什么是土壤障碍层？

#高效种植妙招# #我是农技专家# 

 

上个月底，与一位做农业机械的培养交流时候，聊得一个基本问题“他们新的耕作设备可以打破犁底层，解决土壤入渗的问题，从而有效改良土壤？”

那么，土壤中除了犁底层还有哪些影响作物生长的土层呢？下面我们一起学习和思考一下土壤障碍层这个话题。

1、土体构型与土壤发生层

土体构型是指各土壤发生层有规律的组合、有序的排列状况，也称为土壤剖面构型，是土壤剖面最重要的特征。土壤剖面指从地面垂直向下的土壤纵剖面，也就是完整的垂直土层序列，是土壤成土过程中物质发生淋溶、淀积、迁移和转化形成的。不同类型的土壤，具有不同形态的土壤剖面。土壤剖面可以表示土壤的外部特征，包括土壤的若干发生层次、颜色、质地、结构、新生体等。在土壤形成过程中，由于物质的迁移和转化，土壤分化成一系列组成、性质和形态各不相同的层次，称为发生层。发生层的顺序及变化情况，反映了土壤的形成过程及土壤性质。土体构型分为5种类型，即薄层型、粘质垫层型、均质型、夹层型、砂姜黑土型；按障碍层出现的部位又分为16种构型。

 

 

2、障碍层定义及主要类型。

按照《农业大辞典》的定义，土体中存在的理化性质不良、妨碍植物生长的各种土层之统称。障碍层对植物生长所产生的障碍作用及其程度,因其出现层位及其物质组成而异。

常见的障碍层有:粘盘层、铁盘层、砂姜层、砂砾层、盐积层、石膏层、白土层、白浆层、灰化层、潜育层、冻土层等，其障碍特征各异。

（1）粘化层：土壤粘化过程是土壤剖面中粘粒形成和积累的过程，包括残积粘化和淀积粘化。残积粘化是指土内的分化产物，由于缺乏稳定的下降水流，粘粒没有下深层土层迁移，而就地积累，形成一个明显的粘化层或者一个铁质化土层，如华北平原北部的褐土的表层形成。淀积粘化是指风化和成土作用形成的粘粒，由上部土层向下悬移和淀积而成的。如海南山东等地的褐土中粘土层在30-40厘米，一般是淀积粘化的结果。

该土层所形成的土壤质地粘重，耕性不良，常出现紧实、粘重的层次；该层透水性能极差，丰水季节里易造成土体上层滞水，影响根系的正常生长，对植物构成了渍害，严重时可引起树木的烂根和死亡。

 

（2）钙积层：钙积过程是干旱或半干旱地区土壤钙的碳酸盐发生移动和积累的过程，如黑钙土、栗钙土、棕钙土、灰钙土的钙积层。这种碳酸钙的聚积，可以在C层，也可能出现在松软表层、粘化层或碱化层，甚至硬磐层中。如果母质富含钙质，而雨量又不足以将石灰淋溶，则易形成“钙积层”，钙积层出现的深度不一样对土壤的影响也不同。

 

（3）盐积层和碱积层：土壤盐化过程是指地表水、地下水及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发的作用下，通过土壤水的垂直或水平移动，逐渐向地表积聚，或者已经脱离地下水或地表水的影响，而表现为残余积盐的过程。盐分主要包括：氯化钠、硫酸钠、氯化镁、硫酸镁等。脱盐过程：是指土壤中可溶性盐通过将水或人为灌溉洗盐、开沟排水，降低地下水位，迁移到下层或者排出土体。

盐积层，为在冷水中溶解度大于石膏的易溶性盐类富集的土层，厚度大于等于15厘米，干旱地区盐成土含盐量大于等于20克，其他地区盐成土含盐量大于等于10克。

碱积层，为一交换性钠含量高的特殊淀积粘化层，呈柱状或棱柱状结构，土体下部40厘米范围内某一亚层交换性钠饱和度大于30%，表层土含盐量小于5克。

 

（4）潜育层：土壤潜育化过程是指土壤长期淹水，受到有机质嫌气分解，而铁锰强烈还原，形成灰蓝——灰绿色土体的过程。如水稻土和沼泽土的有机质层。潴育化过程：是指土壤浸水带经常处于上下移动，土体中干湿交替明显，促使土壤中氧化还原交替，结果土体中出现了锈斑、锈纹、铁锰结核，红色胶膜等物质。如分布在河北、山东、河南、江苏安徽等地的潮土的主要成土过程之一就是潴育化过程。

