植物生产与环境第三章---植物生产与土壤培肥.ppt

第3章 植物生产与土壤培肥 第二节 土壤的基本性质 第三节 土壤资源的开发与保护 第一节 土壤的基本组成 返回主页面 第一节 土壤的基本组成 一、土壤矿物质及土壤质地 二、土壤生物和土壤有机质 三、土壤水分和土壤空气 1土壤：即指覆盖在地球陆地表面上的，能够生长绿色 植物的疏松表层。土壤分为：自然土壤和农业土壤。 2土壤肥力： 是指在植物生长发育过程中，土壤不断地 供给和调节植物所必需的水、肥、气、热等物质和能量 的能力。 3土壤的组成：自然界土 壤由矿物质、有机质（土 壤固相）、土壤水分（液 相）和土壤空气（气相） 三相物质组成。 一、土壤矿物质及土壤质地 原生矿物- 石英 正长石 次生矿物 云 母 （一）土壤矿物质的组成 原生矿物是在风化过程中没有改变化学组成而遗 留在土壤中的一类矿物。次生矿物是原生矿物在风化 和成土作用下，重新形成的一类矿物。 养 分 含 量 低 透气性好 发小苗不发老苗 （二）土壤质地 土壤中各种粒级的配合和组合状况称为土壤质地，即土壤沙 黏程度。土壤质地可分为沙土、壤土和黏土三类。 1.沙土的生产特性 粒间孔隙大，通气性强，保水性差，不耐旱。 有机质分解快，保肥能力弱，但肥效快。土壤温度变幅大，常称 “热性土”。作物前期生长快，后期易脱肥， “发小苗不发老苗”， 肥水管理应是少量多次。 2.壤土 壤土兼有沙土与黏土的优点，通气透水性良 好，保水保肥力强；有机质分解较快，供肥性能好； 土温较稳定，耕性良好。 水、肥、气、热状况比较协调， 适宜种植各种作物，发小苗也发老苗“壮子送老”。 通气透水性良好 壤土适于种植各种作物 3.黏土 黏土的黏粒含量较多，其粒间孔隙小而总孔隙 度大，毛细管作用强烈，透水透气性差，但保水保肥 性强；黏质土矿质养分丰富，加之通气不良，有机质 分解缓慢，肥效稳长后劲足；黏土水多气少，土温升 降速度慢，昼夜温差小，称“冷性土”。 黏粒含量较多 适于种植粮食作物或经济作物 发老苗不发小苗 二、土壤生物和土壤有机质 真菌菌丝细菌 放线菌 （一）土壤生物 土壤生物包括土壤中的动物、植物和微生物。 土壤微生物种类：细菌、放线菌、真菌、藻类及 病毒等。 土壤微生物的作用： 分解有机质，释放养分；分解农药等对环境有 害的有机物质。 分解矿物质。 固定大气氮素，增加土壤氮素养分。 利用磷、钾细菌制成生物肥料，施入土壤，促 进土壤磷、钾的释放。 合成土壤腐殖质，培肥土壤。 分泌大量的酶，促进土壤养分的转化。 其代谢产物刺激作物生长，抑制某些病原菌活 动。 （二）土壤有机质 1土壤有机质的来源与组成 来源：施用的有机肥料、作物的秸秆以及残留的根茬等。 元素组成：C、O、H、N，分别占52%58%、34% 39%、3.3%4.8%和3.7%4.1%，其次是P和S。 物质组成：糖类（单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质 等）、木质素、蛋白质、树脂、蜡质等占10%15%。腐 殖质占土壤有机质的85%90%，是土壤有机质的主体。 转化过程：矿质化过程、腐殖化过程。 用稀酸处理 土壤 用稀碱处理 富里酸 沉淀部分溶解部分 胡敏酸 溶解部分不溶部分 胡敏素 腐殖质 胡敏素（碱性） 胡敏酸（酸性 ） 富里酸（酸性 ） 腐殖酸 种植绿肥作物 2土壤有机质的作用及管理 作用：提供作物需要的养分。增加土壤保 水、保肥能力。形成良好的土壤结构，改善土壤 物理性质。促进微生物活动，活跃土壤中养分代 谢。其他作用。 管理：增施厩肥、堆肥，种植绿肥，水田放养绿 藻，秸秆还田等。同时结合耕作、排灌等措施，调 节土壤水、气、热等状况。 