土壤物理性质与化学性质对生物化学性质的影响

土壤的质地分为砂土、壤土和粘土三大类。

紧实的粘土和松散的沙土都不如壤土能有效的调节土壤水和保持良好的肥力状况。

土壤结构可分为团粒结构、块状结构、片状结构和柱状结构等类型。

具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤。

土壤的质地和结构决定着土壤中的水分、空气和温度状况，而土壤水分、空气和温度及其配合状况又对植物和土壤动物的生活产生重要影响。

土壤的物理性质的生态作用土壤的物理特性主要指土壤温度、水分含量及土壤质地和结构等。

土温是太阳辐射和地理活动的共同结果。

不同类型土壤有不同的热容量和导热率，因而表现出相对太阳辐射变化的不同滞后现象。

这种土温对地面气温的滞后现象对植物有利，影响植物种子萌发与出苗，制约土壤盐分的溶解、气体交换与水分蒸发、有机物分解与转化。

较高的土温有利于土壤微生物活动，促进土壤营养分解和植物生长，动物利用土温避开不利环境、进行冬眠等。

土壤水分直接影响各种盐类溶解、物质转化、有机物分解。

土壤水分不足不能满足植物代谢需要，会产生旱灾，同时好气性微生物氧化作用加强，有机质消耗加剧。

水分过多使营养物流失，还引起嫌气性微生物缺氧分解，产生大量还原物和有机酸，抑制植物根系生长。

土壤中空气含量和成分也影响土壤生物的生长状况，土壤结构决定其通气度，其中CO2含量与土壤有机物含量直接相关，土壤CO2直接参与植物地上部分的光合作用。

土壤的质地、结构和土壤的水分空气和温度状况密切相关，并直接或间接的影响着植物和土壤动物的生活。

沙土类土壤黏性小，气孔多，通气透水性强，蓄水和保肥能力差，土壤温度变化剧烈；黏土类土壤的质地黏重，结构紧密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性差，湿时黏干时硬；壤土类土壤的质地比较均匀，土壤既不太松又不太黏，通气透水性能良好且有一定的保水保肥能力。

土壤的化学性质的生态作用土壤化学特性主要是指土壤化学组成、有机质的合成和分解、矿质元素的转化和释放、土壤酸碱度等。

矿质营养是生命活动的重要物质基础，生物对大量或微量矿质营养元素都有一定的量的要求。

环境中某种矿质营养元素不足或过多或多种养分配合不当，都可能对生物的生命活动起限制作用。

不同种类生物对矿质的种类与需求量存在较大差异，矿质在体内的积累量也有不同，如褐藻科植物对碘的选择积累，禾本科植物对硅的积累，十字花科植物对硫的积累，茶科植物对氟的积累，十字花科植物对若干种重金属盐的积累等。

这些植物对有害的物质的耐性和积累，已在环境保护中得到广泛应用。

土壤有机质能改善土壤的物理结构和化学性质，有利于土壤团粒结构的形成，从而促使植物的生长和养分的吸收。

土壤有机物也使植物所需各种矿物营养的重要来源，并能与各种微量元素形成络合物，增加微量元素的有效性。

一般来说，土壤有机质的含量越多，土壤动物的种类和数量也越多，因此在富含腐殖质的草原黑钙土中，土壤动物的种类和数量极为丰富；而在有机质含量很少，并呈碱性的荒漠地区，土壤动物非常贫乏。

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，对土壤肥力、土壤微生物的活动、土壤有机质的合成和分解、各种营养元素的转化和释放、微量元素的有效性以及动物在土壤中的分布都有着重要的影响。

土壤的酸碱度（pH值）直接影响生物的生理代谢过程，pH值过高或过低影响体内的蛋白酶的活性水平，不同生物对的适应存在较大的差异。

如金针虫在pH为4.0~5.2的土壤中数量最多，在pH为2.7的强酸性土壤中也能生存；麦红吸浆虫通常分布在pH为7.0~10.0的碱性土壤中,当pH<6.0时便难以生存；蚯蚓和大多数土壤昆虫喜欢生活在微碱性土壤中，它们的数量通常在pH=8.0时最为丰富。

土壤酸碱度（pH值）间接影响生物对矿质营养的利用，它通过影响微生物的活动和矿质养分的溶解度进而影响养分的有效性。

对一般植物而言，土壤pH=6~7时养分的溶解度最高，最适宜植物生长。

在强碱性土壤中容易发生铁、硼、铜、锰、锌等的不足；在酸性土壤中则易发生磷、钾、钙、镁的不足。

一、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2.0~0.2mm）、细砂（0.2~0.02mm）、粉砂（0.02~0.002mm）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（0.25~10mm）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0.25~10mm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、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10~12%，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10~15%，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、白天的温度随深度的增加而下降，冬季、夜间相反。

但土壤温度在35~100cm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10~35℃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。

二、土壤的化学性质对植物的影响（1）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：pH<5.0为强酸性，pH5.0~6.5为酸性，pH6.5~7.5为中性，pH7.5~8 .5为碱性，pH>8.5为强碱性。

土壤酸碱度对土壤养分有效性有重要影响，在pH6~7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。

pH3.5~8.5是大多数维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。

pH>3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85~90%，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。