第十章 土壤养分循环详细版.ppt
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第十章 土壤养分循环详细版.ppt
作物所需的营养元素
一、作物所必需的营养元素
亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定了三 条标准：
（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生 命周期
（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营 养作用
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
农作物必需的营养元素一般有16个：
（1） 土壤酸碱度
pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷 的有效性。
① 难溶性磷酸盐 如氟磷灰石、羟基磷灰石等存在于石灰性土壤中；粉红磷
铁矿和磷铝石在酸性土壤中较多。
② 易溶性磷酸盐 包括水溶性和弱酸溶性两种。 易溶磷酸盐，一方面来自与化肥，另一方面来自于难溶磷
酸盐的溶解。
（四）土壤磷的转化
1．土壤磷的有效化过程
有机态磷和难溶性磷酸盐在一定条件 下，转化为植物可以吸收利用的水溶性的 磷酸盐或弱酸溶性的磷酸盐的过程并使其有 效性提高的过程，通常称之为磷的释放。
④ 水分60~70%； ⑥C/N比适当。
⑤ pH值要求在4.8~5.2
2．硝化过程
氨、胺、酰胺
NH4+→NO3-分两步
硝态氮化合
（1）亚硝化作用
亚硝化微生物
2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡 以(Nitrosonas为主)
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! 养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
土壤养分循环.ppt
(1960-1980: from about 325 ppm to 345 ppm)
CO2 content of atmosphere in 1988 was 351 ppm and in 1992 was 356 ppm
CO2 content of atmosphere in 1996 was 363 ppm CO2 content of atmosphere in 1999 was 370 ppm
3. 土壤碳的循环转化
The Carbon Cycle
1. autotrophs fix carbon dioxide from the atmosphere during photosynthesis 2. carbon dioxide is released back into the atmosphere by respiration 3. the carbon cycle is very fast 4. Other carbon cycles are slow
•50%-90% savings for NT vs. CT
•Increased leaching •Increased fertilizer use
Soil carbon equilibrium
•Affected by many factors
• amount and type of biomass input
•Biomass
•has degradation resistant litter •provides good soil microbial habitat •has high water holding capacity •protects from oxidation •cools soil by shading/water •promotes aggregation •tight nutrient budget
CO2 content of atmosphere in 1988 was 351 ppm and in 1992 was 356 ppm
CO2 content of atmosphere in 1996 was 363 ppm CO2 content of atmosphere in 1999 was 370 ppm
3. 土壤碳的循环转化
The Carbon Cycle
1. autotrophs fix carbon dioxide from the atmosphere during photosynthesis 2. carbon dioxide is released back into the atmosphere by respiration 3. the carbon cycle is very fast 4. Other carbon cycles are slow
•50%-90% savings for NT vs. CT
•Increased leaching •Increased fertilizer use
Soil carbon equilibrium
•Affected by many factors
• amount and type of biomass input
•Biomass
•has degradation resistant litter •provides good soil microbial habitat •has high water holding capacity •protects from oxidation •cools soil by shading/water •promotes aggregation •tight nutrient budget
