*接2019年3月1日 第5期*

2、土壤肥力因素

　　（1）土壤水分状况。首先，作物的生长发育需要大量的水。一般作物要获得一份产量，必须消耗500～1,000份的水，这些水都是从土壤中供给；作物吸收的养分也需要溶于水后才能被利用；土壤微生物的活动以及土壤养分的分解和转化都需要水。其次，水分直接对土壤空气与热量状况起着制约的作用，同时还影响着土壤的胀缩性、粘着性、粘结性和耕性等性质。这表明，土壤水分不仅为作物生长发育的必需，而且还可以通过控制土壤水分状况来使肥、气、热关系协调。

　　①土壤水分类型：土壤水分按其受作用力的不同，一般分为三种：

　　A、束缚水：土粒表面引力作用下，紧紧地束缚在土粒周围的水分。这种水在土壤中移动极慢，且有一部份在土粒表面不移动，所以很难被作物吸收。当土壤含水量达到仅有束缚水量时，作物就出现凋萎现象。

　　B、毛管水：在土壤毛细管引力作用下，保持在曲折微细的土壤孔隙里的水。这种水能沿着毛细管孔隙向各个方向移动，从湿度大的土层移向湿度小的土层。它是土壤中最适于作物吸收利用的水分。油砂土、潮砂土出现的“回潮”或“回润”现象，就是毛管水的上升运动，把地下水引到耕层的缘故。

　　C、重力水：土壤水分含量超过土壤毛管力的作用范围时，过多的水受重力的影响向下渗漏，这种渗漏水称为重力水。尽管渗漏作用会造成漏水漏肥的现象，但不论水田还是旱土，适当的渗漏是必要的，它有利于土壤空气的更新及有害还原物质的向下移动和淋失。

　　②水稻土壤水分状况：水稻土壤在淹水时期，耕作层水分呈现过于饱和状态，由于重力作用，不断地垂直渗漏。根据水分的垂直渗漏特点，水稻土分成三个类型：

　　A、地下水型：这类水稻土，地下水位高（地下水位距地表在60厘米以内），排水不良，灌溉水层和地下水相连，通透性能差，泥温低。如冷浸田、滂泥田和深脚鸭屎泥土。

　　B、地表水型：这类水稻土，地下水位很深（超过150厘米），灌溉水下渗不能达到地下水层，排水虽良好，但不耐干旱。如高岸田、天水田和大部分梯田。

　　C、良水型：这类水稻土，地下水位在60～150厘米之间，灌溉水层与地下水位不相连接，但土壤毛管水可以上下流通，这类田一般分布在垅田上面或一排、二排田。

　　三种类型的水稻土以良水型的土壤肥力最好，一般是高产稳产稻田。适当渗漏对水稻土是必要的，它有助于土壤空气的更新和有毒物质的排除。当然也不可过大，以免造成养分流失。一般以灌1寸水能保存三天为限，即渗漏量为0.5～1.0厘米/24小时最适当。

　　（2）土壤空气状况。土壤空气与土壤微生物活动、养分转化有密切关系，对作物根系发育亦有影响。作物生长发育各个时期对土壤空气都有一定的要求。

　　①土壤空气的成分：土壤中的空气，一部分是由大气进入，一部分是由土壤中生物化学过程所产生。土壤中生物（作物根系和微生物）生命活动的影响和有机质的分解作用会不断消耗氧气和产生二氧化碳及其它气体，致使土壤空气与大气的成分有显著区别：土壤空气中氧气含量低于大气，而二氧化碳的含量则高于大气；另外，土壤空气经常为水汽所饱和，大气湿度一般只达50%～90%；土壤空气有时还含有少量的还原性气体，如甲烷、氢气、氨和硫化氢等。

