第章土壤氮磷循环与环境效应环境土壤学ppt课件
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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。
《土壤磷素与环境》PPT课件
>100.7 kg/ha 播种前3个 月以上表施
P流失危险性指数=Σ〔因子等级分值*权重〕
PI
P流失危险性
<5
低
5-9
中等
9-22
高
>22
很高
我国一些省市土壤有效磷的变化
土壤磷分级
较为合理土壤磷素分级方法应该包 括对无机磷、转性和稳定性有机磷的区 分,更有助于全面估计土壤无机态磷和有 机态磷有效性程度 Hedley分级法 Guppy分级法
Hedley分级法
Hedley等1982年提出的分级方法,是目前较为合理、 较具说服力的土壤磷素分级方法,已被越来越多的学者 采用和发展,简述如下：
有机磷
有机磷含量与土壤有机质正相关,平均约 占土壤全磷量的10—50％,在有机质含量高的 黑土中,有机磷可达全磷量的60—70％.而我国 南方侵蚀性红壤中,有机质含量多低于1％,其 有机磷含量只占全磷量的10％以下.
土壤有效磷测定方法
➢ Bray-kurtzl<0.025mol L-1 HCl+0.03mol L-1 NH4F>法磷 ➢ 0lsen<0.5mol L-1 NaHC03,pH8.5>法磷； ➢ Mehlich <0.2mol L-1 CH3C00H+0.25mol L-1
土壤Olsen—P法是世界应用较成功的 方法,在环境测定中应用较多.英国的研究 认为,在Olsen—P＜60 mg P/kg时,土壤渗 漏水中磷的浓度很低,但当＞60 mg P／kg 时,渗漏水磷浓度大大增加,g故认为土壤 Olsen—P应保持低于60 mg／kg的水平,以 保护水环境安全.该临界值必须考虑到土壤 类型及性质的不同.
NH4N03+0.015mol L-1 NH4F十0.013mol L-1 HN03+0.001mol L-1 EDTA>法磷； ➢ Morgan<0.72mol L-1 NaOAc十0.52mol L-1 CH3C00H,pH4.8>法 磷、 ➢ VerMont1<1.25mol L-1NH40Ac,pH4.8>法磷 ➢ VerMont2<1.25mol L-1NH40Ac + 0.03mol L-1NH4F,pH4.8>法 磷； ➢ 滤纸条法磷； ➢ 0.1mol L-1NaOH提取磷； ➢ 蒸馏水提取态磷； ➢ 0.01mol L-1CaCl2提取磷<CaCl2>.
P流失危险性指数=Σ〔因子等级分值*权重〕
PI
P流失危险性
<5
低
5-9
中等
9-22
高
>22
很高
我国一些省市土壤有效磷的变化
土壤磷分级
较为合理土壤磷素分级方法应该包 括对无机磷、转性和稳定性有机磷的区 分,更有助于全面估计土壤无机态磷和有 机态磷有效性程度 Hedley分级法 Guppy分级法
Hedley分级法
Hedley等1982年提出的分级方法,是目前较为合理、 较具说服力的土壤磷素分级方法,已被越来越多的学者 采用和发展,简述如下：
有机磷
有机磷含量与土壤有机质正相关,平均约 占土壤全磷量的10—50％,在有机质含量高的 黑土中,有机磷可达全磷量的60—70％.而我国 南方侵蚀性红壤中,有机质含量多低于1％,其 有机磷含量只占全磷量的10％以下.
土壤有效磷测定方法
➢ Bray-kurtzl<0.025mol L-1 HCl+0.03mol L-1 NH4F>法磷 ➢ 0lsen<0.5mol L-1 NaHC03,pH8.5>法磷； ➢ Mehlich <0.2mol L-1 CH3C00H+0.25mol L-1
土壤Olsen—P法是世界应用较成功的 方法,在环境测定中应用较多.英国的研究 认为,在Olsen—P＜60 mg P/kg时,土壤渗 漏水中磷的浓度很低,但当＞60 mg P／kg 时,渗漏水磷浓度大大增加,g故认为土壤 Olsen—P应保持低于60 mg／kg的水平,以 保护水环境安全.该临界值必须考虑到土壤 类型及性质的不同.
