蘇聯(lián)土壤學(xué)家威廉斯指出：“土壤是地球陸地上能夠生長綠色植物的疏松表層?！边@個定義正確地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生長綠色植物，是由于它具有一種獨(dú)特的性質(zhì)——肥力。土壤這種特殊本質(zhì)，就是土壤區(qū)別于其它任何事物的依據(jù)。土壤肥力雖與土壤物質(zhì)組成有聯(lián)系，但主要受土壤性狀的影響。土壤質(zhì)地：土壤的泥砂比例稱為土壤質(zhì)地。直徑小于0.01毫米的土粒稱泥;直徑為1~0.01毫米的土粒稱砂;直徑大于1毫米的土粒稱礫石。根據(jù)土壤質(zhì)地不同將土壤分為砂質(zhì)土、粘質(zhì)土和壤質(zhì)土。①砂土：這類土壤含砂粒在80%以上，土粒間大孔隙多，土壤容積比重在1.4~1.7克/厘米3之間，因此，土壤晝夜溫差大，通透性好，有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化快，易耕作，但保水保肥能力差，遇水易板結(jié)，肥力一般較低。種植作物要增施有機(jī)肥和少量多次地勤追化肥。②粘土：這種土壤含泥粒在60%以上，土壤比重在2.6~2.7克/厘米3之間。土壤硬度大，粘著性、粘結(jié)性和可塑性都強(qiáng)，故適耕性差。土壤保水保肥力強(qiáng)，潛在肥力較高。但土緊難耕，土溫低，肥效不易發(fā)揮。因此，水田要注意管水，提高泥溫，多施腐熟性有機(jī)肥和熱性化肥。③壤土：這種土壤泥砂比例適中，一般砂粘占40~55%，粘（泥）粒占45~60%。土壤容重1.1~1.4克/厘米3之間。質(zhì)地輕松，通氣透水，保水保肥力強(qiáng)，耕作爽犁。因此，它是水、肥、氣、熱協(xié)調(diào)的優(yōu)質(zhì)土壤。土壤形成團(tuán)聚體的性能，稱為土壤的結(jié)構(gòu)性。凡土粒膠結(jié)成直徑為1~10毫米的團(tuán)粒狀土壤結(jié)構(gòu)，稱為團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。這是土壤結(jié)構(gòu)中最好的一種。一是膠結(jié)物質(zhì)。土壤中的膠結(jié)物質(zhì)最主要是粘粒，新形成的腐殖質(zhì)和微生物的菌絲及分泌物。這些物質(zhì)與鈣膠結(jié)在一起，就形成了具有多孔性和養(yǎng)分豐富、不易被水泡散的水穩(wěn)性團(tuán)粒狀土壤結(jié)構(gòu)。因此，增施鈣質(zhì)肥料（石灰、石膏）有利團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成。二是外力擠壓作用。凡是作物根系穿插、干濕交替、凍融交替和耕作都對粘聚起來的土粒產(chǎn)生一定的外力擠壓作用，使之散碎成一定大小的團(tuán)粒。深耕、免耕、滴灌、水旱輪作，都有利土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。
