第一章 ? ? ?土壤物質(zhì)組成

第一節(jié)??????土壤礦物質(zhì)???

簡述：土壤是由礦物質(zhì)與有機(jī)質(zhì)（土壤固相）、土壤空氣（土壤氣相）和土壤水（土壤液相）三相組成。對于結(jié)構(gòu)良好、適合植物生長的土體，一般土體容積的一半是由固體成分（礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)）組成，另一半則是由顆粒間孔隙組成（內(nèi)充滿土壤溶液和土壤空氣）。土壤礦物以粗細(xì)不一、形狀各異的顆粒形式存在，即是通常所說的土壤顆粒（簡稱土粒）。土壤中土粒大小和數(shù)量的構(gòu)成狀況稱為土壤顆粒組成（機(jī)械組成），它是判斷土壤質(zhì)地的基礎(chǔ)。?

土壤礦物質(zhì)的來源：土壤中的礦物質(zhì)來自巖石的風(fēng)化產(chǎn)物。巖石圈以氧、硅、鋁和鐵4種元素為主。而作為植物所需的營養(yǎng)元素不僅含量少，而且大部分以難溶化合物形式被封閉在巖石中，所以表層巖石必須經(jīng)過風(fēng)化破碎、外力搬運(yùn)及沉淀下來形成母質(zhì)，母質(zhì)經(jīng)成土作用形成土壤，營養(yǎng)元素才可能釋放出來。?

一、???土壤礦物質(zhì)的來源

巖石的風(fēng)化：

1.????物理風(fēng)化：外力作用主要包括：溫度、結(jié)冰、水流和大風(fēng)的磨蝕作用等。物理風(fēng)化使巖石破碎成較疏松的堆積物，增大了表面積，產(chǎn)生了通氣性和透水性。

?2.????化學(xué)風(fēng)化：一般包括溶解、水化、水解和氧化等作用。徹底改變了原來巖石內(nèi)部礦物質(zhì)的組成和性質(zhì)，產(chǎn)生一批新的次生粘土礦物。同時，化學(xué)風(fēng)化使巖石釋放出一些植物礦質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)，如K+、Ca2+和Mg2+等，它們是植物養(yǎng)料的最初來源。

3.????生物風(fēng)化：使風(fēng)化產(chǎn)物中的植物營養(yǎng)元素在土壤母質(zhì)表層集中，同時積累有機(jī)質(zhì)，發(fā)展土壤肥力，因而也就意味著土壤成土過程的開始。???????

?巖石、礦物經(jīng)過風(fēng)化形成疏松的堆積物——成土母質(zhì)

二、???土壤的顆粒組成

（一）土壤粒級分類?土粒分級一般是根據(jù)土粒當(dāng)量粒徑分為石礫、砂粒、粉砂粒和黏粒4級。

（二）土壤顆粒各粒級的特征

1.????石礫及砂粒：粒級大，抗風(fēng)化，養(yǎng)分釋放慢，比表面積小，無可塑性、黏結(jié)性、黏著性、吸附性和脹縮性。SiO2含量在80%以上，有效養(yǎng)分貧乏。

?2.????粉粒：有微弱的可塑性和脹縮性；濕時有明顯的黏結(jié)性，干時黏結(jié)性減弱。粒間孔隙毛管作用強(qiáng)，毛管水運(yùn)動速度快。

?3.????黏粒：粒間孔隙小，吸水易膨脹，使孔隙堵塞，土壤水分運(yùn)動極慢?？伤苄?、黏著性和黏結(jié)性極強(qiáng)，干時收縮堅(jiān)硬，濕時膨脹，保水保肥性強(qiáng)，營養(yǎng)元素豐富。

三、???土壤質(zhì)地及其利用改良

（一）土壤質(zhì)地與肥力的關(guān)系?

