土壤改良学：红壤改良利用

第六章红壤改良利用

Redsoilimprovementandutilization土壤改良学农业与食品工程学院农业资源与环境教研室土壤改良学北京社稷坛（1420年）我国土壤颜色几种?分别是什么?Question黑青红白黄土壤改良学黑土，东北湿润寒冷，微生物活动较弱，土壤中有机物分解慢，积累较多，所以土色较黑。青土，在排水不良或长期被淹的情况下，红土壤中的氧化铁常被还原成浅绿色的氧化亚铁，土壤便成了灰绿色的，如南方某些水稻田。红土，高温多雨的我国南方土壤中矿物质的风化作用强烈，分解彻底。易溶于水的矿物质几乎全部流失，只剩氧化铁、铝等矿物质残留土壤上层，形成红土壤。白土，含有较高的镁、钠等盐类的盐土和碱土常为白色。黄土，我国黄土高原的土壤呈黄色，这是由于土壤中有机物含量较少的缘故。五色土形成的原因?土壤改良学红壤的主要成土过程1.脱硅富铁铝化过程脱盐基：在湿热条件下，硅铝酸盐矿物发生强烈的水解，释放出盐基使风化液呈中性或微碱性。这样，一方面是盐基离子不断自风化液中流失；脱硅：另一方面是分解产物中的硅酸在碱性风化液中扩散而随盐基一同流失(硅酸淋溶)。富铝化：在这种强烈的脱盐基与脱硅过程中，铝、铁、锰、钛等元素在碱性风化液中发生沉淀而相对富集于原来的土层中。所以，这种铁铝等的富集与含量增加与硅酸含量的大量淋失是相对而言的，这与灰化B层的铁铝锰的淀积有着本质的区别。腐殖质层(0-14cm)铁铝淀积层有的还存在铁锰结合层Bs风化层Cs网纹层2.生物富集土壤改良学第一节红壤肥力的特点红壤类型是湿热气候条件下，强风化强淋洗的地带性土壤，广泛分布于我国热带、亚热带地区。根据第二次全国土普查汇总结果，铁铝土纲土壤面积10185.3万hm2，占全国土壤资源总面积11.62%。它是我国分布最广、种类最多、资源极为丰富、生产潜力最大的土壤类型之一。红壤系列（铁铝土纲）包含：砖红壤赤红壤红壤黄壤土壤改良学1.1红壤有机质和养分状况红壤中有机质的贮量依其植被的类型与生长好坏、垦殖利用的途径、土壤熟化程度和培肥措施等的不同而有较大的差异。土壤有机质土壤的重要组成部分作物所需的各种营养物质的源泉改善土壤物理和物理化学性质反映红壤养分贮量决定红壤综合肥力水平因为土壤在淹水状况下，嫌气性微生物活动旺盛，有利于腐殖质的合成，而其矿化速率相对较旱地缓慢。土壤改良学常绿阔叶林或次生林枯枝、落叶堆积含粗有机质较多（4%-5%）丘陵地区（灌木草丛）人为活动增加，生物归还减少，矿化增强有机质下降（2%-3%）耕地水耕种植旱耕种植土地利用方式对有机质含量的影响在同等耕作施肥水平下,耕层有机质含量水田比旱田高出0.5%~1.5%合理的水旱轮作，协调土壤微生物活动，平衡有机质合成与分解，实现培肥高产。土壤改良学新鲜有机质半分解有机质腐殖质有机质的分类：问：新鲜的苹果掉在了土里，这个苹果是什么类型的有机质？过了一段时间后（最够长的时间），这个苹果是什么类型的有机质？是土壤有机质的主要组成部分(50%～65%),有机物经微生物分解转化形成的胶体物质。黑色或暗棕色粘结性土壤改良学氮素磷素碳素钾素微量元素土壤中其他养分：土壤改良学氮素红壤本身固定铵的能力较差，约有95%的氮素存在于有机质中。磷素磷素含量一般为0.04%~0.08%（以P2O5