團(tuán)粒結(jié)構(gòu)優(yōu)越性的具體表現(xiàn)：其一，能協(xié)調(diào)土壤水分和空氣的矛盾。由于團(tuán)粒間存在大孔隙，團(tuán)粒內(nèi)又有毛細(xì)管孔隙，這就有利于水分、養(yǎng)分、空氣三者間的同時存在。從而土壤水、肥、氣、熱狀況協(xié)調(diào)。其二，具有良好的養(yǎng)分狀況。隨著水、氣矛盾的解決，也解決了水分與養(yǎng)分的矛盾。因團(tuán)粒表面常為好氣分解，團(tuán)粒內(nèi)部又為嫌氣分解，前者有利于土壤養(yǎng)分釋放給作物吸收，后者有利土壤腐殖質(zhì)累積，養(yǎng)分保蓄。矛盾協(xié)調(diào)后的水分與養(yǎng)分就能同時而不斷地供給作物需要。其三，使土壤松軟適度。具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，疏松多孔，犁耕阻力小，耕作省力，耕翻質(zhì)量好；土壤細(xì)碎而均勻，既不緊硬，又不起漿浮泥；干燥不開大坼，泡田滲漏損失也小。土壤有吸收固體、液體和氣體的能力。其吸收方式分為五種。①機(jī)械吸收作用：這是指土壤將大于土壤孔隙而懸浮于溶液中（如骨粉、餅肥、磷礦粉及糞便殘?jiān)龋┑奈⒓?xì)顆粒機(jī)械地阻留下來，使之不隨土壤中滲水而流走的一種作用。由于土壤顆粒愈小，排列愈緊密，土壤孔隙愈細(xì)，因此機(jī)械吸收作用就越強(qiáng)，則土壤保肥性能就好。這種作用對新改稻田、新水庫、塘壩有利增強(qiáng)保水蓄水的功能。②物理吸收作用：它是指土壤膠體依靠其表面能將分子態(tài)養(yǎng)分吸附在表面上，而膠體與被吸附物不起任何化學(xué)反應(yīng)的一種作用。這種作用，由于對分子態(tài)養(yǎng)分有保持能力，因此，土壤中的氨氣、尿素、氨基酸等分子態(tài)氮就會減少揮發(fā)損失。平常在施用易揮發(fā)的銨態(tài)氮肥時要求復(fù)好土就是這個道理。③化學(xué)吸收作用：這是指土壤中可溶性養(yǎng)分（如某些離子與帶不同電荷的離子發(fā)生化學(xué)作用），由純化學(xué)作用產(chǎn)生不溶性沉淀而固定在土壤內(nèi)的作用。這種作用，雖然有減少可溶性養(yǎng)分的流失，但被固定下來的養(yǎng)分就難以再被作物吸收利用，故降低了養(yǎng)分的利用率。因此，把磷肥集中施或與有機(jī)肥混和施，制成顆粒球肥施和根外噴施，就是避免化學(xué)吸收作用的發(fā)生，減少土壤對磷酸的固定。
④代換吸收作用：這又叫物理化學(xué)吸收作用。它是指土壤膠體表面吸著許多與它帶相反電荷離子的同時，其表面上又有等當(dāng)量的同電荷的其它離子被代換出來的作用。其實(shí)質(zhì)是一種離子（陽離子或陰離子）代換過程，是土壤膠體所吸收的離子和土壤溶液中的離子在相互代換。所以這種作用是可逆的，即膠體所吸收的離子，又能重新被其它離子代換到溶液中去。從而，這種作用在調(diào)節(jié)土壤中可溶性養(yǎng)分的保蓄和供應(yīng)，具有重要意義。⑤生物吸收作用：這是指生活在土壤中的微生物及作物根系和動物等，吸收養(yǎng)分構(gòu)成有機(jī)體而保留在土壤中的一種性能。由于生物是根據(jù)自身需要，從土壤溶液中選擇吸收各種可溶性養(yǎng)分，形成有機(jī)體。當(dāng)它們死亡后，有機(jī)殘?bào)w又逐漸分解，把營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，供作物吸收利用。所以生物吸收作用，能保持養(yǎng)分，積累養(yǎng)分，提高土壤肥力。土壤酸堿度是指土壤溶液中存在的H+和OHˉ的量。通常用PH值表示。pH=7時是中性反應(yīng)，這時溶液中H+和OHˉ數(shù)量相等；pH小于7表示是酸性反應(yīng)，這時H+多于OHˉ；H大于7表示是堿性反應(yīng)，這時H+少于OHˉ。