土壤养分 PPT课件
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土壤学16(土壤养分)
溶
碳酸磷灰石 3Ca3(PO4)2 •CaCO3
解
羟基磷灰石 3Ca3(PO4)2 •Ca(OH)2
度
氧基磷灰石 3Ca3(PO4)2 •CaO
增
磷酸三钙 Ca3(PO4)2
加
磷酸二钙 CaHPO4
磷酸一钙 Ca(HPO4)2
Chap. 16 土壤养分
2）磷酸铁和磷酸铝类化合物（Fe-P、Al-P） 主要存在于酸性土 3）闭蓄态磷（O-P） 闭蓄态磷是由氧化铁胶膜包被的磷酸盐 主要存在于酸性土 （石灰性土壤中包被的胶膜是难溶性的钙
3.土壤淹水 4.集中施肥
Chap. 16 土壤养分
§3土壤钾素
土壤钾素的来源： 母质来源
地壳含钾约为2.45%，土壤全钾在 5~25mg/kg 之间 钾肥
Chap. 16 土壤养分
土壤钾素的形态： 1.按化学组成 水溶性钾 交换性钾 非交换性钾 矿物钾 2.按植物营养有效性 速效钾、缓效钾和无效钾
钾素转化与循环
分化作用
含钾母质
分解
固定
固定作用 径流
难溶性钾
分解 固定
吸收 固定
溶解
代换性钾
代换
水溶性钾
吸收
分解
生物吸收 分解
有机体内钾
流失
Chap. 16 土壤养分
土壤钾的固定、释放与影响因素 土壤钾的固定与影响因素 土壤钾的释放与影响因素
铵的硝化
2NH4+ +3O2
2NO2- +2H2O+4H++660kJ
2NO2- +2O2
2NO3- +167kJ
硝化作用是专性微生物（亚硝化菌和硝化
菌）完成—自养硝化（中性pH、好氧条件）
土壤学第九章-土壤养分循环ppt课件
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
反硝化的临界Eh约为334mv，最适pH为7.0～8.2， pH小于5.2～5.8的酸性土壤，或高于8.2～9.0的碱性 土壤，反硝化作用显著下降。
有机肥
养分资源
挥
发
淋 洗
地下水
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤养分的基本概念
土壤养分－指植物所必需的，主要是土壤来提供的营养元 素就叫做土壤养分。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土 壤肥力的重要组成因素。
有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养 分。
速效养分－在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸 收利用的土壤养分，称速效养分。
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接 的作用。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
土壤养分循环是“土壤圈”物质循环的重 要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生 命周期的必要条件。
有机质C/N
＞30
30～15
＜15
氮的固定量＞矿化量 固定量＝矿化量 固定量＜矿化量
补充化肥
补充有机质
（2）应用“激发效应”调节土壤有机质和氮素平 衡
有机质丰富的土壤，施用绿肥等新鲜有机肥 产生正激发效应。
有机质缺乏的土壤，施用富含木质素的粗有
机肥，产生负激发效应。
B732-土壤肥料学-第四章 土壤的肥力要素-土壤养分
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
其中第一条最重要。但要通过实验来证明这几点往往很困 难。除了C、H、O三元素外，还有九种元素对所有的植物 都是必需的：N、P、K、Mg、S、Fe、Mo、Zn、Cu
Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；
Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同亚硝化 作用
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
(2)化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
