土壤肥力(Soilfertility)

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摘要

土壤肥力(Soilfertility)
    土壤肥力是衡量土壤能够提供作物生长所需的各种养分的能力,是反映土壤肥沃性的一个重要指标。是土壤各种基本性质的综合表现,是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征,也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。 
 

简介

  土壤肥力是土壤的基本属性和本质特征,是土壤为植物生长供应和协调养分、水分、空气和热量的能力,是土壤物理、化学和生物学性质的综合反应。四大肥力因素有:营养因素:养分、水分;环境条件:空气、热量。

分类

 

(1)自然肥力

       是由土壤母质、气候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力,是土壤的物理、化学和生物特征的综合表现。主要存在于未开垦的自然土壤。它的形成和发展,取决于各种自然因素质量、数量及其组合适当与否。自然肥力是自然再生产过程的产物,是土地生产力的基础,它能自发地生长天然植被。

   

(2)人工肥力

       是指通过人类生产活动,如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人为因素作用下形成的土壤肥力。土壤的自然肥力与人工肥力结合形成的经济肥力,才能用以为人类生产出充裕的农产品。经济肥力是自然肥力和人工肥力的统一,是在同一土壤上两种肥力相结合而形成的。仅仅具有自然肥力的土壤,不存在人类过去劳动的任何痕迹。而具有经济肥力的土壤,由于其中包括人工肥力,则凝结有人类的劳动。由于人工肥力是凭借人的生产活动形成的,人们就可以利用一切自然条件和社会条件促使人工肥力的形成,并加快潜在肥力转化,使土地尽快投入生产。

原理

  人类的生产活动是创造人工肥力,充分发挥自然肥力作用的动力。土壤肥力经常处于动态变化之中,土壤肥力变好变坏既受自然气候等条件影响,也受栽培作物、耕作管理、灌溉施肥等农业技术措施以及社会经济制度和科学技术水平的制约。农业生产上,能为植物或农作物即时利用的自然肥力和人工肥力叫"有效肥力",不能即时利用的叫"潜在肥力"。潜在肥力在一定条件下可转化为有效肥力。

  依据拟定的土壤肥力指标,对土壤肥力水平评定的等级称为土壤肥力分级。分级的目的是掌握不同土壤的增产潜力,揭示出它们的优点和存在的缺陷,为施肥、改良土壤提供科学依据。参评项目一般包括土壤环境条件(地形、坡度、覆被度、侵蚀度),土壤物理性状(土层厚度、耕层厚度、质地、障碍层位),土壤养分(有机质、全氮、全磷、全钾)储量指标、养分有效状态(速效磷/全磷、速效钾/全钾)等。项目的具体选择,可根据土壤类别而定。评级方法有累计积分法和数理统计法等。评定结果可划分瘦土、熟土、肥土和油土等级别。

  土壤肥力监测即观测土壤肥力因子动态变化的过程。土壤水、肥、气、热等肥力因子,随着气候,水文等自然环境条件的变化以及农业生产活动的影响,不断地产生变化,有些变化对植物生长发育有利,有些变化则不利。掌握土壤肥力因子的动态变化,及时预测和调控,可使土壤肥力的发展与作物的需求经常处于协调状态,以取得作物高产稳产的效果。

发展

  土壤肥力概念是随土壤科学的发展而逐步充实与完善的。17世纪时海耳蒙特根据他著名的柳枝土培试验,土壤肥力认为植物从土壤中得到的除水分以外,没有其他任何物质。其后,德国的A.D.泰伊尔提出,除了水分以外,土壤中的腐殖质是唯一能作为植物养料的物质,是植物碳素营养和其他营养物质的源泉,错误地认为腐殖质可以被植物所直接利用。直至1840年,德国的Jvon李比希提出了植物矿质营养学说以后,土壤肥力概念才得到较为科学的解释。李比希认为,矿物质是植物的营养基础,土壤则是植物获得矿物质营养物质的源泉。 这个学说首次明确地指出了土壤矿物质是土壤肥力的核心,从而修正了泰伊尔的错误。它不仅在土壤科学和农业化学发展史中具有划时代的意义,而且促进了化肥工业的发展。但是,由于他忽视了土壤中除土壤矿质营养物质以外的其他因素对植物生长的影响,以致有将土壤肥力的概念与土壤矿质营养物质完全等同起来的倾向。仍有人将土壤肥力仅仅理解为土壤中植物生长所必需的元素的数量与有效性的一种状况。20世纪初,苏联土壤学家威廉斯在总结前人和自己研究成果的基础上,认为土壤肥力是土壤具有同时地、不断地供给植物矿质养分和水分的能力,对土壤肥力概念作了较全面的表述。

