作物生长发育的限制因素除了耕地土壤的养分外,还受到土壤物理性质的限制。土壤容重作为土壤的主要物理性质之一,是衡量土壤紧实程度和土壤孔隙度的主要指标,它直接影响土壤水、气、热之间的协调,进而对土壤肥力的发挥和作物的生长发育产生重要影响。近年来,由于农业机械化的普及推广、化肥用量的增加、农业管理粗放等造成土壤紧实板结,耕地土壤在保水保肥等方面的能力逐渐下降。
❶耕地土壤容重对作物的作用机理
研究表明,土壤容重与土壤孔隙度能共同反映土壤紧实程度,对作物根系下扎有重要影响。土壤容重过大,会降低土壤孔隙度,使土壤紧实,不利于作物透水、通气、扎根。根系作为作物吸收肥水、以及参与体内物质合成与转化的重要场所,与作物地上部分的生长有密切关系,并在很大程度上决定了最终的作物产量。
土壤容重对根系吸收养分和水分的影响主要有两个方面:
→根系与土壤间的接触会随着容重的增加变得更加紧密,能吸收更多的水分和养分,使得单根的吸收能力得到提升。
→总根量会随着土壤容重的增加而降低,从而影响根系对水分和养分的吸收总量。
土壤容重小,在理论上表明土壤疏松多孔,有利于根系的生长和肥水的吸收,是作物生长发育的理想状态。但是,实际上,容重过小反而会使土壤跑墒漏风,间接降低土壤的含水率,作物根系由于与土壤接触不足,因而限制其对水分、养分的吸收能力,从而使作物扎根不牢而容易倾倒。
国内外专家学者针对各自研究的作物领域开展了大量试验研究,明确不同作物最适宜的土壤容重指标和范围。例如,适宜的土壤容重(1.2-1.3g/cm3)有利于花生荚果整个生育期的生长和干物质的积累。
❷土壤容重的影响因素
土壤容重的内在影响因素主要是土壤质地和土壤有机质含量。土壤质地也叫土壤土壤的机械组成,是指不同粒级的土粒所占土壤中质量的比例,对土壤的通气性、保水保肥能力、耕地的难易程度有重要影响。通常情况下,砂土的土壤容重大于壤土。
土壤有机质是土壤固相的主要组成成分之一,它能提高土壤肥力,改善土壤物理性质,促进土壤微生物的活动,对土壤容重有十分重要的影响。研究表明,适当增加土壤有机质含量,能有效提升土壤的持水量和总孔隙度,从而显著降低土壤容重,改善土壤的通气透水状况,提高土壤团聚体稳定性,协调土壤水、肥、气、热的分布状况,为提高作物产量创造良好的环境条件。
耕地土壤的有机质主要来源于作物根的残体、以及常年施用的有机物料。农业上常用秸秆还田的方式来调控土壤有机质含量,不仅可回收废弃的秸秆资源,还可有效提高肥料利用率,改善土壤结构和物理性状。
❸土壤容重的调控途径
长期单施化肥、过度耕种、大水漫灌等不合理的耕作,会造成土壤板结和压实。为了改善土壤结构,缓解土壤板结,可因地制宜采用合适的养分管理、水分管理、耕作方式、种植方式、土壤改良剂等对土壤容重进行有效的调控。
3.1养分调控
国内外单施化肥对土壤容重的影响研究很多,且研究结果基本一致。研究显示,长期单施化肥会导致耕地土壤容重增加,土壤孔隙数量减少,进而降低土壤结构稳定性,不利于作物的生长发育。
施用有机肥不仅可降低土壤容重,改善土壤通气透水性,而且还可提高土壤缓冲性和易耕性。研究表明,有机肥和无机肥配施能显著改善土壤容重、土壤含水量、土壤紧实度等土壤结构指标,提高土壤肥力和抗逆水平。
作物秸秆是农业生产中重要的有机肥源,秸秆中含有丰富的有机质、氮磷钾和微量元素,通过还田不仅可进行腐解供作物吸收利用,而且还能降低土壤容重,提高土壤肥力,增强作物的抗性,维持土壤结构的稳定性,所以,秸秆还田是当今世界普遍重视的一项培肥地力的增产措施。
3.2水分调控
适宜的水分管理措施不仅可提高灌溉效率,而且有利于保持耕地土壤的团粒结构,降低土壤容重,提高土壤总孔隙度。目前,国内农业生产中,最常用的水分管理措施包括微喷灌、滴灌和渗灌等。试验研究表明,与传统的沟畦灌溉相比,微喷灌可保持土壤结构,降低土壤容重,提高土壤的持水能力,进而改善土壤水分的理化性质。
3.3耕作方式调控
在农业生产中,合理的耕作方式你那个改善土壤物理性状,提高土壤蓄水保墒能力,增强土壤对外界环境的抗逆性。目前,我国农田耕作方式主要分为传统耕作(如翻耕、深松等)、少耕(如浅耕、旋耕等)和免耕(如留茬、留茬覆盖等)。
单一耕作方式会带来各种问题:
→翻耕会降低表层土壤结构稳定性,致使耕层疏松,水土流失,影响土壤蓄水保墒能力。
→长期少耕(如旋耕),会增加耕地土壤容重,降低土壤通气透水性,致使土壤紧实、犁底层上移,不利于作物根系生长。
→长期免耕会导致中层土壤容重增大,耕地表层土壤富营养化,易加剧病虫草害的发生。
合理轮换耕作的轮耕模式,能降低耕层土壤容重,有利于改善土壤物理性状,促进作物根系的生长。例如,深松/翻耕的轮耕模式,可创造良好的耕层结构,降低耕层及耕层以下的土壤容重,增加水稳性团聚体,提高土壤肥力水平。
3.4种植方式调控
常见的种植方式有间作、套作、单作和混作等。在农业生产中,常根据当地实际情况,采用不同的种植方式以协调作物与作物间、作物与土壤间的关系。例如,玉米轮作、间作能使土壤保持较好的孔隙性和结构性,相较玉米连作区,其土壤容重降低了7.6%-8.4%,有利于作物的生长发育。
3.5土壤改良剂调控
土壤改良剂又称土壤调理剂,是一种可改善土壤物理性状,促进作物养分吸收,而本身不提供植物养分的一种物料。土壤改良剂可分为土壤结构剂、土壤固定剂、土壤调酸剂和土壤保水剂等。目前,在农业生产中应用最广泛的是土壤保水剂,其作为良好的土壤胶结剂,不仅能改善土壤物理结构,提高土壤团粒性稳定性,而且可以增大土壤库容,增强土壤蓄水保墒能力,有利于作物的生长发育。试验研究表明,保水剂在盐碱土、风沙土中均能有效降低土壤容重,提高土壤保水保肥能力,促进作物生长发育,进而提高作物产量。近年来,生物炭受到国内外众多专家的追捧,其能有效增加土壤孔隙度,降低土壤容重,改善土壤的水肥条件,具有十分重要的农业应用价值。
容重是土壤最重要的物理性质之一,对作物地上部和根系生长具有极其重要的作用。目前,土壤板结、土壤紧实胁迫等容重问题已成为制约农业持续发展的重要因素,耕地土壤容重的改良研究工作越来越受到重视。例如,目前人工调控土壤容重在农业中的应用研究多数是指降低土壤容重,增大土壤孔隙度,改善土壤团粒结构,提高土壤通透性和蓄水能力。对于一些地区的灌溉土地而言,土壤跑墒漏风现象严重,尤其是坡地和降雨的条件下,极易导致水土流失。