“土壤是地球陆地上能够生长绿色植物的疏松表层。”这个定义正确地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生长绿色植物，是由于它具有一种独特的性质——肥力。土壤这种特殊本质，就是土壤区别于其它任何事物的依据。土壤肥力虽与土壤物质组成有联系，但主要受土壤性状的影响。”


大家知道土壤是由固体、空气和水分所组成，固体部分最主要来自其发育的岩石母体的原生和次生矿物颗粒以及来自于生物（动植物和微生物）活体和残体留下的有机质。

理想的土壤中，固体占50%，空气和水分各占25%。固体中矿物部分占45%，余下5%的有机质中，各种活动的生物有机质占10%，根系有机质占10%，已经转化为稳定的高分子的“死的”有机质占80%左右。


在这些组分中，能够影响土壤健康、人类能调节的土壤部分自然是有机质，有机质是土壤活力的核心。无怪乎出版于1911年的《四千年农夫》的作者F.H.King将中国历经数千年的耕地肥力依然高于美国未开垦的土地的原因，归结于轮作、绿肥、河泥回填、农家肥施用等精细化的土壤养护和管理。


01

土壤的分类和组成

我们都知道，土壤在作物种植中起着很大的作用，土壤特征会影响到作物种类及品种的选择，以及灌溉和水肥一体化方案的制定和实施。那么我们如何更好地认识以及针对性地利用好我们田间的土壤呢？

a.土壤组成

一般来说，土壤由三部分构成：砂粒、粉粒和粘粒。这些成分的相对含量会影响到土壤质地和土壤的持水量。

在大多数的土壤类型中，小颗粒形成较大的颗粒，称为复粒。复粒相互粘结，形成土块。土壤颗粒、复粒和土块间有许多孔隙。


b.土壤分类方法

根据土壤检测中砂粒、粉粒和粘粒的比例，结合土壤分类三角图，可以确定土壤确切的类型。

美国农业部土壤质地三角图

举个例子：

某土壤样品检测结果为砂粒40%、粉粒40%、粘粒20%，根据土壤分类三角图，可以判断此土壤样品为壤土（Loam）。

一般情况下，为了简化应用，可以把土壤分为砂土、壤土和粘土三种大类。

①砂土：这类土壤含砂粒在80%以上，土粒间大孔隙多，土壤容积比重在1.4~1.7克/厘米3之间，因此，土壤昼夜温差大，通透性好，有机质矿质化快，易耕作，但保水保肥能力差，遇水易板结，肥力一般较低。

②粘土：这种土壤含泥粒在60%以上，土壤比重在2.6~2.7克/厘米3之间。土壤硬度大，粘着性、粘结性和可塑性都强，故适耕性差。土壤保水保肥力强，潜在肥力较高。但土紧难耕，土温低，肥效不易发挥。

③壤土：这种土壤泥砂比例适中，一般砂粘占40~55%，粘（泥）粒占45~60%。土壤容重1.1~1.4克/厘米3之间。质地轻松，通气透水，保水保肥力强，耕作爽犁。


02

土壤有机质

有机质本身就是养分的储藏库，同时深刻地影响土壤的物理、化学和生物学性质。假设某一土壤表土有机质含量4%，有机质氮含量5%，一季作物中有机质分解率2%，则土壤有机质供应之氮可达80kg/公顷，此供应量几乎可满足大部分作物之需求量，据估算，1%的土壤有机质相当于含有18公斤养分/亩。

同时，土壤有机质是衡量土壤保肥能力的阳离子交换量（CEC）的主要贡献者，高达50%~100%。因此有研究表明，土壤中的有机质从2%降低到1.5%，土壤的保肥能力将下降14%。

此外，土壤有机质深刻影响水分的存储。一英亩大、一英寸厚、含2%有机质的土壤储水量可达12.1万升，含量5%和8%的土壤分别可储水30.3万和48.5万升。研究表明，土壤有机质从1%升到3%，土壤的保水能力增加6倍。

当然，土壤有机质也深刻影响着土壤的质地和结构。丰富的有机质下，土壤可以形成稳定的大量的有机无机复合体，具有良好的土壤结构，不仅抗土壤侵蚀，也为根系提供理想的水分和空气条件。

