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1、植物与土壤的关系1. 土壤的生态意义 土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质。它提供了植物生活必需的营养和水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所。由于植物根系与土壤之间具有极大的接触面，在土壤和植物之间进行频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是植物的一个重要生态因子，通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。 2. 土壤的物理性质及其对植物的影响 （1）土壤质地和结构 土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土
2、壤总重量的85%以上。根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂（直径2.00.2mm）、细砂（0.20.02mm）、粉砂（0.020.002mm）和粘粒（0.002mm以下）。这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是
3、比较理想的农作土壤。 土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。它可分为微团粒结构（直径小于0.25mm）、团粒结构（0.2510mm）和比团粒结构更大的各种结构。团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成0.2510mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于植物根系扎根和生长。土壤质地和结构与土壤的水分、
4、空气和温度状况有密切的关系。 （2）土壤水分 土壤水分能直接被植物根系所吸收。土壤水分的适量增加有利于各种营养物质溶解和移动，有利于磷酸盐的水解和有机态磷的矿化，这些都能改善植物的营养状况。土壤水分还能调节土壤温度，但水分过多或过少都会影响植物的生长。水分过少时，植物会受干旱的威胁及缺养；水分过多会使土壤中空气流通不畅并使营养物质流失，从而降低土壤肥力，或使有机质分解不完全而产生一些对植物有害的还原物质。 （3）土壤空气 土壤中空气成分与大气是不同的，且不如大气中稳定。土壤空气中的含氧量一般只有1012%，在土壤板结或积水、透气性不良的情况下，可降到10%以下，此时会抑制植物根系的呼吸，从而影
5、响植物的生理功能。土壤空气中CO2含量比大气高几十至几百倍，排水良好的土壤中在0.1%左右，其中一部分可扩散到近地面的大气中被植物叶子光合作用时吸收，一部分可直接被根系吸收。但在通气不良的土壤中，CO2的浓度常可达1015%，这不利于植物根系的发育和种子萌发，CO2的进一步增加会对植物产生毒害作用，破坏根系的呼吸功能，甚至导致植物窒息死亡。土壤通气不良会抑制好气性微生物，减缓有机物的分解活动，使植物可利用的营养物质减少；但若过分通气又会使有机物的分解速率太快，使土壤中腐殖质数量减少，不利于养分的长期供应。 （4）土壤温度 土壤温度具有季节变化、日变化和垂直变化的特点。一般夏季、白天的温度随深度
