土壤分析的作用與土壤肥料的效應(yīng)
不同土壤由于母質(zhì)、形成過程及以往施肥、種植作物等情況不同,供應(yīng)作物養(yǎng)分的能力是不相同的。施肥建議應(yīng)按每一塊地提出,而要每一塊地都作肥料試驗(yàn)是不可能的。因而關(guān)于上壤的知識可以幫助技術(shù)產(chǎn)、員提出當(dāng)?shù)貤l件下適臺的施肥意見。
土壤是由地表的地質(zhì)沉積物在化學(xué)的與生物學(xué)的過程聯(lián)合作用下形成的。滲透水引起緩漫的化學(xué)變化,其速度決定于溫度。在潮濕熱帶進(jìn)行得快。生長在土壤上的值物的根部及地上部分給土壤增添了有機(jī)物,這些有機(jī)物在微生物、昆蟲及小動物作用下分解衫成腐殖質(zhì)。原始的沉積物決定了土壤質(zhì)地(砂粒及粘粒數(shù)量);風(fēng)化與土壤形成的生物學(xué)過程決定了巖石‘給土壤的植物營養(yǎng)的原始儲備有多大;氣候與土壤質(zhì)地則決定了土壤中被微生物固定的大氣中的氮有多少。當(dāng)然,這些過程的結(jié)果都是自然土壤,當(dāng)自然土壤開墾之后,化學(xué)物理和它的特性都發(fā)生了迅速的變化。
土壤調(diào)查工作者通常描述土壤的剖面(就是從表層到母質(zhì)層的各層次特征)。土壤剖面可以反l決土壤的發(fā)生與發(fā)展并作為土壤分類的基礎(chǔ)。土美是指從相同的母質(zhì)與相同的方式形成的一組土壤;同一土系的土壤除了由于耕作制不同引起巨大的后效之外,表現(xiàn)墓本一致,可供災(zāi)的植物營養(yǎng)數(shù)量也大致相似。為了使土1調(diào)查資料便于應(yīng)用,通常將各種土壤的分布直接繪在土壤圖上。
“質(zhì)地”表示粗砂(直徑2 -0,2mm的顆粒)、細(xì)砂(。,2-0,02mm)、粉砂(0,02-0,002mm)與粘粒(小于0-0,02mm)的比例。質(zhì)地影響土壤的物理性質(zhì)并且決定土壤是否易于耕作,同時(shí)也影響到植物養(yǎng)分的供應(yīng)。砂質(zhì)土壤含的粘粒比較少,所有的營養(yǎng)陽離子,特別是微量元素都比粘土少得多。變酸也快得多。砂質(zhì)土含的有機(jī)質(zhì)與氮素儲備也少些,因?yàn)樵谫|(zhì)地輕的土壤上有機(jī)質(zhì)氧化要快得多。粘土則相反,通常粘粒中陽離子儲備要大得多,經(jīng)過風(fēng)化作用這些陽離子就可以釋放出來供植物利用,同時(shí)粘土中含有更多的氮素與有機(jī)質(zhì)。粘土也和砂土一樣會自然變酸,但當(dāng)施用石灰中和之后,粘土中由于含有的石灰儲備要大得多,因而在施用酸性肥料之后粘土就不會象砂土那樣迅速變酸。
土壤中可供給作物養(yǎng)料的數(shù)量,既決定于土壤的起源,也決定于前作與前季肥料的后效。通過土壤分析測定土壤養(yǎng)分儲備可以用來修改標(biāo)準(zhǔn)施肥建議。
普通的分析是石灰需要量,因?yàn)槭筆H達(dá)到中性 某些實(shí)驗(yàn)室曾用土壤分析儀來測試評定土壤中潛在有效氮,施用氮肥可以獲得大的效益。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中全部非豆科作物都需要氮肥,以田間氮肥試驗(yàn)作為施肥指導(dǎo)比以土壤分析結(jié)果為指導(dǎo)還要好些。測定土壤中潛在有效微量元素的方法現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展起來,但只是在解決特殊的栽培問題時(shí)才予以應(yīng)用。土壤分析方法及其與生產(chǎn)的關(guān)系,多數(shù)是關(guān)于磷和鉀的,而其一般原則對于其它營養(yǎng)元素也是同樣適用的。
測定土壤中潛在的有效氮的方法與測定水溶性磷及其它營養(yǎng)陽離子儲備的方法不同。因?yàn)榱粼谕寥乐械牡亟^大多數(shù)是與有機(jī)質(zhì)結(jié)合在一起的,必須轉(zhuǎn)化為礦質(zhì)氮(餒氮與硝態(tài)氮)一之后,才能為植物利用。因此實(shí)驗(yàn)室分析方法有一個(gè)困難任務(wù),預(yù)測有機(jī)氮由于生椒學(xué)過程有多少可能轉(zhuǎn)化為礦質(zhì)氮。這個(gè)生物學(xué)過程又決定于溫度、濕度以及其它影響微生物生命活動的有機(jī)與無機(jī)條件,而光論是這些條件還是天氣都無法預(yù)測。在表層拓厘米深的土層中氮的總量正常范圍約在每公項(xiàng)1000~3000公斤之間,每年釋放的氮量則變動在30一100公斤/公頃之間價(jià)無論是在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)土壤所產(chǎn)生的礦質(zhì)氮量,還是實(shí)際上供給作物的氮量都隨季節(jié)而變化。
