1、一、土壤環境調控（一）土壤肥力主壤肥力是土壤在植物生長發育過程中,為植物生長供應和協調養分、水分、空氣和執量的能力,是土壤物理、化學和生物學性質的綜合反應。土壤肥力是土壤的基本屬性和本特征,土壤肥力的高低是影響植物生長的重要因素之一土壤肥力根據其產生的原因可以分為自然肥力和人工肥力自然肥力是由土壤母質、氣候、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、化學和生物特征的綜合表現。自然肥力是自然再生產過程的產物,是土地生產力的基礎,它能自發地生長天然植被。人工肥力是指通過人類生產活動,如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人為因素作用下形成的土壤肥力。隨著人類對土壤利用強度的不斷擴展,人為因

2、素對土壤作用的力度越來越大,已成為定土壤肥力發展方向的基本動力之一。自然土壤只具有自然肥力,而農業土壤可以按照人類的需求同時具有自然肥力和人工肥力。（二）土壤質地土壤質地分類任何一種土壤都不可能只由單一的某一粒級的礦物質土粒組成,同時土壤中各粒級礦物質土粒的含量也不是平均分配的,而是以不同的比例組合而成。將土壤中各粒級土粒質量分數的配合比例稱為土壤質地。土壤質地也稱為土壤機械組成,或稱土壤顆粒組成,是根據土壤的顆粒組成劃分的土壤類型。一般將土壤質地分成沙土、壤土和黏土三個基本等級。土壤質地這樣劃分主要是繼承了成土母質的類型和特點,又受到耕作、施肥、排灌、平整土地等人為因素的影響,是土壤的一種十

3、分穩定的自然屬性,對土壤肥力有很大影響。不同的土壤質地分類方案的標準不盡相同1.土壤質地的改良1.增施有機肥料2.客土法3.翻淤壓沙、翻沙壓淤4.耕作管理措施（三）土壤質地與土壤肥力的關系沙質土，保水保肥性能差，不耐干旱，肥效快效期短，含礦質養分少潛在養分含量低，易于轉化為速效養分，不利于有機質的積累；施肥見效快，肥效短保持養分能力差，養分易流失黏質土，土壤固相比表面積巨大,表面能高,吸附能力強;保水、保肥性能強,但肥效緩慢;潛在養分儲量豐富,特別是鉀鈣、鎂含量較多,但養分轉化速度慢;保水性強,熱容量大,土溫變幅小壤質土，無論通透水性能,保水保肥能力,還是耕性都好。土溫穩定,水分和空氣比例協調

4、,有利于植物出苗和后期生長發育，兼有沙土和黏土的優點，卻沒有2者的不足（四）土壤有機質的作用1.提供植物生長所需養分2.改善土壤理化性質 3.提高土壤的保肥性4.促進植物生長發育5.減緩土壤污染6.促進微生物的活動（五）土壤容重單位容積土體(包括孔隙在內的原狀土)的干重。單位為克/厘米3或噸/米3。在實際土壤中,含有孔隙,土粒只占其中的一部分,所以,相同體積的土壤容重的數值小于比重。一般旱作土壤容重大體在1.001.80g/cm3,其數值的大小受土壤內部質地、土粒排列、結構、松緊狀況的影響,同時還經常受到降水和人為生產活動等的外界因素的影響,尤其是耕層變幅較大。土壤容重是一個十分重要的土壤肥力

5、基本數據,在植物中用途較廣。在土壤質地相似的條件下,容重的大小可以反映土壤的松緊度:容重小,表示土壤疏松多孔,結構性良好;容重大則表明土壤緊實、板硬而結構不良。不同植物對土壤松緊度的要求不完全一樣。各種植物由于生物學特性不同,對土壤松緊度的適應能力也不同。對于大多數植物來說,土壤容重1.141.26g/cm3比較適宜,有利于幼苗的出土和根系的正常生長（六）土壤孔隙性1.土壤孔隙度土壤是個多孔體,土壤孔隙的多少用土壤孔隙度來表示。壤中所有溶容積占土壤總容積的百分數,稱為土壤孔隙度,簡稱孔度。其計算公式為土壤總孔隙度=（1-土壤容量土壤密度）×100%2.孔隙類型（1）毛管孔隙 毛管孔隙

