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【CNC农技说】如何快速诊断土壤的“生育”能力?看看这八个字!

2022-03-15 14:38:04

俗话说:万物土中生,那如何去判断土壤的“生育”能力。什么样的土壤能生,会生?哪些因素会降低土壤的生育能力?本文总结影响土壤生育能力发挥的八个障碍因素,即”气、水、酸、咸、衡、碳、碱、药“,希望为土壤科技工作者及农业技术推广人员提供借鉴和参考。

壹   “气”----土壤不通气导致的根系缺氧,从而降低土壤的生育能力

土壤是根系的“家”,可为根系提供“水、肥、气、热”的平衡环境。土壤具备疏松多孔的孔隙结构是其成为根系的“家”的一个重要原因,可以说疏松多孔是优良土壤最大的特征。
 

土壤板结后土壤团粒结构被破坏,土壤不通气,导致根系缺氧,从而引起根系发育障碍。在缺氧环境下,根系呼吸作用下降,叶片光合强度也下降,养分吸收减少;同时加剧有毒物质的生成;根系缺氧还会影响微生物的活动和有机质的分解,影响矿质养分的活化。所以生产中由于土壤板结等因素引起的土壤不通气是导致土壤生育能力下降的重要原因!
 

贰   “水”-----土壤水分过多或过少、降低土壤的生育能力

过量灌溉、田间积水使土壤水分过多也会导致土壤不通气,引起根系缺氧。为了防止土壤水分过多导致的土壤不通气从而引发的根系缺氧,首先是要做好田间排水措施,同时要管理好田间的水分。通过建立土壤的水分丰缺评判标准,实时监测田间水分,从而科学的指导灌溉,维持一个合理的水气平衡环境。
 

田间的水分高低可以通过仪器检测,也可以通过手测和目测的办法进行判断。通常的操作流程是,将根区土壤挖出,采取不同深度的土壤,通过目测和手测的办法来判断土壤的水分情况。
 



图10砖红壤在不同水分下的性状

土壤田间持水量是评价土壤储水能力的重要指标。土壤田间持水量的饱和度是评价土壤水分丰缺重要标准。当土壤田间持水量的饱和度为80%-100%,代表土壤水分充足。当土壤田间持水量的饱和度在60%-80%范围内,代表土壤中的水分含量适宜。当土壤中的田间持水量饱和度小于50%,代表土壤水分缺乏。如果土壤田间持水量饱和度小于35%,表示土壤水分严重缺乏。
 

图11土壤田间持水量饱和度与土壤含水量的关系

通过监测土壤中的水分含量,合理灌溉,将土壤田间持水量饱和度维持在60%-80%,给土壤提供一个水、气平衡环境,是提高土壤生育能力的重要措施,土壤过湿、过干,都会降低土壤的生育能力。

叁   “酸“-----土壤酸化导致土壤生育能力下降

土壤酸化,指的是土壤吸收性复合体接受了一定数量交换性氢离子或铝离子,使土壤中碱性(盐基)离子淋失的过程。土壤酸化导致pH值降低,形成酸性土壤。

造成土壤酸化的原因主要是由以下几方面:成土母质、气候原因、酸雨导致的酸化、不合理施肥(特别是偏施铵态氮肥导致的酸化)。

土壤酸化造成很多不良后果,其中包括限制根系生长和养分的吸收,氢离子浓度过高造成的氢离子毒害;铝锰离子浓度过高引起铝锰毒害;由于pH过低降低大多数阳离子的有效性,造成钾、镁和钙等的缺乏;土壤酸化降低磷、钼的可溶性,造成其缺乏;包括土壤酸化加速根系长线虫。
生产可以通过检测土壤的pH值大小来判断土壤酸化程度,根据土壤pH值将土壤分为中性土壤(pH6.5-7.5),酸性土壤(pH6.5-5.5),强酸性土壤(pH5.5-4.5),极强酸性土壤(pH<4.5)。土壤中的养分的有效性会随土壤pH的变化发生变化,很多养分的有效性都会随着土壤pH的下降发生改变。所以土壤酸化是影响根系吸收养分,影响肥料效果发挥的重要因素。

 

图12不同pH情况下土壤养分有效性变化图

生产中我们不仅要关注土壤的pH,了解土壤的酸化程度,更重要的我们还要关注不同深度土壤的pH值变化情况,笔者在华南多点检测发现同样的规律,土壤从表层到深层,土壤的pH值不断下降。在南方红壤和砖红壤上,土壤表层5-10厘米的pH在6-6.5左右。15-20厘米的pH为5-5.5左右,25-30厘米的pH为4.5-5左右。也就是越到深处。土壤的酸度越大。经过检测发现很多地块都有类似的情况,在土壤耕作层的底部有一个酸层,这个区域的pH特别低。
 

所以不仅要关注土壤的pH,更要关注土壤不同深度的pH,因地制宜的采取相应措施对优化土壤性状,促进根系对养分的吸收,提高肥料利用率意义重大。
那么生产中我们应该如何应对土壤酸化呢?常用的办法就是通过酸性土壤改良剂改良,或者下石灰改良。

 

图15不同土壤类型调节pH的石灰用量

肆   “咸“----土壤盐化导致土壤生育能力下降

土壤盐化的定义:指土壤饱和提取液中电导率高于4mS/cm,并且可交换钠低于15%的土壤。根据区域可以将盐化土壤分为内陆盐渍土和滨海盐渍土,全世界约有9.6亿公顷盐渍土,我国的盐渍土也有约2700万公顷,其中约有700万公顷(1.05亿亩)是农田。土壤盐化会抑制作物的正常生长,会影响根系对养分的吸收,严重的甚至会造成作物死亡。
 

