本章各章節(jié)列表：
第一節(jié) 中國(guó)土壤類型分布
我國(guó)長(zhǎng)江以南低山丘陵區(qū)的土壤基本上是紅壤，四川、重慶和貴州以及長(zhǎng)江以南一些山區(qū)主要是黃壤，江淮和黃淮地區(qū)為黃棕壤和棕壤，陜西、寧夏、甘肅等地為灰鈣土，東北松嫩平原、大興安嶺兩側(cè)和松遼分水嶺地區(qū)和內(nèi)蒙古東部為黑鈣土，東北地區(qū)是黑土。
紅壤主要分布于長(zhǎng)江以南的低山丘陵區(qū)，是發(fā)育于熱帶和亞熱帶雨林﹑季雨林或常綠闊葉林植被下的土壤，是一種富鋁化和富鐵化的鐵鋁土，屬于強(qiáng)淋溶土，缺鉀、鈉、鈣、鎂、鋅等礦質(zhì)元素而富含鐵﹑鋁氧化物，硼、鉬也很貧乏，有機(jī)質(zhì)和速效磷含量低，因此需要施用化肥和有機(jī)肥來(lái)補(bǔ)充各種營(yíng)養(yǎng)元素。紅壤呈酸性或強(qiáng)酸性，土壤粘重，適合種植柑橘、茶葉、甘蔗和竹。紅壤土施用石灰，可有效改善土壤pH值。
黃壤（不是西北黃土高原的黃土）多分布在四川、重慶和貴州以及長(zhǎng)江以南海拔400-1200米的山區(qū)，是發(fā)育于亞熱帶濕潤(rùn)山地或高原常綠闊葉林下的土壤，黃壤下面深處的土壤一般是紅壤。黃壤具有過(guò)粘、過(guò)沙、過(guò)酸三大特點(diǎn)，耕作層有瘦、冷、濕和特別缺磷的共性，因此在黃壤上種植玉米、小麥常出現(xiàn)紅苗現(xiàn)象。黃壤性質(zhì)上與紅壤相近，與紅壤相比，黃壤土質(zhì)較輕，保濕性較好，有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量均較高，但隨自然植被的不同而有很大差異。
長(zhǎng)江流域種植水稻的水田不是自然風(fēng)化的土壤而是人造土，常冠名叫水稻土。
棕壤主要分布于遼東半島和山東半島，河北、河南、山西、皖北及鄂西的山地垂直帶中也有分布，是暖溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)落葉闊葉林和針葉、闊葉混交林下發(fā)育、處于硅鋁化階段并具粘性的土壤，在自然植被下表層含有約6%的有機(jī)質(zhì)，有明顯的淋溶過(guò)程，鉀、鈣、錳等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素除被土壤膠體吸附一部分外，游離態(tài)的大部分淋失，故土壤一般呈中性偏酸， pH 值為5.0-6.5；鐵和錳的游離度和活性度都較高，質(zhì)地細(xì)，持水量可高達(dá)25%~30%，故保水性能好，抗旱能力強(qiáng)，但透水性較差，如降水過(guò)多，表層土壤水分飽和后會(huì)發(fā)生澥、澇現(xiàn)象，作物易倒伏。棕壤土是我國(guó)北方主要的農(nóng)業(yè)與水果產(chǎn)區(qū)，特別是小麥、玉米、棉花三大作物，以及蘋果、梨、板栗等鮮干水果。
黃棕壤主要分布在江淮地區(qū)，是黃、紅壤與棕壤之間的過(guò)渡性土壤，為亞熱帶濕潤(rùn)的落葉、常綠闊葉林下的淋溶土壤，具有暗色有機(jī)質(zhì)含量不高的腐殖質(zhì)表層。
灰鈣土主要分布在寧夏、甘肅、青海以及新疆伊犁等地，是暖溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候、荒漠草原下，弱腐殖質(zhì)累積形成的土壤，腐殖質(zhì)含量不高，腐殖質(zhì)染色層可厚達(dá)50-70厘米，表層有機(jī)質(zhì)含量較低，在1-2%之間。灰鈣土的剖面可分為腐殖質(zhì)層，鈣積層及母質(zhì)層三個(gè)發(fā)生層，碳酸鈣富集的鈣積層位于腐殖層下平均30厘米以下的深度。
黑鈣土主要分布在東北松嫩平原、大興安嶺兩側(cè)和松遼分水嶺地區(qū)和內(nèi)蒙古東部，是發(fā)育于溫帶半濕潤(rùn)半干旱地區(qū)草甸草原和草原植被下的土壤，土層上部有一厚度可達(dá)30~50厘米的黑色或灰黑色的腐殖質(zhì)層，腐殖質(zhì)層以下也有一碳酸鈣富集的鈣積層，pH值為7.0-7.5。黑鈣土的氮素含量較豐富，磷、鉀含量亦高，鈣、鎂淋溶損失少，肥力雖不及黑土，但也是一種極為肥沃的土壤，小麥產(chǎn)量高，因此分布該種土壤的地帶被稱為世界糧倉(cāng)，如烏克蘭和俄羅斯等。
黑土主要分布在黑龍江和吉林兩省中東部的平原地區(qū)，是溫帶濕潤(rùn)氣候草原草甸植被條件下由強(qiáng)烈的腐殖質(zhì)累積和滯水潴積過(guò)程形成，自然狀態(tài)下，黑土腐殖質(zhì)層可厚達(dá)1米，養(yǎng)分含量豐富，肥力水平高。黑土與黑鈣土性質(zhì)相近，有時(shí)候黑鈣土也被算作是黑土；黑土自然植被主要是草原化草甸植物，以中性草本植物為主的雜類草群落以及榛子、柞、刺玫瑰等灌木叢，植物生長(zhǎng)繁茂，草高50~120厘米，覆蓋度100%，根系可深達(dá)60~100厘米，因而有機(jī)質(zhì)積累高，大約是黃土的十倍以上。
黑土是大自然給予人類的得天獨(dú)厚的寶藏，世界上僅有三大片黑土地, 它們是美國(guó)密西西比流域沿岸、烏克蘭第聶伯河岸和中國(guó)東北的黑龍江和吉林兩省，南美洲阿根廷和烏拉圭的潘巴斯大草原也有紅化黑土分布。
土壤分布小結(jié)
我國(guó)從海南島到東北大興安嶺和西北塔克拉瑪干沙漠，分布著大約15種主要的土壤類型；從海南到華北平原，基本上呈現(xiàn)的是土壤顏色從紅到黃到棕到灰到黑、土壤從酸到微酸到中性到微堿性的趨勢(shì)，沿海和西北干旱地區(qū)有鹽堿土，東北三江平原和松嫩平原則是弱酸性的肥沃黑土或黑鈣土。