土壤酸堿度按其pH值的大小分為七級：土壤之所以有酸堿性，主要是土壤中存在酸堿物質(zhì)。H+來源主要是土壤膠體上吸附的H+和Al+3；其次是二氧化碳溶于水形成碳酸解離的結(jié)果：H2CO3=H++HCO3ˉ， HCO3ˉ= H++CO3ˉ除此之外，還有有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，分解產(chǎn)生的有機(jī)酸（丁酸、草酸、檸檬酸等）、巖石風(fēng)化過程中，化學(xué)變化（如含硫礦物氧化）成的酸以及施用肥料加進(jìn)的酸性物質(zhì)[如（NH4）2SO4、NH4Cl]，當(dāng)NH4+被作物吸收后，常遺留在土壤中的酸根（SO4-2，Clˉ）都能使土壤酸性增加。OHˉ的來源主要是土壤中碳酸鈉、碳酸氫鈉等鹽類水解以及土壤膠體上含的代換性鈉形成強(qiáng)堿轉(zhuǎn)化結(jié)果。例如：Na2CO3+2H2O 2NaOH+H2CO3強(qiáng)酸性與強(qiáng)堿性土壤都不利于作物生長。不同的作物要求土壤酸堿度不同。如茶樹只適宜在酸性土壤上生長，像映山紅、馬尾松、楊梅、蒜盤子等，就是酸性土壤的指示植物;而天竺、圓葉包柏、柏木又是石灰性土壤的指示植物。此外，土壤酸堿度對營養(yǎng)元素的有效性及有益微生物的活動都有很大的影響，土壤過酸過堿還影響土壤良好結(jié)構(gòu)的形成（現(xiàn)不作詳細(xì)闡述），這些無疑的都直接或間接地影響著作物的生長和發(fā)育。在土壤加入酸、堿物質(zhì)后，土壤所具有的抵抗土壤溶液酸化或堿化的能力，稱為土壤緩沖性能。土壤具有緩沖性能的原因：①土壤膠體上代換性陽離子存在，對酸堿有緩沖作用。這是由于土壤膠體上代換性陽離子（鹽基離子或H+）被代換到溶液中生成了中性鹽或H2O。②土壤的緩沖性能是土壤的重要特性之一。由于土壤具有緩沖性能，可以使土壤的酸堿度經(jīng)常保持穩(wěn)定，為作物和微生物生長發(fā)育提供良好的環(huán)境條件，同時也為指導(dǎo)施肥提供依據(jù)。向土壤中施用有機(jī)肥料、泥土類（塘泥）肥料、石灰和種植綠肥等，都是提高土壤緩沖性能的有效措施。
土壤肥力就是指土壤能夠滿足作物生長發(fā)育所必需的水分、養(yǎng)分、空氣、熱量的能力而稱之。土壤肥力分為自然肥力和人為肥力；潛在肥力和有效肥力。所謂自然肥力，是指自然土壤在未開墾利用之前所具有的肥力；人為肥力是指人們對土壤進(jìn)行耕種、施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施而創(chuàng)造出來新的肥力。因此，任何土壤，耕作栽培作物愈久，可采用的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施愈完善，人為肥力所占比重就越大。所以說，土壤是勞動的對象，又是勞動的產(chǎn)物。所謂有效肥力，是指栽培作物時，被當(dāng)季作物吸收利用的那部份肥力；潛在肥力是指在土壤中存在，不能立即被當(dāng)季作物利用的那些肥力。潛在肥力和有效肥力，在得當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)技術(shù)措施實(shí)施下，是可以相互轉(zhuǎn)化的。土壤水分、養(yǎng)分、空氣和溫度，稱為土壤肥力四大因素。