《中国新农民手册》第二章 土壤

本章各章节列表：

1. 第一节 中国土壤类型分布
2. 第二节 土壤质地
3. 第三节 土壤矿质元素
4. 第四节 土壤有机质
5. 第五节 土壤腐殖质
6. 第六节 土壤微生物
7. 第七节 土壤团粒结构
8. 第八节 维持与改善土壤团粒结构的措施
9. 第九节 土壤污染与水污染

第一节 中国土壤类型分布

我国长江以南低山丘陵区的土壤基本上是红壤，四川、重庆和贵州以及长江以南一些山区主要是黄壤，江淮和黄淮地区为黄棕壤和棕壤，陕西、宁夏、甘肃等地为灰钙土，东北松嫩平原、大兴安岭两侧和松辽分水岭地区和内蒙古东部为黑钙土，东北地区是黑土。

红壤主要分布于长江以南的低山丘陵区，是发育于热带和亚热带雨林﹑季雨林或常绿阔叶林植被下的土壤，是一种富铝化和富铁化的铁铝土，属于强淋溶土，缺钾、钠、钙、镁、锌等矿质元素而富含铁﹑铝氧化物，硼、钼也很贫乏，有机质和速效磷含量低，因此需要施用化肥和有机肥来补充各种营养元素。红壤呈酸性或强酸性，土壤粘重，适合种植柑橘、茶叶、甘蔗和竹。红壤土施用石灰，可有效改善土壤pH值。

黄壤（不是西北黄土高原的黄土）多分布在四川、重庆和贵州以及长江以南海拔400-1200米的山区，是发育于亚热带湿润山地或高原常绿阔叶林下的土壤，黄壤下面深处的土壤一般是红壤。黄壤具有过粘、过沙、过酸三大特点，耕作层有瘦、冷、湿和特别缺磷的共性，因此在黄壤上种植玉米、小麦常出现红苗现象。黄壤性质上与红壤相近，与红壤相比，黄壤土质较轻，保湿性较好，有机质和氮磷钾含量均较高，但随自然植被的不同而有很大差异。

长江流域种植水稻的水田不是自然风化的土壤而是人造土，常冠名叫水稻土。

棕壤主要分布于辽东半岛和山东半岛，河北、河南、山西、皖北及鄂西的山地垂直带中也有分布，是暖温带湿润气候区落叶阔叶林和针叶、阔叶混交林下发育、处于硅铝化阶段并具粘性的土壤，在自然植被下表层含有约6%的有机质，有明显的淋溶过程，钾、钙、锰等矿质营养元素除被土壤胶体吸附一部分外，游离态的大部分淋失，故土壤一般呈中性偏酸， pH 值为5.0-6.5；铁和锰的游离度和活性度都较高，质地细，持水量可高达25%~30%，故保水性能好，抗旱能力强，但透水性较差，如降水过多，表层土壤水分饱和后会发生澥、涝现象，作物易倒伏。棕壤土是我国北方主要的农业与水果产区，特别是小麦、玉米、棉花三大作物，以及苹果、梨、板栗等鲜干水果。

黄棕壤主要分布在江淮地区，是黄、红壤与棕壤之间的过渡性土壤，为亚热带湿润的落叶、常绿阔叶林下的淋溶土壤，具有暗色有机质含量不高的腐殖质表层。

灰钙土主要分布在宁夏、甘肃、青海以及新疆伊犁等地，是暖温带干旱大陆性季风气候、荒漠草原下，弱腐殖质累积形成的土壤，腐殖质含量不高，腐殖质染色层可厚达50-70厘米，表层有机质含量较低，在1-2%之间。灰钙土的剖面可分为腐殖质层，钙积层及母质层三个发生层，碳酸钙富集的钙积层位于腐殖层下平均30厘米以下的深度。

黑钙土主要分布在东北松嫩平原、大兴安岭两侧和松辽分水岭地区和内蒙古东部，是发育于温带半湿润半干旱地区草甸草原和草原植被下的土壤，土层上部有一厚度可达30~50厘米的黑色或灰黑色的腐殖质层，腐殖质层以下也有一碳酸钙富集的钙积层，pH值为7.0-7.5。黑钙土的氮素含量较丰富，磷、钾含量亦高，钙、镁淋溶损失少，肥力虽不及黑土，但也是一种极为肥沃的土壤，小麦产量高，因此分布该种土壤的地带被称为世界粮仓，如乌克兰和俄罗斯等。