  

影响因素

(1)养分因素

  指土壤中的养分贮量、强度因素和容量因素,主要取决于土壤矿物质及有机质的数量和组成。就世界范围土壤肥力而言,多数矿质土壤中的氮、磷、钾三要素的大致含量分别是0.02~ 0.5%、0.01~0.2%和0.2~3.3%。中国一般农田的养分含量是:氮0.03~0.35%;磷0.01~0.15%;钾0.25~2.7%。但土壤向植物提供养分的能力并不直接决定于土壤中养分的贮量,而是决定于养分有效性的高低;而某种营养元素在土壤中的化学位又是决定该元素有效性的主要因素。化学位是一个强度因素,从一定意义说,它可以用该营养元素在土壤溶液中的浓度或活度表示。由于土壤溶液中各营养元素的浓度均较低,它们被植物吸收以后,必须迅速地得到补充,方能使其在土壤溶液中的浓度即强度因素维持在一个必要的水平上。所以,土壤养分的有效性还取决于能进入土壤溶液中的固相养分元素的数量,通常称为容量因素。在实用中,养分容量因素常指呈代换态的养分的数量(代换性钾、同位素代换态磷等)。土壤养分的实际有效性,即实际被植物吸收的养分数量,还受土壤养分到达植物根系表面的状况,包括植物根系对养分的截获、养分的质流和扩散三方面状况的影响。

 

(2)物理因素

  指土壤的质地、结构状况、孔隙度、水分和温度状况等。它们影响土壤的含氧量、氧化还原性和通气状况,从而影响土壤中养分的转化速率和存在状态、土壤水分的性质和运行规律以及植物根系的生长力和生理活动。物理因素对土壤中水、肥、气、热各个方面的变化有明显的制约作用。

(3)化学因素

  指土壤的酸碱度、阳离子吸附及交换性能、土壤还原性物质、土壤含盐量,以及其他有毒物质的含量等。它们直接影响植物的生长和土壤养分的转化、释放及有效性。一般而言,在极端酸、碱环境、有大量可溶性盐类存在或有大量还原性物质及其他有毒物质存在的情况下,大多数作物都难以正常生长和获得高产。土壤阳离子吸附和交换性能的强弱,对于土壤保肥性能有很大影响。土壤酸度通常与土壤养分的有效性之间有一定相关。如土壤磷素在pH为6时有效性最高,当介质pH值低于或高于6时,其有效性明显下降;土壤中锌、铜、锰、铁、硼等营养元素的有效性一般随土壤pH值的降低而增高,但钼则相反。 土壤中某些离子过多和不足,对土壤肥力也会产生不利的影响。如钙离子不足会降低土壤团聚体的稳定性,使其结构被破坏,土壤的透水性因而降低;铝、氢离子过多,会使土壤呈酸性反应和产生铝离子毒害;钠离子过多,会使土壤呈碱性反应和产生钠离子毒害,都不利于植物生长。

 

(4)生物因素

  指土壤中的微生物及其生理活性。它们对土壤氮、磷、硫等营养元素的转化和有效性具有明显影响,主要表现在:①促进土壤有机质的矿化作用,增加土壤中有效氮、磷、硫的含量;②进行腐殖质的合成作用,增加土壤有机质的含量,提高土壤的保水保肥性能;③进行生物固氮,增加土壤中有效氮的来源。


施肥方法

  生产上常采用基肥、种肥、追肥相结合的施肥方式为林木创造良好的营养条件。

 1.基肥

  播种或定植前结合土壤耕作施用的肥料称为基肥,也称底肥。主要目的是供给植物生长整个营养期所需的养分,一般以肥效持久的有机肥和不易流失损失的化肥作基肥。基肥施肥方法有:

  (1)撒施法在苗圃或造林地整地前将肥料均匀撒施于地表,然后结合耕作翻入土壤中。苗圃地常用此施肥方法。

  (2)条施法将造林地开直沟施入肥料的方法,也称带状施肥法。一般在施肥量少时,条施法比撒施法肥料利用率高。施入肥料要立即覆土,一般平坦开阔地带机械化造林常用此施肥方法。