NH4N03+0.015mol L-1 NH4F十0.013mol L-1 HN03+0.001mol L-1 EDTA>法磷； ➢ Morgan<0.72mol L-1 NaOAc十0.52mol L-1 CH3C00H,pH4.8>法 磷、 ➢ VerMont1<1.25mol L-1NH40Ac,pH4.8>法磷 ➢ VerMont2<1.25mol L-1NH40Ac + 0.03mol L-1NH4F,pH4.8>法 磷； ➢ 滤纸条法磷； ➢ 0.1mol L-1NaOH提取磷； ➢ 蒸馏水提取态磷； ➢ 0.01mol L-1CaCl2提取磷<CaCl2>.
土壤学(第二部分)PPT课件
The main sources of net acid inputs are as follows:
•The dissolution of CO2 in the soil water to form carbonic
acid which dissociates according to CO2 + H2O
(三)水解性酸度(Hydrolysis acidity) 用弱酸强碱盐类(如NaAc)浸提土壤，将交换性H+ , Al3+置 换到土壤溶液中所显示的酸度
4NaAc + 4H2O ≒ 4NaOH + 4HAc
H Al
+4NaOH
+4HAc
≒
4Na + Al(OH)3 + H2O +4HAc
性质：容量指标(Capacity index)； 单位：cmol/kg 特点：
第二节 土壤碱度 Section 2 soil alkalinity
一 土壤碱度产生的原因 二 1 土壤中的碱金属和碱土金属盐类的水解(主要是碳酸盐
和重碳酸盐) 三 2 有些土壤中的中性盐(Na2SO4)的水解 四 3 胶体上吸附的 Na, Ca, Mg 离子的水解
Sources of alkalinity: •Base-forming cations
酸性 Acidic soil
中性 Neutral soil
碱性 alkaline soil
强碱性 Strongly alkaline soil
(二)交换性酸度 Exchange acidity—the titratable (可滴定) hydrogen and aluminum that can replaced from the adsorption complex by a
《环境土壤学》课件
时维持土壤结构和肥力。
土壤结构包括土壤颗粒大小、孔隙度和团聚体等，影 响水分和空气的流动，以及养分的保持和传递。
土壤生态系统由土壤生物、土壤环境、土壤结 构和土壤养分等组成，具有物质循环、能量流 动和信息传递等功能。
土壤环境包括土壤温度、湿度、酸碱度、氧化还 原电位和土壤气体等，对土壤生物的生存和活动 产生影响。
交通运输
汽车尾气、轮胎磨损等 产生的有害物质进入土
壤。
土壤污染的类型
重金属污染
如铅、汞、镉等重金属元素在土壤中积累。
放射性污染
放射性核素在土壤中的富集。
有机物污染
如石油、农药、多环芳烃等有机化合物污染 土壤。
病原菌和寄生虫污染
污水灌溉和垃圾填埋等导致病原菌和寄生虫 在土壤中滋生。
土壤污染对环境和人体的影响
土壤生态保护与修复
通过生态工程和生物修复等技 术手段，恢复受损土壤生态功 能。
土地资源管理与规划
结合地理信息系统等技术，进 行土地资源调查、评价和规划
。
环境土壤学的发展历程
20世纪初
环境土壤学开始萌芽，主要关注土壤污染问题。
20世纪中叶
随着工业化和城市化加速，土壤污染和退化问题日益严重，环境土 壤学得到快速发展。
土壤生物的种类与分布
土壤生物包括微生物、植物和动物等，其中微 生物包括细菌、真菌、放线菌等，植物包括根 系和地衣等，动物包括蚯蚓、蚂蚁和蜘蛛等。
土壤生物的种类和分布受地理环境、气候条件 、植被类型和土壤类型等多种因素的影响，不 同地区的土壤生物群落存在差异。
土壤生物在土壤形成、物质循环和生态平衡等 方面发挥着重要作用，对人类生产和生活也有 重要影响。
特点
环境土壤学具有跨学科性，涉及环境 科学、土壤学、地理学、生态学等多 个领域；同时，环境土壤学强调实践 应用，旨在解决实际的环境问题。
土壤结构包括土壤颗粒大小、孔隙度和团聚体等，影 响水分和空气的流动，以及养分的保持和传递。
土壤生态系统由土壤生物、土壤环境、土壤结 构和土壤养分等组成，具有物质循环、能量流 动和信息传递等功能。
土壤环境包括土壤温度、湿度、酸碱度、氧化还 原电位和土壤气体等，对土壤生物的生存和活动 产生影响。
交通运输
汽车尾气、轮胎磨损等 产生的有害物质进入土
壤。
土壤污染的类型
重金属污染
如铅、汞、镉等重金属元素在土壤中积累。
放射性污染
放射性核素在土壤中的富集。
有机物污染
如石油、农药、多环芳烃等有机化合物污染 土壤。
病原菌和寄生虫污染
污水灌溉和垃圾填埋等导致病原菌和寄生虫 在土壤中滋生。
土壤污染对环境和人体的影响
土壤生态保护与修复
通过生态工程和生物修复等技 术手段，恢复受损土壤生态功 能。
土地资源管理与规划
结合地理信息系统等技术，进 行土地资源调查、评价和规划
。
环境土壤学的发展历程
20世纪初
环境土壤学开始萌芽，主要关注土壤污染问题。
20世纪中叶
随着工业化和城市化加速，土壤污染和退化问题日益严重，环境土 壤学得到快速发展。
土壤生物的种类与分布
土壤生物包括微生物、植物和动物等，其中微 生物包括细菌、真菌、放线菌等，植物包括根 系和地衣等，动物包括蚯蚓、蚂蚁和蜘蛛等。