土壤肥力的高低，不只是受每個肥力因素?cái)?shù)量適當(dāng)與否的影響，而主要取決于水、肥、氣、熱之間在一定條件下協(xié)調(diào)程度的左右。因此，必須研究掌握土壤各個肥力因素狀況和它們的相互關(guān)系。“水利是農(nóng)業(yè)的命脈”，首先，作物的生長發(fā)育需要大量的水。這是因?yàn)椋阂话阕魑镆@得一分產(chǎn)量，必須消耗500—1000分的水，這些水都是從土壤中供給;作物吸收的養(yǎng)分也需要溶于水后才能被利用；土壤微生物的活動以及土壤養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化都需要水。其次，水分直接對土壤空氣與熱量狀況起著制約的作用，同時還影響著土壤的脹縮性、粘著性、粘結(jié)性和耕性等性質(zhì)。這表明，土壤水分不僅為作物生長發(fā)育之必需，而且還可以通過控制土壤水分狀況來使肥、氣、熱關(guān)系協(xié)調(diào)。①土壤水分類型：土壤水分按其受作用力的不同，一般分為三種：A、束縛水：這是在土粒表面引力作用下，緊緊地束縛在土粒周圍的水分而稱之。這種水在土壤中移動極慢，且有一部份在土粒表面不移動，所以很難被作物吸收利用。當(dāng)土壤含水量達(dá)到僅有束縛水量時，作物就出現(xiàn)凋萎現(xiàn)象。由于土粒愈細(xì)，吸住的水分愈多，所以粘土的束縛水量大于砂土。B、毛管水：這是在土壤毛細(xì)管引力作用下，保持在曲折微細(xì)的土壤孔隙里的水而稱之。這種水能沿著毛細(xì)管孔隙向上下左右的各個方向移動。其移動規(guī)律是從濕度大的土層移向濕度小的土層。它是土壤中最適于作物吸收利用的水分。由于水中溶有各種作物的養(yǎng)分，所以又為作物提供了營養(yǎng)物質(zhì)。油砂土、潮砂土，出現(xiàn)的“回潮”或“回潤”現(xiàn)象，就是毛管水的上升運(yùn)動，把地下水引到耕層的緣故。但是毛管水運(yùn)動會帶來地表蒸發(fā)不斷發(fā)生，造成土壤水分損失，所以生產(chǎn)中常采取中耕松土，這有切斷土壤毛細(xì)管，減少土壤水分蒸發(fā)的作用。C、重力水：這是在土壤水分含量超過土壤毛管力的作用范圍時，過多的水受重力的影響向下滲漏，這種滲漏水稱為重力水。它是水稻最有效的水分。盡管滲漏作用有造成漏水漏肥的現(xiàn)象，但不論對水田還是旱土，適當(dāng)?shù)臐B漏是必要的，它有利于土壤空氣的更新及有害還原物質(zhì)的向下移動和淋失。水稻土壤水分狀況：水稻土壤在淹水時期，耕作層水分呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，由于重力作用,不斷地垂直滲漏。根據(jù)水分的垂直滲漏特點(diǎn)，水稻土分成三個類型。
A、地下水型：這類水稻土，地下水位高（地下水位距地表在60厘米以內(nèi)），排水不良，灌溉水層和地下水相連，通透性能差，泥溫低，如冷浸田、滂泥田和深腳鴨屎泥土屬之。B、地表水型：這類水稻土，地下水位很深（超過150厘米），灌溉水下滲不能達(dá)到地下水層，排水雖良好，但不耐干旱。如高岸田、天水田和大部份梯田屬之。C、良水型：這類水稻土，地下水位在60—150厘米之間，灌溉水層與地下水位不相連接，但土壤毛管水可以上下流通，這類田一般分布在垅田上面或一排、二排田屬之。三種類型水稻土，以良水型的土壤肥力最好，一般是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)稻田。