第二節(jié) 土壤質(zhì)地
土壤根據(jù)其母質(zhì)還可以分為砂質(zhì)土、黏質(zhì)土和壤土，砂質(zhì)土含沙量多，顆粒粗糙，滲水速度快，保水性能差，但通氣性能好；黏質(zhì)土含沙量少，顆粒細(xì)膩，滲水速度慢，保水性能好，但通氣性能差。壤土介于二者之間，是典型的農(nóng)耕地。
土壤的質(zhì)地常常指的是土壤母質(zhì)的性質(zhì)。土壤母質(zhì)，即地殼表層的巖石礦物風(fēng)化沉積后的成土母質(zhì)，是土壤的主體物質(zhì)基礎(chǔ)和土壤礦物質(zhì)的來(lái)源，從母質(zhì)中析出的礦質(zhì)元素、在地表積覆的有機(jī)質(zhì)和以有機(jī)質(zhì)為生的微生物，構(gòu)成植物生長(zhǎng)的三大基礎(chǔ)條件，再加上土壤中所含的水和空氣，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的土壤生態(tài)系統(tǒng)。
構(gòu)成地殼和土壤母質(zhì)的元素，氧和硅分別占了地殼總重量的47%和29%，鐵和鋁二者再占12.7%；土壤母質(zhì)的主體物質(zhì)是硅、鐵、鋁的含氧化合物，常見的有石英石、長(zhǎng)石、云母石等含鐵、鋁的硅酸鹽類礦化物，化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。
土壤母質(zhì)直接影響土壤的礦物組成和土壤顆粒組成，并在很大程度上支配著土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)（簡(jiǎn)稱土壤理化性質(zhì)），以及土壤生產(chǎn)力的高低。
農(nóng)業(yè)上最基礎(chǔ)的土壤質(zhì)地分類是根據(jù)所含砂（沙）粒、粉粒和粘粒的含量不同分為砂土、壤土和黏土。用于農(nóng)耕的土叫壤土，介于砂土和黏土之間；砂土成分或黏土成分大于80%的土不能用于作物栽培，但砂土可用于拌水泥漿，黏土可燒成砌墻用的磚。砂粒、粉粒和粘粒是土壤顆粒的最小單位，它們的本質(zhì)區(qū)別是它們的顆粒度大小，砂粒最粗，粉粒次之，粘粒很小，肉眼不可分辨。
一般砂土成分在60-80%之間的叫砂壤土，黏土成分在60-80%的叫粘壤土或重粘壤土，介于砂壤土和黏壤土之間的，還可以分為輕黏壤土和中黏壤土。
砂壤土顆粒粗，土壤中空隙大，滲水快，保水保肥性差，作物容易缺水受旱；粘壤土滲水性差，但保水保肥性好，保水性好也意味著排水性差，容易積水受澇。不同作物對(duì)土壤的滲水保水性要求不同，但通常在耕作層底部最好是粘壤土，耕作層則最好是沙壤土或輕粘壤土。
第三節(jié) 土壤礦質(zhì)元素
植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素有接近20種，這20種營(yíng)養(yǎng)元素除了碳、氫、氧、氮在大氣中存在以外，其余全部來(lái)自地殼表層的巖石或其風(fēng)化沉積后的土壤母質(zhì)中，因而被通稱為礦質(zhì)元素。一般來(lái)說(shuō)，土壤中或多或少含有植物生長(zhǎng)所必需的全部營(yíng)養(yǎng)元素，問(wèn)題只是對(duì)應(yīng)于特定植物來(lái)說(shuō)，土壤中的某一些必需元素含量是否足夠而已。
土壤母質(zhì)主體是硅、鐵、鋁等礦質(zhì)元素的含氧化合物，其中鋁并不是植物所必需的礦質(zhì)元素，在南方酸性的紅壤、黃壤中，鋁容易從土壤中析出而被植物吸收，而它也并不是我們?nèi)梭w所需要的微量元素。硅直到最近才被認(rèn)定為植物必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素之一。土壤原始礦物中鈣、鎂、鉀元素比較豐富，磷、硫元素很低，氮幾乎為零，在其后的成土過(guò)程中，鈣、鎂、鉀含量被分散降低，碳、氧、氮、鈉等營(yíng)養(yǎng)元素因生物活動(dòng)（如細(xì)菌和植物的生長(zhǎng)繁殖）而富集。
土壤中含氮的總量叫總氮，含磷的總量叫總磷，以此類推；總氮和總磷、總鉀等只有參考意義，植物吸收需要有效的活性養(yǎng)分，分別叫有效氮、有效磷，以此類推。
土壤中礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的有效養(yǎng)分，取決于礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在土壤中的化合態(tài)與溶解度，可被植物吸收的那部分有效的活性養(yǎng)分叫可給態(tài)養(yǎng)分；不可給態(tài)養(yǎng)分則是土壤本身含有這種營(yíng)養(yǎng)元素，但由于不溶于土壤溶液、或者在土壤中易與其他化學(xué)元素結(jié)合形成難溶的化合物而不能被植物吸收。有些礦質(zhì)養(yǎng)分則不能被土壤顆粒吸附因而極容易流失或淋失。
土壤礦質(zhì)元素與土壤酸堿度的關(guān)系
酸堿度用一個(gè)叫作pH值的量表以0到14的量值來(lái)測(cè)定和衡量，依據(jù)pH值從小到大分為酸性、中性和堿性，pH值為7時(shí)則表示中性，小于7為酸性，而大于7則為堿性。
我國(guó)把土壤酸堿度分為五級(jí)：強(qiáng)酸性土（pH小于5）、酸性土（pH為5.0-6.5）、中性土（pH為6.5-7.5）、堿性土（pH7.5-8.5）、強(qiáng)堿性土（pH大于8.5）。