土壤生物的种类和分布受地理环境、气候条件 、植被类型和土壤类型等多种因素的影响，不 同地区的土壤生物群落存在差异。
土壤生物在土壤形成、物质循环和生态平衡等 方面发挥着重要作用，对人类生产和生活也有 重要影响。
特点
环境土壤学具有跨学科性，涉及环境 科学、土壤学、地理学、生态学等多 个领域；同时，环境土壤学强调实践 应用，旨在解决实际的环境问题。
《土壤环境化学》PPT课件
原生矿物 土壤矿物质 次生矿物
原生矿物
是岩石中的原始部分。即岩石只经历了物理风 化。风化过程中没有改变成分与结构，而只遭到破 碎。
原生矿物的粒径较大。土壤中的砂粒（粒径2～ 0.02mm）、粉砂粒（0.02～0.002mm），它具有 坚实而稳定的晶格，不透水性，而不具有物理化 学吸收性能，不膨胀。
裸离子半径和水化离子半径
裸离子半径越小，静电力场越强 吸引水分子形成水合离子的现象最显著
水合离子半径越大 水合离子静电力场越弱
离子交换能力越弱
土壤（胶体种类, 颗粒, SiO2/R2O3、pH等）
不同种类的胶体的阳离子交换量顺序：
有机胶体 >蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 水合氧化铁、铝
强烈水解
致酸阳离子(Al3+、H+) 可交换阳离子
盐基阳离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+等)
盐基饱和土壤： 土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离子时，
这种土壤称为盐基饱和土壤。
盐基饱和度（%）
可交换性盐基总量 阳离子交换量 100
我国南方酸性土壤都是盐基不饱和的土壤，北方中性或 碱性土壤的盐基饱和度都在80%以上。盐基饱和度与 pH值之间有明显的相关性。盐基淋失，饱和度降低， pH也按一定比例降低。在pH5~6的暖湿地区，pH每变 动0.10，盐基饱和度相应变动5%左右。例如设pH为5.5 时盐基饱和度为50%，那么在pH5.0和6.0时，盐基饱和 度分别约为25%和75%。
土壤盐基饱和度和交换性离子的有效性密切有关，盐基 饱和度越大，养分有效性越高，因此盐基饱和度是土壤 肥力的指标之一。
土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离 子交换。易被吸附的阴离子是PO43-、H2PO4-、HPO42-等 ，与带正电荷的土壤胶体中阳离子Ca2+、Fe3+、Al3+等结 合生成难溶性化合物而被强烈吸附。
原生矿物
是岩石中的原始部分。即岩石只经历了物理风 化。风化过程中没有改变成分与结构，而只遭到破 碎。
原生矿物的粒径较大。土壤中的砂粒（粒径2～ 0.02mm）、粉砂粒（0.02～0.002mm），它具有 坚实而稳定的晶格，不透水性，而不具有物理化 学吸收性能，不膨胀。
裸离子半径和水化离子半径
裸离子半径越小，静电力场越强 吸引水分子形成水合离子的现象最显著
水合离子半径越大 水合离子静电力场越弱
离子交换能力越弱
土壤（胶体种类, 颗粒, SiO2/R2O3、pH等）
不同种类的胶体的阳离子交换量顺序：
有机胶体 >蒙脱石 > 水化云母 > 高岭土 > 水合氧化铁、铝
强烈水解
致酸阳离子(Al3+、H+) 可交换阳离子
盐基阳离子(Ca2+、Mg2+、K+、Na+等)
盐基饱和土壤： 土壤胶体吸附的阳离子全部是盐基阳离子时，
这种土壤称为盐基饱和土壤。
盐基饱和度（%）
可交换性盐基总量 阳离子交换量 100
我国南方酸性土壤都是盐基不饱和的土壤，北方中性或 碱性土壤的盐基饱和度都在80%以上。盐基饱和度与 pH值之间有明显的相关性。盐基淋失，饱和度降低， pH也按一定比例降低。在pH5~6的暖湿地区，pH每变 动0.10，盐基饱和度相应变动5%左右。例如设pH为5.5 时盐基饱和度为50%，那么在pH5.0和6.0时，盐基饱和 度分别约为25%和75%。
土壤盐基饱和度和交换性离子的有效性密切有关，盐基 饱和度越大，养分有效性越高，因此盐基饱和度是土壤 肥力的指标之一。
土壤胶体的阴离子交换吸附
带正电荷的胶体吸附的阴离子与土壤溶液中的阴离 子交换。易被吸附的阴离子是PO43-、H2PO4-、HPO42-等 ，与带正电荷的土壤胶体中阳离子Ca2+、Fe3+、Al3+等结 合生成难溶性化合物而被强烈吸附。
土壤环境化学培训教材(ppt 63页)
次生矿物
由原生矿物经风化，形成的新矿物。 在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物 混合存在，成为土壤矿物质。
25
土壤组成与性质--土壤原生矿物
（1）硅酸盐类矿物
长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，风化释放K、Na、 Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物吸收，可形成新的次生矿物。
规定土壤区中污染物的最高允许浓度限制值
21
土壤环境的质量
二级标准
Ⅱ类土壤区（一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等的土 壤），土壤质量应基本上对植物和环境不造成危害和污染。
规定土壤区：污染物的最高允许浓度限制值
三级标准
Ⅲ类土壤区（林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿区 附近等地的农田土壤，蔬菜地除外）。
