01土壤肥力手册--第一章 土壤肥力和土壤生产力的概念.docx

01土壤肥力手册--第一章 土壤肥力和土壤生产力的概念 第一章 土壤肥力和土壤生产力的概念 1. 引言 土壤是作物赖以生长并为全世界供应衣食的中介了解土壤肥力就了解了作物生产的根本要求 没有肥沃的土地，农夫如何有效地和有竞争实力地生产作物？！ 不懂得土壤的根本肥力学问，农业参谋如何协助和支援农夫？！ 土壤肥力对丰产土壤是至关重要的但肥沃的土壤不必须是丰产土壤即使当土壤肥力足够时，排水不良、虫害、干旱和其它因素也可能限制作物生产为了充分地相识土壤肥力，我们必需了解提高或限制生产力的其它因素 为了解土壤生产力，我们必需相识客观存在的土壤-作物关系一些限制植物生长的外部因素有：空气、热量〔温度〕、光、机械支撑、养分和水分除光以外，植物依靠土壤〔至少是局部地〕获得全部这些因素每个因素都干脆影响植物生长每个因素又与其它因素互有联系因为水和空气共据土壤孔隙，故影响水分关系的因素势必影响土壤空气湿度改变又进一步影响土壤温度养分有效性那么又受到土壤与水分平衡以及土壤温度的影响根系生长也受土壤温度、土壤水分和空气的影响 土壤肥力是现代农业动态系统中的一局部。

养分总是以动植物产品的形式被“输出”糟糕的是，另一局部养分由于淋洗和侵蚀而损失还有一局部，如磷、钾等养分，被牢牢地束缚在土壤粘粒上土壤有机质和土壤微生物不停地固定和释放养分假设农业生产仅是封闭系统，养分平衡将会相当稳定但它不是，这就是为什么要了解土壤肥力原理以从事有效的作物生产和环境爱护的重要性 本章的以下各节介绍了影响植物生长的土壤特性，也列出了植物必需养分元素并进展了分组 该手册的后面几章将介绍每一种植物养分的状况，包括作物高产量的养分移取量，养分在植物生长中的作用，植物的缺素病症，养分与土壤的关系及其肥源 2. 植物必需养分元素 确定有16种化学元素是植物生长所必需的它们被划分为非矿质和矿质两大类 2.1 非矿质养分元素 非矿质养分元素，包括碳〔C〕、氢〔H〕和氧〔O〕这些养分存在于大气和水中它们被用于光合作用，如： 光合作用的产物在植物生长中占绝大多数二氧化碳、水或光缺乏都会降低作物生长但由于用于光合作用的水的数量很小，在水分低到足以影响光合速率之前，植物早就显示出缺水 2.2 矿质养分元素 来自土壤的13种矿质养分元素，可划分成三类：大量养分元素、中量养分元素和微量养分元素。

大量养分元素：氮〔N〕，磷〔P〕，钾〔K〕； 中量养分元素：钙〔Ca〕，镁〔Mg〕，硫〔S〕； 微量养分元素：硼〔B〕，氯〔Cl〕，铜〔Cu〕，铁〔Fe〕，锰〔Mn〕，钼〔Mo〕，锌〔Zn〕 由于作物利用较大量的大量养分元素，这些元素通常先在土壤中出现短缺中量养分元素和微量养分元素的利用量小，不那么常表现缺乏但对完整的土壤肥力来说，它们和大量养分元素一样重要无论何时何地作物须要它们时，作物必需得到它们 3 土壤质地和构造 土壤质地是由砂粒、粉粒和粘粒在土壤中的数量确定的土壤颗粒越小越接近粘粒，越大越接近砂粒例如： 1) 砂粒含量高的土壤，按质地被分类为“砂土” 2) 当土壤中存在少量的粉粒或粘粒时，该土壤不是“壤质砂土”就是“砂质壤土” 3) 主要由粘粒组成的土壤为“粘土” 4) 当砂粒、粉粒和粘粒在土壤中的比例相等时，该土壤称作“壤土” 3.1. 土壤的12种质地类型 (图：图1-1 土壤砂粒、粉粒和粘粒含量构成的质地类型示意图) 土壤质地和构造影响生长中的植物能够获得的空气和水分的数量。