土壤的酸堿度總體上取決于土壤的母質(zhì)，南方的紅壤土、黃壤土等多為酸性土，pH值在5.0-6.5之間，個(gè)別甚至低至4.0；北方的土壤多為中性或堿性土，pH在7-8.5之間。
土壤酸堿度對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的活性有重大影響。
氮元素在我國(guó)南北方土壤中的活性都沒多大問(wèn)題，磷對(duì)土壤酸堿度的適應(yīng)性較窄，最佳的pH值為6.5左右，小于6.5易與土壤中的鐵、鋁結(jié)合而固定，酸性土壤中pH值越低，鐵、鋁的溶出率越高，被鐵、鋁固定的磷就越多；土壤酸堿度大于6.5時(shí)，則磷會(huì)與土壤中的鈣結(jié)合固定，形成難溶的磷酸鈣，土壤中的有效磷也會(huì)降低。
鉀、鈣、鎂、鉬在pH小于6的南方酸性土壤中的活性大大降低，鐵和錳在酸性土壤、硼在酸性和弱堿性土壤中活性最高，因此南方酸性土壤容易缺鉀、鈣、鎂和鉬，北方石灰性與鹽堿性土壤則容易缺硼、鐵和錳。南方的酸性土壤中，鉀、鈣、鎂元素還容易在長(zhǎng)期雨淋中流失，這也是為什么我國(guó)的農(nóng)業(yè)離不開化肥和微量元素的一個(gè)重要原因。
土壤過(guò)酸或過(guò)堿，對(duì)大多數(shù)農(nóng)作物都不利，一般可以用中和的辦法改善土壤酸堿度，土地酸性過(guò)重，可以用石灰中和；酸性土壤一般黏性重，摻沙可以立桿見影減輕土壤黏性。用石灰改良土壤酸性時(shí)，石灰用量不可過(guò)多，過(guò)多不僅會(huì)使土壤偏堿，石灰對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和土壤微生物群落也有較大的破壞，在施用石灰7-10天后，可以用補(bǔ)施有機(jī)肥甚至菌肥來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償恢復(fù)。
第四節(jié) 土壤有機(jī)質(zhì)
土壤有機(jī)質(zhì)是指土壤內(nèi)所含的有機(jī)物質(zhì)，通常包括處于不同分解階段的植物體和動(dòng)物體的排泄物和尸體、土壤生物的細(xì)胞和組織、以及由土壤生物合成的物質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)的存在被認(rèn)為是土壤功能和土壤質(zhì)量好壞的最關(guān)鍵因素。
土壤功能指的是土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分儲(chǔ)存（保水保肥）與養(yǎng)分循環(huán)、土壤生物多樣性以及污染物的吸收、緩沖和分解等結(jié)構(gòu)和功能上的一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)。土壤結(jié)構(gòu)好，土壤功能就強(qiáng)，土壤質(zhì)量就高。
土壤有機(jī)質(zhì)中通常含有高達(dá)接近60%的有機(jī)碳，因此土壤有機(jī)質(zhì)也常常以土壤有機(jī)碳表示。
土壤有機(jī)質(zhì)在各地土壤中的含量差別很大，沙漠地區(qū)的地層只含有遠(yuǎn)低于1％的有機(jī)質(zhì)，山地與高原土壤有機(jī)質(zhì)含量為1-6％，而低洼濕地的土壤有機(jī)質(zhì)含量可高達(dá)90％。我國(guó)除東北黑土地區(qū)有機(jī)質(zhì)含量較高，可達(dá)2.5-7.5%外，大部分地區(qū)旱地的有機(jī)質(zhì)含量都只有甚至低于1-2%。
有機(jī)質(zhì)的來(lái)源最主要的是植物殘?bào)w，其次是動(dòng)物糞便和動(dòng)物尸體，也有數(shù)據(jù)支持微生物殘?bào)w中的有機(jī)碳和有機(jī)氮是土壤有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源，所以微生物本身就被當(dāng)作土壤有機(jī)質(zhì)的一部分。
說(shuō)到土壤有機(jī)質(zhì)的時(shí)候，我們還需要提到除土壤微生物外其他土壤生物，即蚯蚓、蜈蚣和螞蟻等，它們能夠幫助有機(jī)質(zhì)在土壤中的移動(dòng)和分散，它們的新陳代謝產(chǎn)物及尸體也都是土壤有機(jī)質(zhì)的組成部分。
由礦化物風(fēng)化沉積形成的土壤母質(zhì)中不含有氮素，除施入的肥料外，土壤中的氮素養(yǎng)分來(lái)自土壤有機(jī)質(zhì)，包括糖、蛋白質(zhì)、脂肪酸、纖維素和木質(zhì)素等有機(jī)化合物的分解，但不能將土壤有機(jī)質(zhì)與氮肥等同起來(lái)，因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)含有較全面的磷、鉀、鈣、鎂、硫等各種礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，這些礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素以絡(luò)合態(tài)或螯合態(tài)存在，不僅容易被植物吸收，互相之間還不容易發(fā)生拮抗。
土壤有機(jī)質(zhì)能提高作物對(duì)土壤酸堿度的適應(yīng)性。在酸性土壤中，有機(jī)質(zhì)通過(guò)與單體鋁的復(fù)合，降低土壤交換鋁的含量，從而減輕鋁被植物吸收的危害。