　　②水稻土空气状况的特点：水稻土壤由于季节性或常年淹水，土壤空气与大气之间的气体交换被水层隔绝，常处于还原状态。作物生命活动消耗的氧，只能靠作物茎叶的输氧组织将大气中的氧输送到根部，再由根将氧分泌出来，造成根际微域氧化环境，防止稻根被周围还原性物质毒害。这正是水稻能在缺氧环境中生长的秘密所在。

　　所以，水田土壤空气状况的特点具有明显的层次性和微域性。在耕作层表面数毫米至1厘米处为氧化层，因铁成高价化合物状况，土色呈黄褐或黄棕色。在氧化层以下的耕作层为还原层，铁成低价化合物状况，土色呈青灰或兰灰色。但靠近根际周围的土壤，常因水稻根群的泌氧作用而出现锈斑和锈纹。

　　③土壤空气在土壤肥力中的地位：土壤空气供给作物根系呼吸作用所需要的氧。如果缺氧，根系发育就会受到影响，吸水吸肥机能减弱，甚至死亡。尤其种子发芽期及幼苗期更会如此。水稻虽具有通气组织，但土壤也应具有一定的通气性能，才能利于稻根生长。

　　另外，土壤空气状况影响土壤微生物的活动和养分的转化。缺氧微生物活动以嫌气性为主，使有机质分解缓慢，造成养分不足，甚至引起氮素损失，同时还产生不利于作物营养的还原性有毒物质，如乙酸、丁酸、硫化氢等。此外，土壤通气不良，有利于病菌滋生，引起作物感染病害，影响作物生长，降低产量。因此，稻田常采用排水露田和晒田进行调节。

　　（3）土壤温热状况。土壤温度对作物生育和土壤中微生物活动以及各种养分的转化、土壤水分的蒸发和运动都有很大影响。作物从播种到成熟都需要一定的温度条件，如大麦、小麦在1～2℃时就能发芽，而水稻、棉花要在10～12℃时才发芽。所以，不同作物的适时播种是由土壤温度来决定的。一般土壤微生物生活以土温25～37℃为适宜，最低是5℃，最高不超过50℃。土温过低，微生物活动减弱，甚至完全停止，有机质难分解，缺乏有效养分。冷浸田就是如此，所以要排除冷浸水，增施猪牛栏粪、石灰、草木灰和火土灰，以提高土温。

　　①影响土壤温度的因素：温度是热的表现。土壤热量主要来源于太阳热辐射，其次是微生物分解有机质放出一定的热量，使土温增高。

　　影响土壤温度变化的因素很多，有纬度、海拔高度、地形和坡向等。但主要是因为土壤本身的土壤热特性，如土壤热容量、导热性、吸热性和散热性等，热容量和导热性是决定土温最重要的内因。

　　A、土壤热容量：每1立方厘米的干土增温1℃所需的热量卡数（卡/立方厘米/度），称为土壤热容量。水的热容量为1；空气为0.0003；土粒介于二者之间，约为0.5～0.6。由于土壤固体部分变化很小，因此土壤热容量的大小主要取决于土壤水分和空气的含量，凡水多气少的土壤，热容量就大，增温慢，冷却也慢，温度变化小；反之，土温变化就大。所以稻田管理，早春白天排水增温，夜间灌水保温，夏季运用深灌降温。

　　B、土壤导热性：土壤导热是指从温度较高的土层向温度较低的土层传导热量的性能。其大小与土壤固、液、气三者组成比例有关。土壤矿物质的导热性为空气的100倍；水的导热性为空气的25倍；有机质的导热性为空气的5倍；空气几乎不传热。由此可知，土壤导热性的大小取决于空气和水分之间的相对比例。因此，中耕松土能降低土壤导热性，使表土温度不易向下传递，深土温度不易向上散失。

　　②土温变化的调节：土壤温度随气象因子的影响而经常变化，为了满足作物生长发育的需要，必须围绕“早春增加土温，夏季降低土温，秋冬保持土温”的目标，采取行之有效的措施。