A . 亚硝酸分解反应
所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
三、土壤养分的形态及有效性
• 水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高， 很容易被作物吸收。
• 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效 性高。
• 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K，有效性较低。
• 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难 被利用，基本无效。
三、土壤钾的转化
其中第一条最重要。但要通过实验来证明这几点往往很困 难。除了C、H、O三元素外，还有九种元素对所有的植物 都是必需的：N、P、K、Mg、S、Fe、Mo、Zn、Cu
Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；
Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同亚硝化 作用
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
(2)化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
A . 亚硝酸分解反应
所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
三、土壤养分的形态及有效性
• 水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高， 很容易被作物吸收。
• 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效 性高。
• 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K，有效性较低。
• 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难 被利用，基本无效。
三、土壤钾的转化
第十二章 土壤养分 10.19
5．提高土壤中有效磷的途径
（3） 土壤淹水 土壤淹水还原pH向中性趋近（稀释作用），酸性土壤pH上升 促使活性铁、铝氧化物的沉淀，减少磷的固定；碱性土pH降 低，增加磷酸钙的溶解度。 土壤淹水Eh下降，高价铁还原成低价铁，磷酸低铁的溶解度 较高，可增加磷的有效度。
6．土壤硫的来源及含量
主要来源：母质、灌溉水、大气沉降和施肥等。 矿质土壤含硫量一般在0.1~0.5 g/kg之间，随有机质含量增加而 增加。 土壤有效硫（S）分级为:
3．土壤中磷的形态
矿质态磷：几乎全为正磷酸盐。
土 壤 磷 形 态
磷酸钙（镁）类化合物(Ca—P)
磷酸铁和磷酸铝类化合物（Fe—P及Al—P) 闭蓄态磷（ O—P ）：氧化铁胶膜包被着的磷酸盐。 有机态磷：含量变幅很大，一般占全磷的25-50%。 20-30%的有机磷形态不清楚。
核酸类：占有机磷5-10%。直接来源于生物残体特 别是为生物体中的核蛋白质分解物。
性的高低。
气 态 损 失 NH3
湿沉降 NO3干沉降 NOx NH4+ 4 N2 NOx
N2 收获 灌施 水肥 枯枝落叶 吸收 矿化 固持 风化 固持 粘粒矿物 地下水
NH4+
NH3
径流 氨 挥 发 硝化
NO3-
腐殖质 微生物 可交换态 固定态
淋 洗
NO3-
第一节
1．含量
土壤氮素循环
氮素是“肥料三要素”之首。
（K2O）钾含量一般0.5～2.5%，平均为1.2% ，自南向北、自 东向西增加。
土壤钾形态(占全钾%)
非交换性钾 （2～8%） 交换性钾 （1～2%） 水溶性钾 （很少）
形态
矿物钾 (90～98%)
《土壤养分状况》课件
03
因地制宜，科学施肥
不同地区的土壤类型、气候条件、作物种类等都有所不同，因此需要根
据实际情况选择合适的施肥技术，以达到最佳的施肥效果。
养分调控
监测土壤养分状况
调整土壤酸碱度
定期监测土壤养分状况，了解土壤养 分的丰缺情况，为制定合理的施肥计 划提供依据。