6、的孔徑為0.0020.020mm，具有顯著毛管作用及毛管引力，水分可借助毛管引力保持貯存在這類孔隙中,并依靠毛管引力運動,借毛管引力而保持在毛管孔隙中的水分,稱為毛管水。毛管水可被植物吸收利用。植物細根、原生動物和真菌等難以進入毛管孔中,根毛和細菌可以進入其中此類孔隙是土壤中保存有效水分的主要孔隙,毛管孔隙數量具有決定土壤蓄水、保水的能力。（2） 通氣孔隙 通氣孔隙孔徑大于0.020mm,毛管作用明顯減弱,不具有毛管引力,保持水分能力逐漸消失。這類孔隙不能保持水分,水分主要在重力作用下迅速排出。它是水分與空氣的通道,經常為空氣所占據,故又稱為空氣孔隙或大孔院。大孔隙的數量直接影響著土壤透氣和滲

7、水能力。通氣孔隙發達的土壤可接納大量的降水或灌溉水,不致造成地表徑流和上層滯水。植物根系和真菌可以進入這類孔隙（七）團粒結構指近似球形,疏松多孔的小團聚體,其直徑為0.2510.00mm。它是植物生長中最為理想的團粒結構,一般粒徑為23mm,俗稱“螞蟻蛋”。1.肥力特點:團粒結構是一種良好的土壤結構,具有多級孔隙,由單粒到微團粒,再由微團粒膠結成較大的團粒過程,使土壤形成了不僅孔隙度高,而且具有大小孔隙比例適當的孔隙性,能協調水、肥、氣、熱等肥力因素的關系,耕作也較省力,是植物生長的理想結構。2.與土壤肥力關系1.協調水分和空氣的矛盾2.協調土壤有機質中養分的消耗和積累的矛盾3.調節土熱狀況4

8、.改良耕性和有利于作物根系伸展3.團粒結構的創造1.精耕細作2.增施有機肥3.合理灌溉4.合理的輪作制度5.施用土壤結構改良劑（八）土壤膠體土壤中最細微的固體顆粒部分,分散在土壤溶液中,它與土壤溶液構成土壤膠體分散體系。膠體顆粒的直徑一般在1100nm,實際上土壤中小于1000nm的黏粒都有膠體的性質。土壤膠體的組成從內向外可分為微粒核、決定電位離子層、補償離子層3個部分。1.土壤膠體的種類（1）無機膠體：組成膠體微粒核的主要物質是土壤礦質顆粒,可以分為結晶質和非結晶機質合質,主要包括成分復雜的各種次步鋁硅酸鹽黏粒粒可礦物(一般稱為黏土礦物)和成分簡單的氧化物及含水氧化物。（2）有機膠體：膠體

9、微粒核的組成物質是有機物質,其主要成分是土壤腐殖質,雖然有機膠體占到土壤膠體的比例不高,但其活性比無機膠體強,在土壤中容易被土壤微生物分解。（3）有機一無機復合膠體：該膠體微粒核的組成物質是土壤礦物質和有機質的復合體。一般來講,土壤有機質并不單獨存在于土壤中,而是與土壤礦物質,特別是黏土礦物通過物理和化學的機理結合在一起,形成有機-無機復合體。在土壤中有機無機復合體是比較活躍的組成部分,對土壤肥力影響較大。因此,越是肥沃的土壤,有機-無機復合體所占的比例越高。（九）土壤可塑性土壤在誓適量水分范圍內,可被外力塑成任何形狀,當外力消失或干燥后,仍能保持其所獲得的形狀的性能。干燥的土壤沒有可塑性,當

10、含水量逐漸增加時,土壤才表現可塑性,當水分增加到使土壤呈流體狀態時,可塑性消失。土壤開始呈現可塑狀態時的含水量稱為下塑限,土壤失去可塑性而開始流動時的土壤含水量稱為上塑限。土壤質地愈黏,可塑性愈強。（十）土壤耕性 土壤在耕作時反映出來的特性。土壤耕性可以反映土壤的熟化程度,直接關系到能否為植物生長發育創造一個合適的土壤環境,是土壤的物理性與物理機械性等的綜合表現1.耕作難易 即耕作阻力大小,直接影響勞動效率。土壤耕性如何,表現在耕作難易宜耕期長短及耕作質量好壞等方面。一般質地黏重、缺乏有機質、結構不良的土壤難耕。2.宜耕期長短 即適于耕作時間的長短,也就是耕作時對土壤水分要求的嚴格程度耕性良好

