土壤基础知识

粮满囤农资人

土壤作为陆地表面的一层疏松物质，由岩石风化而成的矿物质、动植物、微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物以及水分、空气、氧化的腐殖质等组成，土壤不仅具有丰富的肥力，还是植物生长的摇篮。

一、土壤分类

  土壤分类指按照土壤共性和相互联系，划分出土壤类型的完整体系，拟出土壤分类系统。主要目的是能够反映土壤在发生学和地理分布的规律性，揭示各种土壤本身的属性，为土壤区划、土壤调查制图提供基础资料。

  我国现行的分类系统是在1984年全国土壤分类会议讨论基础之上，由全国土壤分类修改小组修订而成，1992年又进行了修订，采用7级分类制，即土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种和亚种。全国土壤共分12个土纲（即铁铝土、淋溶土、半淋溶土、钙层土、干旱土、漠土、初育土、半水成土、水成土、人为土、盐碱土和高山土），30个亚纲，61个土类，231个亚类。

二、土壤成分

土壤的成分比较复杂，一般由矿物质、有机质、土壤生物、水分和空气组成。矿物质直接或间接来自岩石风化物，是土壤的“骨骼”。有机质包括动物和植物的残体，以及其经过微生物作用形成的腐殖质。有机质比重远低于矿物质，但对土壤肥力影响很大，是衡量土壤肥力高低的重要指标。腐殖质的作用主要有：作物养分的主要来源、增强土壤吸肥保水能力、改良土壤物理性质和促进土壤植物的生长。水分和空气贮存在土壤固体颗粒之间的孔隙中，两者的比例并不固定，常会随着外界气温、湿度、降水等条件的变化而此消彼长。土壤孔隙也是细菌、真菌等土壤微生物和蚯蚓、线虫类等土壤动物的生存空间。土壤中的微生物虽小，肉眼无法看到，但其数量十分惊人，而且作用很大，如分解有机质释放出营养元素，供植物利用。

三、土壤形成过程

土壤是由裸露于地表的岩石，在较长的时间中，经过极其复杂的风化过程和成土过程而形成的。风化作用是指地壳表面或近地球表面的岩石在空气、水、温度和生物活动的影响下发生破碎和分解的过程。可分成物理风化、化学风化和生物风化。岩石经风化作用后形成疏松的、粗细不同的矿物碎屑，即为成土母质，同时，植物与微生物在母质的基础上进行有机质的合成与分解，并参与矿物的风化作用，最终形成了能满足植物对空气、水分、养料需要的良好环境，成为成熟土壤。

四、土壤质地

土壤质地一般分为砂土、壤土和黏土三大类。土壤质地是根据土壤机械组成的一定范围划分的土壤类型。直径小于0.01毫米的土粒称泥；直径为1—0.01毫米的土粒称砂；直径大于1毫米的土粒称砾石。根据土壤质地不同将土壤分为砂质土、粘质土和壤质土。

①砂土：这类土壤含砂粒在80%以上，土粒间大孔隙多，土壤容积比重在1.4—1.7克/厘米3之间，因此，土壤昼夜温差大，通透性好，有机质矿质化快，易耕作，但保水保肥能力差，遇水易板结，肥力一般较低。种植作物要增施有机肥和少量多次地勤追化肥。

②粘土：这种土壤含泥粒在60%以上，土壤比重在2.6—2.7克/厘米3之间。土壤硬度大，粘着性、粘结性和可塑性都强，故适耕性差。土壤保水保肥力强，潜在肥力较高。但土紧难耕，土温低，肥效不易发挥。因此，水田要注意管水，提高泥温，多施腐熟性有机肥和热性化肥。

③壤土：这种土壤泥砂比例适中，一般砂粘占40—55%，粘（泥）粒占45—60%。土壤容重1.1—1.4克/厘米3之间。质地轻松，通气透水，保水保肥力强。因此，它是水、肥、气、热协调的优质土壤。