盡管實(shí)驗(yàn)室測定的有效氮與肥料反應(yīng)有一定的相關(guān)性,但這些方法在廣泛的條件下應(yīng)用是太不可靠了。土壤中作物可以利用的氮素?cái)?shù)量,通常只占當(dāng)季施入的有機(jī)物及植物殘茬的一小部分。因此,必須應(yīng)用關(guān)于耕地歷史情況、當(dāng)?shù)胤柿显囼?yàn)結(jié)果、輪作情況、以前施肥情況及天氣狀況等方面來指導(dǎo)氮肥的應(yīng)用。
土壤中全磷(一般為20時(shí)公斤P/公頃左右,鉀還要多10倍)大部分與土壤成分緊密結(jié)合,不能為作物利用。只有一小部分溶解在土壤水中可以被作物利用,這對于長期供給作物來說是太少了。
分析方法的發(fā)展主要是力圖簡化方法,能浸提出能為作物所利用的那一部分磷。大多數(shù)是用酸液浸提,而且這些方法都能滿意地其分出是富含磷(鉀)還是缺乏磷(鉀)瞼圣壤。、酸浸提的方法對于石灰性土壤則常常失敗。
田間試驗(yàn)結(jié)果表明,在某些土壤上有足夠數(shù)量的可溶性磷(或鉀),但作物對磷丈鉀)肥反應(yīng)很強(qiáng),在另一些土壤上可溶性磷極低,、但作物仍然可獲得高產(chǎn),對施磷肥沒有什么反應(yīng)。
這些矛盾現(xiàn)象,對于促使土壤工作者發(fā)展可溶性磷與鉀的測定方法起了作用。
應(yīng)用放射性磷(P“2)的方法,可查明土壤中的磷有多少是有效的(即能以離子形態(tài)進(jìn)入王壤溶液并可為作物根系吸收)。
這個(gè)方法在實(shí)際應(yīng)用中可以作為檢驗(yàn)其它測定方法的參比方法。在多數(shù)國家,用0.5M炭酸氫鈉溶液提取可溶性磷的方法較其它方法好,而鉀則以IM硝酸按溶液浸提的較能代表土壤有效鉀。
應(yīng)用上述兩個(gè)方法分析的結(jié)果曾廣泛的與磷、鉀肥的田間試驗(yàn)結(jié)果比較,說明這兩個(gè)方法優(yōu)于其它方法,盡管在許多一年試驗(yàn)中方差很少達(dá)到0.5,多數(shù)則大大低于0.5。但從許多田間試驗(yàn)中取來的土壤在溫室做的盆栽試驗(yàn)中,用這兩個(gè)方法分析的結(jié)果則與作物對磷(鉀)肥的反應(yīng)密切相關(guān),在許多盆栽試驗(yàn)中作物對肥料反應(yīng)的方差與土壤分析全部符合。這就是說,化學(xué)分析能夠測定溶解在土壤水分中的對作物有效的磷與鉀。土壤分析之所以與田間試驗(yàn)缺乏相關(guān)性是由其它原因引起的。
正確的采樣是獲得滿意的分析結(jié)果的根本因素。一公斤供分析用的土壤僅僅只是一公頃耕層土壤的二、三百萬分之一。
因此如果一塊耕地可以看出質(zhì)地差異、或了解它過去各部分施肥與種植作物不同,這塊耕地就應(yīng)分別采樣。此外,對同一塊耕地的土樣多次重復(fù)測定表明,可溶性養(yǎng)分由于季節(jié)不同也有很大的變化。
濕度與溫度可以改變土壤中磷和鉀的可溶性,更重要的還是可溶性磷、特別是可溶性鉀的季節(jié)循環(huán)。多數(shù)作物可吸收大量的鉀,因此隨著作物的生長,可溶性鉀量將逐漸減少,高產(chǎn)作物一個(gè)生長季節(jié)中可吸收一半或更多的土壤交換性鉀。在冬季休閑過程中,又有更多鉀(磷)從不’溶解釋放出來,因而第二年春季采樣分析結(jié)果又可接近一年前的數(shù)量。
由此可見,認(rèn)為在一年的任意時(shí)間里測定的土樣有效養(yǎng)分結(jié)果,都可用來說明·土壤的養(yǎng)分狀況是不正確的。如果分析結(jié)果是用來預(yù)報(bào)肥料效應(yīng),正確采樣時(shí)間應(yīng)選擇在養(yǎng)分季節(jié)變動的大值時(shí)和小值時(shí),也就是說采樣或者應(yīng)在秋季作物剛收獲之后,或者應(yīng)在春季作物播種之前。