11、的土壤,降雨或灌溉后宜耕時間長,對土壤墑情要求不嚴格,表現為“干好耕,濕好耕,不干不濕更好耕”。耕性不好的土壤,宜耕的土壤含水量范圍很窄,表現為“早上軟晌午硬,到了下午鋤不動”或“干時硬,濕時濘”。一般沙質土壤比黏質土壤宜耕期長3.耕作質量 即耕作后土壤所表現的狀況及對植物生產的影響。耕性不良的土壤不僅耕作困難,達不到規定的耕層深度,而且耕后常起大土塊,不易散碎,對種子發芽、出土以及幼苗生長不利;耕性良好的土壤,耕作阻力小,耕后疏松、細碎、平整,便于出苗、扎根,有利于植物生長（十一）土壤陽離子交換量（CEC）是指在一定PH值時每1000g干土所能吸附的全部交換性陽離子的厘摩爾數。交換量大小代表

12、了可能吸收的養分數量，即土壤保肥能力。與土壤肥力的關系土壤交換量的大小，基本上代表了土壤的保持養分數量，也就是保肥力高低；交換量大，保存養分的能力大，反之則弱。土壤交換量可以作為評價土壤保肥力的指標。二、養分環境調控（一）植物營養臨界期植物營養臨界期是指某種養分缺乏、過多或比例不當，對于植物生長發育起著明顯不良影響的那段時間。在營養臨界期，植物對某種養分需求的絕對數量雖然不多，但很迫切，若因該養分缺乏、過多或比例不當而受到損失，即使在以后該養分供應正常也很難彌補。同種植物的不同營養元素以及同種營養元素對不同的植物其營養臨界期不完全相同，但多出現在植物生育前期。大多數植物磷素營養的臨界期多出現在

13、幼苗期，或種子營養向土壤營養的轉折期。如冬小麥在分蘗初期、玉米在出苗后7d左右、棉花在出苗后1020d。植物的氮素營養臨界期也在生育前期。如冬小麥是在分蘗和幼穗分化期。水稻鉀素的營養臨界期則在分蘗初期和幼穗形成期。（二）植物營養最大效率期植物營養最大效率期是指某種養分能夠發揮最大效能的那段時間。植物在不同階段吸收養分的數量往往差別很大，一般把植物在單位時間內吸收養分數量最多的時期稱為植物營養最大效率期，也稱植物強度營養期。這一時期一般是植物營養生長的旺盛期或營養生長與生殖生長同時并進的時期，此時植物吸收養分的數量最大、速度最快，如能及時滿足植物對養分的需求，其增產效果非常顯著。營養最大效率期因

14、植物而異。如就氮素營養最大效率期而言，水稻在分蘗期，油菜在花期，玉米一般在喇叭口期至抽雄初期，小麥在拔節至抽穗期，棉花在開花結鈴期。（三）養分歸還學說養分歸還學說 維持土襄肥力而必須歸還作物從土壤中取走的養分的理論。在上壤上種植作物必然消耗土壤中的礦一質養分。而土壤中礦質養分是有限的。如果不把農作物帶走的礦質養分及時地以施肥的形式加以補充，則土壤肥力勢必日益下降，作物產量也必將逐漸下降。（四）最小養分律1.土壤中相對含量最少的養分制約著作物產量的提高。2.最小養分會隨條件改變而變化。3.只有補施最小養分，才能提高產量。（五）硝化作用1.硝化作用 土壤中的氨(NH3)或銨離子（NH4+）在硝化細

15、菌的作用下轉化為硝酸的過程稱為硝化作用。氨在亞硝化細菌的作用下被氧化成亞硝酸。硝化作用產生的硝態氮是植物最容易吸收的氮素，特別是甘藍、白菜、芹菜、生菜等葉菜類蔬菜極易吸收硝態氮。2.反硝化作用 硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氣體分子態氮氧化物的過程中，當土壤處于通氣不良的條件下，土壤中的硝態氮或亞硝態氮在反硝化細菌的作用下發生分解作用，產生N2O、NO和N2。(六）銨態氮肥和硝態氮肥的比較1.銨態氮肥的特點。氮素形態以氨或銨離子形態存在的氮肥稱為銨態氮肥。如氨水、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨等。這些氮肥的共同特點是: （1）易溶于水，易被植物吸收利用，肥效迅速，施后可及時提供植物所需要的氮素。 （2）施入