土壤酸碱度对养分的有效性有很大影 响，通过调整土壤酸碱度可以提高养 分的有效性，促进作物的生长。
养分与作物抗逆性
总结词
土壤养分对作物的抗逆性具有重要影响，合理施肥可以提高作物的抗逆能力。
详细描述
土壤中的一些微量元素，如锌、硼等，对提高作物的抗逆性具有重要作用。缺乏这些元素会导致作物对不良环境 的适应能力下降，如干旱、高温等。合理施肥可以补充这些微量元素，从而提高作物的抗逆性，使其更好地适应 各种环境条件。
养分吸收与循环
吸收
植物根部从土壤中吸收养分，用于生 长和发育。
循环
养分在生物和非生物之间循环，通过 分解、转化和再利用实现。
02
土壤养分分析方法
化学分析法
01
02
03
土壤有机质
通过重铬酸钾容量法测定 土壤中有机质的含量。
土壤氮、磷、钾
通过开氏法、紫外分光光 度法、火焰光度法等方法 测定土壤中氮、磷、钾的 含量。
合理配比氮磷钾等养分
根据作物需求和土壤养分状况，合理 配比氮磷钾等养分，以满足作物生长 所需，同时避免养分的浪费和环境的 污染。
养分资源高效利用
推广节水灌溉技术
节水灌溉技术可以减少灌溉过程中的养分流失，提高养分 利用率。同时，合理安排灌溉时间和次数，也可以促进植 物对养分的吸收和利用。
增加有机肥的使用量
土壤养分管理策略
第8章 土壤养分
土壤养分概述（l nutrients）
3、养分的形态 根据在土壤中存在的化学形态分为 （1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。 （2）代换态养分：被胶体吸附的，是水溶态养分的来源之一。 （3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物 有效）。 （4）有机态养分：以有机态化合物形式，其有效与否取决于矿化程度的 难易。 4、养分形态的转化 包括养分的有效化过程和养分无效化、固定过程等过程。 5、养分的来源 在自然土壤中，主要来源于土壤矿物质和土壤有机质、其次是大气降水、 坡渗水和地下水。 在耕作土壤中，还来源于施肥和灌溉。 6、养分的消耗 土壤内部复杂的转化过程；植物吸收利用；淋失；气态化损失；侵蚀流 失；人为活动引起的损失；
土壤养分概述soil nutrients
土壤养分概述（soil nutrients
以氮为例
第二节 土壤氮素循环
土壤氮素含量概况 一.土壤氮素含量概况 土壤氮素
我国耕地土壤含氮一般在0 02% 之间；高于0 我国耕地土壤含氮一般在0.02%~0.2%之间；高于0.2%的 很少，大部分低于0 而华北、 很少 ， 大部分低于 0.1% 。 而华北 、 西北大部分地区土壤耕层含 氮量不足0 南方土壤的含氮量介于二者之间。 氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介于二者之间。 一般把土壤含氮量 > 0.2%者为 “ 高 ” ； 0.2%~0.1% 之 间 者 为 05% 者为“ “ 中 ” ； 0.1%~0.05% 者为 “ 低 ” ， 05%者为“极低” < 0.05% 者为 “ 极低 ” 。 一般把作 物在不施氮肥地区全年生长期所吸 收的氮量作为土壤供氮能力 土壤供氮能力的良好 收的氮量作为 土壤供氮能力 的良好 指标。 指标。
《土壤养分循环》课件
同位素示踪法
利用同位素标记法追踪土壤养分的来 源、转化和去向，揭示养分循环的详 细过程。
数学模型模拟
建立数学模型，模拟土壤养分循环过 程，预测未来变化趋势，为实际应用 提供理论依据。
土壤养分循环研究的发展趋势
综合研究
将土壤养分循环与气候变化、土地利用方式、植 被类型等多因素相结合，进行综合研究。
高新技术应用
植物通过根部吸收土 壤中的水分和养分， 以满足其生长和发育 的需求。
植物对养分的吸收受 到土壤质地、pH值 、温度和水分等因素 的影响。
养分吸收的方式包括 离子交换、主动运输 和被动运输等。
土壤微生物对养分的利用
土壤微生物是土壤养分循环的重要参 与者，它们通过分解有机物质，将有 机养分转化为可被植物吸收的无机养 分。
利用。
养分的释放速度和程度取决于 多种因素，包括土壤pH值、土 壤温度、土壤湿度等。
在一定的环境条件下，土壤微 生物的活动也可以促进养分的 释放。
03
土壤养分的转化与迁移
土壤养分的矿化与固定
矿化
有机物质通过微生物分解转化 为简单的无机物质。
固定
土壤中的无机物质与有机物质 结合，转化为难以被植物吸收 的形式。
3
