土壤的概念
蘇聯(lián)土壤學家威廉斯指出：“土壤是地球陸地上能夠生長綠色植物的疏松表層。”這個定義正確地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生長綠色植物，是由于它具有一種獨特的性質(zhì)——肥力。土壤這種特殊本質(zhì)，就是土壤區(qū)別于其它任何事物的依據(jù)。土壤肥力雖與土壤物質(zhì)組成有聯(lián)系，但主要受土壤性狀的影響。
土壤是指地球表面的一層疏松的物質(zhì)，由各種顆粒狀礦物質(zhì)、有機物質(zhì)、水分、空氣、微生物等組成，能生長植物。土壤由巖石風化而成的礦物質(zhì)、動植物、微生物殘體腐解產(chǎn)生的有機質(zhì)、土壤生物(固相物質(zhì))以及水分(液相物質(zhì))、空氣(氣相物質(zhì))、氧化的腐殖質(zhì)等組成。
固體物質(zhì)包括土壤礦物質(zhì)、有機質(zhì)和微生物通過光照抑菌滅菌后得到的養(yǎng)料等。液體物質(zhì)主要指土壤水分。氣體是存在于土壤孔隙中的空氣。土壤中這三類物質(zhì)構成了一個矛盾的統(tǒng)一體。它們互相聯(lián)系，互相制約，為作物提供必需的生活條件，是土壤肥力的物質(zhì)基礎。
土壤里的物質(zhì)可以概括為三個部分：固體部分、液體部分和氣體部分。
土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)過風化作用形成的不同大小的礦物顆粒(砂粒、土粒和膠粒)。土壤礦物質(zhì)種類很多，化學組成復雜，它直接影響土壤的物理、化學性質(zhì)，是作物養(yǎng)分的重要來源之一。
土壤由礦物質(zhì)和腐殖質(zhì)組成的固體土粒是土壤的主體，約占土壤體積的50%，固體顆粒間的孔隙由氣體和水分占據(jù)。
土壤氣體中絕大部分是由大氣層進入的氧氣、氮氣等，小部分為土壤內(nèi)的生命活動產(chǎn)生的二氧化碳和水汽等。土壤中的水分主要由地表進入土中，其中包括許多溶解物質(zhì)。
土壤中還有各種動物、植物和微生物。
有機質(zhì)
有機質(zhì)含量的多少是衡量土壤肥力高低的一個重要標志，它和礦物質(zhì)緊密地結合在一起。在一般耕地耕層中有機質(zhì)含量只占土壤干重的0.5%～2.5%，耕層以下更少，但它的作用卻很大，群眾常把含有機質(zhì)較多的土壤稱為“油土”。土壤有機質(zhì)按其分解程度分為新鮮有機質(zhì)、半分解有機質(zhì)和腐殖質(zhì)。腐殖質(zhì)是指新鮮有機質(zhì)經(jīng)過酶的轉化所形成的灰黑土色膠體物質(zhì)，通過陽光殺滅了致病的有害菌病毒寄生蟲后，保留其營養(yǎng)物質(zhì)的土壤，一般占土壤有機質(zhì)總量的85%～90%以上。
腐殖質(zhì)的作用主要有以下幾點：
(一)作物養(yǎng)分的主要來源
腐殖質(zhì)既含有氮、磷、鉀、硫、鈣等大量元素，還有微量元素，經(jīng)微生物分解可以釋放出來供作物吸收利用。
(二)增強土壤的吸水、保肥能力
腐殖質(zhì)是一種有機膠體，吸水保肥能力很強，一般粘粒的吸水率為50%～60%，而腐殖質(zhì)的吸水率高達400%～600%;保肥能力是粘粒的6～10倍。
(三)改良土壤物理性質(zhì)
腐殖質(zhì)是形成團粒結構的良好膠結劑，可以提高粘重土壤的疏松度和通氣性，改變砂土的松散狀態(tài)。同時，由于它的顏色較深，有利吸收陽光，提高土壤溫度。
(四)促進土壤植物的生長
腐殖質(zhì)為植物生長提供了豐富的養(yǎng)分和能量，土壤酸堿適宜，因而有利植物生長，促進土壤養(yǎng)分的轉化。
(五)作物生長發(fā)育