），为我国温带土壤的1/4。植被较好如自然红壤，其C/N一般为12~16，高的可达20；耕作红壤大体是9~12。1-15:矿化和N的释放会快速发生，有利于植物吸收营养，C/N比越低，N的释放越快。20-30:处于矿化和同化的平衡状态>35:促进微生物的同化钾素植被、母质类型（基性岩、紫色砂页岩、石灰岩磷含量高；红色砂岩、砾岩磷含量较低）、土壤熟化度、施肥主要来自钾矿物（云母、钾长石等）速效钾、缓效钾决定了土壤供钾水平和潜力。土壤改良学微量元素指的是在人体中含量低于人体质量0.005%~0.01%的元素。70种微量元素与人体健康食物水土壤改良学红壤中微量元素影响因素：成土母质——沉积岩中微量元素较高、火成岩微量元素较低pH——影响微量元素的有效性pH降低硼、锌、铜、钴、镍等有效性增加易淋失钼被铁铝氧化物固定，有效性降低石灰，pH增加钼有效性增加红壤富含多种微量元素（铜、锌、锰、硼等），尤其是锰元素，平均含量为588mg/kg，铜含量适中。土壤改良学1.2酸度状况红壤形成于高温高湿的生物气候条件下，矿物质分解彻底，淋溶强烈，特别是水溶性盐基离子大量淋失。在土壤溶液中和胶体表面上存在着大量的氢离子和铝离子，使土壤呈酸性至强酸性反应，从而成为红壤开发利用中的一大障碍因素。从母质类型看，以石英砂岩千枚岩和花岗风化物发育的红壤酸度最高，其平均pH为5.06-5.10;第四纪红色黏土，红色砂(砾)岩和板、页岩发育的红壤次之，平均pH为5.17~5.27;石灰岩红壤酸度最低，pH为6.78,基本属中性。红壤表土标本的统计，pH变幅范围为4.2~7.3。母质耕作制度利用方式培肥措施……酸化程度土壤改良学我国土壤的酸碱性反应，大多数在pH4.5~8.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界(北纬33°)，长江以南的土壤多为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大。土壤酸性形成的机理：一、土壤中氢离子二、土壤中铝离子酸化水的解离有机酸的解离酸雨其它无机酸铝离子的活化(形成酸性土壤的重要原因）土壤改良学溶液中的三价铝离子通常以水合AL(H2O)3+形态存在水溶液中A13+极易发生水解，即使在低pH下也是如此，水解过程会产生氢离子。

