中部宜种油茶、茶叶、板栗等，下部宜种作物。2．黄土性土壤是黄土高原和华北地区的主要土壤类型。耕性良好，微碱性，养分贫瘠，易干旱缺水。宜种植牧草、旱作物，造林以防止水土流失，3．干旱区土壤我国干旱、半干旱地区面积占国土面积的52.5%，占全国耕地的74%。宜种草、种树、绿肥以涵养土地，农业上采用旱耕技术，适当种植耐旱作物。4．黑土和黑钙土是东北地区的主要土壤类型。土层深厚，有机质含量高，土质疏松而富有团粒结构。栽种范围广，但也应注意涵养土