黑土主要分布在黑龙江和吉林两省中东部的平原地区，是温带湿润气候草原草甸植被条件下由强烈的腐殖质累积和滞水潴积过程形成，自然状态下，黑土腐殖质层可厚达1米，养分含量丰富，肥力水平高。黑土与黑钙土性质相近，有时候黑钙土也被算作是黑土；黑土自然植被主要是草原化草甸植物，以中性草本植物为主的杂类草群落以及榛子、柞、刺玫瑰等灌木丛，植物生长繁茂，草高50~120厘米，覆盖度100%，根系可深达60~100厘米，因而有机质积累高，大约是黄土的十倍以上。

黑土是大自然给予人类的得天独厚的宝藏，世界上仅有三大片黑土地, 它们是美国密西西比流域沿岸、乌克兰第聂伯河岸和中国东北的黑龙江和吉林两省，南美洲阿根廷和乌拉圭的潘巴斯大草原也有红化黑土分布。

土壤分布小结

我国从海南岛到东北大兴安岭和西北塔克拉玛干沙漠，分布着大约15种主要的土壤类型；从海南到华北平原，基本上呈现的是土壤颜色从红到黄到棕到灰到黑、土壤从酸到微酸到中性到微碱性的趋势，沿海和西北干旱地区有盐碱土，东北三江平原和松嫩平原则是弱酸性的肥沃黑土或黑钙土。

第二节 土壤质地

土壤根据其母质还可以分为砂质土、黏质土和壤土，砂质土含沙量多，颗粒粗糙，渗水速度快，保水性能差，但通气性能好；黏质土含沙量少，颗粒细腻，渗水速度慢，保水性能好，但通气性能差。壤土介于二者之间，是典型的农耕地。

土壤的质地常常指的是土壤母质的性质。土壤母质，即地壳表层的岩石矿物风化沉积后的成土母质，是土壤的主体物质基础和土壤矿物质的来源，从母质中析出的矿质元素、在地表积覆的有机质和以有机质为生的微生物，构成植物生长的三大基础条件，再加上土壤中所含的水和空气，构成一个有机的土壤生态系统。

构成地壳和土壤母质的元素，氧和硅分别占了地壳总重量的47%和29%，铁和铝二者再占12.7%；土壤母质的主体物质是硅、铁、铝的含氧化合物，常见的有石英石、长石、云母石等含铁、铝的硅酸盐类矿化物，化学结构十分复杂。

土壤母质直接影响土壤的矿物组成和土壤颗粒组成，并在很大程度上支配着土壤的物理、化学性质（简称土壤理化性质），以及土壤生产力的高低。

农业上最基础的土壤质地分类是根据所含砂（沙）粒、粉粒和粘粒的含量不同分为砂土、壤土和黏土。用于农耕的土叫壤土，介于砂土和黏土之间；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浆，黏土可烧成砌墙用的砖。砂粒、粉粒和粘粒是土壤颗粒的最小单位，它们的本质区别是它们的颗粒度大小，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%之间的叫砂壤土，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间的，还可以分为轻黏壤土和中黏壤土。

砂壤土颗粒粗，土壤中空隙大，渗水快，保水保肥性差，作物容易缺水受旱；粘壤土渗水性差，但保水保肥性好，保水性好也意味着排水性差，容易积水受涝。不同作物对土壤的渗水保水性要求不同，但通常在耕作层底部最好是粘壤土，耕作层则最好是沙壤土或轻粘壤土。

第三节 土壤矿质元素

植物生长所必需的营养元素有接近20种，这20种营养元素除了碳、氢、氧、氮在大气中存在以外，其余全部来自地壳表层的岩石或其风化沉积后的土壤母质中，因而被通称为矿质元素。一般来说，土壤中或多或少含有植物生长所必需的全部营养元素，问题只是对应于特定植物来说，土壤中的某一些必需元素含量是否足够而已。