1.????砂土類：砂土類土壤廣泛分布在新疆、青海、甘肅和內(nèi)蒙古等西北部干旱少雨的省區(qū)及各地沿河、沿海地區(qū)。砂質(zhì)土主要礦物成分是石英，含養(yǎng)分少。砂土保肥性差，施肥后因灌水、降雨而易淋失。因此施用化肥時，要少施勤施，防止漏失。施入砂土的肥料，因通氣好，養(yǎng)分轉(zhuǎn)化供應(yīng)快，一時不被吸收的養(yǎng)分，土壤保持不住，故肥效常表現(xiàn)為猛而不穩(wěn)，前勁大而后勁不足，生產(chǎn)上表現(xiàn)為“早施一把草，多施容易倒”。而只施基肥不注意追肥，會產(chǎn)生“發(fā)小苗不發(fā)老苗”的現(xiàn)象。砂質(zhì)土因含水量低，熱容量較小，易增溫也容易降溫，晝夜溫差較大。旱地條件下砂質(zhì)土松散易耕，宜耕期長，耕后疏松不結(jié)塊。但在水田中，由于粉砂和細(xì)砂含量高，故缺少有機(jī)質(zhì)的砂土泡水后容易淀漿板結(jié)，俗稱“閉沙”，栽秧時要隨耙隨插。

?2.????黏土類：大孔隙少，小孔隙（包括無效孔隙）多，故通氣不良，透水性差，易產(chǎn)生地表徑流；內(nèi)部排水慢，易受漬害和積累還原性有毒物質(zhì)，故需深溝高畦，以利排水通氣。黏土上施肥后肥效穩(wěn)而長，后勁足。有時施肥不足時表現(xiàn)不出肥效來，這種情況下要適當(dāng)增加用肥量或肥料集中施于根際附近。黏土保水力強(qiáng)、含水量多、熱容量較大，升溫慢降溫也慢，晝夜溫差小，因而作物一受凍害就難以恢復(fù)。在黏土上種植的作物在苗期也常由于土溫低、氧氣少、有效養(yǎng)分少而生長緩慢，小苗瘦弱矮黃；但生長后期因肥勁長，水分、養(yǎng)分充足而生長茂盛，作物結(jié)實(shí)率、千粒重均較高，出現(xiàn)所謂“發(fā)老苗不發(fā)小苗”現(xiàn)象。黏土濕時泥爛，干時緊實(shí)堅(jiān)硬，耕作費(fèi)力，宜耕期短。頂土弱的種子不易出苗，容易產(chǎn)生缺苗斷壟現(xiàn)象。因此，黏土必須掌握宜耕期操作，注意整地質(zhì)量。?

3.????壤土類：廣泛分布于黃土地區(qū)、華北平原、松遼平原、長江中下游、珠江三角洲河網(wǎng)平原及河流兩岸沖積平原上。壤土類由于砂黏適中，兼有砂土類和黏土類的優(yōu)點(diǎn)，消除了砂土類和黏土類的缺點(diǎn)，群眾稱之為二合土，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上質(zhì)地比較理想的土壤。

（二）土壤質(zhì)地的評價(jià)及其合理利用

一般土壤質(zhì)地層次構(gòu)造以耕層為沙壤至輕壤，下層為中壤至重壤為好，這樣的構(gòu)造，兼?zhèn)渖靶酝梁宛ば酝恋膬?yōu)點(diǎn)，為作物豐產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)。大多數(shù)作物適合表層為輕壤土，其厚度不少于15-20cm，能達(dá)到30cm更好；下層質(zhì)地為中壤至重壤，以40-50cm為佳，這種質(zhì)地構(gòu)型就是北方常說的“蒙金土”。

（三）土壤質(zhì)地的改良

?1.????增施有機(jī)肥料，改良土性：增施有機(jī)肥料，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，既可以改良砂土，也可以改良黏土，這是改良土壤質(zhì)地最有效和簡便的方法。

?2.????摻砂摻黏，客土調(diào)節(jié)。摻砂摻黏的方法有遍摻、條摻和點(diǎn)摻3種。遍摻即將砂土或黏土普遍均勻地在地表蓋一層后翻耕，這樣效果好，見效快，但一次用量大，費(fèi)勞力。條摻和點(diǎn)摻是將砂土或黏土摻在作物播種行或穴中，用量較少，費(fèi)工不多，也有一定效果，但需連續(xù)幾年方可使土壤質(zhì)地得到全面改良。