养分的矿化与腐殖化
土壤中的有机物质通过微生物的分解作用转化为 无机养分，同时也会形成较为稳定的腐殖质，储 存养分。
02
土壤养分的来源与输入
土壤养分的自然来源
01
02
03
04
自然界的土壤养分主要来源于 岩石的分解、动植物残体的分
解和微生物的合成。
岩石的分解是土壤养分的主要 来源之一，包括风化作用和侵
蚀作用。
动植物残体的分解也是土壤养 分的重要来源，通过微生物分 解有机物质，释放出其中的养
土壤养分
必需营养元素的分组
分组原则： 根据植物体内含量的多少分为（0.1%） 大量营养元素： 含量占干物重的0.1%以上 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种 微量营养元素： 微量营养元素含量一般在0.1%以下 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni 8种
必需元素的分类
按植物需要的量区分如下： 大量元素 植物干重的0.X%~X0% 碳（C）氢（H）氧（O）氮（N）磷（P）钾（K） 中量元素 植物干重的0.1%~1% 钙（Ca）镁（Mg）硫（S） 微量元素 植物干重的0.000X%~ 0.0X%
无机氮（占全氮的2－5％） 土 壤 氮 有机氮（占全氮的95－98％）
NH4+－N NO3-－N NO2-－N
水溶性氮5％ 水解性氮50－70％ 非水解性氮30－50％
（三）土壤中氮的转化
（1）有机态氮的氨化： （2）NH4+－N的硝化：旱地通气条件下，铵态氮转化为硝态氮。 （3）NO3-－N的反硝化：通气不良情况下，硝态氮转化为 N2、 N2O等，是土壤氮素的损失过程。 （4）无机态氮的生物固定 （5）无机态氮的晶格固定与释放、吸附与解吸 氮损失途径： 反硝化 氨挥发
磷的迁移率小，因而仍表现出明显的地带性分布规律
从总体看，我国自南而北或自东而西土壤含磷量呈递增
趋势。以华南的砖红壤含磷量最低，东北的黑土、黑钙土和
内蒙的栗钙土含磷量最高，华中的红、黄壤以及华北的褐土、
棕壤介于以上二者之间。
（耕作施肥影响）
（二）土壤中磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷 1．土壤中的有机磷化合物（简称有机磷） 一般有机磷含量约占全磷量的10%~25% 在侵蚀严重的红壤中不足10%，而东北地区的黑土有机 磷的含量较高，可达70%以上。粘质土有机磷含量比砂 质土高
土壤养分的生物有效性.ppt
1.38 2.28 3.79 5.02
亏缺
当土壤养分浓度低，植物蒸腾强度小，根 系吸收土壤溶液中养分的速率大于吸收水 分的速率时，根际即出现养分亏缺区。
玉米根际磷的亏缺
玉米根际磷的亏缺
2、根际pH值
根际pH变化的原因：根系及根际微生物的 呼吸 根分泌质子及有机酸 阴阳离子吸收 不平衡
（二）养分的容量因素（Q） 是指土壤中有效养分的数量，也就是不断补充强 度因子的库容量。 容量因素对强度因素的补充不仅取决于养分库容 里浪的大小，还决定于储存养分释放的难易程度。 这要受到土壤、水分、温度、通气等土壤条件以 及植物根系生长的影响。
土壤养分供应强度与容量的示意图
（三）缓冲因素(缓冲容量)
截获是指根直接从所接触的土壤中获取养分 而不经过运输。截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根 系容积大小和土壤中有效养分的浓度。
土壤养分向根表的迁移有两种方式：即质流 和扩散。
（一）质流
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤 与土体之间出现明显水势差，土壤溶液中 的养分随水流向根表迁移。其特点是运输 养分数量多，养分迁移的距离长。养分通 过质流到达根部的数量取决于植物的蒸腾 率和土壤溶液中该养分的浓度。
（二）扩散
当根系截获和质流作用不能想植物提供足 够的养分时，根系不断的吸收可使根表有 效养分的浓度明显降低，并在根表垂直方 向上出现养分浓度梯度差，从而引起土壤 养分顺浓度梯度向根表运输。土壤养分的 扩散作用具有速度慢距离短的特点。扩散 速率主要取决于扩散系数。
1、植物根的特性
形态结构 直根系 须根系 根毛
表示土壤保持一定养分强度的能力。它关 系着养分供应的速度，反映强度随数量变 化的关系。可以用△Q/△I 的比率来表示， 比率越大，土壤养分的缓冲力就越强。
亏缺