適當(dāng)滲漏對水稻土是必要的，它有助于土壤空氣的更新和有毒物質(zhì)的排除。當(dāng)然也不可過大，以免造成養(yǎng)分淋失。一般在灌1寸水能保存三天為限，即滲漏量為0.5~1.0厘米/24小時最適當(dāng)。土壤空氣對土壤微生物活動和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系，對作物根系發(fā)育亦有影響。作物生長發(fā)育各個時期對土壤空氣都有一定的要求。①土壤空氣的成分：土壤中的空氣，一部份是由大氣進(jìn)入；一部份是由土壤中生物化學(xué)過程所產(chǎn)生。由于土壤中生物（作物根系和微生物）生命活動的影響和有機(jī)質(zhì)的分解作用，不斷地消耗氧氣和產(chǎn)生二氧化碳及其它氣體，致使土壤空氣與大氣的成分有顯著的區(qū)別：土壤空氣中氧氣含量低于大氣，而二氧化碳的含量則高于大氣；另外土壤空氣經(jīng)常為水汽所飽和，大氣濕度一般只達(dá)50~90%；土壤空氣有時還含有少量的還原性氣體，如甲烷、氫氣、氨和硫化氫。②水稻土空氣狀況的特點(diǎn)：水稻土壤由于季節(jié)性或常年淹水，土壤空氣與大氣之間的氣體交換被水層隔絕，常處于還原狀態(tài)。作物生命活動消耗的氧，只能靠作物莖葉的輸氧組織將大氣中的氧輸入根部，由根再將氧分秘出來，造成根際微域氧化環(huán)境，防止稻根被周圍還原性物質(zhì)的毒害。這正是水稻能在缺氧環(huán)境中生長的秘密所在。所以水田土壤空氣狀況的特點(diǎn)具有明顯的層次性和微域性。在耕作層表面數(shù)毫米至1厘米處為氧化層，因鐵成高價(jià)化合物狀況，土色呈黃褐或黃棕色。在氧化層以下的耕作層為還原層，鐵成低價(jià)化合物狀況，土色呈青灰或蘭灰色。但在靠近根際周圍的土壤，常因水稻根群的泌氧作用而出現(xiàn)銹斑和銹紋。③土壤空氣在土壤肥力中的地位：土壤空氣供給作物根系呼吸作用所需要的氧。如缺氧，根系發(fā)育受到影響，吸水吸肥機(jī)能減弱，甚至死亡。尤其種子發(fā)芽期及幼苗期更加如此。水稻雖具通氣組織，土壤也應(yīng)具有一定的通氣性能，以利稻根生長。另外，土壤空氣狀況影響土壤微生物的活動和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。缺氧微生物活動以嫌氣性為主，使有機(jī)質(zhì)分解緩慢，造成養(yǎng)分不足，甚至引起氮素?fù)p失，同時，還產(chǎn)生不利于作物營養(yǎng)的還原性有毒物質(zhì)，如乙酸、丁酸、硫化氫等。此外，土壤通氣不良，有利于病菌滋生，引起作物感染病害，影響作物生長，降低產(chǎn)量。因此，稻田常采用排水露田和曬田進(jìn)行調(diào)節(jié)。土壤溫度對作物生育和土壤中微生物活動以及各種養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、土壤水分蒸發(fā)和運(yùn)動都有很大影響。作物從播種到成熟都需要一定的溫度條件，如大麥、小麥在1~2℃時就能發(fā)芽，而水稻、棉花要在10~12℃時才發(fā)芽。所以不同作物的適時播種，就是由土壤溫度來決定的。一般土壤微生物生活，以土溫25℃~37℃為適宜，最低是5℃，最高不超過45℃~50℃。土溫過低，微生物活動減弱，甚至完全停止，有機(jī)質(zhì)難于分解，有效養(yǎng)分缺乏。