潜育层又叫灰黏层、青泥层。长期渍水形成的土层。铁锰呈还原状态,土色灰蓝或青灰;黏土矿物分散,状如黏糕。地下水位愈高,潜育层出现的部位离地表愈近,土性冷。如潜育性水稻土,养分转化缓慢,土性黏重,耕作较难,影响水稻发棵,产量不高。

（5）白土层和白浆层：土壤白浆化过程是指在季节性还原淋溶条件下，粘粒与铁锰淋淀的过程。该过程多发生在白浆土中（黑龙江和吉林两省的东北部）。

白土层又称“白浆层”、“假潜育层”，常用Ecs表示。由于季节性还原淋溶作用，在腐殖质层（或耕层）之下形成的，粉砂粒含量高，粘粒含量低，铁、锰贫乏的淡色淋溶层。该层结构不良，养分含量低，通透性差，为作物高产的障碍层。凡有白土层的土壤，一般为低产土壤。

（6）灰化层：土壤剖面中,经灰化作用形成的二氧化硅富集、无结构、似灰色或灰白色的土层。灰化表土层的形成是在寒湿、郁闭的针叶林植被卞，由于有机酸（主要是富里酸）溶液下渗通过表土层，破坏了粘土矿物，使铁铝胶体遭到淋失，并淀积于下部，而氧化硅成粉末状残留下来-灰化层呈强酸性。含有机质少，缺乏氮、氧、钾等养分。

（7）冻土层：自然地理学指的是由于气温低、生长季节短，而无法长出树木的环境；在地质学是指0℃以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时、数日以至半月）、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年以上）。

3、犁底层及其作用

犁底层：耕作土壤由于长期受农机具挤压及静水压力作用而在耕作层之下形成的坚实土层。以Ap表示。一般厚5～7 cm,土壤容重大,一般离地表12—18厘米，，最厚可达到20cm。对耕作土壤来说，具有不太厚犁底层对保持养分，保存水分还是非常有益的。但是犁底层过厚（20cm）、坚实，对物质的转移和能量的传递，作物根系下伸，通气透水都非常不利的，这种情况必须采取深翻或深松办法，改造、消除犁底层。

 

 

“犁底层”的形成使农田土壤出现了自然分层，土壤导管被机械割断，造成了农田土壤的地表和地下水分的循环补给受阻。主要表现在灌溉时表层水很难突破“犁底层”而进入下层土壤参与循环，灌溉水流较快，田间表土冲蚀严重。由于北方半干旱地区降水较少而雨季集中，田间降水受“犁底层”的影响很难导入下层土壤，特别是山旱地，容易形成地表径流，对田面造成严重的土壤侵蚀，土壤有机质流失严重，从而使农田地力显著下降。

此外，“犁底层”不仅直接影响土壤水循环，和土壤盐分运移；而且对植物生长也有影响，表现在一些农作物易倒伏；有些深根系作物的根系很难突破坚硬的“犁底层”，根系生长受限等。

因此，土壤障碍层对于作物的危害和影响与其分布的深度及对应的耕层措施相关，有效的破除和改良障碍层是有效的办法。

现在我们一起思考一下障碍层破除的方法和机理。

整理了土体构型与土壤发生层的概念，明白了土体构型分为5种类型，即薄层型、粘质垫层型、均质型、夹层型、砂姜黑土型；按障碍层出现的部位又分为16种构型。土体中存在的理化性质不良、妨碍植物生长的各种土层之统称。整理常见的障碍层中——粘化层、钙积层、盐积层和碱积层、潜育层、白土层和白浆层、灰化层、冻土层、犁底层八类主要土壤障碍层。

经过几代土壤科学家的努力，在土壤改良方面已经形成以因地制宜、相互结合、综合治理为基本原则，水利工程、生物修复、农业耕作、改良剂应用相结合为主要手段的一系列改良方法和经验。