土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环ppt课件
学习目标
掌握有关“土壤碳的生物地球化学循环”、 “土壤氮的生物地球化学循环”、“土壤磷的 生物地球化学循环”、“土壤硫的生物地球化 学循环”、“土壤钾的生物地球化学循环”、 “土壤微量元素的生物地球化学循环”的重要 概念和基本原理；了解土壤磷的控制机制和影 响土壤钾固定的因素。
3
烧 伤 病 人 的 治疗通 常是取 烧伤病 人的健 康皮肤 进行自 体移植 ，但对 于大面 积烧伤 病人来 讲，健 康皮肤 很有限 ，请同 学们想 一想如 何来治 疗该病 人
§10 土壤元素的生物地球化学循环
§10-1 土壤碳的生物地球化学循环
一、土壤碳循环
基本平衡
*
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烧 伤 病 人 的 治疗通 常是取 烧伤病 人的健 康皮肤 进行自 体移植 ，但对 于大面 积烧伤 病人来 讲，健 康皮肤 很有限 ，请同 学们想 一想如 何来治 疗该病 人
§10 土壤元素的生物地球化学循环
全国多目标区域地球化学调查结果：我国平均 土壤有机碳储量为每平方公里15339吨，土壤平均 碳密度为48.8吨/公顷，低于美国的50.3吨/公顷 、欧盟的70.8吨/公顷。
国土资源部地质调查局教授级高级工程师奚小 环说，我国承诺到2020年，将在目前基础上碳强 度减排40%—45%。由于森林面积有限，耕地需承 担更大的减排任务。
烧 伤 病 人 的 治疗通 常是取 烧伤病 人的健 康皮肤 进行自 体移植 ，但对 于大面 积烧伤 病人来 讲，健 康皮肤 很有限 ，请同 学们想 一想如 何来治 疗该病 人
§10 土壤元素的生物地球化学循环
土壤元素的生物地球化学循环是 “土壤圈”物质循环的重要组成部分。
土壤中化学元素以能量传递为驱动力， 沿着土壤-生物-大气进行物质循环传递的过 程(主要过程界定为:土壤-植物-大气)称为
《土壤养分》课件
《土壤养分》课件
contents
目录
土壤养分基本概念土壤养分的来源土壤养分的转化与循环土壤养分的有效性土壤养分的测定与评价土壤养分与植物生长的关系
土壤养分基本概念
CATALOGUE
01
土壤中植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等。
养分
养分来源
养分形态
土壤矿物质、有机质和大气沉降等。
包括水溶性、交换态和难溶性等。
土壤水分是植物吸收水分和养分的主要来源之一，它对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤水分的含量和分布对土壤养分的溶解、扩散和植物吸收等过程具有重要影响，因此合理的水分管理对于提高土壤养分的有效性具有重要意义。
大气沉降是指大气中的气体和颗粒物通过自然沉降和风力作用等途径进入土壤的过程。
大气沉降为土壤提供了氮、磷、硫等元素以及其他有益的营养物质，对土壤养分的补充和平衡具有重要作用。
土壤矿物质是土壤养分的主要来源之一，包括硅酸盐、氧化物、硫化物等，它们为植物提供必需的矿质元素，如氮、磷、钾等。
有机质是土壤中重要的养分来源之一，它包括动植物残体和微生物等有机物质，这些有机物质在分解过程中释放出大量的养分。
有机质对土壤的物理性质、保水能力和土壤微生物活性等方面也有重要影响，是维持土壤健康的重要因素之一。
合理施肥可以提高作物的产量，过少或过多施肥都可能导致产量下降。
养分对产量的影响
不同养分对植物品质的影响不同，如氮肥过多可能导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响品质。
养分对品质的影响
THANKS制定合理的施肥计划。
施肥计划
通过合理施肥和有机物料投入，保持土壤养分的平衡。
养分平衡管理
定期监测土壤养分状况，及时调整施肥计划，确保土壤养分的持续供应。
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目录
土壤养分基本概念土壤养分的来源土壤养分的转化与循环土壤养分的有效性土壤养分的测定与评价土壤养分与植物生长的关系
土壤养分基本概念
CATALOGUE
01
土壤中植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等。
养分
养分来源
养分形态
土壤矿物质、有机质和大气沉降等。
包括水溶性、交换态和难溶性等。
土壤水分是植物吸收水分和养分的主要来源之一，它对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤水分的含量和分布对土壤养分的溶解、扩散和植物吸收等过程具有重要影响，因此合理的水分管理对于提高土壤养分的有效性具有重要意义。
大气沉降是指大气中的气体和颗粒物通过自然沉降和风力作用等途径进入土壤的过程。
大气沉降为土壤提供了氮、磷、硫等元素以及其他有益的营养物质，对土壤养分的补充和平衡具有重要作用。
土壤矿物质是土壤养分的主要来源之一，包括硅酸盐、氧化物、硫化物等，它们为植物提供必需的矿质元素，如氮、磷、钾等。
有机质是土壤中重要的养分来源之一，它包括动植物残体和微生物等有机物质，这些有机物质在分解过程中释放出大量的养分。
有机质对土壤的物理性质、保水能力和土壤微生物活性等方面也有重要影响，是维持土壤健康的重要因素之一。
合理施肥可以提高作物的产量，过少或过多施肥都可能导致产量下降。
养分对产量的影响
不同养分对植物品质的影响不同，如氮肥过多可能导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响品质。