地的北部，塔里木盆地的外缘。 形成条件
气候比栗钙土地区更干，大陆性更强。年平均气温2～ 7℃，年降水量150～250毫米。
植被：荒漠草原和草原化荒漠。 特征
腐殖质的积累和腐殖质层厚度最少，土壤颜色以棕色 为主，土壤呈碱性反应，地面普遍多砾石和沙，逐渐向荒 漠土过渡。
14
中国土壤类型－－黑垆土
分布地区 陕西北部、宁夏南部、甘肃东部等黄土高原。
27
土壤组成与性质--土壤有机质
来源：动植物残体 ，高等绿色植物。 土壤有机质 （1） 非特殊性的土壤有机质
动植物残体的组成部分以及有机质分解的中间产物（如蛋白质、 树脂、糖类、有机酸等，占土壤有机质总量的10~15%）。
（2） 土壤腐殖质
土壤特有的有机物质，占土壤有机质总量的85~90%，由动植物 残体通过微生物作用，发生复杂转化而成。
3
中国土壤类型－－砖红壤
分布地区 海南岛、雷州半岛、西双版纳和台湾岛南部，大致位
由原生矿物经风化，形成的新矿物。 在土壤形成过程中，原生矿物以不同的数量与土壤中的次生矿物 混合存在，成为土壤矿物质。
25
土壤组成与性质--土壤原生矿物
（1）硅酸盐类矿物
长石类、云母类、辉石类和闪角石类等矿物，风化释放K、Na、 Ca、Fe、Mg和Al等元素可供植物吸收，可形成新的次生矿物。
规定土壤区中污染物的最高允许浓度限制值
21
土壤环境的质量
二级标准
Ⅱ类土壤区（一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等的土 壤），土壤质量应基本上对植物和环境不造成危害和污染。
规定土壤区：污染物的最高允许浓度限制值
三级标准
Ⅲ类土壤区（林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿区 附近等地的农田土壤，蔬菜地除外）。
地的北部，塔里木盆地的外缘。 形成条件
气候比栗钙土地区更干，大陆性更强。年平均气温2～ 7℃，年降水量150～250毫米。
植被：荒漠草原和草原化荒漠。 特征
腐殖质的积累和腐殖质层厚度最少，土壤颜色以棕色 为主，土壤呈碱性反应，地面普遍多砾石和沙，逐渐向荒 漠土过渡。
14
中国土壤类型－－黑垆土
分布地区 陕西北部、宁夏南部、甘肃东部等黄土高原。
27
土壤组成与性质--土壤有机质
来源：动植物残体 ，高等绿色植物。 土壤有机质 （1） 非特殊性的土壤有机质
动植物残体的组成部分以及有机质分解的中间产物（如蛋白质、 树脂、糖类、有机酸等，占土壤有机质总量的10~15%）。
（2） 土壤腐殖质
土壤特有的有机物质，占土壤有机质总量的85~90%，由动植物 残体通过微生物作用，发生复杂转化而成。
3
中国土壤类型－－砖红壤
分布地区 海南岛、雷州半岛、西双版纳和台湾岛南部，大致位
《土壤氮素与环境》课件
土壤氮素的作用
土壤氮素是植物生长和发育的重要营养元素之一，对提高作物产量和品质具有重要作用。
土壤中的氮素可以促进植物的光合作用、蛋白质合成和其他生理生化过程，从而影响植物的生长和发 育。同时，土壤中的氮素也可以影响土壤微生物的活性、种群结构和功能，进而影响整个生态系统的 健康和稳定性。
02
土壤氮素循环
铵的转化
铵在土壤中的吸附、解吸、移动等过程。
土壤氮素的流失
径流流失
雨水或灌溉水携带土壤中的氮素通过地表径 流流失。
淋溶流失
土壤中的氮素通过渗滤作用进入地下水或河 流。
气态流失
土壤中的氮素以氨气、氮氧化物等形式挥发 到大气中。
03
土壤氮素与植物生长
土壤氮素对植物生长的影响
土壤氮素是植物生长的重要营养元素之一，对植物的生长、发育和产量具 有显著影响。
05
土壤氮素的管理与保护
提高土壤氮素利用效率的措施
合理施肥
根据作物需求和土壤养分状况，制定科学的施肥 计划，平衡氮、磷、钾等营养元素的施用。
推广缓控释肥料
缓控释肥料能够根据作物需求释放养分，提高养 分利用率，减少养分流失。
优化灌溉方式
合理安排灌溉时间和水量，避免过度灌溉导致养 分淋失。
控制土壤氮素流失的措施
土壤氮素的固定
固氮作用
大气中的游离态氮被微生物或植物吸收，转化为有机 氮的过程。
生物固氮
通过豆科植物、蓝绿藻等生物活动将氮气转化为氨的 过程。
非生物固氮
通过闪电、火山活动等自然现象将氮气转化为氨的过 程。
土壤氮素的转化
硝化作用
在土壤微生物的作用下，氨转化为硝酸盐的过 程。
反硝化作用
在缺氧条件下，硝酸盐被还原为氮气，释放到 大气中的过程。
土壤养分循环精ppt课件
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。
土壤系统中的养分循环过程
第二节 土壤氮素循环
1、氮素在自然界的分布
–岩石圈 1.636*1011Tg(1012g) –陆地土壤:有机质2.2*105 粘土矿物2*104 –大气圈 3.86*109 –水圈 2.3*107 –生物圈 2.8*105
反硝化作用的条件是
1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数 是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要； 2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分子 态氢；有效态碳的影响最大;
3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关；