目前改良土壤经常用到的水利工程措施有： 排水措施、 竖井排灌、喷灌洗盐、放淤压盐；土壤改良的主要农业耕作措施包括：平整土地、培肥抑盐改土、深翻抑盐、振动深松、种稻改盐、植树造林改良盐碱土；生物学措施改良盐碱土所利用的方法一般有：直接利用盐生植物改良盐碱土、利用抗盐牧草改良盐碱土、利用耐盐碱灌木改良盐碱土、抗盐农作物改良盐碱地；现在的土壤改良剂主要有以下三类物质 含钙物质——如石膏、磷石膏、石灰等，酸性物质——如硫酸及其酸性盐类、磷酸及其酸性盐类，有机类改良剂——如传统的腐殖质类（草炭、风化煤、绿肥、有机物料）、工业合成改良剂（如施地佳、禾康、聚马来酸酐和聚丙烯酸）、工农业废弃物等。

 

对于破除土壤障碍层的最有效和最直接的方式主要是机械措施中的深松和深翻措施。

深松，顾名思义就是把深处的土壤进行松动，只松土不翻转土层，保持原有土壤层次，局部松动耕层土壤和耕层下面土壤的一种耕作技术。深松土地也叫土地深松，是指通过拖拉机牵引深松机具，疏松土壤，打破犁底层，改善耕层结构，增强土壤蓄水保墒和抗旱排涝能力的一项耕作技术。振动深松是一项独创性的土壤耕作技术，具有耕作改土的独特功效和作用，也是盐碱土改良的重要手段之一。通过振动深松作业：（1）打破犁底层而不翻转土壤，做到土层不乱，改善土壤耕层结构，降低土壤容重，调节土壤水、肥、气、热条件，重新组合土壤团粒结构。（2）能够打破土壤板结层，使容重大，孔隙少，通气、透水和蓄水能力极差的苏打盐碱土的土壤结构得到改善，提高土壤通透性(透气、透水)、涵养性(含蓄水、养分)，从而增加雨水的入渗性能。（3）可减少地表径流，增大土壤蓄水容量，提高土壤蓄水保墒能力，能够蓄纳大量雨水、雪水，形成“土壤水库”，增强对自然条件的使用调节能力，做到抗旱防涝。

 

 

深翻：对土壤进行一次全面的深翻，其深度要在20 cm以上，同时必须改良土壤，施基肥和使用化学除草剂，消灭杂草。通过振动深翻作业：（1）翻转土层，深翻可以将土壤表层失去养分的土壤翻到下层, 并将地下养分充足的土壤翻到上层。同时, 深松深翻也可将地面的杂草和作物根茬深埋于地下, 减少来年草害的发生。（2）改善土壤结构，深翻不仅可以将板结的土壤松碎, 打破土壤原有的结构, 还可将地面上施入的有机肥料翻转埋入地下, 有机肥料在地下不断发挥肥效, 提高土壤肥力, 促进微生物生长活动, 形成有利于农作物生长的耕地土壤。（3）减少病虫害的发生，深翻土壤可以将部分害虫深埋于地下, 致其窒息而死；还可改变病菌的生长环境, 导致其因环境的改变而死亡。此外, 深翻土壤还可以将藏于地下的害虫暴露在地表上, 使其或被寒冷天气冻死, 或被炎热环境晒死, 或被鸟类啄食。降低病虫害的发生几率。（4）提高抗旱能力，深翻能够提高土壤蓄水保墒的能力。

 

 

作为当代新型的方法就是机械化深松技术, 它将农机和农耕艺的有益结合, 对耕种有进一步的保护作用。另外这项技术还可以在运用的过程中保持原本的活土层, 高效率地将土地下面的作物接茬遗留在底层的问题得到解决, 进一步来提高土壤对水的通透性、空气的通透性、土层的保湿特性、以及防旱抗寒的能力都有了进一步的提高。但是不同障碍层，不同深度障碍层来讲，可能要考虑机械措施与农艺措施、水利措施配合改良；同时障碍层是否全部破除，有待进一步考虑。