土壤质地直接影响土壤蓄水性、通气性和保肥性。

砂质土含砂粒多，黏粒少，粒间多为大孔隙，土壤通透性良好，透水排水快，但缺乏毛管孔隙，土壤持水量小，蓄水保水抗旱能力差。砂质土主要矿物为石英，缺乏养分元素和胶体，土壤保蓄养分能力低，养分易流失，因而表现为养分贫乏，保肥耐肥性差，施肥时肥效来得快且猛，但不持久。砂质土水少气多，土温变幅大。昼夜温差大，早春土温上升快，称热性土。

黏质土含砂粒少，黏粒多，毛管孔隙特别发达，大孔隙少，透水通气性差，排水不良，不耐涝。土壤持水量大，但水分损失快，保水抗旱能力差。这类土壤含矿质养分较丰富，但通气性差，有机质分解缓慢，腐殖质累积较多;土壤保肥能力强，养分不易淋失，肥效慢、稳而持久。

黏质土土温变幅小，早春土温上升慢，有冷性土之称。土壤胀缩性强，干时田面开大裂、深裂，易扯伤根系。壤质土由于所含砂粒、黏粒比例较适宜，它兼有砂土类和黏土类土壤的肥力优点，既有砂质土的良好通透性和耕性，发小苗等优点，又有黏土对水分、养分的保蓄性，肥效稳而长等优点，适种范围广，是农业生产较为理想的土壤质地。

五、土壤颜色

土壤颜色是土壤最明显的特征。土壤颜色通常与土壤的矿物质成分、有机质含量、排水条件等密切相关。
类别分布成因黑色土壤我国东北到内蒙古东部冬季寒冷，有机质分解慢，积累较多红色土壤南部地区高温多雨，矿物质淋溶作用强，氧化铁含量较高青色土壤东部地区长期积水之地土壤中的铁多以氧化亚铁的形式存在，土壤呈青灰色，如水稻土白色土壤西部地区气候干旱，盐碱比较高，有机质少，水分较少黄色土壤黄土高原在黄土的基础上发育而成

土壤腐殖质一般粘附在土粒的表面，它的多少主要是调节土壤颜色的深浅，黑色的土壤一般是腐殖质含量较高的，因为腐殖质呈黑色和棕色，“黑土地油汪汪，不上肥也长粮”的农谚就是这么来的；而腐殖质含量少时，土壤则呈现灰色或灰白色，如新疆灰漠土。

矿物质让土壤有了除黑以外的其他颜色。氧化铁在土壤中的含量高时，土色发红，或者呈棕红色。氧化铁在土壤里经常发生变化。当它与水作用时，能转变为黄色的水化氧化铁，低洼潮湿的环境是这一变化的适宜条件。因而在这种地方，土壤常显黄色。通风不良，氧气缺乏时，土壤中的氧化铁又变成了氧化亚铁。当土壤中的氧化亚铁较多时，土壤就呈现出灰蓝色。

而白色，常常是与土壤里的盐分变化紧密相连。如碳酸钙、碳酸钠、氯化钠、硫酸钠等盐类，以及高岭土、氢氧化铝等物质在土壤中呈粉末状存在时，都可能让土壤呈现偏白的颜色。

紫色土则是由紫色砂岩和页岩风化物发育形成，在四川地区分布较多，富含钙、磷、钾等营养元素，其土色的决定因子主要为其中含有的结晶性氧化铁和锰化合物。

土壤颜色也是可以改变的，例如呈灰色、灰白色、暗棕色、红棕色等的土壤，大多是原来的白土、红壤、黄壤，在人们耕作、施用有机肥作用下，土壤中腐殖质有所增加，土壤逐步向黑色过渡的颜色。

六、土壤微生物

土壤中的微生物种类较多，有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等。数量也极为庞大，一克土壤中就有几亿到几百亿个。大部分土壤微生物对作物生长发育是有益的，它们对土壤的形成发育、物质循环和肥力演变等均有重大影响，当然也有那么些不被人喜欢的致病微生物。

首先，土壤微生物可以形成土壤结构。土壤并不是单纯的土壤颗粒和化肥的简单结合，作为土壤的活跃组成部分, 土壤微生物在自己的生活过程中，通过代谢活动的氧气和二氧化碳的交换，以及分泌的有机酸等有助于土壤粒子形成大的团粒结构，最终形成真正意义上的土壤。土壤微生物的区系组成、生物量及其生命活动对土壤的形成和发育有密切关系。