土壤颗粒大小的重要性在于两方面： 1) 较小的土壤粘粒比大的砂粒更严密地结合在一起这意味着供空气和水占据的孔隙较少 2) 土壤小颗粒比大土壤颗粒具有更大的外表积例如，最大的粘土颗粒的外表积是最小的砂粒外表积的25倍随着土壤外表积的增加，其吸附或保持的水量增加 于是，由于砂土孔隙空间较大，水分能够自由地从土壤中排出，故砂土保持的水很少，粘土吸附相对大量的水分，而且粘土的小孔隙能够克制重力而保持水分虽然粘质土壤比砂质土壤的持水量大，但并不是全部的水分都对生长中的植物有效粘土〔和那些有机质含量高的土壤〕比砂土保持的水分更紧固，这意味着其中的无效水分较多所以，尽管粘质土比砂质土保持有更多的水分，但其中无效局部较多 3.2. 田间持水量和永久凋萎含水量 “田间持水量”这一术语是指在重力水流停顿后土壤中保持的水量用重量百分比表示作物永久萎蔫后土壤的含水量称作“永久凋萎含水量”虽然这时仍旧有水，但其被土壤紧紧吸持，植物无法利用对生长中的植物来说，土壤有效水是指土壤在田间持水量与永久凋萎含水量之间所含的水量下列图3说明了土壤有效水随土壤质地的改变 (图：图1-2 土壤质地和土壤有效水的关系) 砂质土壤不能储存象粘质土壤那么多的水分，但其中有效水的百分比拟高。

因而如下图，在土壤质地和有效水间不存在固定不变的关系 细质地土壤〔如粘土〕易被压实这便削减了土壤孔隙空间，限制了空气和水在土壤中的移动，这使大量降雨变为径流即使在高降雨量的状况下，也将出现缺水问题粘土湿时很粘，干时那么形成硬块因此，耕作时和施用液氨时相宜的土壤含水量极为重要 砂质土壤由于保持水少而天生易旱砂土构造松散，不象粘土那样易压实，因此易于耕作但是，含有大量极细砂粒的土壤也易于被压实 粉粒含量高的土壤通常是土壤构造最差的土壤粉粒极严密地结合在一起，极易被压实 良好的管理能保持或改和善好的土壤构造土壤团粒的大小和形态确定土壤构造的质量最好的土壤构造是具有团聚颗粒的块状和粒状构造，这样空气和水分能够自由移动 土壤构造剧烈地影响根系和地上部的生长当土壤较紧实时，大孔隙比例下降，根系生长停顿，产量下降 3.3. 作物生产的志向土壤 * 土壤质地和有机质含量适中，以使空气和水分的移动 * 足够的粘粒以保存土壤水分 * 土深且渗透性强，以及肥力足够 * 一个适于根系深扎以汲取水分和养分的环境 4 土壤胶体和离子 土壤随着风化过程形成，一些矿物和有机质被分解成极细小的颗粒。

化学改变进一步使这些颗粒缩小后，肉眼便看不见这些最细小的颗粒叫做“胶体”科学家们已经了解到，矿物粘土胶体为片状构造，其性质上为晶体在多数土壤中，粘土胶体在数量上超过有机胶体胶体在土壤的化学反响中起主要作用土壤母质和风化程度确定土壤中粘粒的类型既然土壤胶体是由这些粘粒衍生而来，其反响性也受到土壤母质和风化作用的影响 每一胶体〔粘粒和有机质〕带净负电荷电荷是在其成土过程中产生的这就是说它能够吸引和保持带正电的颗粒，就象磁铁不同的两极相互吸引一样胶体排斥其它带负电的颗粒，就象磁铁一样的两极相互排斥一样 带电荷的元素叫作“离子”钾、钠、氢、钙和镁都带正电荷它们被称作“阳离子”，它们可以写成离子形式，如表1-1所示留意一些阳离子带一个以上的正电荷 (表：表1-1. 平凡土壤阳离子及其化学符号和离子形式 )阳离子 化学符号 离子形式 钾 钠 氢 钙 镁 带负电荷的离子为阴离子，如硝酸根、硫酸根离子等表1-2为一些常见阴离子 (表：表1-2. 平凡土壤阴离子及其化学符号和离子形式 )阴离子 化学符号 离子形式 氯 Cl Cl NO3 --K Na H Ca Mg K Na H Ca Mg +++++++硝酸根 N 硫酸根 S 磷酸根 PSO4 H2PO4 -- 带负电荷的胶体吸引并保持阳离子，就象一块磁铁吸住金属小片一样。