腐殖質(zhì)在分解過程中產(chǎn)生的腐殖酸、有機酸、維生素及一些激素，對作物生育有良好的促進作用，可以增強呼吸和對養(yǎng)分的吸收，促進細胞分裂，從而加速根系和地上部分的生長。土壤有機質(zhì)主要來源于施用的有機肥料和殘留的根茬。許多社隊采用柴草墊圈、秸稈還田、割青漚肥、草田輪作、糧肥間套、擴種綠肥等措施，提高土壤有機質(zhì)含量，使土壤越種越肥，產(chǎn)量越來越高，應當因地制宜加以推廣。
微生物
土壤微生物的種類很多，只有抑制有害菌，利用這些菌產(chǎn)生的植物需要的一些養(yǎng)料。如進行有效的陽光照射后，細菌、真菌、放線菌、原生動物、被有效的殺滅，腐體可作養(yǎng)料。土壤微生物的數(shù)量很大，1克土壤中就有幾億到幾百億個。1畝地耕層土壤中，微生物的重量有幾百斤到上千斤。土壤越肥沃，微生物的利用率也越高。
植物莖葉中含有果膠酶、纖維素酶、過氧化氫酶、琥珀酸硫激酶、琥珀酸脫氫酶、延胡索酸酶、蘋果酸脫氫酶等，把植物的莖葉作為肥料，是作物生長的必要營養(yǎng)的來源。
微生物在土壤中的主要作用如下：
(一)分解有機質(zhì)
作物的殘根敗葉和施入土壤中的有機肥料，只有經(jīng)過土壤微生物的作用，才能腐爛分解，釋放出營養(yǎng)元素，供作物利用;并且形成腐殖質(zhì)，改善土壤的理化性質(zhì)。
(二)分解礦物質(zhì)
例如磷細菌能分解出磷礦石中的磷，鉀細菌能分解出鉀礦石中的鉀，以利作物吸收利用。
(三)固定氮素
氮氣在空氣的組成中占4/5，數(shù)量很大，但植物不能直接利用。土壤中有一類叫做固氮菌的微生物，能利用空氣中的氮素作食物，在它們死亡和分解后，這些氮素就能被作物吸收利用。固氮菌分兩種，一種是生長在豆科植物根瘤內(nèi)的，叫根瘤菌，種豆能夠肥田，就是因為根瘤菌的固氮作用增加了土壤里的氮素;另一類單獨生活在土壤里就能固定氮氣，叫自生固氮菌。另外，有些微生物在土壤中會產(chǎn)生有害的作用。例如反硝化細菌，能把硝酸鹽還原成氮氣，放到空氣里去，使土壤中的氮素受到損失。實行深耕、增施有機肥料、給過酸的土壤施石灰、合理灌溉和排水等措施，可促進土壤中有益微生物的繁殖，發(fā)揮微生物提高土壤肥力的作用。
水分
土壤是一個疏松多孔體，其中布滿著大大小小蜂窩狀的孔隙。直徑0.001～0.1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙。存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同時，還能溶解和輸送土壤養(yǎng)分。毛管水可以上下左右移動，但移動的快慢決定于土壤的松緊程度。松緊適宜，移動速度最快，過松過緊，移動速度都較慢。降水或灌溉后，隨著地面蒸發(fā)，下層水分沿著毛管迅速向地表上升，應在分墑后及時采取中耕、耙、耱等措施，使地表形成一個疏松的隔離層，切斷上下層毛管的聯(lián)系，防止跑墑。“鋤頭有水”的科學道理就在這里。土壤含水量降至黃墑以下時，毛管水運行基本停止，土壤水分主要以氣化方式向大氣擴散丟失。這時進行鎮(zhèn)壓(碾地)，使地表形成略為緊實的土層，一方面可以接通已斷的毛細管，使底墑借毛管作用上升;另一方面可減少大孔隙，防止水汽擴散損失，所以群眾說“碾子提墑，碾子藏墑”。鎮(zhèn)壓后耱地，使耕層上再形成一個平整而略松的薄層，保墑效果更好。五、土壤空氣土壤空氣對作物種子發(fā)芽、根系發(fā)育、微生物活動及養(yǎng)分轉化都有極大的影響。生產(chǎn)上應采用深耕松土、破除扳結、排水、曬田(指稻田)等措施，以改善土壤通氣狀況，促進作物生長發(fā)育。
