第一节　土壤

一、土壤的概念

土壤是农业生产的基本条件,是作物生长发育的物质基础,是人类赖以生存的重要资源和生态条件。由于不同学科的科学家对土壤的概念存在着不同的认识,要想给土壤下一个严格的定义是很困难的。土壤学家和农学家传统地把土壤定义为:发育于地球陆地表面,能生长绿色植物的疏松多孔结构表层。在这一概念中,阐述了土壤的主要功能是能生长绿色植物,具有生物多样性,所处的位置在地球陆地的表层,它的物理状态是由矿物质、有机质、水分、空气和生物组成的具有孔隙结构的介质。

二、土壤物质组成

土壤是由矿物质和有机质(固相)、水分(液相)、空气(气相)三相物质组成的疏松多孔体(图1-1)。固相物质的体积约占50%,其中38%是矿物质颗粒,它构成土壤的主体,搭起土壤的骨架,好比是土壤的骨骼;12%是有机质,主要是腐殖质,它好比是土壤的肌肉,它是土壤肥力的保证。在固体物质之间,存在着大小不同的孔隙,它占据了土壤体积的另一半。孔隙里充满了水分和空气,水分一般占土壤体积的15%～35%,在水分占据以外的孔隙中充满着空气。土壤水分实际上是含有可溶性养分的土壤溶液,它在孔隙中可以上下左右运行,好比是土壤的血液。孔隙中的空气与大气不断地进行交换,大气补给土壤氧气,土壤又吐出二氧化碳,好比土壤也在呼吸。

(一)土粒分级

通常按照粒径的大小和性质的差异,将土粒划分成若干等级,称为土粒分级。同一粒级范围的土粒大小、成分和性质基本相近;不同粒级间的土粒大小、成分和性质均有较大差异。一般将土粒分为石砾、砂粒、粉粒和黏粒四大基本粒级,然后进行细分。当前,我国常见的土粒分级标准见表1-1。

(二)土壤质地及其分类标准

不同的土壤,其固体部分颗粒组成的比例差异很大,而且很少是由单一的某一粒级土壤颗粒组成的,即使是最粗的砂土或最细的黏土,也不只是由纯砂粒或纯黏粒所组成的,而是砂粒、粉粒、黏粒都有,只不过是各粒级所占的比例不同(如砂土中砂粒占的比例大,而黏土中黏粒占的比例大)。因此,我们把土壤中各级土粒的配合比例或土壤中各级土粒的质量百分数称为土壤机械组成。土壤质地则是根据不同机械组成所产生的特性而划分的土壤类别。质地是土壤的一种十分稳定的自然属性。在生产实践中,质地常常作为认土、用土和改土的重要依据。一般将土壤质地分为砂土、壤土和黏土三大组,每组再细分(表1-2)。土壤质地可以用仪器来测定,也可以用简单的手摸方式来确定。

(三)不同质地土壤的生产特性

1.砂质土

砂质土以砂土为代表,也包括缺少黏粒的其他轻质土壤(粗骨土、砂壤土),它们都有一个松散的土壤固相骨架,砂粒很多而黏粒很少,粒间孔隙大,降水和灌溉水容易渗入,内部排水快,但蓄水量少而蒸发失水强烈,水汽由大孔隙扩散至土表而丢失。砂质土的毛管较粗,毛管水上升高度小,若地下水位较低,则不能依靠地下水通过毛管上升作用回润表土,所以抗旱力弱。只有在河滩地上,地下水位接近土表,砂质土才不致受旱。因此,砂质土在利用管理上要注意选择种植耐旱作物和品种,保证水分供应,及时进行小定额灌溉,要防止漏水漏肥,采用土表覆盖以减少土壤水分蒸发。

砂质土的养分少,又因缺少黏粒和有机质而保肥性差,人畜粪尿和硫酸铵等速效性肥料易随雨水和灌溉水流失。砂质土要强调增施有机肥,适时追肥,并掌握勤浇薄施的原则。

砂质土含水少,热容量比黏质土小,白天接受太阳辐射增温快,夜间散热降温也快,因而昼夜温差大,对块茎、块根作物的生长有利。早春时砂质土的温度上升较快,称为热性土,在晚秋和冬季,一遇寒潮则砂质土的温度就迅速下降。

由于砂质土的通气性好,好气性微生物活动强烈,有机质分解迅速并释放出养分,使农作物早发,但因有机质累积难故其含量常较低。

砂质土耕作阻力小,耕后质量好,宜耕期长。适宜种植生长期短、耐瘠薄,要求土质疏松、排水良好的作物,如花生、薯类、豆类、芝麻、果树等。

这类土壤主要分布于我国西北部地区,如新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、青海的山前平原及各地河流两岸、滨海平原一带。

2.黏质土

黏质土包括黏土和黏壤土(重壤土)等质地黏重的土壤。此类土壤的细粒(尤其是黏粒)含量高而粗粒(砂粒、粗粉砂)含量极少,常呈紧实黏结的固相骨架。粒间孔隙数量比砂质土多但甚为狭小,有大量非活性孔(被束缚水占据的)阻止毛管水移动,雨水和灌溉水难以下渗而排水困难,易在犁底层或黏粒积聚层形成上层滞水,影响植物根系下伸。所以,采用深沟、密沟、高畦或通过深耕和开深线沟破坏紧实的心土层以及采用暗管和暗沟排水等,可以避免或减轻涝害。

黏质土含矿质养分(尤其是钾、钙等盐基离子)丰富,而且有机质含量较高。黏质土的孔隙小且往往为水占据,通气不畅,好气性微生物活动受到抑制,有机质分解缓慢,腐殖质与黏粒结合紧密而难以分解,因而容易积累。所以,黏质土的保肥能力强,氮素等养分含量比砂质土中要大得多,但死水(植物不能利用的束缚水)容积和迟效性养分也多。

黏质土蓄水多,热容量大,昼夜温度变幅较小。在早春,水分饱和的黏质土(尤其是有机质含量高的黏质土)土温上升慢,农民称之为冷性土。但在受短期寒潮侵袭时,黏质土降温也较慢,作物受冻害较轻。

缺少有机质的黏土,其耕性特别差,干时硬结,湿时泥泞,对肥料的反应呆滞。黏质土的耕作阻力大,所以也称重土,它干后龟裂,易损伤植物根系。对于这类土壤,要增施有机肥,注意排水,选择在适宜含水量的条件下精耕细作,以改善其结构性和耕性。

黏质土种植作物往往“发老苗,不发小苗”,即出苗晚,长势差,缺苗断垄现象严重,而中后期易出现徒长、贪青晚熟现象。其适宜种植稻、麦、玉米、高粱等生长期长、需肥量大的作物。主要作物的适宜土壤质地范围见表1-3。

3.壤质土

这类土壤在北方又称为二合土,其砂黏比例一般为6􀏒4左右,大小孔隙比例适中,故兼有砂质土和黏质土的优点,既通气透水,又保水保肥,耕性好,土壤的水、肥、气、热以及扎根条件协调,种植作物“既发小苗,又发老苗”,适合种植各种作物,是农业上较理想的土壤。

这类土壤主要分布于黄土高原、华北平原、松辽平原、长江中下游平原、珠江三角洲及河流两岸冲积平原上。