土壤有機(jī)質(zhì)還能調(diào)節(jié)土溫，尤其是在冬春夜間保溫，使作物免受寒害，并保持低溫生長(zhǎng)。
總結(jié)起來(lái)，土壤有機(jī)質(zhì)有如下幾個(gè)貢獻(xiàn)：
土壤有機(jī)質(zhì)在分解與消耗的過(guò)程中，其中部分的氮、碳會(huì)以氮?dú)夂投趸嫉男问较蚩罩幸菔В瑲浜脱鮿t以水的形式在土壤中儲(chǔ)存或流失。有機(jī)質(zhì)中的氮元素被植物吸收利用的比重，可能還不到30%。將有機(jī)肥翻入地中而不是施在地表上，可增加氮的利用率；化學(xué)氮肥往往有很大的揮發(fā)性，在旱地作物施用，就更需要埋入地下才好。
由于土壤有機(jī)質(zhì)來(lái)源不同，所以各個(gè)地塊的有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分組成和養(yǎng)分含量差別很大；與化肥相比，土壤有機(jī)質(zhì)中的養(yǎng)分含量低，釋放慢，在作物快速生長(zhǎng)階段對(duì)作物的供應(yīng)就不夠多也不夠快，因此常常需要化肥來(lái)提供更多和更速效的養(yǎng)分補(bǔ)充。
第五節(jié) 土壤腐殖質(zhì)
土壤有機(jī)質(zhì)中超過(guò)一半是腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是經(jīng)微生物分解轉(zhuǎn)化后又重新聚合合成的一類有機(jī)高分子化合物，是一種整體黑色或褐色、無(wú)定型的膠體，具有適度的粘結(jié)性，是形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的主要膠結(jié)劑，這種膠結(jié)劑既能降低黏性土壤的黏性，又能提高砂土的團(tuán)聚性。同時(shí)，腐殖質(zhì)能與許多包括微量元素在內(nèi)的礦質(zhì)元素絡(luò)合或螯合，大大提高了土壤對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸附力，使礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素免于淋失或流失。由于腐殖質(zhì)能和磷、鐵、鋁離子形成絡(luò)合物或螯合物，從而避免土壤中磷元素與鐵和鋁結(jié)合成難溶性磷酸鹽（磷固定），有助于提高土壤中的有效磷含量。
腐殖質(zhì)的來(lái)源可能是植物殘?bào)w中所含的難以被微生物分解的木質(zhì)素，或者是被微生物降解后的小分子物質(zhì)在酶或礦物質(zhì)作用下縮合形成聚合程度更高的高分子化合物。
腐殖質(zhì)的生成是與微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)分解（從高分子到小分子到無(wú)機(jī)物）的一個(gè)差不多反向的過(guò)程，因此腐殖質(zhì)本身不是植物能夠直接吸收的養(yǎng)分，但它對(duì)土壤的貢獻(xiàn)除了把土壤顆粒膠結(jié)起來(lái)形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)外，腐殖質(zhì)也是土壤礦質(zhì)元素的儲(chǔ)存庫(kù)，當(dāng)土壤中的礦質(zhì)元素被雨水或灌溉水沖失后，腐殖質(zhì)可以根據(jù)土壤中這種礦質(zhì)元素的養(yǎng)分濃度來(lái)釋出養(yǎng)分進(jìn)行補(bǔ)充，從而維持穩(wěn)定和長(zhǎng)效的土壤肥力。
腐殖質(zhì)中的主要成為是包含腐殖酸（有時(shí)翻譯為胡敏酸）、黃腐酸（有時(shí)翻譯為富里酸）和胡敏素等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的混合物，其中黃腐酸的可溶性最好，當(dāng)前市場(chǎng)上營(yíng)銷的黃腐酸鉀，其黃腐酸的來(lái)源有兩種，一種是從泥炭、褐煤和風(fēng)化煤等熱值較低的煤炭中提取，稱為礦源黃腐酸，生產(chǎn)成本較高；另一種是從秸稈中提取的木質(zhì)素經(jīng)磺化、裂解而成，稱為生化黃腐酸。當(dāng)然也可以模擬自然界產(chǎn)生腐殖質(zhì)的過(guò)程，用鋸末、玉米粉、蔗糖等為材料，加入微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)黃腐酸。
黃腐酸被定義為植物生長(zhǎng)活性劑，有和天然激素類似的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用，能夠提高作物的抗逆尤其是抗旱能力，其他如改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、活化板結(jié)土壤、強(qiáng)化植物根系的附著力與快速吸收能力、補(bǔ)充各種微量元素等，都是腐殖質(zhì)的基本功效。
第六節(jié) 土壤微生物
土壤中含有的礦物質(zhì)（礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素）、有機(jī)質(zhì)和微生物是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的三大基礎(chǔ)條件，微生物之所以重要是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)以及一些礦物質(zhì)中的養(yǎng)分，需要通過(guò)它們的分解或轉(zhuǎn)化后，才能成為植物能夠吸收的可給態(tài)養(yǎng)分。因此，土壤的肥力表面上指的是有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的多少，微生物在后臺(tái)對(duì)土壤肥力的貢獻(xiàn)不可或缺。