6、的增加而下降，冬季、夜间相反。但土壤温度在35100cm以下无昼夜变化，30m以下无季节变化。土壤温度能直接影响植物种子的萌发和实生苗的生长，还影响植物根系的生长、呼吸和吸收能力。大多数作物在1035的范围内生长速度随温度的升高而加快。温带植物的根系在冬季因土温太低而停止生长。土温太高也不利于根系或地下贮藏器官的生长。土温太高或太低都能减弱根系的呼吸能力，如向日葵在土温低于10和高于25时其呼吸作用都会明显减弱。此外，土温对土壤微生物的活动、土壤气体的交换、水分的蒸发、各种盐类的溶解度以及腐殖质的分解都有显著影响，而这些理化性质与植物的生长有密切关系。 3. 土壤的化学性质对植物的影响 （1）
7、土壤酸碱度 土壤酸碱度是土壤最重要的化学性质，因为它是土壤各种化学性质的综合反映，它与土壤微生物的活动、有机质的合成和分解、各种营养元素的转化与释放及有效性、土壤保持养分的能力都有关系。土壤酸碱度常用pH值表示。我国土壤酸碱度可分为5级：pH8.5为强碱性。土壤酸碱度对土壤养分有效性有重要影响，在pH67的微酸条件下，土壤养分有效性最高，最有利于植物生长。在酸性土壤中易引起P、K、Ca、Mg等元素的短缺，在强碱性土壤中易引起Fe、B、Cu、Mn、Zn等的短缺。土壤酸碱度还能过影响微生物的活动而影响养分的有效性和植物的生长。酸性土壤一般不利于细菌的活动，真菌则较耐酸碱。pH3.58.5是大多数维
8、管束植物的生长范围，但其最适生长范围要比此范围窄得多。pH3或9时，大多数维管束植物便不能生存。 （2）土壤有机质 土壤有机质是土壤的重要组成部分，它包括腐殖质和非腐殖质两大类。前者是土壤微生物在分解有机质时重新合成的多聚体化合物，约占土壤有机质的8590%，对植物的营养有重要的作用。土壤有机质能改善土壤的物理和化学性质，有利于土壤团粒结构的形成，从而促进植物的生长和养分的吸收。 （3）土壤中的无机元素。植物从土壤中摄取的无机元素中有13种对其正常生长发育都是不可缺少的（营养元素）:N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、Mo、Cl、Cu、Zn、B。植物所需的无机元素主要来自土壤中的矿物质和有
9、机质的分解。腐殖质是无机元素的储备源，通过矿化作用缓慢释放可供植物利用的元素。土壤中必须含有植物所必需的各种元素及这些元素的适当比例，才能使植物生长发育良好，因此通过合理施肥改善土壤的营养状况是提高植物产量的重要措施。 二.植物为土壤解毒 春天的风吹来了绿色，也偶然间吹来了我做这个课题的想法。在沈阳郊区踏青时，我发现有一片土地草枯叶黄。出于好奇，我采集了一些土壤。经过化验，元凶终于现身，是一种重金属-镉。镉对植物生长极为有害，而且可以长时间累积。冥思苦想之后，我终于找到了解决问题的巧妙途径：在废弃的土壤上种植耐受性强的植物，将土壤中的镉吸出来，再把植物收割后回收利用，以此改良土壤。 植物能够富
10、集重金属。培养液略显酸性、有大量有益微生物如有机磷细菌对植物生长有利，而且浑河水竟也可以改善植物生长情况而使镉的总富集量增加!我完成了这次属于自己的创新性学习，找到了一条通向探究神秘自然、奇妙宫然、科学自然的路!齐风韶韵之传统农学 炎帝神农氏的后裔徙居齐地，同时也把传统的农耕技术带到齐地。据史载，太公初封时，齐地负海*卤，少五谷（汉书地理志），可见是一片土质碱化的不毛之地。而到春秋战国时期已变成沃野千里，粟如丘山的粮仓了。在几百年的时间里，之所以发生如此巨大的变化，农耕技术的进步起着决定性作用。农耕技术的不断发展，导致了战国齐农业科学（简称齐农学）的产生。齐农学主要包括土壤学、地宜学、天时地利
11、人力观等内容。齐国的农学家们很注意对土壤的辨别。他们或根据土壤植被、产物和自然地势把土壤分为山麓林地、沼泽土壤、水域之壤和农田土壤四种；或根据植被、地势高低和泉水深浅，把土地分为平原、丘陵和山地三种。并进而以土壤颜色和质地为标准，把平原土壤分为息土、赤垆、黄唐、赤填和黑埴。或根据土色、质地、结构、孔隙、有机质、盐碱性和肥力各方面的特色，并结合地形、水文、植被等自然条件，把土壤分为上土中土下土三大类。并进而把每一大类分为六小类，共计分为十八类。每一小类又根据赤、青、白、黑、黄五色分为五个土种，共九十种，即九州之土为九十物。对土壤的认识之深刻，划分之细密，在先秦时代是罕见的。齐国的农学家们在认识、