土壤母质主体是硅、铁、铝等矿质元素的含氧化合物，其中铝并不是植物所必需的矿质元素，在南方酸性的红壤、黄壤中，铝容易从土壤中析出而被植物吸收，而它也并不是我们人体所需要的微量元素。硅直到最近才被认定为植物必需的微量营养元素之一。土壤原始矿物中钙、镁、钾元素比较丰富，磷、硫元素很低，氮几乎为零，在其后的成土过程中，钙、镁、钾含量被分散降低，碳、氧、氮、钠等营养元素因生物活动（如细菌和植物的生长繁殖）而富集。

土壤中含氮的总量叫总氮，含磷的总量叫总磷，以此类推；总氮和总磷、总钾等只有参考意义，植物吸收需要有效的活性养分，分别叫有效氮、有效磷，以此类推。

土壤中矿质营养元素的有效养分，取决于矿质营养元素在土壤中的化合态与溶解度，可被植物吸收的那部分有效的活性养分叫可给态养分；不可给态养分则是土壤本身含有这种营养元素，但由于不溶于土壤溶液、或者在土壤中易与其他化学元素结合形成难溶的化合物而不能被植物吸收。有些矿质养分则不能被土壤颗粒吸附因而极容易流失或淋失。

土壤矿质元素与土壤酸碱度的关系

酸碱度用一个叫作pH值的量表以0到14的量值来测定和衡量，依据pH值从小到大分为酸性、中性和碱性，pH值为7时则表示中性，小于7为酸性，而大于7则为碱性。

我国把土壤酸碱度分为五级：强酸性土（pH小于5）、酸性土（pH为5.0-6.5）、中性土（pH为6.5-7.5）、碱性土（pH7.5-8.5）、强碱性土（pH大于8.5）。

土壤的酸碱度总体上取决于土壤的母质，南方的红壤土、黄壤土等多为酸性土，pH值在5.0-6.5之间，个别甚至低至4.0；北方的土壤多为中性或碱性土，pH在7-8.5之间。

土壤酸碱度对矿质营养元素的活性有重大影响。

氮元素在我国南北方土壤中的活性都没多大问题，磷对土壤酸碱度的适应性较窄，最佳的pH值为6.5左右，小于6.5易与土壤中的铁、铝结合而固定，酸性土壤中pH值越低，铁、铝的溶出率越高，被铁、铝固定的磷就越多；土壤酸碱度大于6.5时，则磷会与土壤中的钙结合固定，形成难溶的磷酸钙，土壤中的有效磷也会降低。

钾、钙、镁、钼在pH小于6的南方酸性土壤中的活性大大降低，铁和锰在酸性土壤、硼在酸性和弱碱性土壤中活性最高，因此南方酸性土壤容易缺钾、钙、镁和钼，北方石灰性与盐碱性土壤则容易缺硼、铁和锰。南方的酸性土壤中，钾、钙、镁元素还容易在长期雨淋中流失，这也是为什么我国的农业离不开化肥和微量元素的一个重要原因。

土壤过酸或过碱，对大多数农作物都不利，一般可以用中和的办法改善土壤酸碱度，土地酸性过重，可以用石灰中和；酸性土壤一般黏性重，掺沙可以立杆见影减轻土壤黏性。用石灰改良土壤酸性时，石灰用量不可过多，过多不仅会使土壤偏碱，石灰对土壤有机质和土壤微生物群落也有较大的破坏，在施用石灰7-10天后，可以用补施有机肥甚至菌肥来进行补偿恢复。

第四节 土壤有机质

土壤有机质是指土壤内所含的有机物质，通常包括处于不同分解阶段的植物体和动物体的排泄物和尸体、土壤生物的细胞和组织、以及由土壤生物合成的物质。土壤有机质的存在被认为是土壤功能和土壤质量好坏的最关键因素。

土壤功能指的是土壤结构、养分储存（保水保肥）与养分循环、土壤生物多样性以及污染物的吸收、缓冲和分解等结构和功能上的一个有机系统。土壤结构好，土壤功能就强，土壤质量就高。