在19世紀末，俄國土壤學家道庫恰耶夫(V.V.Dokuchaisv)從土壤發(fā)生學的觀點，認為土壤的性質(zhì)是氣候、生物、地形、母質(zhì)和時間等成土因素綜合作用的結果。土壤是發(fā)育于地球陸地表面具有一定肥力且能夠生長植物的疏松表層(包括海、湖淺水區(qū))。它是地球表面上的附著物，人力可以搬動土壤。
土壤吸收性能
土壤有吸收固體、液體和氣體的能力。其吸收方式分為五種。
①機械吸收作用：這是指土壤將大于土壤孔隙而懸浮于溶液中(如骨粉、餅肥、磷礦粉及糞便殘渣等)的微細顆粒機械地阻留下來，使之不隨土壤中滲水而流走的一種作用。由于土壤顆粒愈小，排列愈緊密，土壤孔隙愈細，因此機械吸收作用就越強，則土壤保肥性能就好。這種作用對新改稻田、新水庫、塘壩有利增強保水蓄水的功能。
②物理吸收作用：它是指土壤膠體依靠其表面能將分子態(tài)養(yǎng)分吸附在表面上，而膠體與被吸附物不起任何化學反應的一種作用。這種作用，由于對分子態(tài)養(yǎng)分有保持能力，因此，土壤中的氨氣、尿素、氨基酸等分子態(tài)氮就會減少揮發(fā)損失。平常在施用易揮發(fā)的銨態(tài)氮肥時要求復好土就是這個道理。
③化學吸收作用：這是指土壤中可溶性養(yǎng)分(如某些離子與帶不同電荷的離子發(fā)生化學作用)，由純化學作用產(chǎn)生不溶性沉淀而固定在土壤內(nèi)的作用。這種作用，雖然有減少可溶性養(yǎng)分的流失，但被固定下來的養(yǎng)分就難以再被作物吸收利用，故降低了養(yǎng)分的利用率。因此，把磷肥集中施或與有機肥混和施，制成顆粒球肥施和根外噴施，就是避免化學吸收作用的發(fā)生，減少土壤對磷酸的固定。
④代換吸收作用：這又叫物理化學吸收作用。它是指土壤膠體表面吸著許多與它帶相反電荷離子的同時，其表面上又有等當量的同電荷的其它離子被代換出來的作用。其實質(zhì)是一種離子(陽離子或陰離子)代換過程，是土壤膠體所吸收的離子和土壤溶液中的離子在相互代換。所以這種作用是可逆的，即膠體所吸收的離子，又能重新被其它離子代換到溶液中去。從而，這種作用在調(diào)節(jié)土壤中可溶性養(yǎng)分的保蓄和供應，具有重要意義。
⑤生物吸收作用：這是指生活在土壤中的微生物及作物根系和動物等，吸收養(yǎng)分構成有機體而保留在土壤中的一種性能。由于生物是根據(jù)自身需要，從土壤溶液中選擇吸收各種可溶性養(yǎng)分，形成有機體。當它們死亡后，有機殘體又逐漸分解，把營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，供作物吸收利用。所以生物吸收作用，能保持養(yǎng)分，積累養(yǎng)分，提高土壤肥力。
土壤酸堿度
土壤酸堿度是指土壤溶液中存在的H+和OHˉ的量。通常用PH值表示。pH=7時是中性反應，這時溶液中H+和OHˉ數(shù)量相等;pH小于7表示是酸性反應，這時H+多于OHˉ;H大于7表示是堿性反應，這時H+少于OHˉ。土壤酸堿度按其pH值的大小分為七級：
pH<4.5強酸性
pH4.5~5.5酸性
pH5.5~6.5微酸性
pH6.5~7.5中性或近于中性
pH7.5~8.5微堿性
pH8.5~9.5堿性
pH>9.5強堿性
①土壤酸堿性產(chǎn)生原因：
土壤之所以有酸堿性，主要是土壤中存在酸堿物質(zhì)。H+來源主要是土壤膠體上吸附的H+和Al+3;其次是二氧化碳溶于水形成碳酸解離的結果：
H2CO3=H++HCO3ˉ，HCO3ˉ=H++CO3ˉ
除此之外，還有有機質(zhì)轉化過程中，分解產(chǎn)生的有機酸(丁酸、草酸、檸檬酸等)、巖石風化過程中，化學變化(如含硫礦物氧化)成的酸以及施用肥料加進的酸性物質(zhì)[如(NH4)2SO4、NH4Cl]，當NH4+被作物吸收后，常遺留在土壤中的酸根(SO4-2，Clˉ)都能使土壤酸性增加。