冷浸田就是如此，所以要排除冷浸水，增施豬牛欄糞、石灰、草木灰和火土灰，以提高土溫。①影響土壤溫度的因素：溫度是熱的表現(xiàn)。土壤熱量主要來源于太陽輻射熱，其次是微生物對有機(jī)質(zhì)的分解作用，放出一定的熱量，使土溫增高。影響土壤溫度變化的因素很多，有緯度、海撥高度、地形和坡向。但主要是土壤本身的土壤熱特性，如土壤熱容量、導(dǎo)熱性、吸熱性和散熱性等。尤其是熱容量和導(dǎo)熱性是決定土溫最重要的內(nèi)因。A、土壤熱容量：每1立方厘米的干土增溫1℃時所需的熱量卡數(shù)（卡/立方厘米/度），稱為土壤熱容量。水的熱容量為1；空氣為0.0003；土粒介于二者之間，約為0.5~0.6。由于土壤固體部分變化很小，因此，土壤熱容量的大小主要決定于土壤水分和空氣的數(shù)量，凡水多氣少的土壤，熱容量就大，增溫慢，冷卻也慢，溫度變化??；反之，土溫變化就大。所以稻田管理，早春白天排水增溫，夜間灌水保溫；夏季運(yùn)用深灌降溫。B、土壤導(dǎo)熱性：土壤導(dǎo)熱是指從溫度較高的土層向溫度較低的土層傳導(dǎo)熱量的性能。其大小與土壤固、液、氣三相組成比例有關(guān)。土壤礦物質(zhì)的導(dǎo)熱性為空氣的100倍;水為空氣的25倍；有機(jī)質(zhì)為空氣的5倍；空氣幾乎不傳熱。由此可知，土壤導(dǎo)熱性的大小取決于空氣和水分之間的相對比例。因此，中耕松土有減小土壤導(dǎo)熱性，使表土溫度不易向下傳遞，深土溫度不易向上散失。②土溫變化的調(diào)節(jié)：土壤溫度隨氣象因子的影響而經(jīng)常變化，為了滿足作物生長發(fā)育的需要，必須圍繞早春增加土溫，夏季降低土溫，秋冬保持土溫的目標(biāo)，采取行之有效的措施。A、合理灌溉：早春寒潮期間多灌水、灌深水，避免土溫驟然下降，增強(qiáng)幼苗抵御低溫能力；一般天氣期間采用淺水間灌，升溫通氣，促進(jìn)作物生長。夏季以增強(qiáng)土壤散熱性為主，采取短期灌深水和經(jīng)常性的灌水露田相結(jié)合，達(dá)到散熱、通氣、供水的目的，促進(jìn)作物生長發(fā)育。秋冬時節(jié)，一般結(jié)合施肥，推行霜前灌水，以減輕作物凍害。B、合理施肥：在保證施足肥的前提下，增施有機(jī)肥，如火土灰、腐熟的豬牛欄淤等等，來提高土壤溫度。其一，加深土色，增加土壤吸熱力；其二，有機(jī)肥料分解中放出熱量；其三，土壤疏松，增加空氣容量，降低土壤熱容量。此外，還直接提高作物的營養(yǎng)。C、實(shí)行覆蓋：早春和秋冬低溫季節(jié)，運(yùn)用草木灰、切碎的草子（紫云英）、干（濕）牛糞、苔蘚、塑料薄膜等覆蓋地面，能提高土壤吸熱，減少散熱，有保溫防凍作用；夏秋高溫干旱期間，采用稻草或其它作物秸稈覆蓋地面，有遮蔭防曬，降低土溫的作用，同時，還能減少水分蒸發(fā)和消滅雜草。D、中耕松土：這有利于土壤空氣容量增加，減少表土熱量向下傳導(dǎo)和下層土溫上升的作用。因此，早春，對粘重緊實(shí)土壤進(jìn)行中耕松土來提高土溫，加快種子萌芽;夏季中耕松土，緩和根系活動層土溫過高，促進(jìn)作物根系生長。此外，利用風(fēng)障、防風(fēng)林、熏煙及施用化學(xué)增溫劑等，均可調(diào)節(jié)土壤溫度，可以因地制宜進(jìn)行應(yīng)用。