土壤微生物是生活在土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌和藻類生物的總稱， 它們個(gè)體微小，只能在顯微鏡下才能看見。土壤是微生物的“天然培養(yǎng)基”，也是它們的“大本營(yíng)”，通常1克土壤中含有10的6-9次方個(gè)微生物，即100萬(wàn)到10億個(gè)之多，當(dāng)然數(shù)量和種類隨成土環(huán)境、土層深度及耕作栽培的不同而不同。
土壤有機(jī)質(zhì)和土壤微生物是一種共生態(tài)關(guān)系，微生物以有機(jī)質(zhì)為碳源和氮源進(jìn)行生命活動(dòng)的同時(shí)發(fā)生各種生物化學(xué)反應(yīng)，包括氧化分解、硝化、氨化、固氮、硫化等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，為植物提供營(yíng)養(yǎng)和能量。微生物殘?bào)w也是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分。
土壤中的微生物，有些是對(duì)農(nóng)作物有害的植食性細(xì)菌和真菌，它們?yōu)楹χ参锏母蛸N近地面的莖葉；有些則在土壤中產(chǎn)卵，或者在土壤中越冬；但更多土壤中的細(xì)菌和真菌及其他微生物是腐食性的，它們只以腐殖質(zhì)為食，它們的生命活動(dòng)過(guò)程就是分解和轉(zhuǎn)化土壤有機(jī)質(zhì)，從而是有益的；對(duì)土壤消毒殺菌，意味著會(huì)同樣殺死這些有益的微生物群落，使土壤中的可給態(tài)養(yǎng)分供應(yīng)減弱，影響農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。所以用硫磺合劑等殺菌劑進(jìn)行冬季清園、或用石灰中和土壤酸性之后，需要補(bǔ)施有機(jī)肥來(lái)使土壤中的有益菌群恢復(fù)生長(zhǎng)和繁殖。
土壤中不同的微生物種群互相競(jìng)爭(zhēng)生存空間，因此可以向土壤中施入有益菌種的辦法來(lái)阻礙有害菌群的生長(zhǎng)與繁殖，以微生物活體作制劑來(lái)防治病蟲害，是生物農(nóng)藥也是生物肥料的一種。
生物肥料又稱菌肥，但它們本質(zhì)上不是肥料，而是微生物活體。土壤中的有益微生物直接參與一系列土壤肥力的形成和發(fā)育過(guò)程，因此可以看作是土壤肥力增強(qiáng)劑，向土壤中尤其是植物根際施入有益微生物活體，能夠增強(qiáng)土壤微生物的活性，提高土壤肥力，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。拜耳的首款微生物制劑卓潤(rùn)，就用于灌根。
有些菌肥的出發(fā)點(diǎn)是激發(fā)被土壤固定而不能被植物吸收的元素，使它們成為作物可吸收的活性養(yǎng)分，如溶磷菌、溶鉀菌。有些菌種會(huì)在其生命活動(dòng)中產(chǎn)生赤霉素等細(xì)胞激素類物質(zhì)，調(diào)節(jié)作物的新陳代謝，刺激作物生長(zhǎng)，而使作物增產(chǎn)。
枯草芽孢桿菌等菌種可以幫助改善土壤物理性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，而使土壤變軟疏松，因而也被稱作是土壤疏松劑。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)微生物菌肥的廠家眾多，由于不需要向農(nóng)業(yè)部門登記，因此魚龍混雜的情況不可避免，購(gòu)買時(shí)需要注意辨別。
第七節(jié) 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)
組成土壤的最小單位是土壤顆粒（簡(jiǎn)稱土粒），土壤顆粒有單粒和復(fù)粒兩種，單粒主要是在巖石礦物風(fēng)化、流動(dòng)和土壤形成過(guò)程中產(chǎn)生的，在完全分散時(shí)單獨(dú)存在，只能通過(guò)研磨、溶解或化學(xué)處理才能細(xì)分的單個(gè)土壤礦物顆粒。復(fù)粒是由各種單粒在物理化學(xué)和生物化學(xué)作用下復(fù)合而成的有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體。單粒、復(fù)粒黏結(jié)或團(tuán)聚，形成各種大小、形狀和性質(zhì)不同的土壤團(tuán)聚體和土壤結(jié)構(gòu)體。
土壤團(tuán)聚體是土壤顆粒經(jīng)凝聚膠結(jié)作用后形成的個(gè)體，可分成水穩(wěn)性團(tuán)聚體和非水穩(wěn)性團(tuán)聚體，水穩(wěn)性團(tuán)聚體不容易被水沖散，由水穩(wěn)性團(tuán)聚體構(gòu)成的土壤滲水性和保水性好，不易產(chǎn)生地面徑流；而非水穩(wěn)性團(tuán)聚體構(gòu)成的土壤，雨后被分散的細(xì)小土粒堵塞土壤孔隙，不利滲水、保水，地面徑流大，易引起水蝕（表土被水沖蝕而成的小水溝）。地面徑流指的是由于土壤的滲水性不好，雨水或灌溉水從壟的兩側(cè)或畦面橫向流出而不是向土壤深處縱向滲入。