当土壤养分浓度低，植物蒸腾强度小，根 系吸收土壤溶液中养分的速率大于吸收水 分的速率时，根际即出现养分亏缺区。
玉米根际磷的亏缺
玉米根际磷的亏缺
2、根际pH值
根际pH变化的原因：根系及根际微生物的 呼吸 根分泌质子及有机酸 阴阳离子吸收 不平衡
（二）养分的容量因素（Q） 是指土壤中有效养分的数量，也就是不断补充强 度因子的库容量。 容量因素对强度因素的补充不仅取决于养分库容 里浪的大小，还决定于储存养分释放的难易程度。 这要受到土壤、水分、温度、通气等土壤条件以 及植物根系生长的影响。
土壤养分供应强度与容量的示意图
（三）缓冲因素(缓冲容量)
截获是指根直接从所接触的土壤中获取养分 而不经过运输。截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根 系容积大小和土壤中有效养分的浓度。
土壤养分向根表的迁移有两种方式：即质流 和扩散。
（一）质流
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤 与土体之间出现明显水势差，土壤溶液中 的养分随水流向根表迁移。其特点是运输 养分数量多，养分迁移的距离长。养分通 过质流到达根部的数量取决于植物的蒸腾 率和土壤溶液中该养分的浓度。
（二）扩散
当根系截获和质流作用不能想植物提供足 够的养分时，根系不断的吸收可使根表有 效养分的浓度明显降低，并在根表垂直方 向上出现养分浓度梯度差，从而引起土壤 养分顺浓度梯度向根表运输。土壤养分的 扩散作用具有速度慢距离短的特点。扩散 速率主要取决于扩散系数。
1、植物根的特性
形态结构 直根系 须根系 根毛
表示土壤保持一定养分强度的能力。它关 系着养分供应的速度，反映强度随数量变 化的关系。可以用△Q/△I 的比率来表示， 比率越大，土壤养分的缓冲力就越强。
4 土壤水分养分.ppt.Convertor
注意:含盐量高或受到污染的水不宜用于灌溉;早春灌水时需注意水温,水 温过低影响根系活动；对于不耐湿的树种,灌水时不宜过多,以免烂根。 2.3 灌溉量 灌水量：是指一次灌水的水层深度(mm)或一次灌水单位面积的用水量 (m3/hm2)；可按下式计算：
M = 0.1*r * h * (P1 – P2) / η 其中：M——设计灌水量;
☆ 缓效、速效养分均衡； ☆ 大量、中量、微量元素的比例适宜； ☆ 有机质含量高于2%。 土体构造适宜
☆ 0.4—0.6 m范围土层疏松，利用根系生长、通透性 好，保水保肥能力高；
☆ 1— 1.5 m土壤紧实，固定支撑能力强。 物理性质良好
固(矿物质、有机质、微生物)、液(水)、汽(空气)三相比例适宜，有良 好的团粒结构。 1.2 园林土壤的类型 平原肥土 低湿地 干旱地 盐碱地 废弃矿区 建筑废墟 人工土层 土壤的通气性差 土壤贫瘠，肥性低 复杂的土壤条件需要经过适当的调整改造才能适合园林树木的健康生长
元素和多种活性物质，包括激素、维生素、氨基酸、 葡萄糖、酶类等； 2）有机肥能增加土壤的腐殖质，腐熟发酵后有机肥通过 土壤的深翻填入土壤中，增加肥力； 3）有机肥中的有机胶体可增加土壤孔隙度，缓冲土壤酸 碱度，提高保水保肥能力，改善土壤的水、热、汽、 肥状况。 生产上常用的有机肥料： — 农家肥 厩肥、堆肥、禽肥、鱼肥、人粪尿、 — 饼肥 将油料的种子经榨油后剩下的残渣直接作肥料。如，豆饼、 菜籽饼、麻籽饼、棉籽饼、花生饼、… — 土杂肥 以杂草﹑垃圾﹑灰土等所沤制的肥料。土肥、泥肥、糟渣 肥、骨粉、草木灰、屠宰场废弃物及城市垃圾等。
注意：合理确定施肥量，以防烧死树木；元素比例合适，幼龄树木N 占优势，成熟树木增大P、K比例；注意卫生 根外追肥：即叶面追肥，把速效肥料配制成稀溶液，喷洒到树木枝叶上 或注射于树干内的施肥方法。用肥量小，肥效高，见效快，但不能代替 土壤追肥。幼叶较老叶、叶背较叶面吸收快，吸收率也高。 酸碱度调节 土壤酸碱度影响土壤养分吸收转化、微生物活动、土壤理化性质。 pH过低，土壤中活性Fe、Al增多，与PO43- 结合形成不溶性的沉
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K P Ca 如正长岩、流纹岩和花岗岩、云母片岩 玄武岩>闪长岩>花岗岩 石灰岩最多,其他如辉长岩、玄武岩、闪长岩等 橄榄岩最多，其次玄武岩、辉长岩等 玄武岩最多
Mg
Fe
2、土壤有机质
有机质分解释放出来的养分.