养分对品质的影响
THANKS制定合理的施肥计划。
施肥计划
通过合理施肥和有机物料投入，保持土壤养分的平衡。
养分平衡管理
定期监测土壤养分状况，及时调整施肥计划，确保土壤养分的持续供应。
（土壤学讲义）第10章土壤养分循环
第十章土壤养分循环第一节土壤氮素循环第二节土壤磷和硫的循环第三节土壤中的钾钙镁第四节土壤中的微量元素循环第五节土壤养分平衡及有效性循环第一节土壤氮素一、陆地及土壤生态系统中的氮循环（一）陆地生态系统中的氮形态大气中氮以分子态氮（N2）和各种氮氧化物（NO2、NO、N2O）等形式存在。
其中N2占78% ，生物作用下转化为土壤和水体生物有效态（铵态氮和硝态氮）（二）氮素循环由两个重叠循环构成：一是大气层的气态氮循环几乎所有的气态氮对大多数高等植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的氮素，使它转化成为生物圈中的有效氮。
二是土壤氮的内循环1-矿化作用 2-生物固氮作用 3-铵的粘土矿物固定作用4-固定态铵的释放作用 5-硝化作用6-腐殖质形成作用 8-腐殖质稳定化作用7-氨和铵的化学固定作用二、土壤氮的获得和转化（一）土壤氮的获得1、大气中分子氮的生物固定2、雨水和灌溉水带入的氮3、施用有机肥和化学肥料（二）土壤中N的转化1、氮的形态---无机态氮和有机态氮（1）土壤无机态氮铵态氮（NH4+-N）硝态氮（NO3--N）（2）有机态氮 --主要存在形态，占全N的95%以上水溶性有机氮按溶解度大小分水解性有机氮非水解性有机氮2、土壤氮素的转化（1）有机氮的矿化矿化过程分两个阶段：第一阶段：氨基化阶段即复杂的含氮化合物(如氨基糖、蛋白质、核酸等)经微生物酶的系列作用下，逐渐分解而形成简单的氨基化合物。
第二阶段：氨化作用即在微生物作用下，各种简单的氨基化合物分解成氨的过程。
氨化作用于可在不同条件下进行：O2 RCOOH +NH3+CO2+QRCHNH2COOH + 2H---RCH2COOH +NH3+QH2O RCHOHCOOH+NH3+Q（2）铵的硝化硝化作用：是指土壤中大部分NH4+通过微生物作用氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
2NH4++3O2-------2NO2-+2H2O+4H++Q2NO2-+O2-------2NO3-+Q（3）无机态氮的生物固定定义：矿化作用生成的铵态氮、硝态氨和某些简单的氨基态氮，通过微生物和植物的吸收同化，成为生物有机体组成部分，称为无机态N的生物固定（又称为生物固持）（4）铵离子的矿物固定定义：是指离子直径大小与2：1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接近的铵离子，陷入晶架表面的孔穴内，暂时失去了它的生物有效性，转变为固定态铵的过程。
10土壤养分循环
第三节 土壤中的钾钙镁
土壤中的钙和镁
土壤中钙、镁形态
矿物态 交换态和水溶态
土壤钙、镁的丰、缺状况
第四节
土壤中的微量元素循环
土壤中微量元素的来源及转化
土壤中微量元素的来源与损失
来源
岩石 大气 施肥
损失
植物吸收和收获物移出 土壤淋洗和侵蚀
第四节
土壤中的微量元素循环
土壤中微量元素的来源及转化
微量元素转化
第五节
土壤养分平衡及有效性
土壤溶液中养分的补给
养分容量和强度指标
容量指标指土壤中有效养分总量； 强度指标指土壤溶液中养分离子的浓度； 缓冲容量指土壤固相维持溶液中养分强度的能力。
土壤养其吸附离子的结合能； 养分位 把养分的有效性与化学位联系起来，用化学位衡 量养分的有效度，称为养分位。但养分位不等于化学位， 而是化学位的简单函数。
思考问题
土壤的养分贮存在何处？ 在氮素循环中所强调的重要概念是什么？ 什么是磷的固定？ 钾是如何从土壤中损失的？ 哪些微量元素的有效度依赖于土壤pH？
粘粒矿物的类型 土壤质地 土壤水分条件 土壤酸碱度
第三节 土壤中的钾钙镁
土壤钾的固定和释放及其影响因子
土壤钾的释放及影响因素
释放过程主要是非交换性钾转变为交换性钾的过程; 只有当土壤交换性钾减少时，非交换性钾才释放为 交换性钾，土壤钾的释放量随交换性钾含量下降而 增加； 土壤释钾能力主要决定于其非交换性钾的含量； 干燥、灼烧和冰冻对土壤钾的释放有显著影响。
土壤氮的转化
有机氮的矿化 铵的硝化 无机态氮的生物固定 铵离子的矿物固定
第一节
土壤氮素循环
土壤氮的损失
淋洗损失 气体损失
反硝化作用 氨挥发
10-土壤养分循环
作用减弱。
土壤养分循环
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
（1）亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
（2）氨态氮的挥发 在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O
土壤养分循环
作物所需的营养元素
一、作物所必需的营养元素
亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定 了三条标准：
（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生 命周期
（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营 养作用
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
土壤养分循环
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能 存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。