3.????翻淤壓砂，翻砂壓淤

?4.????引洪放淤，引洪漫沙：可把洪水有控制地引入農(nóng)田，使淤泥沉積于砂質(zhì)土壤中，即可增厚土層，改良質(zhì)地，肥沃土壤。群眾有“一年洪水三年肥”之說。引洪放淤改良砂土?xí)r要注意提高進(jìn)水口，以減少砂粒進(jìn)入；如引洪漫沙改良黏土?xí)r，則應(yīng)降低進(jìn)水口，以引入多量粗砂。引洪過程中，要邊灌邊排，流沙留泥不留水。

?5.????種草種樹，培肥改土

?6.????因土制宜，加強(qiáng)管理

第二節(jié)???土壤有機(jī)質(zhì)

一、???土壤有機(jī)質(zhì)的特性

（一）?????土壤有機(jī)質(zhì)的來源及存在形態(tài)

1.???土壤有機(jī)質(zhì)的來源：原始土壤中，最早出現(xiàn)母質(zhì)中的有機(jī)體是微生物。隨著生物的進(jìn)化和成土過程中的發(fā)展，動植物殘?bào)w及其分泌物就成為土壤有機(jī)質(zhì)的基本來源。

2.???土壤有機(jī)質(zhì)的存在形態(tài)：通過各種途徑進(jìn)入土壤的有機(jī)質(zhì)，不斷被土壤微生物分解，所以土壤有機(jī)質(zhì)一般呈下述3種形態(tài)。

（1）新鮮的有機(jī)質(zhì)???剛進(jìn)土壤不久，仍保持原來生物體解剖學(xué)特征的動植物殘?bào)w

（2）半分解的有機(jī)質(zhì)???多少受到微生物分解，原形態(tài)結(jié)構(gòu)遭到破壞，已失去解剖學(xué)特征的有機(jī)質(zhì)，其多呈分散的暗黑色碎屑和小塊，如泥炭等。

（3）腐殖質(zhì)???經(jīng)微生物分解和再合成的一種褐色或暗褐色特殊的高分子有機(jī)化合物。腐殖質(zhì)與礦物質(zhì)土粒緊密結(jié)合，不能用機(jī)械方法分離。它是土壤有機(jī)質(zhì)中最重要的一種形態(tài)，占有機(jī)質(zhì)總量的85%-90%，對土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和生物性質(zhì)都有良好作用。通常把土壤腐殖質(zhì)含量高低作為衡量土壤肥力水平的主要指標(biāo)之一。

?（二）?????土壤有機(jī)質(zhì)的組成?

基本元素組成是碳52%-58%、氫3.3%-4.8%、氧34%-39%、氮3.7%-4.1%。土壤有機(jī)質(zhì)一般可分為腐質(zhì)物質(zhì)60%-80%和非腐質(zhì)物質(zhì)20-40%兩大部分。

（三）?????土壤有機(jī)質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化

?土壤有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下，向著兩個方向轉(zhuǎn)化，即有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化和有機(jī)質(zhì)腐殖化。前者是有機(jī)質(zhì)中養(yǎng)分的釋放過程，后者是土壤腐殖質(zhì)的形成過程。

1.???土壤有機(jī)質(zhì)的礦化過程?（1）????????不含氮的簡單有機(jī)化合物的分解和轉(zhuǎn)化，最難分解的是木質(zhì)素，但在其專性細(xì)菌作用下，也能緩慢分解。在嫌氣條件下，木質(zhì)素的分解極慢，所以，沼澤泥炭地的木質(zhì)素含量一般都特別高。?（2）????????含氮有機(jī)質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，土壤含氮有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化主要有水解、氨化、硝化和反硝化。