N、P、S等营养元素绝大部分以有机态积累和贮 藏在土壤中。
3、其他来源
生物固氮 大气降水 含有NO2 、NO 、SO2 NH3Cl2及Mg
来源
C、H、O
大量元素 （0.1%以上）
天然营养元素
非矿质元素
来自空气和水
N、P、K
植物营养三要素 或肥料三要素
Ca、Mg、S
中量元素
矿质元素 来自土壤
微量元素 （0.1%以上）
Fe、Mn、Zn、Cu、 B、Mo、Cl、（Ni）
一、土壤养分的来源
1、矿物质 岩石矿物风化释放出来的养分，是土壤最初的养分来源。
第十章
土壤养分
第11章 土壤养分
主要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ容提要
土壤所含养分的来源、消耗和循环 大量元素、微量元素的生理功能、存在形态 及其对植物的有效性
第一节 概述
土壤养分：指主要依靠土壤来供给的植物必需营 养元素。
土壤养分的有效性是决定植物生长和土壤生产力 的主要因素之一，是土壤肥力的重要因子之一。
铵的吸附是指土壤液相中的铵被土壤颗粒表面所吸附的 过程 铵的解吸是指土壤固相表面吸附的铵（土壤交换性铵）
自土壤固相表面进入液相的过程
粘土矿物对铵的固定（只有2：1型矿物）才固定铵
原因：NH4+离子半径：0.148 nm， 2∶1型粘土矿物晶层表面六角形孔穴半径：0.140 nm 一旦NH4+陷入层间的孔穴后，转化为固定态铵 暂时失去有效性 在蛭石多的土壤中，固定态氮可占全氮的3～8% 然而 北方土壤：固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少； 南方土壤：水田的铵态氮较多，而能固定铵的粘土矿物少 因此，铵的粘土矿物固定作用在我国的意义不大。
两种类型：微生物反硝化和化学反硝化 微生物反硝化（土壤中反硝化作用的重要形式） 反应式： NO3－ NO2－ NO N 2O N2
反应产物的影响因素：嫌气的程度、pH和温度。
渍水条件：其产物几乎为氮气；
嫌气条件不太强以及较低的pH和温度下， N2O的 比例明显增加
（4）铵的吸附（adsorption）与固定（fixation）
Na K Ca
施肥：人为地施入有机或无机肥。
二、土壤养分的有效性
土壤中不是所有的养分形态均能被植物吸收的， 这决定于它们的存在形态，能被植物吸收的养分 称为有效养分(available nutrient) 。
土壤养分的分类（根据养分对植物的有效程度）
速效养分
缓效养分 难效养分
第二节 土壤中的大量元素
⑥ C/N比适当。
（2）硝化作用（nitrification）
定义： 硝化作用是指土壤中的铵或氨在微生物的作用下氧化为 硝酸盐的过程（分两个过程进行）
Ⅰ、亚硝化过程
亚硝化细菌
NH4＋＋O2
NO2－ ＋ 4H＋
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物） 通气：良好 O2 >5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！ 水分：50~60% 温度：35℃; ＜ 2℃ STOP!
Ⅱ、硝化过程
硝化细菌
2NO2－＋O2
2NO3－
条件：除了需要的微生物种类不一样，其 它的同上一过程
硝化作用的结果：
利：为喜硝植物提供氮素
弊：淋失、发生反硝化作用
（3）反硝化作用（denitrification）
定义： 反硝化作用是指硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮（分子态氨
和氮氧化物）的过程。
一、土壤中的氮
1、氮的功用
蛋白质的重要组分 （蛋白质中平均含氮16%-18%）； 核酸的成分 （核酸中的氮约占植株全氮的10％） 叶绿素的组分元素 （叶绿体含蛋白质45～60％，是光合作用的场所） 许多酶的组分 （酶本身就是蛋白质）； 多种维生素、植物激素、生物碱的成分
田 间 水 稻 缺 氮
反硝化过程的产物, 一般存在于土壤空气中
（2）有机态氮包括：
有机态氮通常占土壤全氮量的95%以上。 有机态含氮化合物以 蛋白质， 氨基酸和其它复杂的有机氮化合物形态存在。 根据它们的可溶性和分解的难易程度可分为:
可溶性有机氮
水解行有机氮 非水解性有机氮
4、氮素循环
闪电固氮 -降雨 N2 O NO, N2 NH3 NO3 植物吸收 N2 NO3-/NH4+ 粘土矿物固定 NH3 固定 NH4+ 氨化作用 2:1 粘土 矿物 反硝化 NO3硝化 淋失 NO2R-HN2 氨基化 矿质化 豆科植物
2、氮素的来源和分布
土壤表层的含氮量通常为0.02-0.5%。 地球总氮量的 98%存在于地球深处的岩浆岩中， 远离我们所生活的土 壤-植物-大气-水分环境。 因此， 我们将重点讨论生物圈中2%的氮素循环。
土壤中的大部分氮素来源于生物固氮。
3、氮素的形态