因此，土壤障碍层对于作物的危害和影响与其分布的深度及对应的耕层措施相关，有效的破除和改良障碍层是有效的办法。

前面两篇分别写了“什么是土壤障碍层”与“如何破除土壤障碍层”的共性问题。整理了土体构型与土壤发生层的概念，明白了土体构型分为5种类型，即薄层型、粘质垫层型、均质型、夹层型、砂姜黑土型；按障碍层出现的部位又分为16种构型。整理常见的障碍层中——粘化层、钙积层、盐积层和碱积层、潜育层、白土层和白浆层、灰化层、冻土层、犁底层八类主要土壤障碍层；整理了水利工程、生物修复、农业耕作、改良剂应用等一系列土壤改良方法；重点分析了深松和深翻两种主要的破除障碍层的方法。

 

但是，是不是土壤中的障碍层需要全部破除？这个值得深思。

1、障碍层到底障碍了什么？

为了回答这个问题，我们应该一起思考一下，障碍层到底影响了什么？

土体中存在的理化性质不良、妨碍植物生长的各种土层之统称为障碍层。因此，障碍层就是包括两层意思：理化性质不良、妨碍植物生长。

以犁底层为例，犁底层有哪些障碍影响呢？

土壤紧实是影响旱作农业可持续发展的主要因素之一,土壤紧实是由于孔隙空间的降低使土壤颗粒排列紧密,使适于作物生长的土壤三相比结构改变,进而导致土壤体积质量增加的过程，是耕地质量恶化的综合表征,与土壤侵蚀、有机质下降并称为农业生产的三大威胁。

（1）植物根系细胞在土壤中穿插受到细胞壁和周围土壤强度的限制,根系细胞膨压是根在土壤中穿插的驱动力。根细胞的膨压一般约为700~1 200kPa,土壤紧实度若高于此值,植物就会受到机械胁迫作用。砂壤土上穿透阻力大于1 470kPa时根系生长开始受阻,阻力大于2 450kPa时则严重阻碍根系的生长。

 

 

（2）“犁底层”的形成使农田土壤出现了自然分层，土壤导管被机械割断，造成了农田土壤的地表和地下水分的循环补给受阻。主要表现在灌溉时表层水很难突破“犁底层”而进入下层土壤参与循环，灌溉水流较快，田间表土冲蚀严重。

 

（3）此外，由于人类的农业活动，在生产中由于长期的耕作，在耕作层下形成了10 cm左右的犁底层，特别坚硬板结，阻碍了透水、透气，由于盐随水来水去盐存的原因，在干旱区，尤其是干旱区的盐碱化农田影响了土壤质量。

整体上讲，障碍层基本上对作物的影响包括三个方面影响根系生长、影响透水透气性、影响水盐运移。

2、障碍层到底应该全部还是部分破除呢？

（1）对于这个问题，我们应该先看障碍层与作物根系分布层的深度的关系。换句话说，障碍层的深度和根系深度直接相关；如果种植林果业，根系相对较深，1米甚至1.5米深的钙积层或者其他障碍层，都可能让树木变成小老头树；但是如果换成是棉花或者是玉米，50-60厘米就没有影响，如果是水肥一体化条件下的棉花或者玉米30-40厘米，也是影响较小了。因此根系深度与障碍层深度是考虑是否破除的关键，也决定全部破除和部分破除的关键。

（2）对于这个问题，我们在看土壤水盐运移情况和土壤盐渍化情况，如果土壤次生盐渍化严重，需要通过打破障碍层，破除板结层，实现表层的水盐向下层移动，从而使得的耕层土壤中的盐分随着灌溉水的运移，离开土体，这个时候未必需要全部破除板结层，可能间隔式破除更有利。

（3）对于这个问题，我们要考虑地下水与地表水循环的问题，如果全部打破板结层，会通过毛管作用影响耕层土壤水分，这个时候我们要考虑地下水的水质和灌溉情况了。如果是地下水咸水，而且土壤次生盐渍化需要排盐，可以考虑破除少量板结层，但是切勿全部破除；如果地下水资源较好，而且缺乏灌溉的农田，全部破除板结层就对于作物生长意义重大。

 

 

整体上讲，是否破除板结层，是否全部破除板结层，我们一定要考虑土壤情况和作物根系情况，如果根系深且地下水质好或者地下水位深，全部破除是首选；但是根系浅或者地下水位浅且盐分含量高，部分少量破除是首选。

作者：新疆农垦科学院梁飞，希望对大家有用，具体操作可以私信我。

该文章为今日头条首发，其他平台转载必须私信作者，取得授权