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威廉斯土壤团粒结构学说

苏联土壤学家威廉斯(В.Р.Вильямс)于20世纪初叶提出关于团粒结构在提高土壤肥力中具有重要作用的论说。涉及内容很广,大致可分3个方面:团粒结构作用、创造团粒结构的农作学三大任务以及实现上述任务必须建立草田农作制。团粒结构的作用威氏所指的团粒结构是由钙、腐殖质胶体胶结而成的直径在0.25~10毫米的水稳性团聚体。

苏联土壤学家威廉斯(В.Р.Вильямс)于20世纪初叶提出关于团粒结构在提高土壤肥力中具有重要作用的论说。涉及内容很广,大致可分3个方面:团粒结构作用、创造团粒结构的农作学三大任务以及实现上述任务必须建立草田农作制。

团粒结构的作用

威氏所指的团粒结构是由钙、腐殖质胶体胶结而成的直径在0.25~10毫米的水稳性团聚体。具有大量团粒结构的土壤能最大程度的容纳大气降水并被团粒吸收保存,达田间持水量后,过剩的水通过重力作用,在团粒间的大孔隙向下流至不透水层,部分经裂隙而流入地下水,部分补偿团粒中因植物蒸腾而耗损的水分。一旦雨后天晴,水分即从最表层的团粒表面蒸发,由于体积收缩,切断与下面一层团粒间的毛管联系,大大降低了由下而上通过毛管水流向大气中蒸发而耗损的水分,提高了保水性。由于团粒内持水,团粒间通气,所以团粒结构土壤中水、气并存,不发生水气矛盾。团粒结构土壤中养分供应和贮存协调。团粒表面处于好气分解状态,植物残体和腐殖质易分解成可给态营养元素而被植物根系吸收;而在团粒内部由于毛管水饱和而处于嫌气过程,使大部分有机质保存下来。威氏认为,每一个团粒好像是一座贮存库,能阻止土壤很快地将其养分消耗殆尽。与上述相反,当土壤处于单粒的无结构状态时,由于透水性极差,透入土壤中的每滴水都成为以后各水滴入渗的障碍。因此,在这种土壤上,即使大气降水量不大也易形成地表径流造成水土流失,而在雨后,由于强烈的毛管水上升蒸发,使土壤水很快耗损殆尽,这种土壤的保水性极差,水气矛盾亦相当突出。在无结构土壤中,好气分解和嫌气过程不能同时并存。当土壤孔隙中充满水时,缺乏可供植物根系吸收的有效态养分;而当土壤孔隙中充满空气时,好气分解占优势,虽然此时土壤中的有效态养分较高,但因土壤中缺水,植物根系不可能及时吸收。

农作学三大任务

根据团粒结构在调节土壤肥力中具有重要作用,威氏提出创造和维护团粒结构的农作学三大任务。第一项任务是创造团粒结构,并须在农作物利用养分的整个时期内加以保持。由于因耕作所造成的团粒结构很快会被雨水打击等外力作用所破坏,威氏提出农作学的第二项任务是周期性地恢复土壤结构并保持其稳定性。他认为当团粒被破坏后的分散单粒填充占土壤总体积的23%~35%的非毛管孔隙时,团粒结构土壤的一切有利特性就不再存在。因此,必须研究尽量少破坏土壤结构并促使其恢复的土壤肥力恢复制和土壤耕作制。第三项任务是恢复土壤中必要的养分元素贮量及调节肥力的化学条件,由施肥制完成。

草田农作制

威氏认为,为完成上述三项任务,必须采用由轮作制、耕作制及施肥制所构成的草田农作制。轮作制的基本环节是采用种植牧草和绝对休闲的大田轮栽和饲料轮栽。前者主要解决谷类作物和经济作物生产任务;后者解决绿色饲料基地及生产青贮作物和饲用块根作物的任务。在轮作中必须采用禾本科和豆科牧草混播以保证土壤具有稳定的团粒结构。威氏认为,团粒结构的稳定性是在草田轮作中由新生成的腐殖质的积累和牧草根系对土壤的机械作用共同完成。土壤耕作制有秋翻(或称基本耕作)和播种前耕作两部分。前者包括浅耕灭茬和用复式犁深耕,后者旨在建立表面隔离层以便预防土壤水因蒸发而耗损。施肥制,即在轮作田块中有计划分配农家肥料和化学肥料,施肥计划应按一个轮作周期的全过程而拟定。威氏认为,任何化学肥料的效果只有在充分地、经常不断地供应水分的土地上,也就是说,在有结构的土壤上,才能全部表现出来。