最理想的土壤結(jié)構(gòu)就是水穩(wěn)性土壤團(tuán)聚體形成的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。沙土由獨(dú)立的土壤顆粒組成，并不存在有機(jī)的土壤結(jié)構(gòu)，因而不能保水保肥；母質(zhì)為粘壤土的土壤在重力等各種環(huán)境條件下會(huì)將不同大小、形狀的土壤顆粒及團(tuán)聚體堆積、復(fù)合形成大的塊狀、片狀、柱狀的土壤團(tuán)塊，這些都不是植物生長(zhǎng)理想的土壤結(jié)構(gòu)，譬如不同尺寸或不同形狀的塊狀體結(jié)構(gòu)交疊在一起會(huì)形成大的空洞，雨后干燥后容易開裂形成大縫隙，使水分通過(guò)空洞與縫隙流失，塊狀體還容易壓苗，導(dǎo)致小苗不能順利出土。
有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤是由鈣礦化物和腐殖質(zhì)膠體粘結(jié)在一起形成的疏松多孔的球狀團(tuán)粒，即土壤團(tuán)聚體，直徑在0.25～10毫米之間，小于0.25毫米的團(tuán)聚體稱為微團(tuán)粒。不同大小的團(tuán)粒和微團(tuán)粒形成一種穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)，團(tuán)粒與團(tuán)粒之間形成大的空隙，團(tuán)粒內(nèi)土壤顆粒之間本身有小的空隙（毛管），小孔隙保持水分，大孔隙保持通氣，減少了土壤中水分和空氣相互爭(zhēng)奪空間的矛盾，因此團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤既透氣又保水，十分有利于作物生長(zhǎng)。（注意此處團(tuán)粒之間的大孔隙和團(tuán)粒內(nèi)部的小空隙只是在它們之間進(jìn)行比較時(shí)的說(shuō)法，從肉眼觀察的角度來(lái)說(shuō)其實(shí)都很小，和大土塊堆疊形成的大孔隙不是一個(gè)數(shù)量級(jí)）。
團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤不僅滲水性好，保水性也好。雨后天晴，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的表層土壤水分也會(huì)蒸發(fā)，引起體積收縮，與下面一層團(tuán)粒間的毛管聯(lián)系被切斷，從而減少了由下而上通過(guò)毛管向大氣中蒸發(fā)而損耗的水分，提高了保水性。團(tuán)粒體因此被稱作是土壤中一個(gè)個(gè)的“小水庫(kù)”。
團(tuán)粒結(jié)構(gòu)土壤中養(yǎng)分供應(yīng)和貯存十分協(xié)調(diào)：團(tuán)粒間大孔隙供氧充足，好氧微生物活動(dòng)旺盛，因此團(tuán)粒表面植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)以及礦質(zhì)養(yǎng)分分解快、供應(yīng)充足；而團(tuán)粒內(nèi)部的小孔隙則因充盈著水分而處于缺氧環(huán)境中，微生物活動(dòng)緩慢，一些厭氧微生物進(jìn)行嫌氣分解，有機(jī)質(zhì)分解緩慢而養(yǎng)分得以保存。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤由團(tuán)粒外層向內(nèi)層逐漸分解釋放養(yǎng)分，因此土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)被稱作是“土壤肥力調(diào)節(jié)器”，肥力既快速又長(zhǎng)效，每一個(gè)團(tuán)粒除了是一個(gè)小水庫(kù)外又好像是一座肥料貯存庫(kù)，能阻止土壤很快將其養(yǎng)分逸失或消耗殆盡。
沒有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，水氣矛盾十分突出：土壤中充滿水的時(shí)候，肥料在嫌氣環(huán)境中得不到及時(shí)分解而使土壤缺乏植物根系可吸收的可給態(tài)養(yǎng)分；當(dāng)土壤中充滿氣的時(shí)候，土壤中雖然有了分解出來(lái)的可給態(tài)養(yǎng)分，但因?yàn)闆]有水的蒸騰作用，植物仍然得不到及時(shí)或足量的吸收。
有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤因?yàn)橥寥栏蓾穸龋▔勄椋┍３窒鄬?duì)穩(wěn)定，因而土溫的晝夜變化幅度也較小，尤其在冬季的夜溫較高，有利于農(nóng)作物低溫生長(zhǎng)和安全過(guò)冬。
破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的因素