對長期試驗(yàn)地進(jìn)行重復(fù)采樣與測定表明:只要在每年恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間,小心地采取有代表性的土樣,用現(xiàn)代可靠的分析方法測定的可溶性磷與鉀的數(shù)量,有很好的重現(xiàn)性。在實(shí)驗(yàn)室中,可溶性養(yǎng)分是由浸提劑從一定重量的磨細(xì)土樣中提取出來的。
然而,在田間作物可利用的磷與鉀的數(shù)量還決定于天氣、其它土壤條件以及扎根的土壤容量。由于這些原因,不能期望田間試驗(yàn)中作物表現(xiàn)僅僅與土壤分析結(jié)果呈現(xiàn)密切的相關(guān)性(在盆栽試驗(yàn)中,作物根系通常是限制在一盆土壤中,所以相關(guān)性很密切)。
水分供應(yīng)情況與溫度二者都可以改變土壤中養(yǎng)分的可溶性,從而也改變植物可利用的養(yǎng)分?jǐn)?shù)量。在潮濕溫暖的土壤中,可利用的磷就較干燥冷涼的土壤為高。而在解釋土壤水分結(jié)果時(shí),通常是把植物根際土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)量當(dāng)做一個(gè)固定的數(shù)值。一而且,一定作物利用的土壤的實(shí)際深度,也就是有效養(yǎng)分的總量,不僅不同耕地不同,就是同一拼地在不同年分也不相同。因?yàn)楦荡┩干疃葲Q定于土壤緊實(shí)度,而土壤緊實(shí)度又由于耕作、人獸踐踏及天氣情況不同,在不同的年分是不一樣的。與根系接觸的土壤顆粒數(shù)量也影響到移動性小的營養(yǎng)離子的吸收,磷幾乎*不移動,鉀的移動性很小,硝態(tài)氮?jiǎng)t易于移動。因此,土壤結(jié)構(gòu)狀況也影響?zhàn)B分的吸收,大而堅(jiān)硬的土壤結(jié)構(gòu)引起很系變粗,從而減少磷的吸收,但對硝態(tài)氮?jiǎng)t沒有什么影響。
氣候、季節(jié)、作物種類、土壤管理以及施肥方法不同,都可以改變作物對肥料的反應(yīng)。天氣與耕作情況也改變土壤中磷與鉀對作物的價(jià)值。因此,在實(shí)踐中一定數(shù)量的磷肥與鉀肥,以及土壤中一定量的有效磷與鉀對作物的增產(chǎn)效果在不同年分是不相同的。
土壤中一定數(shù)量的可溶性磷與鉀,對作物效應(yīng)的季節(jié)性變化會導(dǎo)致肥效的變化。
這一點(diǎn)表明在沒有機(jī)會重復(fù)不同季節(jié)試驗(yàn)的情況下,僅作一年試驗(yàn)來測定肥效會有很大的變化。因此,‘以磷、鉀肥一年試驗(yàn)結(jié)果作為具體耕地施肥建議的根據(jù)是不恰當(dāng)?shù)?,而且常??赡苁清e(cuò)誤的。當(dāng)土壤中可溶性磷與鉀的量很低,因而可能有肥效(但不一定象缺磷與鉀的土壤那樣顯著),據(jù)此所得出的真正肥效和恰當(dāng)?shù)氖┓式ㄗh,在不同年分也有很大變化,而且這種變化目前還不能預(yù)測。因此,在使用肥量數(shù)量很大的農(nóng)業(yè)體系中,根據(jù)一年田間試驗(yàn)提出施肥建議,計(jì)劃施肥量應(yīng)該是使土壤中磷與鉀保持足夠供給作物生長的水平。
如果做了一系列大量的田間試驗(yàn),平均分析結(jié)果與平均肥效之何柑關(guān)性很好,如果土壤按分析結(jié)果以相等組距編組,那么相關(guān)性將更好一些。在土察可溶性磷、鉀水牢不同的一系列小區(qū)所做的磷、鉀肥肥效試驗(yàn)中,如果單個(gè)地處理資料,則點(diǎn)的分布很分散,往往不能表示二個(gè)清楚的傾向。'
總結(jié)上述討論:早期多數(shù)關(guān)于土壤分析結(jié)果與作物反應(yīng)的工作,在許多田間試驗(yàn)中相關(guān)性都比較差,原因被認(rèn)為是土壤分析方法的缺點(diǎn),田間試驗(yàn)測定的作物反應(yīng)則被認(rèn)為是正確的。當(dāng)用酸液來提取石灰性土壤的可溶性磷時(shí),確實(shí)應(yīng)當(dāng)歸咎于土壤分析方法,但是如果全都?xì)w咎于土壤分析方法而不怪田間試驗(yàn),那就不對了。
事實(shí)上作物在田間能利用的土壤磷量是可以正確廁定出來的,只是它對作物的意義由于年分與攀節(jié)不同而發(fā)生了變化。