胶体的这种特性说明了硝态氮〔NO3〕比铵态氮〔NH4〕更易从土壤中淋失的缘由象土壤胶体一样，硝态氮带一个弱负电荷所以，硝酸根不能被土壤保持，它作为自由离子保存在土壤水中，故在一些降雨条件下和某些土壤中，它通过土壤剖面被淋失这个概念表示如图1-3：(图：图1-3 阳离子吸附于土壤粘粒和有机质，阴离子受到排斥)+- 5. 阳离子交换量〔CEC〕 被土壤胶体保持的阳离子可被其它阳离子取代这就是说他们是可交换性的钙可被交换为氢或钾，反之亦然土壤能够保持的可交换性阳离子的总量〔土壤所带负电荷的总量〕称作土壤的“阳离子交换量”〔CEC〕土壤的CEC越高，它能保持的阳离子越多土壤保持可交换性K和其它阳离子的实力各不一样CEC取决于土壤中存在的粘土和有机质的类型和数量例如，粘粒含量高的土壤比粘粒含量低的土壤能够保持更多的可交换性的阳离子同样，CEC随土壤有机质的增加而增加 土壤CEC可以每101克土壤中的毫克当量数表示，计作meq/101g这样表示的唯一缘由是说明粘粒和有机质的相对CEC粘土矿物的CEC值通常在10至150meq/101g之间有机质的CEC在200至400meq/101g之间。

所以，粘土和有机质的类型及数量极大地影响土壤的CEC值 在土壤高度风化、有机质含量低的地区，CEC值较低土壤风化程度低、有机质含量通常较高，CEC值可能很高CEC值高的粘质土壤能保持大量的阳离子，防止由于淋洗作用引起的潜在损失CEC值低的砂质土壤只能保持少量的阳离子正因如此，施肥时间和施肥量在规划施肥打算中占据重要地位例如，在秋季给极砂性的土壤施钾肥以供来春作物利用的做法可能不明智，特殊是在秋雨和冬雨量高的地区但是，在CEC高的土壤上，便可以在秋季一次平安地施用足够供后茬一、二季作物利用的钾肥另外，分期施氮肥、运用氮肥抑制剂和在作物需氮顶峰期施氮肥都很重要，可以降低氮从砂土乃至细质地土壤中淋溶的可能性 5.1. 阳离子交换量：土壤管理和施肥的助手 阳离子是带正电荷的养分别子和分子，如钙〔Ca〕、镁〔Mg〕、钾〔K〕、钠〔Na〕、氢〔H〕和铵〔NH4〕 粘粒是土壤带负电荷的组份这些带负电的颗粒〔粘粒〕吸引、保持并释放带正电的养分颗粒〔阳离子〕有机质颗粒也带有负电荷，吸引带正电荷的阳离子砂粒不起作用 + 阳离子交换量〔CEC〕是指土壤保持和交换阳离子的实力。

阳离子正电荷的强度各异，这就使得一个阳离子能取代带负电荷土壤颗粒上的另一阳离子 (图：图1-4 阳离子交换示意图) 5.2. 不同阳离子交换量的土壤物理性质 (表：表 不同阳离子交换量的土壤物理性质 )CEC为11-50的土壤 * 粘粒含量高 * 矫正-给定pH需石灰较多 CEC为1-10的土壤 * 砂粒含量高 * 氮，钾易淋失 * 在给定土壤深度内保持养分实力较强 * 矫正-给定pH需石灰少 * 具高粘土含量土壤的物理性质 * 土壤持水量高 5.3. 土壤粘粒和有机质颗粒含量(表：表 土壤粘粒和有机质颗粒含量 )土壤质地 粘粒百分含量 壤砂土 5% 砂壤土 10% 粉壤土 20% 粉粘壤土 30% 粘壤土 35% 粘土 45% * 具高砂粒含量土壤的物理性质 * 土壤持水量低 为了解土壤中养分的行为，我们必需了解粘粒和有机质颗粒的作用全部农业土壤都含有一些粘粒和一些。