土壤中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)越多，土壤就越松軟，保水、保肥性就越高。但團(tuán)粒結(jié)構(gòu)會(huì)在灌水或降雨以及碾壓等長(zhǎng)期外因作用下被破壞，土壤中有機(jī)質(zhì)消耗過(guò)多、積累不足，過(guò)度施用化肥等，都會(huì)加速土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)解體。團(tuán)粒結(jié)構(gòu)解體后，母質(zhì)為沙壤土的土壤會(huì)失去保水保肥能力，母質(zhì)為粘壤土的土壤，原團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的縫隙會(huì)被過(guò)細(xì)的粘粒填滿使土壤粘結(jié)為發(fā)硬的大土塊，滲水和透氣性嚴(yán)重惡化，作物根系難于下扎和伸展，吸水吸肥受阻，作物生長(zhǎng)緩慢。
裸露在外日曬雨淋的表層土壤，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)容易最先被破壞，造成表層結(jié)皮或板結(jié)。結(jié)皮或板結(jié)影響表層與深層土壤之間以及土壤與大氣之間的水、肥、氣、熱的交換，水肥不易滲入；因?yàn)橥寥啦煌笟?，作物容易發(fā)生爛根；因?yàn)樗谕寥乐辛鲃?dòng)不暢，會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)元素在土壤中移動(dòng)困難而使作物發(fā)生缺素等生理性病害；種子播種后不出苗或壓苗，干裂后的大塊土片也會(huì)壓壞幼苗或撕斷根系。
偏施化學(xué)氮肥：土壤中的微生物每消耗1份氮素，就要相應(yīng)消耗25份碳素，所消耗的碳素來(lái)源于土壤中的有機(jī)質(zhì)，偏施化學(xué)氮肥會(huì)加速土壤中的有機(jī)質(zhì)消耗。
偏施化學(xué)磷肥：磷肥中的磷酸根離子與土壤團(tuán)粒中的鈣、鎂等陽(yáng)離子結(jié)合形成難溶性磷酸鹽，既浪費(fèi)磷肥，又破壞土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。
偏施化學(xué)鉀肥：鉀肥中的鉀離子是強(qiáng)堿性、強(qiáng)置換性的金屬離子，能將形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的鈣、鎂等多價(jià)陽(yáng)離子置換出來(lái)，而一價(jià)的鉀離子不具有鍵橋作用，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)因失去鍵合作用而被破壞。
絕大多數(shù)化肥中都包含氮素，因而施用化肥（包括復(fù)合肥）后幾乎無(wú)可避免地會(huì)加速土壤中的有機(jī)質(zhì)消耗，對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞也就最直接。為了補(bǔ)償土壤有機(jī)質(zhì)的消耗，我們需要在施用化肥的同時(shí)配合施用糞肥、餅肥等有機(jī)肥料。有機(jī)肥和其他腐殖質(zhì)是土壤形成和保持團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的重要前提。
第八節(jié) 維持與改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的措施
土壤本來(lái)是一個(gè)有機(jī)生態(tài)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一定的自我平衡和自我凈化，但如果常年耕作無(wú)休，尤其是在同一個(gè)地塊常年種植同一科屬的農(nóng)作物，就會(huì)使土壤失去自我修復(fù)和還原的能力。大棚種植的情況下對(duì)土壤的剝削會(huì)超過(guò)土壤的臨界承受力，使土壤的投入產(chǎn)出比大幅下降，于是一些種植戶會(huì)采用換土的辦法將大棚中的老土移除，從千里之外的東北換來(lái)新土；畢竟大棚商業(yè)化種植等同于工業(yè)化生產(chǎn)，土壤就如同工業(yè)設(shè)備一樣有了使用壽命和折舊的概念。
被破壞而需要修復(fù)的土壤生態(tài)系統(tǒng)主要有下面幾個(gè)方面：
從以上各節(jié)的介紹中，我們可以得出一個(gè)簡(jiǎn)單而直接的結(jié)論，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤質(zhì)量和功效好壞的關(guān)鍵因素，改進(jìn)土壤最好的方法是增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)數(shù)量，使土壤變得松軟，并且肥力大增。
我們就從增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)這個(gè)方面說(shuō)一說(shuō)土壤改良。
增加土壤有機(jī)質(zhì)的措施有：
1. 增施有機(jī)肥
農(nóng)家肥原料來(lái)源廣、數(shù)量大，除了含有可以被植物吸收的營(yíng)養(yǎng)元素外，腐熟后的農(nóng)家肥有機(jī)碳含量在30-45%之間，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)是非常有力的補(bǔ)充。
2. 秸稈還田
秸稈還田或秸稈焚燒成灰各有各的利弊，秸稈還田容易將上茬作物的病蟲害帶入下茬或下一年的作物，秸稈焚燒可消滅大部分蟲卵與病原體，但燒成的灰只保留了秸稈中的一些礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，所有的氮素和有機(jī)質(zhì)都損失了；秸稈還田則最大可能地保留了秸稈中的氮素和有機(jī)質(zhì)。