2.???土壤有機(jī)質(zhì)的腐殖化過程：目前一般認(rèn)為腐殖化過程分兩個階段，第一階段是植物殘?bào)w分解產(chǎn)生簡單的有機(jī)化合物；第二階段是通過微生物對這些有機(jī)化合物的代謝作用和反復(fù)的循環(huán)利用，合成多元酚和醌；或來自植物的類木質(zhì)素聚合形成高分子的多聚化合物，即腐殖質(zhì)。

3.???影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的因素：土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的主要驅(qū)動力是土壤微生物。因此，凡是影響土壤微生物活動的因素都會影響有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。

（1）????????植物殘?bào)w的特性?微生物生命活動需要碳素和氮素，氮是組成微生物體細(xì)胞的要素，而有機(jī)質(zhì)中的碳則既是構(gòu)成微生物體細(xì)胞的主要成分，又是微生物活動的能量來源。細(xì)菌每分解25份C需要一份N以獲取分解時所需要的能量和組成本身的細(xì)胞物質(zhì)，而C/N較大的有機(jī)質(zhì)分解緩慢，易引起微生物與植物爭氮。同時C/N大時，由于土壤能源過多，加上通氣不良，引起反硝化作用。由此，在向土壤施入有機(jī)質(zhì)如秸稈還田及其他有機(jī)肥時，應(yīng)注意C/N是否適當(dāng)，當(dāng)C/N過大，則需要補(bǔ)充一定的速效氮肥，以降低其C/N，以免造成微生物與作物爭氮的不良局面。

（2）????????土壤水、氣、熱條件?土壤通氣良好，氧氣充足時，好氣微生物數(shù)量增多且活性增強(qiáng)，有機(jī)物質(zhì)分解較快而徹底，有利于養(yǎng)分的釋放。通氣不良反之。一般溫度在30攝氏度，土壤水分含量接近于最大持水量的60%-80%時，有機(jī)質(zhì)分解強(qiáng)度最大。

（3）????????土壤酸堿性?一般微生物活動最適的土壤酸堿度為中性附近（6.5-7.5）?土壤有機(jī)質(zhì)的含量與其黏粒含量具有極顯著的正相關(guān)，黏質(zhì)土和粉質(zhì)土通常比砂質(zhì)土含有更多的有機(jī)質(zhì)。腐殖質(zhì)與黏粒膠體結(jié)合形成的黏粒腐殖質(zhì)復(fù)合體，免遭微生物的分解破壞。

（四）?????土壤腐殖質(zhì)的組成和性質(zhì)

1.土壤腐殖質(zhì)的組成:?胡敏酸和富里酸統(tǒng)稱為腐殖酸，占腐殖質(zhì)的60%左右，通常都以腐殖酸作為腐殖質(zhì)的代表，土壤真正有力地腐殖酸很少。富里酸的酸性很強(qiáng)大，活性大，對礦物的風(fēng)化和鹽基的淋溶作用強(qiáng)，是酸性森林土壤腐殖質(zhì)的主要成分。胡敏酸的一價(jià)鹽類溶于水，而與二價(jià)以上的鹽基離子形成的鹽類都不溶于水，這一性質(zhì)使胡敏酸成為水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成不可缺少的物質(zhì)。

2.土壤腐殖質(zhì)的性質(zhì):（1）腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性：溫帶地區(qū)一般植物殘?bào)w的半分解期短于3個月，新形成有機(jī)質(zhì)的半分解期為4-9年。????（2）腐殖質(zhì)的吸水性及溶解度：胡敏酸與一價(jià)鹽基離子形成的鹽類均溶于水，育兒假離子形成的鹽類溶解度很低。富里酸的一價(jià)、二價(jià)鹽類均溶于水，三價(jià)鹽類在堿性環(huán)境中溶解度較低。????（3）腐殖質(zhì)的帶電性：土壤腐殖質(zhì)所帶的電荷屬于可變電荷，其電荷量隨土壤PH變化而變化。腐殖質(zhì)對陽離子有很高的吸附力。