嫌气状态 O2 < 5%或土壤溶液中 [O2] < 4 10-6M Eh < 344mv (pH = 5时)
③ 阳离子吸附机制（中性土壤）
（3）闭蓄机制
当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局 部的pH升高，可粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氧化 铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。
Fe(OH)3 PKs = 37~38 粉红磷铁矿：PKs = 33~35
胶膜有铁铝质的、钙质的。
（4）生物固定
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
对于农地来说，土壤氮素的来源不止以上两 种途径，包括：
（1）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和联合固氮
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。
土壤系统中的养分循环过程
第二节 土壤氮素循环
1、氮素在自然界的分布
–岩石圈 1.636*1011Tg(1012g) –陆地土壤:有机质2.2*105 粘土矿物2*104 –大气圈 3.86*109 –水圈 2.3*107 –生物圈 2.8*105
反硝化作用的条件是
1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数 是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要； 2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分子 态氢；有效态碳的影响最大;
3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关；
嫌气状态 O2 < 5%或土壤溶液中 [O2] < 4 10-6M Eh < 344mv (pH = 5时)
③ 阳离子吸附机制（中性土壤）
（3）闭蓄机制
当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局 部的pH升高，可粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氧化 铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。
Fe(OH)3 PKs = 37~38 粉红磷铁矿：PKs = 33~35
胶膜有铁铝质的、钙质的。
（4）生物固定
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
对于农地来说，土壤氮素的来源不止以上两 种途径，包括：
（1）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和联合固氮
土壤环境化学PPT课件
44
根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为 代换性酸度 水解性酸度
45
代换性酸度
用过量的中性盐（KCl、NaCl等) 淋洗土 壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离 子交换：
土壤胶体 -H+ + KCl → 土壤胶体 -K+ + HCl 土壤胶体 -Al3++ 3KCl→土壤胶体 -3K+ + AlCl3
潜性酸—土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在被其 它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。
以cmol/kg表示。 在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生
的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度重要。 只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。
43
潜性酸表现其酸性的机制
► 土壤胶体上氢离子的解离 ► 胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 ► 土壤胶体上铝离子作用：
48
土壤酸度间关系
（1）土壤总酸度（soil total acidity)
24
三、土壤的吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。 1、土壤胶体性质 特性： 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成一个分散体系。胶 体是物质按一定分散程度而存在的一种状态。胶体分散体系是分 散粒子半径约为1－100 nm的分散体系。
具有较大的比 表面（单位重 量物质的表面 积）和表面能
第六章 土壤环境化学
➢ 土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲 性及氧化还原性质)；
➢ 污染物在土壤-植物体系中的迁移及其 机制(重金属、氮磷)；