不提倡將其他作物殘余像秸稈一樣翻耕入地。作物殘余最好是堆起來(lái)做堆肥，讓堆肥產(chǎn)生的高溫殺滅蟲卵和病原體。用作物殘余、雜草、樹葉、木屑、生活廚余等材料堆起來(lái)腐熟后的堆肥，有機(jī)質(zhì)含量與養(yǎng)分甚至優(yōu)于糞肥和餅肥。
3. 輪作綠肥
綠肥是生長(zhǎng)快速或在冬季也能生長(zhǎng)、翻耕入土后容易腐熟成為新鮮土壤有機(jī)質(zhì)的植物，有些綠肥可作為牧草等牲畜飼料，綠肥中的苜蓿（三葉草）在江浙滬還是非?？煽诘亩簳r(shí)蔬。
苜蓿是豆科作物，意味著不僅地上部可用作時(shí)蔬、牧草和綠肥，地下部有固氮作用的根瘤菌還能將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可用的無(wú)機(jī)氮和有機(jī)氮，所以生產(chǎn)隊(duì)的時(shí)候化肥供應(yīng)有限，長(zhǎng)江流域的農(nóng)田就會(huì)在冬季的水稻田中普遍種植苜蓿來(lái)肥田。
4. 輪休
輪休是讓土地休養(yǎng)生息一段時(shí)間。
輪休期間任雜草生長(zhǎng)，等雜草開始開花抽穗結(jié)籽成熟之前將雜草翻耕入土，能起到綠肥的效果。
將秸稈或從別處割來(lái)的雜草覆蓋到地面上一段時(shí)間，也能讓發(fā)硬了土地變得松軟而易于人工翻耕。
第九節(jié) 土壤污染與水污染
我國(guó)改革開放后迅速崛起成為工業(yè)大國(guó)的同時(shí)，一度對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題重視不夠，導(dǎo)致工業(yè)污染和城市生活垃圾與污水侵入到耕地和灌溉水中，加上地少人多、土地貧瘠、氣候嚴(yán)酷等原因，為向土地奪糧，不斷加大化肥和農(nóng)藥的使用，使我國(guó)成為世界上土壤和水污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一。
土壤污染源有：工業(yè)廢水和生活污水、垃圾及其滲出液、礦冶廢渣、過(guò)量使用的農(nóng)藥化肥、大氣沉降物等；有害物質(zhì)或其分解產(chǎn)物在土壤中逐漸積累，超過(guò)土壤的自凈能力時(shí)，就會(huì)通過(guò)經(jīng)由“土壤→植物→人體”的途徑間接被人體吸收。有害物質(zhì)還會(huì)引起土壤改性，微生物活動(dòng)受到抑制，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，品質(zhì)下降。
2014年的全國(guó)性調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)受污染農(nóng)地已占至少十分之一，更多數(shù)據(jù)未敢公開發(fā)表。
土壤的重金屬污染：礦產(chǎn)開采或冶煉產(chǎn)生的含有鎘、鉛、鉻、汞、砷等重金屬的廢渣會(huì)隨河流、地下水、大氣擴(kuò)散，沉降、滲入土壤中的重金屬因?yàn)椤爸亍钡脑?，不僅在土壤中不容易被淋失，在人的身體中也不容易被排泄掉，日積月累會(huì)對(duì)身體器官造成嚴(yán)重?fù)p害。
化肥和農(nóng)藥本身也可能是重金屬污染源之一。
有些化肥，如鈣鎂磷肥，是天然伴生鎘的磷礦石原礦直接粉碎后的初級(jí)加工品，未對(duì)其中的伴生重金屬進(jìn)行處理，過(guò)量施用當(dāng)然會(huì)增加土壤的重金屬污染。
因?yàn)樵S多化肥是礦物鹽，即硫酸、硝酸、鹽酸等酸的化合物，過(guò)量施用這些化肥會(huì)導(dǎo)致土壤酸化、次生鹽漬化等土壤退化問(wèn)題。研究表明，土壤pH值每下降一個(gè)單位，重金屬鎘的活性就會(huì)提升100倍，從而增加重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。
早年的農(nóng)藥中，有過(guò)有機(jī)砷殺菌劑、有機(jī)汞殺菌劑等（對(duì)，砷和汞都算重金屬），這些農(nóng)藥相信已經(jīng)早被淘汰了，但一些地方小廠生產(chǎn)的農(nóng)藥在有效成分之外使用的填充劑，包括溶劑、助劑等添加劑，都有可能含有鎘、汞、砷等重金屬成分。有些種植戶也排斥銅制劑類型的農(nóng)藥，因?yàn)殂~也屬于重金屬，土壤中銅過(guò)量也不容易自凈。但銅不僅是植物必需的19種營(yíng)養(yǎng)元素之一，而且銅制劑是重要的甚至是最有效的一種殺菌劑。
農(nóng)藥中的殺蟲劑和除草劑使用過(guò)量而不能及時(shí)完全分解，殘留在土壤中會(huì)被植物吸收，這是除重金屬外最有害的一種農(nóng)藥殘留。附圖是世界各國(guó)農(nóng)田的殺蟲劑殘留示意圖。
家畜和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)大量使用抗生素造成的污染也被世界各國(guó)政府廣泛重視，我國(guó)是抗生素污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用的農(nóng)用鏈霉素被禁用，是國(guó)家重視解決抗生素污染問(wèn)題的一個(gè)重要標(biāo)志。
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