水解反应:A13++H2O=Al(OH)2++H+A13++2H2O=Al(OH)2++2H+

A13++3H2O=Al(OH)3+3H+A13++4H2O=Al(OH)4-+4H+土壤溶液中铝离子形态铝中毒症状珊瑚状根系、主根变短变粗.侧根烧、根毛稀疏并多节瘤吸收养分和水分效率不高。在严重中毒时根变棕色，易断并经常坏死。铝在酸性pH下对植物根系作用的主要部位是根尖分生组织细胞。土壤改良学土壤交换性酸量是土壤酸度的数量指标,它包括土壤所含交换性氢和交换性铝的总和。红壤交换性酸一般情况下，红壤交换性氢均只占交换性酸总量的2%~3%以下，即交换性铝占交换性酸总量的97%以上。可见红壤的酸度主要由铝离子引起。红壤中大量活性铝的存在，除使土壤呈强酸性反应外，还由于铝离子与土壤胶体有很强的结合力，极易取代盐基离子。这是红壤保肥性能差的重要原因之一。土壤改良学铝在土/根界面上首先表现为改变细胞质膜的结构与功能抑制与膜相结合的酶的活性，从而引起矿质养分和水分吸收效率的降低；细胞分裂和伸长受到抑制，这可能是由于铝强烈抑制根尖细胞激动素的生物合成之故。铝进入根细胞以后在原生质溶胶中能与DNA中的磷酸盐相结合与钙调蛋白起反应，故而必影响植物的P、Ca代谢反应。铝离子毒害机理：土壤改良学土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离子浓度直接反应出来的酸度。等级pH值超级强酸<3.5极强酸度3.5-4.4强酸性4.5-5.4酸性5.5-6.4中性6.5-7.5碱性7.6-8.5强碱性8.6-9.5极强碱性>9.5土壤酸碱的分级1、土壤酸度类型(soilactiveacidity)潜性酸(soilpotentialacidity)土壤潜性酸是由于土壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性，所以它是土壤酸的潜在来源，故称为潜性酸。可用交换性酸度和水解酸度表示。土壤总酸度=活性酸度+潜在酸度土壤改良学红壤的交换性盐基红壤交换性盐基总量的变动范围较大，根据不同母质类型的统计，其含量为0.45~5.28mg当量，多数在1.08~2.40mg当量之间。红壤胶体表面的永久负电荷点主要由铝离子所占驻，属于盐基高度不饱和土壤。各类母质红壤的盐基饱和度(交换性盐基占交换性阳离子总量的百分比)为15.34%~38.19%，最低者为花岗岩和红砂岩红壤仅15%~17%，第四纪红色黏土和千枚岩红壤为23%左右，板页岩红壤较高，为38.19%。土壤吸收复合体吸附的碱金属和碱土金属离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）的总和土壤改良学1.3物理性质1.颗粒组成土壤颗粒的组成特性及其排列状况对土壤一系列物理、化学和生物学特性起决定作用从而对植物的生长发育产生深刻的影响。土壤颗粒分布受生物气候条件和母质的影响很大，耕种土壤还受人为因素影响。红壤高温高湿原生矿物彻底分解形成大量次生黏土矿物粗粉粒(0.05一0.01mm)含量下降,黏粒(<0.001mm)含量增加，土壤黏化趋势较明显因此，土壤黏重是红壤的典型质地特征土壤改良学土壤结构性质是土壤肥力的重要特征，而水稳性团聚结构体的含量通常被作为土壤结构评价的主要指标。2.土壤结构性质水稳性团聚体(waterstableaggregate)是指土壤结构体经水浸后不立即散开，保持土壤结构体形态不破碎。土壤改良学红壤中，即使在表土受到严重侵蚀的情况下，有机质含量极低的心土层一旦表露，由失水老化的氧化铁铝胶结而成的核粒结构大量形成。这些核粒状结构具有很高的机械稳定性，颗粒坚硬而紧实，但不像有机无机团聚体结构那样具有良好的孔隙分布和丰富的有机质，它的某些性质与砂子相类似，所以又被称为“假砂”结构。在红壤中不能仅用水稳性结构体数量来判断，更重要的要考虑团粒结构质量才能反映土壤肥力水平。核粒状结构土体变得疏松促进作物生长垦种、熟化破坏土壤重新团聚水稳团聚体先减后增土壤结构改善，孔隙度增加红壤结构性质土壤改良学3.水分性质大气降水地下水补给少丘陵季风气候雨量充沛空间分布不均季节性干旱问题红壤的主要肥力障碍之一1-3月降水量占全年的16%~21%;4一6月降水量占全年的42%~53%;7-9月降水量占全年的18%~27%;10一12月降水量占全年的10%~15%。主因土壤改良学持水特性和水分有效性土壤结构性质地土壤的持水量土壤颗粒越细，持水力越强孔隙性差黏粒含量高凋萎系数升高黏质红壤的颗粒组成以细为主，持水量可达47%以上，有效水含量仅15%左右土壤改良学从不同植被看，柑橘贮水和耗水量均较大，水分利用率较高；其次是茶园和杉林；农用地的水分利用率只有柑橘的77%。贮水量和植被的水分利用质地黏重结构体小而排列致密孔隙性差水分下渗缓慢10℃；6cm/h，2.9cm/h（熟化度低）雨季，结构破坏，孔隙堵塞，降水高峰期并不是贮水高峰期土壤改良学“红色沙漠”——红壤第四节红壤改良利用技术土壤改良学红壤障碍因子改良技术物理法化学法生物法耕作措施第四节红壤改良利用技术改善土壤结构提高土壤肥力养分缺乏质地黏重pH低季节性干湿有效水含量低水土流失……土壤改良学物理法1.水土流失梯田保土、保水兴修水库建排水设施耕作措施植树、种草挡土墙土壤改良学你对梯田了解多少？土壤改良学1.什么是梯田？是在丘陵山坡地上沿等高线方向修筑的条状阶台式或波浪式断面的田地。2.梯田的作用？保水、保土、增加土地面积土壤改良学阳坡更有利于采光和通风土壤改良学3.梯田的类型土壤改良学水平梯田与自然坡地沿地坡相同布置，即上一阶梯田与下一阶梯田之间保留一定宽度土壤改良学4.梯田修筑的要求梯田的宽度根据地面坡度大小、土层厚薄、耕作方式、劳力多少和经济条件而定，和灌排系统、交通道路统一规划。修筑梯田时宜保留表土，梯田修成后，配合深翻、增施有机肥料、种植适当的先锋作物等农业耕作措施，以加速土壤熟化，提高土壤肥力。梯田不适宜在陡坡上修建，因坡度陡，田块面积小，一旦遇到暴雨极易造成水漫出田块形成严重的水土流失土壤改良学案例：元阳哈尼梯田土壤改良学巩固训练BA土壤改良学AC巩固训练D土壤改良学2.养分缺乏物理法化学法生物法耕作措施种植豆科植物或绿肥土地轮休或合理轮作间作秸秆还田菌肥（生物肥）化肥（有机肥）施足基肥、早追氮，适当施用磷肥、钾肥、石灰土壤改良学3.pH低物理法化学法生物法耕作措施随着土层深度的增加，红壤剖面pH值逐渐（）升高合理耕作（精耕细作）种植绿肥施加有机肥化学改良剂（石灰粉、草木灰）茶树橡胶树pH4或4.5研究表明，在pH4.8-5.0的红壤上，每亩施加75kg石灰，可促进作物增产。土壤改良学因地制宜的发展1.四大工业原料?钢铁煤炭石油橡胶“树枝里的黄金”“流泪的树”海南三叶橡胶始于1904年，据统计，2019年末，海南省全省橡胶种植面积790.35万亩，占全国面积的45.66%；干胶产量33.08万吨，占全国产量的40%。海南三叶橡胶引种——我国红壤开发利用先河土壤改良学4.质地黏重物理法化学法生物法耕作措施人工掺沙，增加土壤孔隙度；(草木灰、椰糠)施加菌肥，改善土壤结构深耕翻土（晒土），种植绿肥或施加有机肥，培肥土壤，（有机质半分解可使土壤疏松