➢ 土壤中农药的迁移(典型的迁移过程)
1
2
简介
土壤是自然环境要素的重要组成之一， 它是处于岩石圈最外面的一层疏松的部 分，具有支持植物和微生物生长繁殖的 能力。
根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为 代换性酸度 水解性酸度
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代换性酸度
用过量的中性盐（KCl、NaCl等) 淋洗土 壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离 子交换：
土壤胶体 -H+ + KCl → 土壤胶体 -K+ + HCl 土壤胶体 -Al3++ 3KCl→土壤胶体 -3K+ + AlCl3
潜性酸—土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在被其 它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。
以cmol/kg表示。 在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生
的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度重要。 只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。
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潜性酸表现其酸性的机制
► 土壤胶体上氢离子的解离 ► 胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 ► 土壤胶体上铝离子作用：
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土壤酸度间关系
（1）土壤总酸度（soil total acidity)
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三、土壤的吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物。 1、土壤胶体性质 特性： 把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成一个分散体系。胶 体是物质按一定分散程度而存在的一种状态。胶体分散体系是分 散粒子半径约为1－100 nm的分散体系。
具有较大的比 表面（单位重 量物质的表面 积）和表面能
第六章 土壤环境化学
➢ 土壤组成与性质(吸附、酸碱性、缓冲 性及氧化还原性质)；
➢ 污染物在土壤-植物体系中的迁移及其 机制(重金属、氮磷)；
➢ 土壤中农药的迁移(典型的迁移过程)
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简介
土壤是自然环境要素的重要组成之一， 它是处于岩石圈最外面的一层疏松的部 分，具有支持植物和微生物生长繁殖的 能力。
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• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片
2021/3/2
NH4+ 硅铝片
精品课件
淋 洗
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四. 土壤氮素流失与环境质量
氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
–适宜施氮量，避免盲目过量施氮 –氮肥深施、早作上表施氮肥(特别是尿素）立即适量灌
11
土壤氮素的有效化
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发）
• 粘粒对铵的固定 • 生物固定
• 氮素淋洗
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土壤氮素有效化
——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 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； • 非水解性有机氮30~50%，
主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
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无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过 5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失， 但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
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二. 土壤中氮素的形态
有机态氮
• 可溶性有机氮 < 5%； • 水解性有机氮50~70%； • 非水解性有机氮30~50%。