3.我國主要土類中腐殖質(zhì)中的特征:???我國東北黑土，不僅腐殖質(zhì)含量高，而且腐殖質(zhì)中以胡敏酸為主體，分子質(zhì)量較大，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，活性胡敏酸含量較低。西部土壤中游離碳酸鈣含量較多，灰漠土中幾乎沒有活性胡敏酸。由東北的黑土往南經(jīng)棕壤、黃棕壤至紅壤、磚紅壤，胡敏酸在腐殖質(zhì)中的比重逐漸降低，分子質(zhì)量逐漸降低，活性胡敏酸比例逐漸增高。土壤漬水有利于胡敏酸的形成，卻不利于分子的增大和復(fù)雜化，在漬水條件下，微生物活動差，水分過多阻礙了胡敏酸分子的進(jìn)一步的縮合，故分子結(jié)構(gòu)較簡單。

?二、???土壤有機(jī)質(zhì)的作用

（一）?????土壤有機(jī)質(zhì)對土壤肥力的影響

1.???提高土壤的持水性，減少水土流失

2.???提供植物需要的養(yǎng)分：極低濃度的腐殖質(zhì)（胡敏酸）分子溶液，對植物有刺激作用。例如，能改變植物體內(nèi)糖類的代謝，促進(jìn)還原糖的積累，提高細(xì)胞的滲透壓，從而提高植物的抗旱性；能提高種子氧化酶的活性，加速種子發(fā)芽和對養(yǎng)分的吸收；還可增強(qiáng)根系的呼吸作用，提高細(xì)胞膜的透性和對養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)根系發(fā)育。

3.???改善土壤物理性質(zhì)：由于多糖的腐殖質(zhì)的黏結(jié)力比砂粒強(qiáng)，在砂性土壤上，能增強(qiáng)砂土的黏結(jié)性而促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，從而提高砂質(zhì)土的保肥、保水能力。腐殖物質(zhì)對土壤的熱特性也有一定的影響。腐殖物質(zhì)是一種深色的物質(zhì)，深色土壤吸熱快，在同樣日照條件下，其土溫高。

4.???提高土壤的保肥性和緩沖性：腐殖質(zhì)屬兩性膠體，具有較強(qiáng)的緩沖能力，當(dāng)土壤溶液中H+或OH-過多時，通過離子交換作用，可降低土壤的酸性或堿性，避免土壤PH發(fā)生劇烈變化。

5.???提高土壤生物和酶的活性，促進(jìn)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化：土壤微生物量與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著的正相關(guān)，且有機(jī)質(zhì)不想新鮮植物殘?bào)w那樣對微生物產(chǎn)生迅猛的激發(fā)效應(yīng)，而是持久穩(wěn)定地向微生物提供能源。正因?yàn)槿绱?，含有機(jī)質(zhì)含量高的土壤，肥力平穩(wěn)而持久，作物不易產(chǎn)生猛發(fā)或脫肥現(xiàn)象。

第二章?????????????土壤的基本性狀?

第一節(jié)????土壤的孔隙性

一、?土壤的相對密度和容重：相對密度略，土壤容重是指單位體積的自然狀態(tài)土壤（包括孔隙）的質(zhì)量或重量，通常以g/cm3表示。土壤容重與孔隙容積大小呈負(fù)相關(guān)。土壤容重可作為判斷土壤肥力狀況的指標(biāo)之一。土壤容重過大，表明土壤緊實(shí)，不利于透水、通氣、扎根，并會造成Eh（后面會說）下降而出現(xiàn)各種有毒物質(zhì)危害根系。土壤容重過小，又會使有機(jī)質(zhì)分解過速，并使植物根系扎不牢而易傾倒。?

二、?土壤孔隙類型：土壤的孔隙按其孔徑大小可分為毛管孔隙、通氣孔隙和非活動孔隙。 （1）??????非活性孔隙：這種孔隙中所保持的水分是靠土粒表面吸附力的作用，而不是靠毛管里的作用，水分運(yùn)動極其緩慢。這種孔隙在農(nóng)業(yè)上利用是不良的，故稱無效孔隙。?