土壤中的氮素以两类形态存在: 无机态氮和有机态氮,大部分的 土壤氮以有机态存在。 （1）无机态氮包括：
-
植物动物残体 共生固氮
非共生固氮 土壤有机质 挥发
N2 O
NO
NO2
图中所描述的氮素循环表明， 土壤中氮素的循环过程有以下 几个方面:
（1）有机氮的矿化作用
定义：指含氮的有机化合物在多种微生物的作用下降解为
铵态氮的过程。（分成两个过程进行）
Ⅰ、水解过程
水解 水解
蛋白质 条件
朊酶
多肽
朊酶
氨基酸、酰胺等
1、判断必需元素的依据 （Arnon and Stout，1939提出三条标准）
如缺少该营养元素，植物就不能完成其生活史
（必要性） 该营养元素的功能不能由其它营养元素所能代替 （不可替代性或专一性） 该营养元素直接参与植物代谢作用。如为植物体 的必需成分或参与酶促反应等。 （直接性）
必需营养元素的种类(16+1)
铵态氮(NH4+): 被胶体吸附着，易被植物吸收。 植物直接吸收的两种
硝态氮(NO3-): 存在于土壤溶液中，易流失。
主要氮素形态,称速效 养分，只占全氮的1-2%
亚硝态氮(NO2-)： 亚硝态氮对植物生长有害,但一般土壤中含量极少, 因
很快转化为硝态氮，只有在极端厌氧条件下才会积累。
氧化亚氮 ： 氧化氮和氮气：
① 真菌、细菌、放线菌等； ②在通气良好； ③ 温度较高； ④ 水分60~70%； ⑥ C/N比适当 ⑤ pH值适中；
Ⅱ、水解过程
铵化微生物
RCHNH2COOH + O2
酶
RCH2COOH + NH3 + E
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ④ 水分60~70%； ③ 对低温特别敏感； ⑤ pH值要求在4.8~5.2
Mg
Fe
2、土壤有机质
有机质分解释放出来的养分.
N、P、S等营养元素绝大部分以有机态积累和贮 藏在土壤中。
3、其他来源
生物固氮 大气降水 含有NO2 、NO 、SO2 NH3Cl2及Mg
来源
C、H、O
大量元素 （0.1%以上）
天然营养元素
非矿质元素
来自空气和水
N、P、K
植物营养三要素 或肥料三要素
Ca、Mg、S
中量元素
矿质元素 来自土壤
微量元素 （0.1%以上）
Fe、Mn、Zn、Cu、 B、Mo、Cl、（Ni）
一、土壤养分的来源
1、矿物质 岩石矿物风化释放出来的养分，是土壤最初的养分来源。
第十章
土壤养分
第11章 土壤养分
主要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ容提要
土壤所含养分的来源、消耗和循环 大量元素、微量元素的生理功能、存在形态 及其对植物的有效性
第一节 概述
土壤养分：指主要依靠土壤来供给的植物必需营 养元素。
土壤养分的有效性是决定植物生长和土壤生产力 的主要因素之一，是土壤肥力的重要因子之一。
铵的吸附是指土壤液相中的铵被土壤颗粒表面所吸附的 过程 铵的解吸是指土壤固相表面吸附的铵（土壤交换性铵）
自土壤固相表面进入液相的过程
粘土矿物对铵的固定（只有2：1型矿物）才固定铵
原因：NH4+离子半径：0.148 nm， 2∶1型粘土矿物晶层表面六角形孔穴半径：0.140 nm 一旦NH4+陷入层间的孔穴后，转化为固定态铵 暂时失去有效性 在蛭石多的土壤中，固定态氮可占全氮的3～8% 然而 北方土壤：固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少； 南方土壤：水田的铵态氮较多，而能固定铵的粘土矿物少 因此，铵的粘土矿物固定作用在我国的意义不大。
两种类型：微生物反硝化和化学反硝化 微生物反硝化（土壤中反硝化作用的重要形式） 反应式： NO3－ NO2－ NO N 2O N2
反应产物的影响因素：嫌气的程度、pH和温度。
渍水条件：其产物几乎为氮气；
嫌气条件不太强以及较低的pH和温度下， N2O的 比例明显增加
（4）铵的吸附（adsorption）与固定（fixation）
Na K Ca
施肥：人为地施入有机或无机肥。
二、土壤养分的有效性
土壤中不是所有的养分形态均能被植物吸收的， 这决定于它们的存在形态，能被植物吸收的养分 称为有效养分(available nutrient) 。
土壤养分的分类（根据养分对植物的有效程度）
速效养分
缓效养分 难效养分
第二节 土壤中的大量元素
⑥ C/N比适当。
（2）硝化作用（nitrification）
定义： 硝化作用是指土壤中的铵或氨在微生物的作用下氧化为 硝酸盐的过程（分两个过程进行）
Ⅰ、亚硝化过程
亚硝化细菌
NH4＋＋O2
NO2－ ＋ 4H＋
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物） 通气：良好 O2 >5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！ 水分：50~60% 温度：35℃; ＜ 2℃ STOP!
