对影响植物根生长之若干土壤物理特性

土壤提供了支持根生长的物理空间及各种资源，而水、营养及空气等对于根的生长有很大的影响。土壤孔隙大小及分布、质地、结构、温度、通气及含水量会影响这些因子的存储及运输至根的能力及根的生长。根的伸长受到土壤剖面特性的影响很大，当土壤根压超过土壤机械阻抗时，根才能够伸长，在土壤剖面若有硬磐层将会限制根的生长。借助耕产虽可松弛土壤粒子及破坏团粒而改变土壤的物理特性使根有伸展的空间，然而若过度使用重机械来耕犁、收获以及其他栽植工作将使得土壤中的孔隙受到压实，反而不利根的伸长，有机质不但能供应植物的营养，对于改善有利根生长的土壤环境亦公不可没。因此，为了使作物根有一个良好的生长环境，我们首先便要来了解一些会影响作物根发育的土壤物理特性，并进而改善之。
　　影响作物根生长的土壤物理特性及其改善方法
　　一、总体密度
　　所谓总体密度，其意义为一定容积水重之比。除了天然形成的硬磐外，其他如家畜之践踏、车轮以及犁土之机械效应等均会使总体密度增加，当总体密度增加时，总孔隙度会降低。总体密度与孔隙会因耕犁、交通或有机质的加入而改变，一般未经土壤耕犁的表土较耕犁表土有较高的总体密度，交通频繁又比交通频繁处土壤的总体密度要高。总体密度同时会因季节性改变而改变，此部分原因是由于冰冻几溶解、降雨压力、生物活性等的改变所造成，总体密度的变化会造成土壤质地、结构、有机质含量等的改变。
　　土壤有机质亦会影响根的总体密度，森林表土因有植物的残体覆盖在表面，因此比在底土有较低的总体密度。若土壤总体密度太高会限制根的生长。美国学者Rosolem及Takahashi(一九九六)发现当砖红壤的总体密度从1.06Mgm-3增加到1.45Mgm-3及1.69Mgm-3时，大豆的根生长会降低10%及50%。Foil及Ralston(一九六七)发现当总体密度大于1.02Mgm-3时，根的生长受到严重限制，Shieraw及Alston(一九八四)观察土壤总体密度等于或大于1.2Mgm-3时,玉米种苗根的生长会降低。当土壤总体密度增加，玉米种苗根长度会降低及根直径会增加，Sainju及Good(一九九三)发现在根长密度及土壤总体密度间有负的相关而在根长密度及孔隙间则呈正相关。防止土壤总体密度增加的方法首先应减少耕犁次数，另外应在土壤干湿程度适宜时来犁田，以免过湿时耕耕犁土壤易被压实，而收获后植物的残体应尽量留在田间以增加有机质含量。
　　二、土壤通气性与含水量
　　土壤孔隙充满着水分与空气，土壤通气性与含水量有密切关联，孔隙中空气与水分的比例会影响植物根系的活性。由于排水**、浸水及机械压实会妨碍土壤的通气性因而限制根的生长发育，为了达到施肥及病虫害的FZ，往往因反复践踏用地或者大量施用肥料及灌溉的结果，虽然解决了养分及水分的问题但是通气性却也成了产量的*大限制因子，根系常受限于土壤剖面深层，那是因为深层的通气性逐渐减低，通气**常会减少水分吸收引起植株早期凋萎，并会减低根对水分的通透性，另外土壤通气不足，易引起压气状态，导致有毒物质产生引起根生长**。土壤含有超过10%的孔隙被空气所占据，以维持通气性。空气不足将限制根的生长强度，Cardner及Danielson(一九**)发现棉花根对土壤的穿透率与通气孔隙百分率间具有高的相关性(r=0.998)，而氧气扩散速率(ODR)较氧的浓度对于根增长具敏感性，当土壤的ODR降到58Mgm-2s-1以下时，根生长会受到限制。
　　土壤水分含量太高易导致压气状态，而一些移动性差的养分例如磷，其扩散速率往往取决于水分的多少。干旱情况会导致根穿透较深层的土壤并且在底土比在表上有较高的根分布。美国学者Kalisz(一九八七)、Darker及VanLear(一九九六)认为植物生长在干旱的及半干旱位置比在湿润地区有较高根密度，然而，土壤太过干旱反而会增加机械阻抗并限制根的生长。改善土壤通气性及含水状况之方式为适度排水，施肥及田间工作时应避免土壤的过度压实，适度耕犁以使土壤空气与大气有对流机会。
　　三、温度
　　土壤温度会因土壤颜色、土壤粒子表面粗糙度、残体及土壤含水量而有所变化，它会影响根的生殖、根增长速率及侧根生成速率，美国学者Box(一九九六)认为在低温时，根尖的生长乃往水平方向发展，然而当温度上升，根则会往垂直向下方向生长，各种植物的根对上温均有其生长适温，例如冬麦和春麦根系生长*适温度在12～18℃之间，棉花及玉米根系生长在24℃*好，甘薯根约在土温18.5℃时生长*好，苹果的根则在土温约21℃时生长*好，另外土温对于根的型态及营养的吸收方面军均有明显的影响，维持土壤地温的方式可以覆盖作物以缓和小气候及地温之变化，另外作物残株之覆盖亦可调节地温，而有机质因有较深颜色易于吸热，可提高地温，有助早春耕作作物。
　　四、有机质
　　有机质除了可供应营养于植物，也同时可改进土壤物理状况。它可降低总体密度，改善土壤团粒及水的入渗速率，并增加水容量。土壤含有多量的有机质较不易于被压实。Urger及Kaspar(一九九四)发现土壤有机质会造成蚯蚓的活动；当有机质适当时，蚯蚓甚至会掘洞到深度二公尺深，因此在压缩土壤内形成大孔洞，蚯蚓挖上可增加水的移动及根的穿透，在某一土壤剖面若含有较高的有机质累积将比其他剖面具有较高的根密度。为维持土壤有机质含量，首先应增加土壤有机质的含量，首先应增加土壤有机质的含量，这可以增加土壤有机质并减少土壤养分的流失；同时应避免同一田间连作，*好采用豆科与非豆科绿肥的轮作制度；而耕犁次数若太频繁将加速有机质的消耗，因此应减少耕犁次数，为减少表七有机质的冲刷流失，田间进行覆盖不失为一良策。
　　以上即为影响根生长的一些物理性质，若能针对这些特性做改善，创造一个良好的土壤环境，则有助于根的生长发育，影响根生长发育的因子当然不只包括物理因子，尚需配合一些营养方面的管理，在妥善做好土壤环境的改良及肥培管理方式后，才能使作物根生长发育良好，植株也才有健康的树势。