土壤有机质中通常含有高达接近60%的有机碳，因此土壤有机质也常常以土壤有机碳表示。

土壤有机质在各地土壤中的含量差别很大，沙漠地区的地层只含有远低于1％的有机质，山地与高原土壤有机质含量为1-6％，而低洼湿地的土壤有机质含量可高达90％。我国除东北黑土地区有机质含量较高，可达2.5-7.5%外，大部分地区旱地的有机质含量都只有甚至低于1-2%。

有机质的来源最主要的是植物残体，其次是动物粪便和动物尸体，也有数据支持微生物残体中的有机碳和有机氮是土壤有机质的主要来源，所以微生物本身就被当作土壤有机质的一部分。

说到土壤有机质的时候，我们还需要提到除土壤微生物外其他土壤生物，即蚯蚓、蜈蚣和蚂蚁等，它们能够帮助有机质在土壤中的移动和分散，它们的新陈代谢产物及尸体也都是土壤有机质的组成部分。

由矿化物风化沉积形成的土壤母质中不含有氮素，除施入的肥料外，土壤中的氮素养分来自土壤有机质，包括糖、蛋白质、脂肪酸、纤维素和木质素等有机化合物的分解，但不能将土壤有机质与氮肥等同起来，因为土壤有机质含有较全面的磷、钾、钙、镁、硫等各种矿质营养元素，这些矿质营养元素以络合态或螯合态存在，不仅容易被植物吸收，互相之间还不容易发生拮抗。

土壤有机质能提高作物对土壤酸碱度的适应性。在酸性土壤中，有机质通过与单体铝的复合，降低土壤交换铝的含量，从而减轻铝被植物吸收的危害。

土壤有机质还能调节土温，尤其是在冬春夜间保温，使作物免受寒害，并保持低温生长。

总结起来，土壤有机质有如下几个贡献：

1. 改善土壤团粒结构，减少土壤侵蚀；
2. 有效保持土壤水分；
3. 为作物提供全面的养分；
4. 缓冲土壤酸碱度，调节土温；以及我们下一节将要讲到的
5. 与土壤微生物一起，构建利于植物生长的土壤生态环境。

土壤有机质在分解与消耗的过程中，其中部分的氮、碳会以氮气和二氧化碳的形式向空中逸失，氢和氧则以水的形式在土壤中储存或流失。有机质中的氮元素被植物吸收利用的比重，可能还不到30%。将有机肥翻入地中而不是施在地表上，可增加氮的利用率；化学氮肥往往有很大的挥发性，在旱地作物施用，就更需要埋入地下才好。

由于土壤有机质来源不同，所以各个地块的有机质养分组成和养分含量差别很大；与化肥相比，土壤有机质中的养分含量低，释放慢，在作物快速生长阶段对作物的供应就不够多也不够快，因此常常需要化肥来提供更多和更速效的养分补充。

第五节 土壤腐殖质

土壤有机质中超过一半是腐殖质，腐殖质是经微生物分解转化后又重新聚合合成的一类有机高分子化合物，是一种整体黑色或褐色、无定型的胶体，具有适度的粘结性，是形成土壤团粒结构的主要胶结剂，这种胶结剂既能降低黏性土壤的黏性，又能提高砂土的团聚性。同时，腐殖质能与许多包括微量元素在内的矿质元素络合或螯合，大大提高了土壤对矿质营养元素的吸附力，使矿质营养元素免于淋失或流失。由于腐殖质能和磷、铁、铝离子形成络合物或螯合物，从而避免土壤中磷元素与铁和铝结合成难溶性磷酸盐（磷固定），有助于提高土壤中的有效磷含量。

腐殖质的来源可能是植物残体中所含的难以被微生物分解的木质素，或者是被微生物降解后的小分子物质在酶或矿物质作用下缩合形成聚合程度更高的高分子化合物。

腐殖质的生成是与微生物对有机质分解（从高分子到小分子到无机物）的一个差不多反向的过程，因此腐殖质本身不是植物能够直接吸收的养分，但它对土壤的贡献除了把土壤颗粒胶结起来形成土壤团粒结构外，腐殖质也是土壤矿质元素的储存库，当土壤中的矿质元素被雨水或灌溉水冲失后，腐殖质可以根据土壤中这种矿质元素的养分浓度来释出养分进行补充，从而维持稳定和长效的土壤肥力。