最主要的是，土壤有机质是土壤中各种大大小小生物的碳源和能源。丰富的有机质下，土壤中自然形成庞大的食物网，构建健康的生态系统，这个庞大的生态系统是土壤活力的来源，从养分转化直到病虫害控制，都起着极为重要的作用。


03

土壤含水量

大田作物生长在土壤中，生长的各个时期都离不开水。因此了解水、土壤、作物之间的关系非常重要。土壤经过降雨或灌溉后，一般会出现以下三种状态。


a.饱和持水

充足的雨水或饱和灌溉后，土壤中所有的孔隙都充满了水。


b.田间最大持水

田间持水达到的最大值。土壤达到不再随田间渗漏损失水分的平衡点。这种条件最适宜作物的生长，因为，根系很容易从土壤中吸收水分，同时，土壤通风透气性好，利于根系的呼吸。


c.萎蔫点

萎蔫点是指田间持水达到维持作物生存所需水量的最小值。超过萎蔫点，作物无法从土壤中吸收水分，作物开始出现萎蔫现象，且不可逆转；长期处于这种状态，作物会出现死亡，即旱死。

下图为三种状态的示意图。

作物可以从土壤中吸收的水分为有效水。


d.有效水

有效水是介于田间持水量和萎蔫点之间的土壤含水量。

*在饱和持水量情况下，大多数的水受重力影响渗漏损失，不能被作物吸收利用。

土壤持水能力受土壤质地和土壤类型的影响。比如：在偏砂性土壤中，15%的土壤含水量可以满足作物正常生长的需要，而中性土壤中同样的含水量只处于作物需水临界点，粘性土壤中则不能满足作物生存的需要。


04

土壤盐碱度

依据土壤盐分及浓度对土壤进行分级，以评估作物对过量盐分的忍耐性，主要是基于土壤提取液在25℃时的电导率（EC）。

在典型的降雨量稀少的情况下，土壤盐度高，如沙漠地带。

作物产量会随土壤盐分浓度的增加而下降。不同作物对土壤盐度的敏感度和耐受度不同，因此应结合作物来考虑土壤盐度的危害。

造成这种现象的原因是，作物可以利用的有效水受土壤含盐量的影响。因为土壤含盐量高会降低土壤溶液水势，所以在相同水平的土壤含水量的情况下，作物从含盐量高的土壤中可以收的水分低于含盐量低的土壤。在生产上，单次过量施肥或施肥不均造成的“烧苗”现象就是因为局部土壤肥料过多形成的含盐量过高造成的。

所以在种植初期选择地块时，一定要特别关注土壤的含盐量，优先选择含盐量不太高的地块。如果含盐量很高，一定要果断放弃，否则土壤改良成本会很高，会在很大程度上影响生产成本。如果现有土地含盐量较高，那么选择耐盐作物种植是成本最低的选择。


05

土壤pH值

土壤pH值是大家耳熟能详的指标，被用于测定土壤酸碱度。pH值是指溶液中氢离子（H+ 或更准确的说 H3O+）浓度的负对数（以10为基数）。

在水中，pH值一般在1-14之间，7为中性。pH值低于7显酸性，高于7显碱性。

土壤酸碱度被认为是土壤中的一个主变量，因为它控制着许多化学反应。它通过控制营养物质的化学形态，影响作物养分的有效性。大多数作物pH值的最佳范围在5.5到7之间，但许多植物在这个范围之外，也能适应并旺盛生长。

大家可以测一下自己地块的土壤pH，然后对照上图中各种元素的利用率，针对性地调整对应肥料用量或使用叶面喷肥来补充。


06

土壤阳离子交换量CEC

土壤阳离子交换量是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量。其数值以每千克土壤中含有各种阳离子的物质的量来表示，即mol/kg。

不同土壤的阳离子交换量不同，主要影响因素：

a、土壤胶体类型，不同类型的土壤胶体其阳离子交换量差异较大，例如，有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。

b、土壤质地越细，其阳离子交换量越高。

c、对于实际的土壤而言，土壤黏土矿物的SiO2/R2O3比率越高，其交换量就越大。

d、土壤溶液pH值，因为土壤胶体微粒表面的羟基（OH）的解离受介质pH值的影响，当介质pH值降低时，土壤胶体微粒表面所负电荷也减少，其阳离子交换量也降低；反之就增大。

土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。CEC的大小，基本上代表了土壤可能保持的养分数量，即保肥性的高低。