3．游离态氮（N2）
土壤养分循环
三 土中氮素的转化
（一）土壤氮素的有效化过程
1．有机态氮的矿化过程
含氮的有机合化物，在多种微物物的作用下降解为简单的 氨态氮的过程。
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!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
土壤养分循环
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
土壤养分循环
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
（1）亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
（2）氨态氮的挥发 在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O
土壤养分循环
作物所需的营养元素
一、作物所必需的营养元素
亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定 了三条标准：
（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生 命周期
（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营 养作用
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
土壤养分循环
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能 存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。
3．游离态氮（N2）
土壤养分循环
三 土中氮素的转化
（一）土壤氮素的有效化过程
1．有机态氮的矿化过程
含氮的有机合化物，在多种微物物的作用下降解为简单的 氨态氮的过程。
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!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
土壤养分循环
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
第十章 土壤养分循环(玉溪)
1-6 %
100 ppm
Mn
Mn2+
120-6000 ppm
50 ppm
锌
Zn
Zn2+
10-130 ppm
20 ppm
硼
B
H3BO3 , H2BO3-
4-100 ppm
20 ppm
铜
Cu
Cu3+ , Cu(OH)+
1-100 ppm
6 ppm
钼
Mo
MoO42- , HMoO4-
0.1-40 ppm
0.1-1.6 ppm
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
（2）氨态氮的挥发 在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O 土壤中的铵态氮在碱性条件下，很容易以NH3的形式直接 从土壤表面损失掉。
3．粘粒矿物对铵的固定
我国北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其 土壤中铵极少，而南方水田的铵态较多，而能固定铵的 粘土矿物不多。因此，铵的粘土矿物固定在我国的意义 不大。
水稻土、赤红壤
1.35~3.60
水稻土、紫色土、黄壤、 0.63~3.15 红壤
潮土、栗钙土
0.54~2.25
灌漠土、潮土
0.45~1.80
-70~150 30~70 20~50
来源：白由路等，2007，测土配方施肥原理与实践
2．来源
土壤中的氮素关非来源于土壤矿物质。是生物固氮作用产生的。 固氮作用主要是靠微生物，固氮微生物分共生和自生两类。 （1）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。10~20斤/亩 （2）自生固氮菌，有分为好气和嫌气两类。
《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
土壤生物化学过程与养分循环课件PPT
氨基糖等。 ---增强土壤的保肥性和缓冲性
影响土壤有机质分解和周转的因素 腐殖物质占10-30%。
占土壤有机质的20～30%
土壤生物化学过程和养分循环
土壤有机质组成---非腐殖质
糖类物质 saccharides
➢在一般有机体代谢过程中，糖类物质中所 含的结合能是最好的能量来源，在土壤代 谢过程中，糖类同样可作为能量物质,是土 壤微生物的主要能源物质。
酶氧化 ---提供植物需要的其他养分
多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%，
2
2
2
一般土壤微生物活动的最适宜温度大约为25-35 ℃，超出这个范围，微生物的活动就会受到明显的抑制。
土络壤合有 多腐机糖质可殖转将化土化和壤碳颗过素粒循结程环合为：稳定h的团u聚m体i。fication
各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转 进入土壤的有机残体经过一年降解后，三分之二以上的有机物质以二氧化碳的形式损失掉，残留在土壤中的有机质不到三分之一，其