腐殖质中的主要成为是包含腐殖酸（有时翻译为胡敏酸）、黄腐酸（有时翻译为富里酸）和胡敏素等复杂结构的混合物，其中黄腐酸的可溶性最好，当前市场上营销的黄腐酸钾，其黄腐酸的来源有两种，一种是从泥炭、褐煤和风化煤等热值较低的煤炭中提取，称为矿源黄腐酸，生产成本较高；另一种是从秸秆中提取的木质素经磺化、裂解而成，称为生化黄腐酸。当然也可以模拟自然界产生腐殖质的过程，用锯末、玉米粉、蔗糖等为材料，加入微生物发酵来生产黄腐酸。

黄腐酸被定义为植物生长活性剂，有和天然激素类似的植物生长调节作用，能够提高作物的抗逆尤其是抗旱能力，其他如改善土壤团粒结构、活化板结土壤、强化植物根系的附着力与快速吸收能力、补充各种微量元素等，都是腐殖质的基本功效。

第六节 土壤微生物

土壤中含有的矿物质（矿质营养元素）、有机质和微生物是农作物生长发育的三大基础条件，微生物之所以重要是因为土壤有机质以及一些矿物质中的养分，需要通过它们的分解或转化后，才能成为植物能够吸收的可给态养分。因此，土壤的肥力表面上指的是有机质及矿质营养元素的多少，微生物在后台对土壤肥力的贡献不可或缺。

土壤微生物是生活在土壤中的细菌、真菌、放线菌和藻类生物的总称， 它们个体微小，只能在显微镜下才能看见。土壤是微生物的“天然培养基”，也是它们的“大本营”，通常1克土壤中含有10的6-9次方个微生物，即100万到10亿个之多，当然数量和种类随成土环境、土层深度及耕作栽培的不同而不同。

土壤有机质和土壤微生物是一种共生态关系，微生物以有机质为碳源和氮源进行生命活动的同时发生各种生物化学反应，包括氧化分解、硝化、氨化、固氮、硫化等过程，实现土壤有机质的分解和养分的转化，为植物提供营养和能量。微生物残体也是土壤有机质的重要组成部分。

土壤中的微生物，有些是对农作物有害的植食性细菌和真菌，它们为害植物的根或贴近地面的茎叶；有些则在土壤中产卵，或者在土壤中越冬；但更多土壤中的细菌和真菌及其他微生物是腐食性的，它们只以腐殖质为食，它们的生命活动过程就是分解和转化土壤有机质，从而是有益的；对土壤消毒杀菌，意味着会同样杀死这些有益的微生物群落，使土壤中的可给态养分供应减弱，影响农作物正常生长。所以用硫磺合剂等杀菌剂进行冬季清园、或用石灰中和土壤酸性之后，需要补施有机肥来使土壤中的有益菌群恢复生长和繁殖。

土壤中不同的微生物种群互相竞争生存空间，因此可以向土壤中施入有益菌种的办法来阻碍有害菌群的生长与繁殖，以微生物活体作制剂来防治病虫害，是生物农药也是生物肥料的一种。

生物肥料又称菌肥，但它们本质上不是肥料，而是微生物活体。土壤中的有益微生物直接参与一系列土壤肥力的形成和发育过程，因此可以看作是土壤肥力增强剂，向土壤中尤其是植物根际施入有益微生物活体，能够增强土壤微生物的活性，提高土壤肥力，促进根系生长。拜耳的首款微生物制剂卓润，就用于灌根。

有些菌肥的出发点是激发被土壤固定而不能被植物吸收的元素，使它们成为作物可吸收的活性养分，如溶磷菌、溶钾菌。有些菌种会在其生命活动中产生赤霉素等细胞激素类物质，调节作物的新陈代谢，刺激作物生长，而使作物增产。

枯草芽孢杆菌等菌种可以帮助改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，而使土壤变软疏松，因而也被称作是土壤疏松剂。