　　A、合理灌溉：早春寒潮期多灌水、灌深水，避免土温骤然下降；一般天气采用浅水间灌，升温通气，促进作物生长。夏季以增强土壤散热性为主，采取短期灌深水和经常性的灌水露田相结合，达到散热、通气、供水的目的，促进作物生长发育。秋冬时节，一般结合施肥，推行霜前灌水，以减轻作物冻害。

　　B、合理施肥：在保证施足肥的前提下，通过增施有机肥来提高土壤温度，如火土灰、腐熟的猪牛栏粪等。原理有三：一是加深土色，增加土壤吸热力；二是有机肥料分解中放出热量；三是土壤疏松，增加空气容量，降低土壤热容量。此外，还能直接提高作物的营养供给。

　　C、实行覆盖：早春和秋冬低温季节，运用草木灰、切碎的草子（紫云英）、干（湿）牛粪、苔藓、塑料薄膜等覆盖地面，能加强土壤吸热，减少散热，保温防冻；夏秋高温干旱期间，采用稻草或其它作物秸秆覆盖地面，有遮荫防晒，降低土温的作用，同时，还能减少水分蒸发和消灭杂草。

　　D、中耕松土：这有利于增加土壤空气容量，减少表土热量向下传导和下层土温上升。因此，早春对粘重紧实的土壤进行中耕松土来提高土温，加快种子萌芽；夏季中耕松土，能缓和根系活动层土温过高，促进作物根系生长。

　　此外，利用风障、防风林、熏烟及施用化学增温剂等，均可调节土壤温度，可以因地制宜进行应用。

　　（4）土壤养分状况。作物需要的养分绝大部分来自土壤，但是，土壤里的养分绝大部分存在于难溶性的矿物质和有机质中，具有迟效性，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，只占土重的0.005%～0.1%，存在于水溶液中以及被吸附在土壤胶体表面。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，它们在土壤中的转化有两种情况：

　　一是通气良好时，受好气性细菌和真菌作用，有机物迅速分解产生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，分解缓慢，只放出少量的热和CO2，而累积大量的有机酸（乙酸、丁酸）、甲烷、氢等还原性物质，阻碍作物生长发育。如水稻“翻秋”或“溶蔸”现象，就是丁酸所害。因此，水田翻压绿肥，结合施用石灰，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%；水田的有机态氮含量约为0.1%～0.2%，无机态氮更少。作物从土壤中吸收的氮素，绝大部分由有机态氮转化而来。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、尿素和壳多糖（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，被作物吸收利用，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，且易于随水流失，故需深耕松土，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，且土壤中含有大量新鲜有机质和硝酸盐时，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。这种作用不利于作物吸收养分和生长，务必加以阻止。稻田采用浅水间灌、露田通气、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）部分被微生物、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，称为生物夺氮作用，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，且其它环境条件适宜，微生物就大量活动与繁殖，并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纤维含量多的有机肥料，必须配合施用适当的速效氮肥，以补充土壤中的有效氮素，供作物吸收。

　　但是生物夺氮作用是暂时的，有机肥一分解就会停止。微生物死亡后，氮素仍归还给土壤，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。按此计算，这些磷也够作物若干年丰收所需。但是，土壤中能被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（如磷酸二钙等）很少，多数为难溶性磷（如磷酸三钙等）和极难溶性磷（如磷酸铁、磷酸铝等）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，它们在土壤微生物的作用下，水解释放出磷酸。这种磷酸和水解性磷一样，在土壤中再次进行各种转化，转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。据有关资料记载，发育于紫色土、花岗岩的土壤，含钾量为2.5%～5.0%；发育于第四纪红色粘土的红壤，含钾量为0.8%～1.8%；而发育于石灰岩的土壤，含钾量仅为0.68%～1.12%。粘质土壤含钾量比砂质土壤高。

　　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，仅占土壤含钾量的0.15%～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。这类钾存在于微生物活体内，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，并不能满足作物生长的需要，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时，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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