對影響植物根生長之若干土壤物理特性的認(rèn)識

　　土壤提供了支持根生長的物理空間及各種資源，而水、營養(yǎng)及空氣等對于根的生長有很大的影響。土壤孔隙大小及分布、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、溫度、通氣及含水量會影響這些因子的存儲及運輸至根的能力及根的生長。根的伸長受到土壤剖面特性的影響很大，當(dāng)土壤根壓超過土壤機(jī)械阻抗時，根才能夠伸長，在土壤剖面若有硬磐層將會限制根的生長。借助耕產(chǎn)雖可松弛土壤粒子及破壞團(tuán)粒而改變土壤的物理特性使根有伸展的空間，然而若過度使用重機(jī)械來耕犁、收獲以及其他栽植工作將使得土壤中的孔隙受到壓實，反而不利根的伸長，有機(jī)質(zhì)不但能供應(yīng)植物的營養(yǎng)，對于改善有利根生長的土壤環(huán)境亦公不可沒。因此，為了使作物根有一個良好的生長環(huán)境，我們首先便要來了解一些會影響作物根發(fā)育的土壤物理特性，并進(jìn)而改善之。

影響作物根生長的土壤物理特性及其改善方法：

一、總體密度
　　所謂總體密度，其意義為一定容積水重之比。除了天然形成的硬磐外，其他如家畜之踐踏、車輪以及犁土之機(jī)械效應(yīng)等均會使總體密度增加，當(dāng)總體密度增加時，總孔隙度會降低�？傮w密度與孔隙會因耕犁、交通或有機(jī)質(zhì)的加入而改變，一般未經(jīng)土壤耕犁的表土較耕犁表土有較高的總體密度，交通頻繁又比交通頻繁處土壤的總體密度要高。總體密度同時會因季節(jié)性改變而改變，此部分原因是由于冰凍幾溶解、降雨壓力、生物活性等的改變所造成，總體密度的變化會造成土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量等的改變。
　　土壤有機(jī)質(zhì)亦會影響根的總體密度，森林表土因有植物的殘體覆蓋在表面，因此比在底土有較低的總體密度。若土壤總體密度太高會限制根的生長。美國學(xué)者Rosolem 及Takahashi(一九九六)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磚紅壤的總體密度從1.06Mgm^-3增加到1.45Mgm^-3及1.69Mgm^-3時，大豆的根生長會降低10%及50%。Foil及Ralston(一九六七)發(fā)現(xiàn)當(dāng)總體密度大于1.02Mgm^-3時，根的生長受到嚴(yán)重限制，Shieraw及Alston(一九八四)觀察土壤總體密度等于或大于1.2Mgm^-3時,玉米種苗根的生長會降低。當(dāng)土壤總體密度增加，玉米種苗根長度會降低及根直徑會增加，Sainju及Good(一九九三)發(fā)現(xiàn)在根長密度及土壤總體密度間有負(fù)的相關(guān)而在根長密度及孔隙間則呈正相關(guān)。防止土壤總體密度增加的方法首先應(yīng)減少耕犁次數(shù)，另外應(yīng)在土壤干濕程度適宜時來犁田，以免過濕時耕耕犁土壤易被壓實，而收獲后植物的殘體應(yīng)盡量留在田間以增加有機(jī)質(zhì)含量。