其次，土壤微生物最显著的成效就是分解有机质， 比如作物的残根败叶和施入土壤中的有机肥料等，只有经过土壤微生物的作用，才能腐烂分解，释放出营养元素，供作物利用，并形成腐殖质，改善土壤的结构和耕性。

然后，土壤微生物还可以分解矿物质，土壤微生物的代谢产物能促进土壤中难溶性物质的溶解。例如磷细菌能分解出磷矿石中的磷，钾细菌能分解出钾矿石中的钾，以利作物吸收利用，提高土壤肥力。另外，尿素的分解利用也离不开土壤微生物。这些土壤微生物就好比土壤中的肥料加工厂，将土壤中的矿质肥料加工成作物可以吸收利用的形态。

另外，土壤微生物还有固氮作用，氮气占空气组成的4/5，但植物不能直接利用，某些微生物可借助其固氮作用将空气中的氮气转化为植物能够利用的固定态氮化物。

在植物根系周围生活的土壤微生物还可以调节植物生长，植物共生的微生物如根瘤菌、菌根和真菌等能为植物直接提供氮素、磷素和其他矿质元素的营养以及有机酸、氨基酸、维生素、生长素等各种有机营养，促进植物的生长。

七、土壤肥力

土壤肥力就是指土壤能够满足作物生长发育所必需的水分、养分、空气、热量的能力而称之。土壤肥力分为自然肥力和人为肥力；潜在肥力和有效肥力。所谓自然肥力，是指自然土壤在未开垦利用之前所具有的肥力；人为肥力是指人们对土壤进行耕种、施肥、灌溉等农业技术措施而创造出来新的肥力。

1.土壤肥力因素

土壤水分、养分、空气和温度，称为土壤肥力四大因素。土壤肥力的高低，不只是受每个肥力因素数量适当与否的影响，而主要取决于水、肥、气、热之间在一定条件下协调程度的左右。因此，必须研究掌握土壤各个肥力因素状况和它们的相互关系。

2.土壤养分转化

作物需要的养分绝大部份来自土壤，但是，土壤里的养分绝大部份存在于难溶性的矿物质中和有机质中，为迟效性，作物难以吸收利用。而能被当季作物吸收利用的离子态速效养分，只占土重0.005~0.1%，存在于水溶液中和被吸附在土壤胶体表面上。不过，这种迟效养分和速效养分在一定条件下能够相互转化。

①有机碳化合物的转化

土壤中的纤维素、淀粉、双糖、单糖以及脂肪等有机物，都不含氮。它们在土壤中转化有两种情况：一是通气良好时，受好气性细菌和真菌作用，迅速分解，最后产生CO2和H2O，并放出大量的热。这种热是土壤生物化学作用的原动力和土壤微生物生命活动所需能量的来源。CO2是作物进行光合作用的重要原料。二是通气不良时，受嫌气性细菌作用，缓慢分解，只是放出少量的热和CO2，而累积大量的有机酸（乙酸、丁酸）、甲烷、氢等还原性物质，障碍作物生长发育。如水稻“翻秋”或“溶蔸”现象，就是丁酸所害。因此，水田翻压绿肥，结合施石灰，就是为了中和有机酸，消除稻田毒害。

②土壤中氮素的转化

土壤中有机态氮占99%以上，无机态氮不足1%;水田的全氮含量约为0.1—0.2%，无机态氮更少。作物从土壤中吸收的氮素，绝大部份由有机氮转化而来。其转化形成主要有四种：

A、氨化作用：土壤中含氮的有机物，如蛋白质、尿素和壳糖（几丁质）等在氨化细菌作用下，逐渐分解释放出氨，称之氨化作用。不论通气好坏，此过程都能进行。氨与土壤中的酸根结合成铵盐，为作物吸收利用，或被土壤胶体吸附保存。

B、硝化作用：氨或铵盐在通气良好的条件下，经亚硝酸细菌、硝酸细菌等的作用，转化成硝酸的过程，称为硝化作用。由于这种作用是在通气良好的情况下进行，所以NO3-N存在于旱土中，而水田中很少见。NO3-N是作物良好的有效态养分，但不能被土壤胶体吸附，易于随水流失，故深耕松土，保持土壤湿润，有利硝化作用和防止土壤中氨的散失。