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
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有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，
厌氧微生物 +4H+ - 2H2O
2HNO2
+4H+ -2H2O
H2N2O2
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2021/3/2
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反硝化作用：硝酸盐等较复杂含氮化合物 转化为N2、NO、N2O
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2021/3/2
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土壤氮素损失
——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
2•021其/3/2他，氨态氮、氮精气品课及件 气态氮氧化合物。
8
几个念
全氮：土壤中氮素的总量
。
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
碱解氮：测得的有效氮。
速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮 。
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速
有
全
效 氮
效
氮
氮
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中国不同地区耕层土壤的全氮含量
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三. 土壤中氮素的转化
有 机 矿化作用 态 生物固定 氮
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失
反硝化作用
硝化作用
铵态氮
硝态氮
硝酸还原作用
吸附固定
淋洗损失
有
生 物
机
固态 定氮
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
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目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
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➢ 氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物 需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力 地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。
➢ 土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种 形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种 负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一 直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境 科学等多个研究领域密切关注的问题。
第一步：亚硝化作用
2HN4+ + 3O2 亚硝化微生物 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
第二步：硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。 因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态 氮及氨的积累。
2NO3- + 40千卡
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在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移速动效性氮大：；土通壤气溶不液良中时的易铵反、硝化损失；
在土壤中主要以游离态存交在换。性铵和硝态氮因能直接 被植物根系所吸收，常被称
• 亚硝态氮(NO2- — N)：主为要速在效嫌态气氮性。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。
第七章 土壤氮、磷循环与环境 效应
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主要内容
第一节. 土壤中氮素转化与环境质量 第二节. 土壤中磷素的转化与环境质量 第三节. 土壤中氮磷流失控制
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第一节. 土壤中氮素转化与环境质 量
• 一. • 二. • 三. • 四.