二、土壤通氣性與含水量
　　土壤孔隙充滿著水分與空氣，土壤通氣性與含水量有密切關(guān)聯(lián)，孔隙中空氣與水分的比例會影響植物根系的活性。由于排水不良、浸水及機(jī)械壓實會妨礙土壤的通氣性因而限制根的生長發(fā)育，為了達(dá)到施肥及病蟲害的防治，往往因反復(fù)踐踏用地或者大量施用肥料及灌溉的結(jié)果，雖然解決了養(yǎng)分及水分的問題但是通氣性卻也成了產(chǎn)量的最大限制因子，根系常受限于土壤剖面深層，那是因為深層的通氣性逐漸減低，通氣不良常會減少水分吸收引起植株早期凋萎，并會減低根對水分的通透性，另外土壤通氣不足，易引起壓氣狀態(tài)，導(dǎo)致有毒物質(zhì)產(chǎn)生引起根生長不良。土壤含有超過10%的孔隙被空氣所占據(jù)，以維持通氣性�？諝獠蛔銓⑾拗聘�的生長強(qiáng)度，Cardner及Danielson(一九六四)發(fā)現(xiàn)棉花根對土壤的穿透率與通氣孔隙百分率間具有高的相關(guān)性(r=0.998)，而氧氣擴(kuò)散速率(ODR)較氧的濃度對于根增長具敏感性，當(dāng)土壤的ODR降到58Mgm-2s^-1以下時，根生長會受到限制。
　　土壤水分含量太高易導(dǎo)致壓氣狀態(tài)，而一些移動性差的養(yǎng)分例如磷，其擴(kuò)散速率往往取決于水分的多少。干旱情況會導(dǎo)致根穿透較深層的土壤并且在底土比在表上有較高的根分布。美國學(xué)者Kalisz(一九八七)、Darker及Van Lear(一九九六)認(rèn)為植物生長在干旱的及半干旱位置比在濕潤地區(qū)有較高根密度，然而，土壤太過干旱反而會增加機(jī)械阻抗并限制根的生長。改善土壤通氣性及含水狀況之方式為適度排水，施肥及田間工作時應(yīng)避免土壤的過度壓實，適度耕犁以使土壤空氣與大氣有對流機(jī)會。

三、溫度
　　土壤溫度會因土壤顏色、土壤粒子表面粗糙度、殘體及土壤含水量而有所變化，它會影響根的生殖、根增長速率及側(cè)根生成速率，美國學(xué)者Box(一九九六)認(rèn)為在低溫時，根尖的生長乃往水平方向發(fā)展，然而當(dāng)溫度上升，根則會往垂直向下方向生長，各種植物的根對上溫均有其生長適溫，例如冬麥和春麥根系生長最適溫度在12～18℃之間，棉花及玉米根系生長在24℃最好，甘薯根約在土溫18.5℃時生長最好，蘋果的根則在土溫約21℃時生長最好，另外土溫對于根的型態(tài)及營養(yǎng)的吸收方面軍均有明顯的影響，維持土壤地溫的方式可以覆蓋作物以緩和小氣候及地溫之變化，另外作物殘株之覆蓋亦可調(diào)節(jié)地溫，而有機(jī)質(zhì)因有較深顏色易于吸熱，可提高地溫，有助早春耕作作物。

四、有機(jī)質(zhì)
　　有機(jī)質(zhì)除了可供應(yīng)營養(yǎng)于植物，也同時可改進(jìn)土壤物理狀況。它可降低總體密度，改善土壤團(tuán)粒及水的入滲速率，并增加水容量。土壤含有多量的有機(jī)質(zhì)較不易于被壓實。Urger及Kaspar(一九九四)發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)質(zhì)會造成蚯蚓的活動；當(dāng)有機(jī)質(zhì)適當(dāng)時，蚯蚓甚至?xí)�掘洞到深度二公尺深，因此在壓縮土壤內(nèi)形成大孔洞，蚯蚓挖上可增加水的移動及根的穿透，在某一土壤剖面若含有較高的有機(jī)質(zhì)累積將比其他剖面具有較高的根密度。為維持土壤有機(jī)質(zhì)含量，首先應(yīng)增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，首先應(yīng)增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，這可以增加土壤有機(jī)質(zhì)并減少土壤養(yǎng)分的流失；同時應(yīng)避免同一田間連作，最好采用豆科與非豆科綠肥的輪作制度；而耕犁次數(shù)若太頻繁將加速有機(jī)質(zhì)的消耗，因此應(yīng)減少耕犁次數(shù)，為減少表七有機(jī)質(zhì)的沖刷流失，田間進(jìn)行覆蓋不失為一良策。
　　以上即為影響根生長的一些物理性質(zhì)，若能針對這些特性做改善，創(chuàng)造一個良好的土壤環(huán)境，則有助于根的生長發(fā)育，影響根生長發(fā)育的因子當(dāng)然不只包括物理因子，尚需配合一些營養(yǎng)方面的管理，在妥善做好土壤環(huán)境的改良及肥培管理方式后，才能使作物根生長發(fā)育良好，植株也才有健康的樹勢。