目前国内生产微生物菌肥的厂家众多，由于不需要向农业部门登记，因此鱼龙混杂的情况不可避免，购买时需要注意辨别。

第七节 土壤团粒结构

组成土壤的最小单位是土壤颗粒（简称土粒），土壤颗粒有单粒和复粒两种，单粒主要是在岩石矿物风化、流动和土壤形成过程中产生的，在完全分散时单独存在，只能通过研磨、溶解或化学处理才能细分的单个土壤矿物颗粒。复粒是由各种单粒在物理化学和生物化学作用下复合而成的有机矿质复合体。单粒、复粒黏结或团聚，形成各种大小、形状和性质不同的土壤团聚体和土壤结构体。

土壤团聚体是土壤颗粒经凝聚胶结作用后形成的个体，可分成水稳性团聚体和非水稳性团聚体，水稳性团聚体不容易被水冲散，由水稳性团聚体构成的土壤渗水性和保水性好，不易产生地面径流；而非水稳性团聚体构成的土壤，雨后被分散的细小土粒堵塞土壤孔隙，不利渗水、保水，地面径流大，易引起水蚀（表土被水冲蚀而成的小水沟）。地面径流指的是由于土壤的渗水性不好，雨水或灌溉水从垄的两侧或畦面横向流出而不是向土壤深处纵向渗入。

最理想的土壤结构就是水稳性土壤团聚体形成的土壤团粒结构。沙土由独立的土壤颗粒组成，并不存在有机的土壤结构，因而不能保水保肥；母质为粘壤土的土壤在重力等各种环境条件下会将不同大小、形状的土壤颗粒及团聚体堆积、复合形成大的块状、片状、柱状的土壤团块，这些都不是植物生长理想的土壤结构，譬如不同尺寸或不同形状的块状体结构交叠在一起会形成大的空洞，雨后干燥后容易开裂形成大缝隙，使水分通过空洞与缝隙流失，块状体还容易压苗，导致小苗不能顺利出土。

有团粒结构的土壤是由钙矿化物和腐殖质胶体粘结在一起形成的疏松多孔的球状团粒，即土壤团聚体，直径在0.25～10毫米之间，小于0.25毫米的团聚体称为微团粒。不同大小的团粒和微团粒形成一种稳定的土壤结构，团粒与团粒之间形成大的空隙，团粒内土壤颗粒之间本身有小的空隙（毛管），小孔隙保持水分，大孔隙保持通气，减少了土壤中水分和空气相互争夺空间的矛盾，因此团粒结构的土壤既透气又保水，十分有利于作物生长。（注意此处团粒之间的大孔隙和团粒内部的小空隙只是在它们之间进行比较时的说法，从肉眼观察的角度来说其实都很小，和大土块堆叠形成的大孔隙不是一个数量级）。

团粒结构的土壤不仅渗水性好，保水性也好。雨后天晴，团粒结构的表层土壤水分也会蒸发，引起体积收缩，与下面一层团粒间的毛管联系被切断，从而减少了由下而上通过毛管向大气中蒸发而损耗的水分，提高了保水性。团粒体因此被称作是土壤中一个个的“小水库”。

团粒结构土壤中养分供应和贮存十分协调：团粒间大孔隙供氧充足，好氧微生物活动旺盛，因此团粒表面植物残体和腐殖质以及矿质养分分解快、供应充足；而团粒内部的小孔隙则因充盈着水分而处于缺氧环境中，微生物活动缓慢，一些厌氧微生物进行嫌气分解，有机质分解缓慢而养分得以保存。团粒结构的土壤由团粒外层向内层逐渐分解释放养分，因此土壤团粒结构被称作是“土壤肥力调节器”，肥力既快速又长效，每一个团粒除了是一个小水库外又好像是一座肥料贮存库，能阻止土壤很快将其养分逸失或消耗殆尽。

没有团粒结构的土壤，水气矛盾十分突出：土壤中充满水的时候，肥料在嫌气环境中得不到及时分解而使土壤缺乏植物根系可吸收的可给态养分；当土壤中充满气的时候，土壤中虽然有了分解出来的可给态养分，但因为没有水的蒸腾作用，植物仍然得不到及时或足量的吸收。