（2）??????毛管孔隙：由于水分能借毛管引力保持在毛管孔隙中，故稱為毛管水。毛管水移動迅速，是植物最有效的水分形態(tài)。

（3）??????通氣孔隙：通氣孔隙的大小和數(shù)量直接影響土壤的通氣透水性能。在不同的土壤中，孔隙狀況有差別。砂質(zhì)土壤，容重較高，總孔隙度較低，但孔隙中非毛管孔隙度較大，因而砂質(zhì)土在容重1.7g/m3的情況下，作物根系仍能正常生長。但在黏重土壤孔隙中，主要是毛管孔隙，在容重達(dá)1.5g/m3以上時，作物的根系就受到明顯影響。疏松的土壤，孔隙度增加，實(shí)際上是大孔隙增加引起的。緊實(shí)的土壤，孔隙度降低主要是由于大孔隙減少引起的。實(shí)踐證明，一般作物適宜的土壤孔隙度為50%左右或者稍高一些。其中無效孔隙應(yīng)盡量少，通氣孔隙要求10%以上。通氣孔隙與毛管孔隙之比以1:1或1:2為好。孔隙的分布要求耕層多于下層，達(dá)到“上虛下實(shí)”。?

第二節(jié)????土壤的結(jié)構(gòu)性?

一、?土壤結(jié)構(gòu)體的類型?

1.??塊狀和核狀結(jié)構(gòu)。2.柱狀和棱柱狀結(jié)構(gòu)。3.片狀結(jié)構(gòu)。4.團(tuán)粒狀和粒狀結(jié)構(gòu)：關(guān)鍵是團(tuán)粒狀其他都是有問題。結(jié)構(gòu)好、肥力高的稻田土壤，在漬水后大的結(jié)構(gòu)體能散開成較粗的微團(tuán)粒，顯得土壤融和，松軟，有利于根系生長。在微團(tuán)粒內(nèi)可閉蓄空氣，微團(tuán)粒間為自由水，為漬水條件下水氣共存創(chuàng)造條件，使Eh不會過低，有利于根系吸收，并且使有毒物質(zhì)不致大量出現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)的土壤，干后易成碎塊狀，不僵板，裂縫少，滲損小，泥性勻活，土肥相融。結(jié)構(gòu)差的稻田，漬水后結(jié)構(gòu)體不呈微團(tuán)聚體，而多呈大型結(jié)構(gòu)體或徹底散成單粒狀，造成泥核，淀漿或浮泥等狀態(tài)，一經(jīng)干燥，大土塊非常堅(jiān)硬，不利于水稻生長。所以，微團(tuán)聚體的多少，是衡量稻田土壤肥力高低的重要指標(biāo)之一。

二、?團(tuán)粒結(jié)構(gòu)與土壤肥力?

在團(tuán)粒之間是大孔隙，團(tuán)粒內(nèi)部是毛管孔隙。當(dāng)降雨時，大量水分通過大孔隙滲入土中，很少發(fā)生徑流。進(jìn)入土壤的水分，在毛細(xì)管引力的作用下，迅速由大孔隙轉(zhuǎn)入團(tuán)粒內(nèi)部的的毛管孔隙中被保存，既蓄足了水，又透水通氣。干旱時，由于土壤中毛管常為團(tuán)粒結(jié)構(gòu)間的大孔隙所隔斷和表層因失去水分而形成一個隔層，下部水分不再向上移動蒸發(fā)，所以保水性較好。研究證明，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤從表層土壤中由蒸發(fā)而損失的最大水量是總降雨量的15%，（其他的非團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤可達(dá)50%），因此團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤水氣矛盾不尖銳，保水抗旱能力強(qiáng)。具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤保肥供肥性好，能持續(xù)提供植物養(yǎng)分。團(tuán)粒之間的大孔隙充滿空氣，團(tuán)粒內(nèi)部毛管孔隙儲存水分。這樣在團(tuán)粒表面的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行好氣分解，有利于礦質(zhì)化釋放養(yǎng)分。在團(tuán)粒內(nèi)部的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行厭氧分解和腐殖質(zhì)化，有利于養(yǎng)分保存。