土壤的组成及肥力

图4-1 土壤三相物质组成比例

（一）土壤组成的观察

地球表面坚硬的岩石，经过各种风化作用形成母质，母质在气候、生物、地形和时间的综合作用下，逐渐发育形成土壤。由于各成土因素的作用差异，形成不同的土壤类型，从而具有不同的形态特征和特性。在自然成土因素下形成的、未经人类开垦耕种的土壤叫自然土壤，已经被人类开垦耕种的土壤叫农业土壤。

土壤是一个疏松多孔的物体，它是由大小不等、成分不同、构造各异的固体颗粒堆集而成。在颗粒之间形成各种大小和形状的孔隙，在各个孔隙内充满着水分和空气。因此土壤是由固体、液体和气体三相物质（图4-1、图4-2）组成的。

图4-2 土壤的组成

固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等，它的体积约占土壤总体积的一半，其中以矿物质为主，矿物质占固相部分质量的95%以上，它好似土壤的“骨架”；有机质占固相部分的质量不到5%，包被在矿物质表面，对土壤性状和土壤肥力的作用很大，好似土壤的“肌肉”；液相是指土壤水分，水分与空气共存于土壤空隙当中，像土壤的“血液”，水分是三相物质中最活跃的部分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤的三相物质共同构成了一个相互联系、相互制约、不断运动的统一体，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。

（二）土壤肥力

1.土壤肥力因素 土壤是地球陆地表面能够生长植物的疏松表层。土壤之所以能生长植物是因为它具有肥力。土壤肥力是指作物在生长发育过程中，土壤不断供应和调节水分、养分、空气、热量（四大肥力因素）的能力。它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特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。土壤肥力高，则供给水平高，调节能力强。肥沃的土壤能够持续不断地、充足而不过量地供给作物生长发育对养分、水分、空气、热量的需求。

作物根系生长同时需要有适当的水分、空气、养分、热量的供应，缺一不可。农业生产的目标之一就是既要获得高产，又要保持和提高土壤生产力，必须使作物和环境之间有一个合理的能力和物质循环的途径及转化效率。即在环境—作物—动物—土壤生态系统中，要使作物高产，提高土壤肥力，必须增加土壤的物质和能量，并使其有相应的循环转移量。要达到这一目标，可采取多种措施。如施肥、灌溉、排水等措施，直接改变土壤肥力因素的某一方面，从量上满足作物对养分和水分的要求。但是土壤肥力因素和肥力条件以及肥力因素之间经常处于矛盾状态，而且土壤肥力因素之间的关系是相互联系、相互制约的。如处理得当，互相协调，表现为高肥力；若处理不当，水、肥、气、热之间互相矛盾，不能满足作物生长发育的要求，对作物不利。掌握它们的动态变化规律，就能创造条件，统一矛盾，以满足作物的要求，达到高产的目的。

2.土壤各肥力因素之间的关系 土壤各肥力因素之间是互相联系、互相制约的。

（1）水分与空气的关系。水分和空气的矛盾是主要的，它们主要影响到养分与温度。水和空气都存在于土壤的孔隙里，它们基本上是互不相容的，水来气跑，水去气存。如果进入土壤孔隙的水分少，或持续时间短，可促进土壤气体交换更新，有利于作物的生长，如土壤的水分多，持续的时间长，则空气得不到交换，氧气消耗多，常常造成土壤的缺氧状态。

（2）水分与热量的关系。土壤水分和热量的矛盾，主要是由于土壤中空气和水分含量的多少和土壤中的各种成分对热的反应不同。水的热容量最大，空气最小，水的热容量约相当于空气的3000倍，要比固体高1倍。从传热力来看，固体比水大3.2倍，但水比空气大29倍。水的热容量和传热力都比空气大。因此，土壤含水多，土壤温度升降慢，变化平稳，地温偏低。如果土壤水分少，空气多，地温就容易提高。

（3）水、气、热与养分的关系。由于土壤中水、气、热条件的变化，使土壤微生物的种类和生物化学活性的强度以及养分的积累和释放也发生相应的变化。当土壤温度降低时，微生物的生物化学活性弱。大多数土壤微生物在常温下的最适湿度为田间最大持水量的60%～80%。湿度加大，空气减少，有机质好气分解过程变成嫌气积累过程，直接影响土壤养分的供应。当土壤湿度、温度和空气状况适宜时，好气性微生物活动旺盛，土壤潜在养分迅速转化。若温度或湿度高于或低于适宜点，有机质分解减弱。当所述二因素中的一个数值增大，而另一个减小时，有机质分解强度则受最小量的因素所制约。由此可知，土壤养分供应的多少，也受土壤水分和空气矛盾的影响。

所以，通过土壤耕作调节水、气、热条件，可以控制有机质的积累和矿化程度。在作物生长旺盛时期，促进有机质分解，供给作物所需要的养分；在作物消耗养分比较少时和收获以后，要控制有机质的分解，减少养分的非生产性消耗，增强有机质的积累，提高土壤肥力。由此可见，随着水分这一因素的改变，引起了土壤其他因素的一系列变化，各个肥力因素水平重新调整，产生了新的制约关系，表现了当时的肥力状况。

3.影响土壤肥力的因素

（1）养分因素。指土壤中的养分贮藏、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%。我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。

（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。它们影响土壤含氧量、氧化还原性和通气状况，从而影响土壤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。

（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：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；进行腐殖质的合成，增加土壤有机质的含量，提高土壤的保水保肥性能；进行生物固氮，增加土壤中有效氮的来源。

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土壤肥力的保持与提高

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。