三、土壤水分和土壤空气 （一） 土壤水分 具体内容第4章有详细阐述。 （二）土壤空气 1组成特点 土壤空气中CO2含量高于大气；土壤空 气中的O2低于大气；土壤空气中的水汽含量高于大 气；土壤空气中还原性气体高于大气；土壤空气成 分随时、空而变化。 2土壤通气性 作用：影响种子萌发；影响植物根系的发育与吸收 功能；影响土壤养分状况；影响作物的抗病性。 调节：通过深耕结合施用有机肥料、合理排灌、适时中 耕等措施来调节土壤的通气状况，改善土壤水、肥、 气、热条件，给植物生长创造适宜的环境条件。 第二节 土壤的基本性质 一、土壤孔隙性和结构性 二、土壤耕性 三、土壤保肥性和供肥性 四、土壤酸碱性和缓冲性 一、土壤孔隙性和结构性 （一）土壤孔隙性 土壤密度和土壤 容重是描述土壤孔性 的两个重要的物理量 。 1.土壤孔隙度 土壤孔 隙度是指单位体积 土壤中孔隙体积占 土壤总体积的体积 分数。 2土壤孔隙类型 根据土壤孔隙的通透性和持水能力， 将其分为三种类型：毛细管孔隙、通气孔隙和非活性 孔隙。 3土壤孔隙性与植物生长的关系 适宜于植物生长发育 的耕作层土壤孔隙状况为：总孔隙度为50%56%，通 气孔隙度在10%以上，如能达到15%20%更好，毛细管 孔隙度与非毛细管孔隙度之比以2:1为宜，无效孔隙度 要求尽量低。对于植物生长发育而言，在同一土体内 孔隙的垂直分布 应为 “上虚下实”。 （二）土壤结构性 1概念 土壤结构性是指土壤结构体的种类、 数量及其在土壤中的排列方式等状况。 2土壤结构体的类型及特性 按照结构体的大 小、形状和发育程度可分为：块状、核状、柱 状及棱柱状、片状和团粒结构等五种。 块状结构 柱状结构 棱状结构 团粒结构 微团粒结构 核状结构 片状结构 3团粒结构 形成：团粒结构一般要经过多次（多级）的复合、团 聚而形成，可概括为如下几步：单粒复粒（初级微 团聚体）微团粒（二级、三级微团聚体）团粒（ 大团聚体）。 作用： 团粒结构土壤的大小孔隙 兼备。 能够协调水分和空气的 矛盾。 能协调保肥与供肥性能。 具有良好的物理性和耕 性。 团粒 孔隙 培育团粒结构的措施： 通过深耕，使土体破裂松散，适时采取耕、 锄、耱、镇压等耕作措施，结合施用有机肥 料，促进团粒结构的形成。 通过种植绿肥或牧草，实行合理轮作倒茬， 增加团粒结构。 采用沟灌、喷灌、滴灌和地下灌溉等节水灌 溉技术，并结合深耕进行晒垡、冻垡，可充 分利用干湿交替、冻融交替作用，有利于团 粒形成。 施用胡敏酸、树脂胶、纤维素黏胶等土壤结 构改良剂来促进团粒结构的形成。 二、土壤耕性 ( 一)土壤剖面 从地表向下所挖 出的垂直切面叫土壤 剖面。 1自然土壤剖面 自 然土壤剖面一般分 为四个基本层次： 腐殖质层、淋溶 层、淀积层和母 质层。 2旱地耕作土壤的剖面 旱地耕 作土壤剖面一般也分为四层： 即耕作层(表土层)、犁底层(亚 表土层)、心土层及底土层。 耕作层：指经常被耕翻的 土壤表层，厚1520 cm。 犁底层：是受农具耕犁压 实，在耕作层下形成的紧实亚 表层，厚约l0 cm。 心土层：是介于犁底层和 底土层之间的土层，也叫半熟 化土层。一般厚度为2030 cm。 底土层：位于心土层以下 的土层。一般在地表5060 cm以下。 耕作层 犁底层 心土层 底土层 旱地耕作土壤剖面 3水田土壤的剖面 耕作层：通常厚1218 cm，多锈斑。 犁底层：厚10 cm左右，青灰色，也多锈斑，可 防止水分渗漏过快。 渗育层: 是受灌溉水浸润或淋洗影响而形成的 层次，厚1020 cm，颜色灰白，夹有 少量锈纹、锈斑或铁结核。 潴育层：是受水分浸润，含铁矿物水化而显黄 和灰色层次，有大量的锈纹、锈斑或 铁锰结核。 