在之前的博客中,健康的土壤,健康的树木,讨论了保护土结构不受压实破坏的重要性。总的来说,土壤质地和土壤结构对土壤中的孔隙空间以及空气、水和根系在土壤中流动的难易程度有最大的影响。许多人都知道他们在工地上处理的是什么样的土壤质地——沙子、淤泥和粘土的比例。很少有人考虑土壤的结构,尽管在大多数土壤中,结构和质地一样重要。两种具有相同质地的土壤,根据其结构的不同,其表现可能有很大不同。以粘土为例,如果它的结构良好,空气、水和根系都很容易通过,而当它的结构被压实破坏时,根系、空气和水几乎无法穿透。
土壤结构如何发展
土壤结构是指土壤颗粒如何组合成团聚体(也称为颗粒)。它们是通过物理、化学和生物过程粘合在一起的。
建立土壤结构的物理化学过程包括:
- 像Ca2+、镁Mg2+和铝Al3+这样的多价阳离子将粘土颗粒结合在一起
- 由于冻融、湿润和干燥,以及根系随着长度和宽度的增长而穿透土壤,土壤颗粒被挤得更近。
建立土壤结构的生物过程包括:
- 腐殖质,真菌和细菌分解有机物产生的有机胶,以及从根部排出的聚合物和糖,将土壤颗粒粘合在一起。
- 真菌菌丝和细根稳定聚集物(明尼苏达大学2002年推广)。
因此,有机物和植物根系是土壤结构的关键。
土壤结构如何恶化
可使土壤结构恶化或破坏的因素包括:
- 压实
- 培养
- 清除植被
- 过度移动和处理土壤
- 筛选
- 过多的钠
钠与钙和镁的高比例导致粘土颗粒在潮湿时相互排斥,因此团聚体分散,土壤结构形成的过程被逆转。含有过多钠的土壤几乎不透水,因为分散的粘土和小的有机颗粒堵塞了剩余的土壤孔隙(Donahue et al 1983)。灌溉和盐渍道路会导致钠含量过高。
不同类型的土壤结构
土壤结构是根据类型(形状)、类(大小)和团聚体的等级(内聚力强度)来分类的。团聚体的形状、大小和强度决定了孔隙结构,以及空气、水和根在土壤中移动的难易程度(Donahue et al 1983)。
图1显示了不同类型的土壤团聚体,以及水在每种类型中流动的容易程度。
粒状结构在表层土壤中最为常见,尤其是有机质含量充足的表层土壤。颗粒结构提供了任何结构中最大的孔隙空间(合作土壤调查,未给出发表日期)。
在钠含量过高的土壤中,常发现柱状结构,这是由于钠的分散作用,破坏了土壤结构,使土壤有效地封闭了空气和水的流动(合作土壤调查,未给出发表日期)。
板状结构具有最少的孔隙空间,在压实土壤中很常见(合作土壤调查,未给出发表日期)。
有些土壤没有真正的结构,比如单一颗粒的土壤(就像松散的沙子,沙子颗粒之间几乎没有吸引力)和块状土壤(大量粘性的粘土)。
有关土壤结构分类的更多信息,请参阅下面参考资料部分列出的资源。
保持理想土壤结构的方法
正如美国农业部自然资源保护局(2008年)所解释的那样:“提供土壤覆盖、保护或导致有机物积累、保持植物健康、避免压实的做法可以改善土壤结构并增加大孔隙。”
保持土壤结构的其他关键措施包括消除土壤筛选和尽量减少处理,以及避免使用钠盐。
生物记忆的含义
保持土壤结构可以增加土壤纹理可接受的生物保留的范围。生物滞留土通常是砂基土,主要是为了确保足够的渗透速率。粘土和粉砂含量通常限制在最高只有3%到5%,这是非常非常低的,根据土壤结构三角形限制土壤为砂土。而经过筛选而没有结构的粘土土壤入渗率会很低,在结构适当的情况下,许多粘土较多的土壤也可以有足够的入渗率。将粘土含量提高到3%至5%的极低最大值以上可以带来重要的好处,包括增加土壤持水能力和增加阳离子交换能力,从而增加潜在的污染物去除。然而,当增加粘土含量时,请记住,粘土含量越高,保护土壤免受压实和过量盐的影响就越重要,因为粘土土壤更容易压实和结构损失,并且由于钠离子的分散而导致入渗率下降,这是不可接受的。
参考文献
合作土壤调查。未给出出版日期。土壤结构-物理性质。
罗伊·L·多纳休,雷蒙德·w·米勒和约翰·c·施克卢纳,1983。土壤:土壤和植物生长介绍。第五版。Prentice-Hall, Inc.: Englewood Cliffs,新泽西州
Edward J. Plaster, 1992。土壤科学与管理“,”第二版。德尔玛出版公司:纽约州奥尔巴尼。
明尼苏达大学分校,2002。土壤科学家。
美国农业部自然资源保护局,2008。土壤质量指标。
Nathalie Shanstrom是Kestrel设计集团的一名景观设计师。
多棒的文章啊!多年来,我一直在向景观设计师、工程师和承包商建议土壤结构的重要性,这篇文章很好地总结了这一点。
谢谢,蒂姆!从你口中说出这句话,我们认为是高度赞扬。娜塔莉这次做得很好。
谢谢你的概述。我对土壤如何随着时间的推移形成结构非常感兴趣。我对球囊霉素和其他结构有机物的研究感到兴奋。我想知道是否有一天土壤会像植物一样被“耕种”。例如,我可以看到一个操作,其中土壤成分被卡车运到生产现场,混合到规范,并传播。培育球囊霉素生产的植物,然后在土壤基质上播种,并接种产生球囊霉素的菌体。整个东西可以不受干扰地生长几年,然后收获用于席尔瓦细胞或其他城市应用,使用吉姆·厄本规定的处理护理。188金宝搏投注我们这里有一些人正在制造“设计”土壤,但我不知道有谁专门为良好的结构而“种植”土壤。据我所知,吉姆·厄本依靠“发现”的土壤来获得良好的结构。这是可以理解的,但似乎不可持续。 I would enjoy reading your response.
谢谢你的评论!耕作土壤是一个非常有趣和令人兴奋的想法!我也有兴趣了解更多关于球囊霉素和土壤结构的知识。很有趣的是,这么长时间以来人们对土壤结构知之甚少,这让我想知道我们对土壤结构可能还有多少不了解!至于使用“找到的土壤”还是“耕种的土壤”,也许这将取决于项目条件,哪个可能更可持续——假设土壤将在未来的某个时候“生长”成结构?另一种选择是,在时间压力不大的地区,也许可以就地“耕种”土壤。我们经常在贫瘠土壤的修复项目中添加菌根,目的是随着时间的推移创造健康的土壤和植物。再次感谢你分享你的评论!