有团粒结构的土壤因为土壤干湿度（墒情）保持相对稳定，因而土温的昼夜变化幅度也较小，尤其在冬季的夜温较高，有利于农作物低温生长和安全过冬。

破坏土壤团粒结构的因素

土壤中团粒结构越多，土壤就越松软，保水、保肥性就越高。但团粒结构会在灌水或降雨以及碾压等长期外因作用下被破坏，土壤中有机质消耗过多、积累不足，过度施用化肥等，都会加速土壤团粒结构解体。团粒结构解体后，母质为沙壤土的土壤会失去保水保肥能力，母质为粘壤土的土壤，原团粒结构的缝隙会被过细的粘粒填满使土壤粘结为发硬的大土块，渗水和透气性严重恶化，作物根系难于下扎和伸展，吸水吸肥受阻，作物生长缓慢。

裸露在外日晒雨淋的表层土壤，团粒结构容易最先被破坏，造成表层结皮或板结。结皮或板结影响表层与深层土壤之间以及土壤与大气之间的水、肥、气、热的交换，水肥不易渗入；因为土壤不透气，作物容易发生烂根；因为水在土壤中流动不畅，会造成营养元素在土壤中移动困难而使作物发生缺素等生理性病害；种子播种后不出苗或压苗，干裂后的大块土片也会压坏幼苗或撕断根系。

偏施化学氮肥：土壤中的微生物每消耗1份氮素，就要相应消耗25份碳素，所消耗的碳素来源于土壤中的有机质，偏施化学氮肥会加速土壤中的有机质消耗。

偏施化学磷肥：磷肥中的磷酸根离子与土壤团粒中的钙、镁等阳离子结合形成难溶性磷酸盐，既浪费磷肥，又破坏土壤团粒结构。

偏施化学钾肥：钾肥中的钾离子是强碱性、强置换性的金属离子，能将形成土壤团粒结构的钙、镁等多价阳离子置换出来，而一价的钾离子不具有键桥作用，土壤团粒结构因失去键合作用而被破坏。

绝大多数化肥中都包含氮素，因而施用化肥（包括复合肥）后几乎无可避免地会加速土壤中的有机质消耗，对土壤团粒结构的破坏也就最直接。为了补偿土壤有机质的消耗，我们需要在施用化肥的同时配合施用粪肥、饼肥等有机肥料。有机肥和其他腐殖质是土壤形成和保持团粒结构的重要前提。

第八节 维持与改善土壤团粒结构的措施

土壤本来是一个有机生态系统，能够实现一定的自我平衡和自我净化，但如果常年耕作无休，尤其是在同一个地块常年种植同一科属的农作物，就会使土壤失去自我修复和还原的能力。大棚种植的情况下对土壤的剥削会超过土壤的临界承受力，使土壤的投入产出比大幅下降，于是一些种植户会采用换土的办法将大棚中的老土移除，从千里之外的东北换来新土；毕竟大棚商业化种植等同于工业化生产，土壤就如同工业设备一样有了使用寿命和折旧的概念。

被破坏而需要修复的土壤生态系统主要有下面几个方面：

1. 土壤有机质缺失，团粒结构被破坏；
2. 土壤矿质营养元素尤其是微量元素缺失，得不到有效补充；
3. 土壤有益菌群生态被破坏，有害菌群种类和数量得不到有效遏制；
4. 土壤酸化或盐碱化。

从以上各节的介绍中，我们可以得出一个简单而直接的结论，土壤团粒结构是土壤质量和功效好坏的关键因素，改进土壤最好的方法是增加土壤有机质含量，提高土壤团粒结构数量，使土壤变得松软，并且肥力大增。

我们就从增加土壤有机质，改善土壤团粒结构这个方面说一说土壤改良。

增加土壤有机质的措施有：

1. 增施有机肥

农家肥原料来源广、数量大，除了含有可以被植物吸收的营养元素外，腐熟后的农家肥有机碳含量在30-45%之间，对土壤有机质是非常有力的补充。

2. 秸秆还田

秸秆还田或秸秆焚烧成灰各有各的利弊，秸秆还田容易将上茬作物的病虫害带入下茬或下一年的作物，秸秆焚烧可消灭大部分虫卵与病原体，但烧成的灰只保留了秸秆中的一些矿质营养元素，所有的氮素和有机质都损失了；秸秆还田则最大可能地保留了秸秆中的氮素和有机质。