图16土壤盐化程度和作物生长之间的关系

伍   “衡“----土壤有效养分不平衡导致的生育能力下降

土壤中各种有效养分的平衡供应对根系养分的高效吸收和肥料效果的发挥会影响很大。有效养分不平衡具体表现在两方面,一是由于某种或者某几种元素含量太低导致的不平衡,二是由于某种或者某几种元素含量太高导致的不平衡。在这里我通过一个试验案例来说明养分不平衡对土壤生育能力的影响
 

上面四图表述的是在同样的土壤上,同样的作物,不同的肥料使用后的效果。这四种试验肥料分别是磷酸二铵,硝酸钾,鸡粪和过磷酸钙。

通过上图的表现,我们发现四种肥料中长势最差的就是硝酸钾。我们都清楚,其实硝酸钾是非常好的肥料,硝酸钾也是非常贵的肥料。那么为什么最贵的硝酸钾最终试验出来的效果却是最差的呢?几千元一吨的硝酸钾还比不上几百元一吨的过磷酸钙。如果通过这个试验结果我们就这样下结论——硝酸钾效果不行,这样硝酸钾是不是很冤枉,很委屈!那效果不行背后的本质原因是什么?这就是我们上面提到的土壤中某种养分太少导致的不平衡,最终影响肥料的效果发挥。

该试验的土壤是南方的砖红壤,南方砖红壤中的有效磷特别低。而玉米苗期对磷非常敏感,如果玉米苗期缺磷,其它的养分补充再多也长不好。以上四种肥料中,硝酸钾只含有氮和钾,不含有磷。而其它三种肥料(磷酸二铵、鸡粪和过磷酸钙)都或多或少的含有磷。这就是硝酸钾被委屈背后的本质原因。

陆   “碳“----土壤有机质缺乏导致土壤生育能力下降

土壤有机质的重要性大家都非常清楚,在这里我就不做赘述。重点和大家分析一个数据,就是同样的作物,如果需要达到同样的目标产量,在不同有机质土壤上的氮肥推荐使用量。
 

---------数据引自《高效土壤养分测试技术与设备》,金继运等编著

以玉米为例,在有机质低于10g/kg的土壤上每亩需要使用16公斤纯氮,才能达到理想的目标产量,而在土壤有机质达到30g/kg时,每亩只需要使用10公斤纯氮,就能达到理想的目标产量。这样的情况在花生上更明显。在有机质低于10g/kg的土壤上,每亩需要使用7公斤纯氮,花生才能达到理想的目标产量,而在土壤有机质达到30g/kg时,每亩只需要使用2公斤纯氮,就能达到理想的产量。前者的用氮量是后者的3.5倍。由此可见有机质对土壤生育能力的影响特别大。

柒   “碱“----土壤碱化导致的土壤生育能力下降

土壤碱化就是相对土壤酸化而言的,生产可以通过检测土壤的pH值大小来判断土壤碱化程度,土壤碱化会带来很多问题,例如因pH过高限制根系生长和养分的吸收,因pH过高会降低大多数微量元素的有效性,造成铁、锌、锰的缺乏;因pH过高降低磷的有效性造成其缺乏;氨挥发,烧苗,烧种;土壤碱化常伴随盐化,造成板结等问题。
当土壤pH值升高时,土壤中的磷和钾的有效性下降。同时土壤中多种微量元素(铁,锰,锌,硼,铜)的有效性显著下降。在生产一线我们发现很多北方碱性土壤上,作物的缺铁,缺锌症状就是因为土壤碱性太大导致的微量元素吸收障碍。

 

土壤碱化,pH过高导致的氨挥发,特别是在碱性土壤上使用碱性肥料(磷酸二铵,碳铵)导致的氨挥发。
 

捌   “药“----土壤除草剂富集导致的生育能力下降

除草剂的过量使用或者残留导致土壤生育能力下降的情况很普遍。这里我重点介绍,在北方砂壤土上,由于地不平导致的除草剂富集对土壤生育能力的影响。
 

北上砂壤土上种植存在这样一个现象,一块田如果地不平,低洼积水的地方往往长不好,就像上图中的所示,引起低洼地带长不好的原因有很多种,比如积水,比如地没有充分熟化等原因。通过笔者的仔细调查研究发现还有一个非常关键的原因,那就是除草剂富集导致的影响。大家都清楚,以莠去津为例,有机质低的砂土中的推荐用量和高有机质壤土中的推荐用量是不一样的。40%莠去津在1%有机质砂壤土上,每亩用150-200克,而在2%有机质含量的壤土上,每亩的推荐用量是200-250克。很多农户在使用莠去津时,并没有注意要根据土壤质地情况调整用量,所以往往造成低有机质的砂土上的除草剂用量超标,这是造成除草剂富集的其一原因。


同时由于地不平,不管是人工灌溉还是自然降雨(西北的雨水不大,降雨往往只是形成低洼处积水,水一般难以排出田间)都容易形成地表径流。水就会把高处的除草剂冲到低洼处,最后当水分挥发时,低洼处的除草剂额含量就会富集,最终导致土壤生育能力下降。


掌握了快速诊断土壤“生育能力”的八字方针,那么是否可以快速测定土壤养分含量呢?毫无疑问,当然可以!下面这套被称为移动的田间地头小型实验室的速测工具可轻松实现土壤养分含量的快速测定。
 


 

作者:胡克纬

华南农业大学作物营养与施肥研究室
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