2.5g/ml)溶液中的沉降速度将其分作轻组和 重组土壤，它们中的有机质被分别称作轻 组有机质(Light Fraction Organic Matter, LFOM) 和重组有机质(High Fraction Organic Matter, HFOM)。
土壤生物化学过程和养分循环
SOM分组方法---密度分组法
土壤有碳机素质储土量壤(G，t 含C)有：机陆质地在2生0%物以圈下1的5土50壤G，t C称土为壤矿质圈土12壤0。0Gt C
土➢壤但碳耕密作度土壤中(kg，/表m层2)：有单机质位的面含积量土通壤常在碳5素%以含下量。
有机质含量（%）
肥力水平
<0.5
影响土壤有机质分解和周转的因素 腐殖物质占10-30%。
占土壤有机质的20～30%
土壤生物化学过程和养分循环
土壤有机质组成---非腐殖质
糖类物质 saccharides
➢在一般有机体代谢过程中，糖类物质中所 含的结合能是最好的能量来源，在土壤代 谢过程中，糖类同样可作为能量物质,是土 壤微生物的主要能源物质。
酶氧化 ---提供植物需要的其他养分
多糖、多糖醛酸苷、有机酸等非腐殖物质占3-8%，
2
2
2
一般土壤微生物活动的最适宜温度大约为25-35 ℃，超出这个范围，微生物的活动就会受到明显的抑制。
土络壤合有 多腐机糖质可殖转将化土化和壤碳颗过素粒循结程环合为：稳定h的团u聚m体i。fication
各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转 进入土壤的有机残体经过一年降解后，三分之二以上的有机物质以二氧化碳的形式损失掉，残留在土壤中的有机质不到三分之一，其
2.5g/ml)溶液中的沉降速度将其分作轻组和 重组土壤，它们中的有机质被分别称作轻 组有机质(Light Fraction Organic Matter, LFOM) 和重组有机质(High Fraction Organic Matter, HFOM)。
土壤生物化学过程和养分循环
SOM分组方法---密度分组法
土壤有碳机素质储土量壤(G，t 含C)有：机陆质地在2生0%物以圈下1的5土50壤G，t C称土为壤矿质圈土12壤0。0Gt C
土➢壤但碳耕密作度土壤中(kg，/表m层2)：有单机质位的面含积量土通壤常在碳5素%以含下量。
有机质含量（%）
肥力水平
<0.5
(土壤学教学课件)第十章-土壤元素的生物地球化学循环
态氮（-NH2）通过微生物和植物吸收同化， 成为生物有机质的组成部分，称为无机氮的 生物固定。
22
土壤中氮素的损失
1. 硝酸盐的淋失 2. 反硝化脱氮 嫌气条件下，硝酸盐在反硝化微生物作用下被
还原成为氮气和氮氧化物的过程。
NO3-
NO2-
NO
N2O
N2
23
3. 化学脱氮 ➢指土壤中的含氮化合物通过纯化学反应生成
(土壤学教学课件）第十章-土壤元素 的生物地球化学循环
土壤养分的基本概念
土壤养分－由土壤提供的植物生长发育所必须的营养 元素。
植物体中含有90余种元素，生长发育必需元素17种：
植物“必需”营养元素的标准：
如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完 成生命周期。
这种元素不能被其他元素所代替，它具有营养 的作用。
11
土壤氮素含量
• 我国土壤全氮含量差异较大，南北略高，中 部略低。
• 耕地土壤全氮含量一般在1 g kg-1以下。
12
土壤中氮素的形态
（一）无机态氮
✓无机态氮在土壤中含量很少，表土中一般只占全 氮含量的1～2%，表土层以下的土层含量更少。
✓土壤中无机态氮的形态主要为：铵态氮(NH4-N) （ammonium nitrogen）和硝态氮(NO3-N)（nitrate nitrogen）。
气态氮而损失的过程。
➢双分解作用。铵态氮和亚硝态氮生成亚硝酸 铵产生双分解作用脱氮。
➢亚硝酸分解。生成一氧化氮。 ➢氨挥发。与土壤的酸碱性密切相关。土壤碱
性越强，质地越轻，氨的挥发也越严重。
24
25
土壤氮素调节
➢土壤氮素的矿化作用和硝化作用是有机氮的 有效化过程。
➢反硝化作用和化学脱氮是有效氮的损失过程。
22
土壤中氮素的损失
1. 硝酸盐的淋失 2. 反硝化脱氮 嫌气条件下，硝酸盐在反硝化微生物作用下被
还原成为氮气和氮氧化物的过程。
NO3-
NO2-
NO
N2O
N2
23
3. 化学脱氮 ➢指土壤中的含氮化合物通过纯化学反应生成
(土壤学教学课件）第十章-土壤元素 的生物地球化学循环
土壤养分的基本概念
土壤养分－由土壤提供的植物生长发育所必须的营养 元素。
植物体中含有90余种元素，生长发育必需元素17种：
植物“必需”营养元素的标准：
如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完 成生命周期。
这种元素不能被其他元素所代替，它具有营养 的作用。
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土壤氮素含量
• 我国土壤全氮含量差异较大，南北略高，中 部略低。
• 耕地土壤全氮含量一般在1 g kg-1以下。
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土壤中氮素的形态
（一）无机态氮
✓无机态氮在土壤中含量很少，表土中一般只占全 氮含量的1～2%，表土层以下的土层含量更少。
✓土壤中无机态氮的形态主要为：铵态氮(NH4-N) （ammonium nitrogen）和硝态氮(NO3-N)（nitrate nitrogen）。
气态氮而损失的过程。
➢双分解作用。铵态氮和亚硝态氮生成亚硝酸 铵产生双分解作用脱氮。
➢亚硝酸分解。生成一氧化氮。 ➢氨挥发。与土壤的酸碱性密切相关。土壤碱
性越强，质地越轻，氨的挥发也越严重。
24
25
土壤氮素调节
➢土壤氮素的矿化作用和硝化作用是有机氮的 有效化过程。