  (3)穴施法将开挖栽植坑底部施入肥料的方法。在苗木移栽是常用的施肥方法,如城市路旁绿化造林。

  (4)环状施肥法在树冠外围垂直的地面上挖一环形沟施入肥料的方法。一般沟深0.3m,沟宽0.5~0.7m,施肥后用回填土踏实。如果来年再施肥,在第一年施肥沟外侧再挖施肥沟,以此逐年扩大施肥范围。经济林和人工造林单株施肥常用此法。

  (5)放射状施肥法在距树干一定距离处,以树干为中心向树冠外围挖数条放射状直沟施入肥料的方法。一般沟长与树冠相齐,沟宽0.3~0.5m左右,施肥后覆土。来年再施肥时交错位置。经济林和人工造林单株施肥常用此法。

   2.种肥

  播种和定植时,施于种子或幼苗附近或供给植物苗期营养的肥料,称为种肥。种肥一般用微肥和腐殖酸类肥料及微生物肥料,也可用速效性化肥作种肥。在土壤养分含量较低的地区,造林时可适当使用化肥作种肥。用化肥作种肥必须了解不同树种的需肥特性和肥料性状。据研究,针叶树苗,出苗时吸肥能力弱,是否需要施用种肥仍无法确定。此外,有些化肥易烧伤种子或幼苗根系,如碳酸氢铵、硝酸铵、尿素等不宜做种肥。种肥施肥方法有:

  (1)分层施用法把种子和肥料分别施入不同土层深度,以免烧伤种子。一般把肥料施在下层,种子播在上层。速效性化肥作种肥时用此方法较安全。

  (2)浸种法用一定浓度的肥料稀溶液浸种一定时间。一般用微肥、菌肥、生长调节剂。

  (3)拌种法一定浓度的肥料稀溶液与种子一起掺和拌匀。常用微肥、菌肥、生长调节剂等。

  (4)沾苗根法在移栽幼苗时,以一定浓度的微肥、菌肥等浸沾幼苗。

  3.追肥

  植物生长期间为调节植物营养而施用的肥料称为追肥。目的是及时供给林木或苗木生长发育过程中所需要土壤肥力的养分,特别是需肥关键期(最大吸收期)对养分的需要。一般以速效性化肥或微肥或高度腐熟的有机肥。追肥施肥方法有:

  (1)撒施把肥料均匀撒在地面,及时耕耙和浇灌使它进入土壤中。此方法适合密度较大的林地施肥。

  (2)条施林木行间或行列附近开沟施入肥料然后覆土。较适合人工幼林地施肥。

  (3)浇灌把肥料溶解在水中,全面浇在地面上或在行间开沟注入后覆土,也可使肥料随灌溉水一起进入土壤中。

  (4)根外施肥植物生长发育期间,将低浓度的肥料溶液喷洒在植物叶片或用器件将肥料溶液注入植物地上部的一种施肥方法,也称叶面喷施。喷在叶片上的养分溶液可通过气孔或叶子表面角质层的分子间隙进入叶细胞,它是林木营养的辅助手段,不能代替根部营养(土壤施肥)。一般在土壤中易固定的肥料和根部养分吸收运转慢的肥料适合用叶面喷施,当植物对某种营养成分需求量较小,且土壤中供肥速率较慢时适合用叶面喷施。常用根外施肥的肥料有磷酸二氢钾、微肥、


发展意义

       用地与养地相结合、防止肥力衰退与土壤治理相结合,是保持和提高土壤肥力水平的基本原则。具体措施包括:增施有机肥料、种植绿肥和合理施用化肥,以便不仅有利于当季作物的高产,而且有利于土壤肥力的恢复与提高。对于某些低产土壤(酸性土壤、碱土和盐土)要借助化学改良剂和灌溉等手段进行改良,消除障碍因素,以提高肥力水平。此外还要进行合理的耕作和轮作,以调节土壤中的养分和水分,防止某些养分亏缺和水气失调;防止土壤受重金属、农药以及其他污染物的污染;因地制宜合理安排农、林、牧布局,促进生物物质的循环和再利用;防止水土流失、风蚀、次生盐渍化、沙漠化和沼泽化等各种退化现象的发生,保护森林、草原,维护生态平衡等。

 

参考资料

开放分类

土壤保健    

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