不提倡将其他作物残余像秸秆一样翻耕入地。作物残余最好是堆起来做堆肥，让堆肥产生的高温杀灭虫卵和病原体。用作物残余、杂草、树叶、木屑、生活厨余等材料堆起来腐熟后的堆肥，有机质含量与养分甚至优于粪肥和饼肥。

3. 轮作绿肥

绿肥是生长快速或在冬季也能生长、翻耕入土后容易腐熟成为新鲜土壤有机质的植物，有些绿肥可作为牧草等牲畜饲料，绿肥中的苜蓿（三叶草）在江浙沪还是非常可口的冬春时蔬。

苜蓿是豆科作物，意味着不仅地上部可用作时蔬、牧草和绿肥，地下部有固氮作用的根瘤菌还能将空气中的氮气转化为植物可用的无机氮和有机氮，所以生产队的时候化肥供应有限，长江流域的农田就会在冬季的水稻田中普遍种植苜蓿来肥田。

4. 轮休

轮休是让土地休养生息一段时间。

轮休期间任杂草生长，等杂草开始开花抽穗结籽成熟之前将杂草翻耕入土，能起到绿肥的效果。

将秸秆或从别处割来的杂草覆盖到地面上一段时间，也能让发硬了土地变得松软而易于人工翻耕。

第九节 土壤污染与水污染

我国改革开放后迅速崛起成为工业大国的同时，一度对环境污染问题重视不够，导致工业污染和城市生活垃圾与污水侵入到耕地和灌溉水中，加上地少人多、土地贫瘠、气候严酷等原因，为向土地夺粮，不断加大化肥和农药的使用，使我国成为世界上土壤和水污染最严重的国家之一。

土壤污染源有：工业废水和生活污水、垃圾及其渗出液、矿冶废渣、过量使用的农药化肥、大气沉降物等；有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，超过土壤的自净能力时，就会通过经由“土壤→植物→人体”的途径间接被人体吸收。有害物质还会引起土壤改性，微生物活动受到抑制，导致农作物减产，品质下降。

2014年的全国性调查发现，我国受污染农地已占至少十分之一，更多数据未敢公开发表。

土壤的重金属污染：矿产开采或冶炼产生的含有镉、铅、铬、汞、砷等重金属的废渣会随河流、地下水、大气扩散，沉降、渗入土壤中的重金属因为“重”的原因，不仅在土壤中不容易被淋失，在人的身体中也不容易被排泄掉，日积月累会对身体器官造成严重损害。

化肥和农药本身也可能是重金属污染源之一。

有些化肥，如钙镁磷肥，是天然伴生镉的磷矿石原矿直接粉碎后的初级加工品，未对其中的伴生重金属进行处理，过量施用当然会增加土壤的重金属污染。

因为许多化肥是矿物盐，即硫酸、硝酸、盐酸等酸的化合物，过量施用这些化肥会导致土壤酸化、次生盐渍化等土壤退化问题。研究表明，土壤pH值每下降一个单位，重金属镉的活性就会提升100倍，从而增加重金属污染的风险。

早年的农药中，有过有机砷杀菌剂、有机汞杀菌剂等（对，砷和汞都算重金属），这些农药相信已经早被淘汰了，但一些地方小厂生产的农药在有效成分之外使用的填充剂，包括溶剂、助剂等添加剂，都有可能含有镉、汞、砷等重金属成分。有些种植户也排斥铜制剂类型的农药，因为铜也属于重金属，土壤中铜过量也不容易自净。但铜不仅是植物必需的19种营养元素之一，而且铜制剂是重要的甚至是最有效的一种杀菌剂。

农药中的杀虫剂和除草剂使用过量而不能及时完全分解，残留在土壤中会被植物吸收，这是除重金属外最有害的一种农药残留。附图是世界各国农田的杀虫剂残留示意图。

家畜和水产养殖业大量使用抗生素造成的污染也被世界各国政府广泛重视，我国是抗生素污染最严重的国家之一，在农业生产中被广泛使用的农用链霉素被禁用，是国家重视解决抗生素污染问题的一个重要标志。