➢反硝化作用和化学脱氮是有效氮的损失过程。
《土壤养分循环》课件
2
探讨钙、镁、铁等次要元素在土壤和植 物之间的循环过程。
主要营养元素的循环过程
详细描述氮、磷、钾等主要营养元素在 土壤和植物之间的循环过程。
土壤养分循环的因素
人为因素
探讨人为活动对土壤养分循环的影响，如施肥和农 业实践。
自然因素
分析自然环境对土壤养分循环的影响，如气候和土 壤类型。
土壤养分循环的方法
《土壤养分循环》PPT课 件
这是一份关于土壤养分循环的PPT课件，我们将深入探讨土壤养分的重要性、 循环的过程和方法，以及对环境保护和农业生产的意义。
土壤养分循环概述
1 土壤养分的重要性
了解土壤养分对植物生长的重要作用。
2 养分循环的定义
解释养分循环是指养分在土壤和植物之间的循环过程。
3 养分循环的作用
有机肥的应用
介绍有机肥如何改善土壤养 分循环。
化学肥的应用
解释化学肥如何提供养分补 给。
生物肥的应用
介绍生物肥如何促进土壤养 分循环。
土壤养分循环的意义
1 保护环境
阐述养分循环对水体污染和土壤侵蚀的控制作用。
2 增加农业生产
说明养分循环对农作物生长和产量的促进作用。
3 消费能源节约成本
解释养分循环对能源效率和减少成本的贡献。
结束语
展用于编写《土壤养分循环》PPT课件的参考文献列表。
探讨养分循环对生态系统的维持和农业可持续发展的重要性。
养分的来源
1 前人所学
总结前人研究土壤养分来源的成果。
2 新的认识
介绍最新的研究成果，揭示养分来源的新视角。
养分的种类
1 主要养分
列举主要的植物营养元素，如氮、磷和钾。
2 次要养分
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微量元素：植物对这种元素的需要小于植物干重的
0.1%。
土壤养分三要素
在植物所必需的营养元素中，C、H、O大约占植 株干重的95%。碳主要来自与大气中的二氧化碳， 而H、O则来自与土壤中的水分，氧可来自空气。 氮则除豆科作物外大部分取源于土壤。
氮磷钾三要素，简称土壤养分三要素。 其所以重要就在于必需经常调节其供不 应求的状况，而不是指它们在作物营养 中所起的作用。
④ 水分60~70%； ⑥C/N比适当。
⑤ pH值要求在4.8~5.2
2．硝化过程
氨、胺、酰胺
NH4+→NO3-分两步
硝态氮化合
（1）亚硝化作用
亚硝化微生物
2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡 以(Nitrosonas为主)
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! 养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
作物所需的营养元素
一、作物所必需的营养元素
亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定了三 条标准：
（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生 命周期
（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营 养作用
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
农作物必需的营养元素一般有16个：
植物吸收利用的土壤养分。 无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。 土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态
分布和有效性的高低。
土壤养分循环
指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和利用,典型的 再循环过程，包括
①生物从土壤中吸收养分； ②生物的残体归还土壤； ③在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分； ④养分再次被生物吸收。
第一节 土壤氮素循环
一、土壤氮素含量、来源及影响因素 1.土壤氮素含量 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0.1%。 耕作土壤：东北黑土地区含氮量最高，华南、西南和青藏 高原地区次之、而西北干旱草原、荒漠地区和黄土高原及 黄淮海平原最低。
一 般 把 土 壤 含 氮 量 > 0.2% 者 为 “ 高 ” ； 0.2%~0.1% 之 间 者 为 “ 中 ” ； 0.1%~0.05% 者 为 “低”，< 0.05%者为“极低”。
C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu、 Zn、Mo、Cl
大量元素和微量元素
这是路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于1973年首 先使用的名称。按习惯标准：
大量元素：植物对这种元素的需要量超过1%。前
九种属之。 前九个占干体重的绝大多数，即植物吸收的数量大，
通常占植物干重千分几到百分之几十。
(3)．质地
质地 砂性土 壤性土 粘性土
N% 低
高
(4)．地形及地势
主要引起水热条件的变化
二 、土壤氮素的存在形态及其有效性
1．有机态氮 占全氮的绝大部分，92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。
（1）可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐 （速 效 氮）及酰胺类化合物