C、反硝化作用：当土壤通气不良，并含有大量新鲜有机质和硝酸盐的土壤中，在反硝化细菌的作用下，将硝酸盐还原成作物不能利用的氮气而损失，这个过程称为反硝化作用。这种作用对作物吸收养分和生长带来不利，务必加以阻止。稻田采用浅水间灌，露田通气和施用铵态氮肥，旱土雨后中耕松土，均可防止反硝化作用的发生。

D、生物夺氮作用：土壤中的无机态氮（如铵盐、硝酸盐）部份被微生物、杂草、土壤动物吸收利用，合成生物机体，使土壤有效态氮减少，称生物夺氮作用。尤以微生物夺氮最突出，当土壤中施用大量新鲜的、含纤维素多的有机肥和其它环境条件又适宜，微生物就大量活动与繁殖，消耗掉土壤中有效氮素，从而导致作物氮素养分缺乏或严重不足。因此，凡秸秆还田或施用大量未腐熟的含纤维多的有机肥料，必须配合施用适当的速效氮肥，以补充土壤有效氮素，供作物吸收。

但是生物夺氮作用是暂时的，直到有机肥分解就会停止，同时，微生物死亡后，氮素仍就归还给土壤，让作物吸收利用。所以这与反硝化作用造成的氮素损失是完全不同的。

③土壤中磷素的转化

一般土壤中磷酸总量（以P2O5计算）约在0.05~0.2%之间。红黄壤仅为0.06%左右，就按此计算，这些磷也够供作物若干年丰收所需要。但是，土壤中能为作物很好吸收利用的水溶性磷（如Na、K、NH4等磷酸盐及磷酸一钙）和弱酸溶性磷（如磷酸二钙）很少；而多数为难溶性磷（磷酸二钙）和极难溶性磷（如磷酸铁、磷酸铝）以及有机态磷。它们需经各种转化，才能被作物吸收利用。

土壤无机磷的转化，主要受土壤反应的影响。在强酸性土壤中，磷与铁、铝离子化合生成难溶性的磷酸铁、磷酸铝沉淀而被土壤固定；在石灰性土壤中，磷则成为磷酸三钙被土壤固定。只有当土壤反应处于中性或接近中性（PH值为6.5~7.5）的条件，磷的有效性才提高。

土壤有机磷的转化。土壤中，有机磷化合物主要有核蛋白、核酸、卵磷脂、植素以及植物体内其他含磷化合物。它们是在土壤微生物的作用下，进行水解释放出磷酸。这种磷酸和水解性磷一样，在土壤中再进行着各种转化，变成有效磷酸盐供作物吸收利用。

④土壤中钾素的转化

土壤中钾的含量与成土母质、土壤质地和有机肥料的施用关系极大。土壤中的钾，根据对作物有效性的高低，分为四大类：一是水溶性钾。如KNO3、KCl、KHCO3等，可以被作物直接吸收，但土壤中的含量却极少；二是代换性钾。系土壤胶体上吸附的钾，作物亦可以直接利用，但土壤中含量也少，仅占土壤全钾量的0.1~0.5%。通常说的有效钾，是指水溶性钾与代换性钾的总和。但它只占土壤总钾量的1~2%；三是微生物活体钾。这类钾存在微生物活体内，但在微生物死亡分解后，可被作物吸收利用；四是矿物钾。系指矿石（钾云母、正长石）中含的钾，是矿物在钾细菌和各种酸的作用下，释放出的水溶性钾。这类钾在土壤中含量最多，占土壤含钾总量98%以上。不过，土壤中的钾和氮、磷一样，并不能满足作物生活的需要，亦须依靠施肥来补充。

土壤中各种类型的钾，在一定的条件下，也可相互转化。难溶性含钾矿物，在各种酸类或钾细菌的作用下，可以释放出水溶性钾。但在含粘粒多的土壤中，由于粘土具有湿胀干缩的特性，在土壤干湿交替频繁中，土壤中的水溶性钾或代换性钾被粘土矿物固定起来，成为一种不能移动的钾，使作物根系无法吸收。

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