潜育层：是由于水温、土温过低，通透性不 良，还原性物质积聚而形成的层次。 母质层：母质层包括母质岩和母岩。 （二）土壤耕性的含义 土壤耕性是指耕作时土壤所表现的各种性质，以 及在耕作后土壤的生产性能。 （三）土壤耕性的表现 （1）耕作的难易程度；（2）耕作质量的好坏； （3）宜耕期的长短。 宜耕期的确定： 1看土验墒 雨后或灌溉后，地表呈“喜鹊斑”状 态，此时可耕。 2手摸验墒 土壤紧握手中能成团，不黏手心， 不成土饼，呈松软状态，土团自由落地能散开。 3试耕 耕后土壤不黏农具，可被犁开、抛散， 即可耕。 （四）土壤耕性的改良 改良耕性的措施是： （1）增施有机肥料。有机质可降低黏土的黏结 性和黏着性，减少耕作阻力。 （2）通过对黏土掺沙、沙土掺黏，改良土壤质 地。 （3）创造良好的土壤结构。 （4）掌握宜耕期土壤含水量 和宜耕时期。 三、土壤酸碱性和缓冲性 土壤酸性或碱性通常用土壤溶液的pH来 表示。 （一）土壤酸碱性 1概念 土壤酸碱性是指土壤溶液中的H+和 OH-浓度比例不同所表现的化学性质，常 用pH表示。pH是土壤溶液中氢离子浓度 的负对数，即pH= -logH+。 2调节 因土选种适宜的作物。化学改 良。酸性土壤通常通过施用石灰质肥料， 碱性土壤通常通过施用石膏、磷石膏、明 矾等进行改良。 （二）土壤缓冲性 1概念 土壤具有抵抗外来物质引起酸碱剧烈反应变化 的性能，称为土壤缓冲性。 2. 机理 土壤胶体的缓冲作用；弱酸及其盐类的缓 冲作用；土壤中的两性物质作用。如富里酸、氨基 酸、蛋白质等有机质，既能中和酸，又能中和碱，从 而起到缓冲作用。 3影响因素 土壤缓冲性大小取决于黏粒含量、无机胶 体类型、有机质含量等。 4调节 在农业生产上，可通过沙土掺淤，增施有机肥 料和种植绿肥，提高土壤有机质含量，增强土壤的缓 冲性能。 四、土壤保肥性和供肥性 （一）土壤胶体 1概念 土壤胶体是指直径1100 nm时的土壤 颗粒。 2种类 无机胶体、有机胶体、有机-无机复合 胶体。 3土壤胶体的性质 有巨大的比表面积和表面 能；带有一定的电荷，以带负电荷为主；具有 一定的分散性和凝聚性: 胶体颗粒分散，即为 溶胶，胶体颗粒聚集，即为凝胶。 （二）土壤的保肥与供肥性 土壤保肥性是指土壤吸持各种离子、分子、气体和粗悬浮 物质的能力。土壤供肥性是指土壤在作物整个生育期内，持续 不断地供应作物生长发育所必需的各种速效养分的能力和特性 。 土壤的吸收保肥作用有五种： 1. 机械吸收 指具有多孔体的土壤对进入土体的固体颗 粒的机械截留作用。 2. 物理吸收 指土壤胶体巨大的表面能对养分（如氨、 尿酸、氨基酸）的吸收。 3 . 化学吸收 指土壤溶液中的可溶性养分与土壤物质发 生化学反应而沉淀的过程。 4 . 生物吸收 指土壤中的微生物和植物根系对养分的吸收。 5 . 离子交换吸收 指带电荷的土壤胶粒吸附土壤溶液中带相 反电荷的离子，从而吸收养分。它是一种物理化学现象，是 土壤的重要保肥方式。 土壤的供肥性与以下土壤性质有关： 1速效养分含量 2迟效养分的有效化 迟效养分包括矿物 态养分和有机态养分，二者分别通过风化 和微生物分解释放养分。 3交换性离子有效度 一般来说，交换性 离子饱和度越大，则该离子的有效程度越 高。 （三）土壤保肥与供肥性的调节 1增加肥料投入，调节土壤胶体状况 增施有机 肥料、秸秆还田和种植绿肥，可提高土壤有机 质含量；翻淤压沙或掺黏改沙，增加沙土中胶体 含量；适当增施化肥，以无机促有机，均可改善 土壤保肥与供肥性。 2科学耕作，合理排灌 合理耕作，以耕促肥； 合理灌排，以水促肥，也可改善土壤保肥与供 肥性。 