作物需要的養(yǎng)分絕大部份來自土壤，但是，土壤里的養(yǎng)分絕大部份存在于難溶性的礦物質(zhì)中和有機(jī)質(zhì)中，為遲效性，作物難以吸收利用。而能被當(dāng)季作物吸收利用的離子態(tài)速效養(yǎng)分，只占土重0.005~0.1%，存在于水溶液中和被吸附在土壤膠體表面上。不過，這種遲效養(yǎng)分和速效養(yǎng)分在一定條件下能夠相互轉(zhuǎn)化。①有機(jī)碳化合物的轉(zhuǎn)化：土壤中的纖維素、淀粉、雙糖、單糖以及脂肪等有機(jī)物，都不含氮。它們在土壤中轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是通氣良好時，受好氣性細(xì)菌和真菌作用，迅速分解，最后產(chǎn)生CO2和H2O，并放出大量的熱。這種熱是土壤生物化學(xué)作用的原動力和土壤微生物生命活動所需能量的來源。CO2是作物進(jìn)行光合作用的重要原料。二是通氣不良時，受嫌氣性細(xì)菌作用，緩慢分解，只是放出少量的熱和CO2，而累積大量的有機(jī)酸（乙酸、丁酸）、甲烷、氫等還原性物質(zhì)，障礙作物生長發(fā)育。如水稻“翻秋”或“溶蔸”現(xiàn)象，就是丁酸所害。因此，水田翻壓綠肥，結(jié)合施石灰，就是為了中和有機(jī)酸，消除稻田毒害。②土壤中氮素的轉(zhuǎn)化：土壤中有機(jī)態(tài)氮占99%以上，無機(jī)態(tài)氮不足1%;水田的全氮含量約為0.1—0.2%，無機(jī)態(tài)氮更少。作物從土壤中吸收的氮素，絕大部份由有機(jī)氮轉(zhuǎn)化而來。其轉(zhuǎn)化形成主要有四種：A、氨化作用：土壤中含氮的有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、尿素和殼糖（幾丁質(zhì)）等在氨化細(xì)菌作用下，逐漸分解釋放出氨，稱之氨化作用。不論通氣好壞，此過程都能進(jìn)行。氨與土壤中的酸根結(jié)合成銨鹽，為作物吸收利用，或被土壤膠體吸附保存。B、硝化作用：氨或銨鹽在通氣良好的條件下，經(jīng)亞硝酸細(xì)菌、硝酸細(xì)菌等的作用，轉(zhuǎn)化成硝酸的過程，稱為硝化作用。由于這種作用是在通氣良好的情況下進(jìn)行，所以NO3-N存在于旱土中，而水田中很少見。NO3-N是作物良好的有效態(tài)養(yǎng)分，但不能被土壤膠體吸附，易于隨水流失，故深耕松土，保持土壤濕潤，有利硝化作用和防止土壤中氨的散失。C、反硝化作用：當(dāng)土壤通氣不良，并含有大量新鮮有機(jī)質(zhì)和硝酸鹽的土壤中，在反硝化細(xì)菌的作用下，將硝酸鹽還原成作物不能利用的氮?dú)舛鴵p失，這個過程稱為反硝化作用。這種作用對作物吸收養(yǎng)分和生長帶來不利，務(wù)必加以阻止。稻田采用淺水間灌，露田通氣和施用銨態(tài)氮肥，旱土雨后中耕松土，均可防止反硝化作用的發(fā)生。D、生物奪氮作用：土壤中的無機(jī)態(tài)氮（如銨鹽、硝酸鹽）部份被微生物、雜草、土壤動物吸收利用，合成生物機(jī)體，使土壤有效態(tài)氮減少，稱生物奪氮作用。尤以微生物奪氮最突出，當(dāng)土壤中施用大量新鮮的、含纖維素多的有機(jī)肥和其它環(huán)境條件又適宜，微生物就大量活動與繁殖，消耗掉土壤中有效氮素，從而導(dǎo)致作物氮素養(yǎng)分缺乏或嚴(yán)重不足。因此，凡秸稈還田或施用大量未腐熟的含纖維多的有機(jī)肥料，必須配合施用適當(dāng)?shù)乃傩У?，以補(bǔ)充土壤有效氮素，供作物吸收。但是生物奪氮作用是暫時的，直到有機(jī)肥分解就會停止，同時，微生物死亡后，氮素仍就歸還給土壤，讓作物吸收利用。所以這與反硝化作用造成的氮素?fù)p失是完全不同的。