16、土壤后，從肥料中解離出來的銨離子能被土壤膠體吸附，不易流失。 （3）遇堿性物質，易分解放出氨氣揮發，導致氮素損失，北方堿性土壤上施用注意深施。 （4）在通氣良好的條件下，銨離子經硝化作用由銨態氮素轉變為硝態氮素，硝態氮素雖能被植物根系吸收，但不易被土壤膠體吸附保存，容易流失。2.硝態氨肥的特點。氮素形態以硝酸根離子形態存在的氮肥稱為硝態氮肥。如硝酸銨、硝酸鈣等。這類氮肥的共同特點是:（1）易溶于水，易被植物吸收利用，肥效快。（2）施入土壤后，NO3- 不易被土壤膠體吸附，隨土壤水分流動而移動，容易引起氮素流失。（3）在土壤厭氧條件下(如水稻田)，易引起反硝化作用，形成植物根系不能吸收的氮氣或氧

17、化氮氣，造成氮素損失。（4）具有較強的吸濕性、助燃性和易爆性。3.過磷酸鈣的施用方法：（1）集中施用（2）分層施用（3）與有機肥料混合施用（4）制成粒狀磷肥（5）根外追肥4.土壤中磷的轉化（1）有機磷的水解（2）有效態含磷化合物的固定化學性固定陰離子代換固定生物固定5.土壤中鉀素的形態水溶性鉀交換性鉀固定態鉀礦物態鉀6.土壤中鉀的轉化（1）土壤中鉀的釋放礦物態鉀的風化交換性鉀的釋放有機物在土壤中的腐解釋釋放出鉀離子（2）土壤中鉀的固定7.緩釋肥料：采用物理化學和生物化學方法制造的能使肥料中養分N、K釋放速率緩慢，釋放期長，在作物的整個生長周期都可以滿足植物生長所需的肥料。有機合成微溶型緩釋氮肥

18、（基肥一次性施入）、包膜類緩釋肥料（基，前期配施適量化學肥料）（七）報酬遞減律（P214）報酬遞減律是18世紀末法國古典經濟學家、重農學派杜爾哥在深入研究投入產出關系和大量科學實驗基礎上進行歸納后提出的。其基本內容是從一定面積土地所得到的報酬隨著向土地投入的勞動和資本數量的增加而增加,但達到一定限度后,隨著投入的單位勞動和資本的增加,報酬的增加速度卻在逐漸遞減。大量田間試驗結果表明,土壤施肥量與作物產量的關系,可用一元二次方程式Y=A+BX+CX表達(Y為作物產量,X為施肥量,A為不施該種肥料(X=0)的產量,B、C為回歸系數)。產量與施肥量之間呈拋物線狀(圖7-12)。肥料的增產效應大體上可

19、分為三個階段。第一階段,施肥量低,增施單位肥料所獲得的增產量較高;第二階段,施肥量較高,增施單位肥料獲得的增產明顯遞減(報酬遞減),直至作物達到最高單產,即在一定栽培條件下增產的極限;第三階段,進一步增施肥料時,作物不僅不能增產, 反而引起減產。這樣就形成了一條曲線,生產上所需要尋求的就是經濟效益最高時的肥料施用量。經濟施肥量的確定,一般都以田間肥效試驗結果中的肥料投入與產品收益作為依據。常用的方法有:1效應函數計算法 最簡單的是一元肥料效應中經濟施肥量的確定。設Y為作物產量,X為施肥量,A為不施該種肥料(X=0)的產量,B、C為回歸系數。由Y=A+BX+CX2可導出求作物最高產量施肥量的公式

20、:X=-B/2C。再考慮單位價格Pf和單位肥料的增產量PY時,便可獲得求取經濟效益最高時的施肥量X=Pf/(PY-B)/2C。2.效應函數圖解法 試驗中由不同施肥量下獲得的作物產量,按價格轉換為不同產值,并計算與施肥量相關的函數式, 繪制成產值隨施肥量增長變化的曲線（圖7-13）肥料價格計算成肥料投入價值,按施肥量增長繪一直線,為肥料投入增長線, 在產值增長線上,繪一平行于肥料投入增長線的切線,此切線有斜率隨肥料投入線斜率而變化,因而切點將在產值曲線上移動,由切點做一垂線,延伸至橫坐標,則垂線與橫坐標之交點,即為經濟施肥量。施用這一數量的肥料,理論上單位面積所能獲得的利潤最高。 三、水分環境調控1.吸濕水：固體土粒表面的分子引力和靜電引力對空氣中水汽分子的吸附力面被緊密保持的水分。大氣濕