（2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包 括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类
2．土壤氮素来源
（1）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和联合固氮 固氮作用主要是靠微生物，固氮微生物分共生和自生两类。 （1）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。10~20斤 /亩 （2）自生固氮菌，有分为好气和嫌气两类。
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩 （2）降水； （3）灌水； （4）施肥；① 有机肥；② 无机化肥；它们是土壤氮肥的 主要来源。
（1）氨基化阶段
把复杂的含氮有机化合物降解为简单的氨基化合物。
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
（2）氨化过程
简单的氨基化合物分解成氨（NH3/NH4+）
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2
RCOOH + NH3 +CO2+ E 酶
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ③对低温特别敏感；
第十章 土壤养分循环
主要内容 (重点)：
1.土壤氮素循环 （重点） 2.土壤磷和硫的循环 （重点） 3.土壤中的钾钙镁 4.土壤中的微量元素循环
教学目标与要求：
从养分的来源、含量、形态和转化过程来掌握 各种土壤养分。重点掌握土壤氮、磷的转化过 程，尤其是无效化过程；了解土壤钾、钙、镁 的状况以及微量元素的重要性。
3．游离态氮（N2）
土壤氮的形态及其有效性
土壤 全氮 （N）
无机氮（NO3-、NH4+）
有 水溶性有机氮 机 水解性有机氮 氮 难矿化有机氮
＜5% ＜5% 50～70% 30～50%
速效氮 缓效氮
三 土壤中氮素的转化
（一）土壤氮素的有效化过程
1．有机态氮的矿化过程
含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨 态氮的过程。
3. 影响土壤氮素含量的因素
(1)．植被与气候
一般： 草本植物 ＞ 木本植物 草本植物：豆科＞ 非豆科 木本植物：阔叶林＞针叶林
一般而言： 温度愈高，有机质分解愈快，OM含量低，N少； 湿度愈高，有机质分解愈慢，OM积累的多，N多。
(2)．土壤有机质含量
土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的含 量大致占土壤有 机质含量的5%左右。
（3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、 缩胺类
2．无机态氮
土 壤 无 机 氮 占 全 氮 1~2%(1~50ppm) 。 最 多 不 超 过 5~8%；
（1）铵态氮(NH4) 在土壤里有三种存在方式：游离态、 交换态、固定态。
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能 存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。
教学方式与手段： 幻灯，动画演示；举例分析；
课时安排与进度： 课时数：4课时
土壤养分的基本概念
土壤养分－主要是指依靠土壤来供给的植物必需营 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
0.1%。
土壤养分三要素
在植物所必需的营养元素中，C、H、O大约占植 株干重的95%。碳主要来自与大气中的二氧化碳， 而H、O则来自与土壤中的水分，氧可来自空气。 氮则除豆科作物外大部分取源于土壤。
氮磷钾三要素，简称土壤养分三要素。 其所以重要就在于必需经常调节其供不 应求的状况，而不是指它们在作物营养 中所起的作用。
④ 水分60~70%； ⑥C/N比适当。
⑤ pH值要求在4.8~5.2
2．硝化过程
氨、胺、酰胺
NH4+→NO3-分两步
硝态氮化合
（1）亚硝化作用
亚硝化微生物
2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡 以(Nitrosonas为主)
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! 养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
作物所需的营养元素
一、作物所必需的营养元素
亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定了三 条标准：
（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生 命周期
（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营 养作用
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
农作物必需的营养元素一般有16个：
植物吸收利用的土壤养分。 无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。 土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态
分布和有效性的高低。
土壤养分循环