③土壤中磷素的轉(zhuǎn)化：一般土壤中磷酸總量（以P2O5計(jì)算）約在0.05~0.2%之間。紅黃壤僅為0.06%左右，就按此計(jì)算，這些磷也夠供作物若干年豐收所需要。但是，土壤中能為作物很好吸收利用的水溶性磷（如Na、K、NH4等磷酸鹽及磷酸一鈣）和弱酸溶性磷（如磷酸二鈣）很少；而多數(shù)為難溶性磷（磷酸二鈣）和極難溶性磷（如磷酸鐵、磷酸鋁）以及有機(jī)態(tài)磷。它們需經(jīng)各種轉(zhuǎn)化，才能被作物吸收利用。土壤無機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，主要受土壤反應(yīng)的影響。在強(qiáng)酸性土壤中，磷與鐵、鋁離子化合生成難溶性的磷酸鐵、磷酸鋁沉淀而被土壤固定；在石灰性土壤中，磷則成為磷酸三鈣被土壤固定。只有當(dāng)土壤反應(yīng)處于中性或接近中性（PH值為6.5~7.5）的條件，磷的有效性才提高。土壤有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化。土壤中，有機(jī)磷化合物主要有核蛋白、核酸、卵磷脂、植素以及植物體內(nèi)其他含磷化合物。它們是在土壤微生物的作用下，進(jìn)行水解釋放出磷酸。這種磷酸和水解性磷一樣，在土壤中再進(jìn)行著各種轉(zhuǎn)化，變成有效磷酸鹽供作物吸收利用。
④土壤中鉀素的轉(zhuǎn)化：土壤中鉀的含量與成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地和有機(jī)肥料的施用關(guān)系極大。據(jù)有關(guān)資料記載，發(fā)育于紫色土、花崗巖的土壤，全鉀量為2.5~5.0%;發(fā)育于第四紀(jì)紅色粘土的紅壤，全鉀量為0.8~1.8%；而發(fā)育于石灰?guī)r的土壤，全鉀量僅0.68~1.12%。粘質(zhì)土壤含鉀量比砂質(zhì)土壤高。土壤中的鉀，根據(jù)對作物有效性的高低，分為四大類：一是水溶性鉀。如KNO3、KCl、KHCO3等，可以被作物直接吸收，但土壤中的含量卻極少；二是代換性鉀。系土壤膠體上吸附的鉀，作物亦可以直接利用，但土壤中含量也少，僅占土壤全鉀量的0.1~0.5%。通常說的有效鉀，是指水溶性鉀與代換性鉀的總和。但它只占土壤總鉀量的1~2%；三是微生物活體鉀。這類鉀存在微生物活體內(nèi)，但在微生物死亡分解后，可被作物吸收利用；四是礦物鉀。系指礦石（鉀云母、正長石）中含的鉀，是礦物在鉀細(xì)菌和各種酸的作用下，釋放出的水溶性鉀。這類鉀在土壤中含量最多，占土壤含鉀總量98%以上。不過，土壤中的鉀和氮、磷一樣，并不能滿足作物生活的需要，亦須依靠施肥來補(bǔ)充。土壤中各種類型的鉀，在一定的條件下，也可相互轉(zhuǎn)化。難溶性含鉀礦物，在各種酸類或鉀細(xì)菌的作用下，可以釋放出水溶性鉀。但在含粘粒多的土壤中，由于粘土具有濕脹干縮的特性，在土壤干濕交替頻繁中，土壤中的水溶性鉀或代換性鉀被粘土礦物固定起來，成為一種不能移動的鉀，使作物根系無法吸收。為避免這一現(xiàn)象，鉀肥宜施在干濕變化較少的土層內(nèi)，即適當(dāng)深施，或采用集中穴（條）施，最好是葉面噴施。
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