12、辨析土壤的过程中，发现了草木之道，即植物与土壤相互适应的规律。他们提出了凡草木之道，各有谷造，或高或下，各有草土的精辟见解（管子地员）。意即：植物的生长同土壤的性质有关，不同质地的土壤，所宜生长的植物各不相同。只有掌握了这种规律，才能减少人们种植方面的盲从性。比如说吧：河川沃土，五谷无不相宜。这种土壤种出的谷，穗实而粒大。种树宜于杭、杜梨和松。种草宜于牡荆和商棘。赤垆土，干疏、坚硬而肥沃，种五谷无不相宜。这种土壤种出的麻，色泽洁白，织出的布呈润黄色。种树宜于赤棠。种草宜于白茅与*。黄唐土，不适合种植其他农作物，只好种黍和高粱。种树宜于椿、*、桑。种草宜于山蓟和白茅。斥植土，宜于种植大豆和麦。种
13、树宜于杞柳。种草宜于*和*。黑填土，宜于种植稻、麦。种树宜于白棠。种草宜于赖蒿和*。（参见管子地员）这种因地制宜的理论，或曰地宜学，用今天的标准衡量，也是相当科学的。 齐国的农学家们不是孤立地辨析土壤，摸索草木之道，他们的思路更开阔些，眼光自然放得更宽广些，他们把对土壤、草木之道的研究放进气候与人的关系网络中去思考，从而形成了独具特色的天时、地利、人力观。管子牧民中说：不务天时则财不生，不务地利则仓廪不盈。这里强调了天时、地利对农业生产的重要作用。齐国的农学家们在强调顺天时，尽地利的同时，更看重人力的作用。谷非地不生，地非民力不动，民非作力毋以致财。天下之所生，生于用力（管子七法）。这种认识是
14、相当深刻而合理的。 从文献记载上看，我国最早的农书有春秋战国时的神农、野老等等。神农以姜齐先祖炎帝神农氏名书，自不必说。野老，汉书艺文志中有目。据颜师古注，该书是战国时齐楚间人作。可见都与齐国的农业科技有密切关系。可惜这些书现在都已失传。管子中的地员、度地、水地诸篇是保留下来的我国最古老的农业水利专论。地员一论土地，二论物产。论土地，备述地势高低、水源深浅、土质优劣等问题，而重在土壤分析；单只土壤种类，就提出土物九十的见解。论物产，备述农产、畜产、果树、林木及其它物产，而重在粮食种植，单只粮食种类，就提出其种三十六。其分类之细密为古代农家文献所罕见。度地主要论述治水，它提出一整套古代治水的规则
15、与措施，是我国古代一篇全面论述治水的文章。水地从各个侧面论水，可谓我国古代一篇论水的全面性著作。至于水地关系，该文提出水者，地之血气的精辟见解。管子其它篇章也多涉及农学理论及农业技术，管子不愧保留先秦农业科技材料比较丰富的占代典籍之一。延至北魏，在原齐国的大地上产生了一部农学巨著齐民要术，虽然去齐灭国已达数百年之久，然而该书中大量地保留了先秦齐民丰富的农业生产经验和农业科学技术，则是毫无疑义的。齐民要术的作者贾思勰，山东益都人，又做高阳（今山东淄博临淄西北）太守，生于斯、长于斯、任官于斯，因而他对山东半岛非常熟悉。贾思勰深入实际、体察民情，勤于调查，努力钻研农业科学，倾毕生精力，撰成10卷12万字的齐民要术。他在齐民要术自序中说：采捃经传，爰及歌谣，询及老成，验之行事。意即，他的书，是在收集了丰富的文献资料和农谚，访问了老农，并经过实地观察之后写成的。这是一部对北方，尤其是以今淄博市为中心的齐地农业科技的总结性著作。齐民要术全书十卷，共九十二篇，集周秦至北魏农业生产知识之大成。全书内容十分丰富，起自耕农，终于醯醢，资生之业，靡不毕书（齐民要术序）。其中包括耕田、收种、作物栽培、蔬菜、果树、林木、蚕桑、畜禽、酿造等，凡有关农业生产的事，应有尽有，堪称农业的百科全书。其中许多技术直到现在还在应用。如果树的嫁接，果树熏烟防霜法，葡萄冬季埋蔓法等。