指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和利用,典型的 再循环过程，包括
①生物从土壤中吸收养分； ②生物的残体归还土壤； ③在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分； ④养分再次被生物吸收。
第一节 土壤氮素循环
一、土壤氮素含量、来源及影响因素 1.土壤氮素含量 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0.1%。 耕作土壤：东北黑土地区含氮量最高，华南、西南和青藏 高原地区次之、而西北干旱草原、荒漠地区和黄土高原及 黄淮海平原最低。
一 般 把 土 壤 含 氮 量 > 0.2% 者 为 “ 高 ” ； 0.2%~0.1% 之 间 者 为 “ 中 ” ； 0.1%~0.05% 者 为 “低”，< 0.05%者为“极低”。
C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu、 Zn、Mo、Cl
大量元素和微量元素
这是路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于1973年首 先使用的名称。按习惯标准：
大量元素：植物对这种元素的需要量超过1%。前
九种属之。 前九个占干体重的绝大多数，即植物吸收的数量大，
通常占植物干重千分几到百分之几十。
(3)．质地
质地 砂性土 壤性土 粘性土
N% 低
高
(4)．地形及地势
主要引起水热条件的变化
二 、土壤氮素的存在形态及其有效性
1．有机态氮 占全氮的绝大部分，92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。
（1）可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐 （速 效 氮）及酰胺类化合物
（2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包 括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类
2．土壤氮素来源
（1）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和联合固氮 固氮作用主要是靠微生物，固氮微生物分共生和自生两类。 （1）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。10~20斤 /亩 （2）自生固氮菌，有分为好气和嫌气两类。
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩 （2）降水； （3）灌水； （4）施肥；① 有机肥；② 无机化肥；它们是土壤氮肥的 主要来源。
（1）氨基化阶段
把复杂的含氮有机化合物降解为简单的氨基化合物。
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
（2）氨化过程
简单的氨基化合物分解成氨（NH3/NH4+）
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2
RCOOH + NH3 +CO2+ E 酶
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ③对低温特别敏感；
第十章 土壤养分循环
主要内容 (重点)：
1.土壤氮素循环 （重点） 2.土壤磷和硫的循环 （重点） 3.土壤中的钾钙镁 4.土壤中的微量元素循环
教学目标与要求：
从养分的来源、含量、形态和转化过程来掌握 各种土壤养分。重点掌握土壤氮、磷的转化过 程，尤其是无效化过程；了解土壤钾、钙、镁 的状况以及微量元素的重要性。
3．游离态氮（N2）
土壤氮的形态及其有效性
土壤 全氮 （N）
无机氮（NO3-、NH4+）
有 水溶性有机氮 机 水解性有机氮 氮 难矿化有机氮
＜5% ＜5% 50～70% 30～50%
速效氮 缓效氮
三 土壤中氮素的转化
（一）土壤氮素的有效化过程
1．有机态氮的矿化过程
含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨 态氮的过程。
3. 影响土壤氮素含量的因素
(1)．植被与气候
一般： 草本植物 ＞ 木本植物 草本植物：豆科＞ 非豆科 木本植物：阔叶林＞针叶林
一般而言： 温度愈高，有机质分解愈快，OM含量低，N少； 湿度愈高，有机质分解愈慢，OM积累的多，N多。
(2)．土壤有机质含量
土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的含 量大致占土壤有 机质含量的5%左右。
（3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、 缩胺类
2．无机态氮
土 壤 无 机 氮 占 全 氮 1~2%(1~50ppm) 。 最 多 不 超 过 5~8%；
（1）铵态氮(NH4) 在土壤里有三种存在方式：游离态、 交换态、固定态。
（2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能 存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。
教学方式与手段： 幻灯，动画演示；举例分析；
课时安排与进度： 课时数：4课时
土壤养分的基本概念
土壤养分－主要是指依靠土壤来供给的植物必需营 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