OHˉ的來源主要是土壤中碳酸鈉、碳酸氫鈉等鹽類水解以及土壤膠體上含的代換性鈉形成強堿轉化結果。
例如：Na2CO3+2H2O2NaOH+H2CO3
NaHCO3+H2ONaOH+H2CO3
②作物對土壤酸堿度的適應能力：
強酸性與強堿性土壤都不利于作物生長。不同的作物要求土壤酸堿度不同。如茶樹只適宜在酸性土壤上生長，像映山紅、馬尾松、楊梅、蒜盤子等，就是酸性土壤的指示植物;而天竺、圓葉包柏、柏木又是石灰性土壤的指示植物。
此外，土壤酸堿度對營養(yǎng)元素的有效性及有益微生物的活動都有很大的影響，土壤過酸過堿還影響土壤良好結構的形成(現(xiàn)不作詳細闡述)，這些無疑的都直接或間接地影響著作物的生長和發(fā)育。
土壤緩沖性能
在土壤加入酸、堿物質(zhì)后，土壤所具有的抵抗土壤溶液酸化或堿化的能力，稱為土壤緩沖性能。土壤具有緩沖性能的原因：
①土壤膠體上代換性陽離子存在，對酸堿有緩沖作用。這是由于土壤膠體上代換性陽離子(鹽基離子或H+)被代換到溶液中生成了中性鹽或H2O。
②土壤的緩沖性能是土壤的重要特性之一。由于土壤具有緩沖性能，可以使土壤的酸堿度經(jīng)常保持穩(wěn)定，為作物和微生物生長發(fā)育提供良好的環(huán)境條件，同時也為指導施肥提供依據(jù)。向土壤中施用有機肥料、泥土類(塘泥)肥料、石灰和種植綠肥等，都是提高土壤緩沖性能的有效措施。
土壤鈣有效性與多種因素有關，如土壤質(zhì)地、酸堿情況、有機質(zhì)含量、施肥、土壤溫度、濕度等。
概括如下：
1.土壤質(zhì)地
土壤質(zhì)地輕，有機質(zhì)貧乏，淋失嚴重的土壤，有效鈣供應不足。鈣易被帶電的粘粒所吸附，而不失其有效性，可減少水分淋洗損失。土壤鈣淋失隨降水量的增加而增加，其中淋失量大小依次為：砂壤質(zhì)棕壤>壤質(zhì)棕壤>粘質(zhì)棕壤。因此，砂質(zhì)土比粘質(zhì)土更易出現(xiàn)缺鈣癥狀。
2.土壤酸堿度
酸性土壤的淋溶作用強烈，鈣容易流失，導致缺乏。在pH高于8.5時，土壤鈉離子增加，鈣等離子被取代形成碳酸鹽沉淀，因此鈣的有效性在pH6-8時最好。
3.有機質(zhì)含量
鈣能與有機化合物(如氨基酸、蛋白質(zhì)、腐殖酸等)絡合。簡單的絡合態(tài)鈣(分子量小的，成離子態(tài)的)可直接為植物所吸收，還可避免被磷酸根等陰離子沉淀固定。因此，有機質(zhì)含量高的土壤，保水保肥能力強，鈣的有效性高，鈣營養(yǎng)的供應時期越長。
4.灌水和施肥
灌溉改變土壤濕度，影響鈣通過質(zhì)流向根表的遷移。過分灌水易造成土壤給大量淋洗，尤其在酸性沙質(zhì)土壤中。此外還易造成樹體旺長，使果個增大，鈣含量降低，果實品質(zhì)下降。
不合理的施肥技術，如不合理的施肥量、肥料元素的比例和施肥時期不當，均會影響土壤鈣的有效性。土壤中銨態(tài)氮、鉀、鎂、鋁等養(yǎng)分含量過高時，與鈣發(fā)生頡抗作用，抑制根系對鈣的吸收。此外，土壤氮素過量，易導致作物旺長，根冠比下降，影響根系吸收鈣的能力，葉片和果實鈣含量下降，加重生理性缺鈣癥狀的發(fā)生。而土壤中的磷含量過高，已與該形成難溶化合物，影響鈣的有效性。因此，過量的使用氮磷鉀肥，都會加重土壤鈣的有效性下降。土壤中錳過量，也會加重鈣等養(yǎng)分的缺乏。而微量元素中的硼、鋅、銅等有時會影響果實中鈣的狀況。硼可促進鈣的吸收與運輸，減少生理病害。
5.其他因素
植物對鈣的吸收及其鈣在植物體內(nèi)的運輸主要靠蒸騰拉力的作用，凡是影響作物蒸騰和的因素，例如光照、空氣濕度、大氣溫度等，都會影響鈣的吸收與轉運。濕度越大，光照越小，蒸騰作用越小，作物的吸鈣量越低。