3调节交换性阳离子组成，改善养分供应状况 酸性土壤施用适量石灰、草木灰；碱性土壤施用 石膏，可调节其阳离子组成，可改善土壤保肥与 供肥性。 第三节 土壤资源的开发与保护 一、我国主要农业区土壤 二、高产肥沃土壤的培育 三、低产土壤的改良和农业开发 四、土壤退化污染与防治 一、我国主要农业区土壤 （一）我国的土壤资源特点 1土壤类型多 我国最新土壤分类系统（1995 年）将我国土壤分为14个土纲、39个亚纲、 141个土类、595个亚类。 2山地面积大 我国山地占国土面积66%。 3人均占有量低，低产土壤面积大 我国国土 面积9.6亿hm2，耕地1.3亿hm2,林地1.2hm2，草 场2.8亿hm2，人均占有耕地约为0.093 4 hm2， 是世界平均数的26%，耕地中存在各种障碍因 素的低产田约占1/3。 4土壤资源的不合理利用 城镇建设对耕地的 侵占，沙化、污染、侵蚀、盐渍化等土壤退化问 题日趋严重，使良田减少速度加快。 （二）我国主要农业区土壤 1红黄壤 主要分布于我国热带、亚热带地区。质地黏重， 耕性差，酸性强。山地上部宜造水土保持林和用材林，中 部宜种油茶、茶叶、板栗等，下部宜种作物。 2黄土性土壤 是黄土高原和华北地区的主要土壤类型。耕 性良好，微碱性，养分贫瘠，易干旱缺水。宜种植牧草、 旱作物，造林以防止水土流失， 3干旱区土壤 我国干旱、半干旱地区面积占国土面积的 52.5%，占全国耕地的74%。宜种草、种树、绿肥以涵养 土地，农业上采用旱耕技术，适当种植耐旱作物。 4黑土和黑钙土 是东北地区的主要土壤类型。土层深厚， 有机质含量高，土质疏松而富有团粒结构。栽种范围广， 但也应注意涵养土地，是我国重要的农业区。 5水稻土 主要分布于秦岭、淮河以南。我国低产水稻土面 积较大，应改土培肥，发展粮饲、粮经集约经营，在长江 中下游应实行小麦玉米水稻三熟制。 二、高产肥沃土壤的培育 （一）高产肥沃土壤的特征 1土体结构良好 2土壤养分适量协调 3物理性质良好 （二）高产肥沃土壤的培肥措施 1增施有机肥料，培育土壤肥力 2发展旱作农业，建设灌溉农业 3合理轮作倒茬，用地养地结合 4合理耕作改土，加速土壤熟化 5防止土壤侵蚀，保护土壤资源 三、低产土壤的改良和农业开发 （一） 盐碱土的改良和利用 1水利措施 排水降盐；灌水压盐； 引洪放淤；种稻改良；蓄淡养鱼。 2农业措施 平整土地，深耕深翻；培 肥改土；选种耐盐作物，躲盐巧种；植 树造林，营造农田防护林。 3化学改良 在水利、农 业改良的基础上，施用石 膏、硫酸亚铁、硫磺等化 学改良剂也能起到改碱效果。 （二）低产土壤的改良和开发 1紫色土 水土保持；合理施肥，培育 土壤；因地制宜，合理利用。 2白浆土 深耕打破白浆层；秸秆还田，种 植绿肥，补充有机质；有机-无机-生物复合施肥 和多元素配方施肥；因土种植，对草甸白浆土 和潜育白浆土，种植水稻可有效发挥土壤潜力。 3风沙土 封沙育草，造林固沙；林果结合， 发展果树生产；调整作物布局，发挥沙区优 势；增施有机肥，种植绿肥，秸秆直接还田； 引洪灌淤，客土压沙，改良土质，提高风沙土 蓄水、保肥、抗风能力。 （三）低产水稻田的改良和开发 水稻田中有许多低产田，如冷浸田、沤田、 沙土田等。 1冷浸田 排除水害。犁冬晒白、熏田、掺沙 入泥、施用热性肥和磷肥等进行改良培肥。 2沤田 掺沙改善质地；增施有机肥料， 翻压绿肥；适时晒垡和冻垡；适时耕作。 3沙土田 沙土掺黏；加深 耕层厚度，增施有机肥料；搞 好农田基本建设，改善农业生产 基本条件，如修塘蓄水、开辟水 源、改善灌排等措施。 四、土壤退化、土壤污染及其防治 （一）土壤沙化及其防治 1概念 土壤沙化是指在沙漠周边地区，由于植被 破坏，或草地过渡放牧，或开垦为农田，土壤失 水，土粒