Ⅱ、硝化过程
硝化细菌
2NO2－＋O2
2NO3－
条件：除了需要的微生物种类不一样，其 它的同上一过程
硝化作用的结果：
利：为喜硝植物提供氮素
弊：淋失、发生反硝化作用
（3）反硝化作用（denitrification）
定义： 反硝化作用是指硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮（分子态氨
和氮氧化物）的过程。
一、土壤中的氮
1、氮的功用
蛋白质的重要组分 （蛋白质中平均含氮16%-18%）； 核酸的成分 （核酸中的氮约占植株全氮的10％） 叶绿素的组分元素 （叶绿体含蛋白质45～60％，是光合作用的场所） 许多酶的组分 （酶本身就是蛋白质）； 多种维生素、植物激素、生物碱的成分
田 间 水 稻 缺 氮
反硝化过程的产物, 一般存在于土壤空气中
（2）有机态氮包括：
有机态氮通常占土壤全氮量的95%以上。 有机态含氮化合物以 蛋白质， 氨基酸和其它复杂的有机氮化合物形态存在。 根据它们的可溶性和分解的难易程度可分为:
可溶性有机氮
水解行有机氮 非水解性有机氮
4、氮素循环
闪电固氮 -降雨 N2 O NO, N2 NH3 NO3 植物吸收 N2 NO3-/NH4+ 粘土矿物固定 NH3 固定 NH4+ 氨化作用 2:1 粘土 矿物 反硝化 NO3硝化 淋失 NO2R-HN2 氨基化 矿质化 豆科植物
2、氮素的来源和分布
土壤表层的含氮量通常为0.02-0.5%。 地球总氮量的 98%存在于地球深处的岩浆岩中， 远离我们所生活的土 壤-植物-大气-水分环境。 因此， 我们将重点讨论生物圈中2%的氮素循环。
土壤中的大部分氮素来源于生物固氮。
3、氮素的形态
土壤中的氮素以两类形态存在: 无机态氮和有机态氮,大部分的 土壤氮以有机态存在。 （1）无机态氮包括：
-
植物动物残体 共生固氮
非共生固氮 土壤有机质 挥发
N2 O
NO
NO2
图中所描述的氮素循环表明， 土壤中氮素的循环过程有以下 几个方面:
（1）有机氮的矿化作用
定义：指含氮的有机化合物在多种微生物的作用下降解为
铵态氮的过程。（分成两个过程进行）
Ⅰ、水解过程
水解 水解
蛋白质 条件
朊酶
多肽
朊酶
氨基酸、酰胺等
1、判断必需元素的依据 （Arnon and Stout，1939提出三条标准）
如缺少该营养元素，植物就不能完成其生活史
（必要性） 该营养元素的功能不能由其它营养元素所能代替 （不可替代性或专一性） 该营养元素直接参与植物代谢作用。如为植物体 的必需成分或参与酶促反应等。 （直接性）
必需营养元素的种类(16+1)
铵态氮(NH4+): 被胶体吸附着，易被植物吸收。 植物直接吸收的两种
硝态氮(NO3-): 存在于土壤溶液中，易流失。
主要氮素形态,称速效 养分，只占全氮的1-2%
亚硝态氮(NO2-)： 亚硝态氮对植物生长有害,但一般土壤中含量极少, 因
很快转化为硝态氮，只有在极端厌氧条件下才会积累。
氧化亚氮 ： 氧化氮和氮气：
① 真菌、细菌、放线菌等； ②在通气良好； ③ 温度较高； ④ 水分60~70%； ⑥ C/N比适当 ⑤ pH值适中；
Ⅱ、水解过程
铵化微生物
RCHNH2COOH + O2
酶
RCH2COOH + NH3 + E
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ④ 水分60~70%； ③ 对低温特别敏感； ⑤ pH值要求在4.8~5.2