土壤氮素的含量及其来源 土壤中氮素的形态 土壤中氮素的转化 土壤氮素管理与环境质量
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
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土壤氮素损失
——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
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。
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
水解
蛋白质 朊酶
水解
多肽 肽酶
氨基酸
b. 氨化：
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2 酶
RCH2COOH + NH3 + 能量
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土壤氮素有效化
——硝化过程：
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
为硝酸的生物化学过程。
硝化作用：NH4+或NH3经NO2-氧化为NO3-
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土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3-
硝酸盐 还原酶
NO2-
硝酸盐 还原酶
氧化氮
氧化亚氮
NO
还原酶
N20
还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
N2O
- H20
厌氧 微生物
HN03
水、前氮后移 –使用改性氮肥，延长肥效 –利用作物与微生物共生固氮
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一. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低
来源：
A 生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和联合固氮； B 降水：1.5-10.5 kg/hm2.a； C 灌水； D 施肥；有机肥、无机化肥
• 氮素的淋洗
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四. 土壤氮素流失与环境质量
氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
–适宜施氮量，避免盲目过量施氮 –氮肥深施、早作上表施氮肥(特别是尿素）立即适量灌
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土壤氮素的有效化
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发）
• 粘粒对铵的固定 • 生物固定
• 氮素淋洗
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土壤氮素有效化
——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 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； • 非水解性有机氮30~50%，
主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
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无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过 5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失， 但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
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二. 土壤中氮素的形态
有机态氮
• 可溶性有机氮 < 5%； • 水解性有机氮50~70%； • 非水解性有机氮30~50%。
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
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有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，
厌氧微生物 +4H+ - 2H2O
2HNO2
+4H+ -2H2O
H2N2O2
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土壤氮素损失
——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
2•021其/3/2他，氨态氮、氮精气品课及件 气态氮氧化合物。
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几个念
全氮：土壤中氮素的总量
。
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
碱解氮：测得的有效氮。
速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮 。
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效 氮
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三. 土壤中氮素的转化
有 机 矿化作用 态 生物固定 氮
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失
反硝化作用
硝化作用
铵态氮
硝态氮
硝酸还原作用
吸附固定
淋洗损失
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固态 定氮
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
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目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
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➢ 氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物 需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力 地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。
➢ 土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种 形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种 负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一 直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境 科学等多个研究领域密切关注的问题。
第一步：亚硝化作用
2HN4+ + 3O2 亚硝化微生物 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
第二步：硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。 因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态 氮及氨的积累。
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在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移速动效性氮大：；土通壤气溶不液良中时的易铵反、硝化损失；
在土壤中主要以游离态存交在换。性铵和硝态氮因能直接 被植物根系所吸收，常被称
• 亚硝态氮(NO2- — N)：主为要速在效嫌态气氮性。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。
第七章 土壤氮、磷循环与环境 效应
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第一节. 土壤中氮素转化与环境质量 第二节. 土壤中磷素的转化与环境质量 第三节. 土壤中氮磷流失控制
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第一节. 土壤中氮素转化与环境质 量
• 一. • 二. • 三. • 四.
土壤氮素的含量及其来源 土壤中氮素的形态 土壤中氮素的转化 土壤氮素管理与环境质量
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
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土壤氮素损失
——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
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。
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
水解
蛋白质 朊酶
水解
多肽 肽酶
氨基酸
b. 氨化：
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2 酶
RCH2COOH + NH3 + 能量
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土壤氮素有效化
——硝化过程：
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
为硝酸的生物化学过程。
硝化作用：NH4+或NH3经NO2-氧化为NO3-
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土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3-
硝酸盐 还原酶
NO2-
硝酸盐 还原酶
氧化氮
氧化亚氮
NO
还原酶
N20
还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
N2O
- H20
厌氧 微生物
HN03
水、前氮后移 –使用改性氮肥，延长肥效 –利用作物与微生物共生固氮
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一. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低
来源：
A 生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和联合固氮； B 降水：1.5-10.5 kg/hm2.a； C 灌水； D 施肥；有机肥、无机化肥