認識你腳下的土壤(1):土壤有一半是空的

當你挖起一坨泥土,其實裡面有一半是空間。有孔隙是理所當然的事情,不然土壤怎麼滲水呢?但是這個“空”的比例居然能達到50%以上,估計很多人都沒有概念,也會覺得不可思議。

土壤的總孔隙度可通過以下公式進行計算:(1-容重/比重)*100%。容重是指在不破壞土壤結構的情況下稱量它的重量,除以它在該情況下所占據的空間體積,通常為1.1-1.3g/cm3,這裡取1.3計算。

土壤比重指的是土壤固體顆粒實際占據的體積,通常用2.65 g/cm3 來計算。所以(1-1.3/2.65)*100%=50.9%,一團自然泥土至少有50%的體積是孔隙。

土壤的透氣性和持水力與土壤孔隙特性密切相關。土壤孔隙的大小由土壤顆粒大小以及土壤有機質含量共同決定。

大的土壤顆粒(0.02-2mm)稱作砂粒,砂粒間的孔隙較大,通氣透水,稱作通氣孔隙。通氣孔隙是保證根系氧氣供應的關鍵。

中等的土壤顆粒(0.002-0.02mm)稱作粉粒,粉粒間的孔隙適中,水分存在毛細管現象,可停留在孔隙中也可隨著土壤幹濕變化而上下移動,能被植物根系和微生物所利用,稱作毛管孔隙,是土壤主要的存水孔隙。

最小的土壤顆粒(<0.002mm)稱作粘粒,粘粒間若緊實堆積,孔隙常特別小,連植物根毛都無法深入,這部分孔隙所束縛的水無法被生物利用,因此稱之為非活性孔隙。

總的規律就是,土壤粘粒比例越高,保水性越好、肥力越高,而透氣性越差;但如果土壤粘粒過多、有機質少,土塊板結緊實,反而會產生大量非活性孔隙,既不透氣,又難供水,可耕作性極差。

土壤顆粒的組成比例,決定瞭土壤的水、氣、肥基礎性質(專業術語:土壤質地)。像園藝上比較推崇的壤土,它的土粒構成就比較理想,有8-25%的粘粒,有不多於55%的砂粒,土壤透氣保水保肥性俱佳,容易耕作,因此作物長勢較為良好。

註:三種基本土壤質地(土壤質地種類很多,這三個是基礎)

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註:三種基礎土壤質地的顆粒組成示意圖

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註:三種土壤質地的孔隙變化示意圖

這也提示我們,偏沙性或偏粘重的土壤,可以通過混合來改造;往粘土中摻沙土改良透氣性,反之則增強保水保肥能力。

那麼,我們該怎麼判斷土壤質地?下面是土壤質地簡易識別法:

多數植物對土壤的適應范圍較廣,沙性壤土到粘性壤土(比較粘的壤土)都能順利生長。但在極端的沙土和粘土上,如果不選擇適應這些土壤的植物,則需要進行改造才好種植。

除瞭土壤的顆粒大小,土壤有機質含量也是影響土壤孔隙的關鍵因素之一。

有機質可將小土壤顆粒粘結成大的土壤團粒,土壤團粒間孔隙大、透氣性好、根系白而活力好,土壤團粒內部小孔隙多、保水保肥能力強,這就是有機質改良土壤結構的原因。

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註:蚯蚓糞就是典型的土壤團粒,被達爾文盛贊的沃土

有機質的作用不僅在於改良土壤結構,還在於有機膠體相比土壤的無機膠體,有很強的吸水性、保肥能力和緩沖性能,同時可滋養土壤微生物群落,讓土壤中的生物豐度大大提高。

土壤不僅有一半的空,而且還是一個生物王國,蝸牛、蛞蝓、蚯蚓、線蟲、原生動物及各種微生物在這裡繁衍生息。

因此,土壤是一個生態系統,而植物的根系和土壤有機質是它們的全部能量來源。土壤植被越豐富、土壤有機質含量越高,土壤的質量一般越好。

註:土壤,是一個生態系統

好瞭,總結一下本文提供的主要觀點:

  • 土壤有一半空間是孔隙,土壤的透氣性和土壤水分含量與土壤孔隙大小比例密切相關。
  • 土壤孔隙由土壤顆粒大小和有機質含量所決定,土壤粘粒越多,保水保肥性越好(但到極限有反效果),透氣性越差。
  • 偏沙性土與偏粘性土可以相互混合改良。
  • 有機質可以促進土壤團粒形成,改善土壤保水保肥性和透氣性,提高土壤生物豐度,穩定土壤生態系統。土壤植被越豐富、土壤有機質含量越高,土壤的質量一般越好。

END

城市農人花木郎

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