土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环
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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。
土壤磷循环
我国土壤全磷含量一般为 0.02-0.11%，从南向北逐 渐增加。
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
（二）陆地生态系统中磷的循环
磷循环主要在土壤、植物和微生物中进行
肥料磷
沉淀
沉淀态磷 溶解
固定
土壤 溶液磷
吸解 附吸
吸附态磷
生物固定 矿化
生物结 合态磷
有效态 有机磷
无效态 有机磷
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
我国土壤有效磷素含量分布图
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸盐，核蛋白或 核酸以及磷脂类化合物。
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤磷解吸的机Βιβλιοθήκη 主要有：1）化学平衡反应土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有的 平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根有 竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
（二）陆地生态系统中磷的循环
磷循环主要在土壤、植物和微生物中进行
肥料磷
沉淀
沉淀态磷 溶解
固定
土壤 溶液磷
吸解 附吸
吸附态磷
生物固定 矿化
生物结 合态磷
有效态 有机磷
无效态 有机磷
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
我国土壤有效磷素含量分布图
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸盐，核蛋白或 核酸以及磷脂类化合物。
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤磷解吸的机Βιβλιοθήκη 主要有：1）化学平衡反应土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有的 平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根有 竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
第十章土壤元素的生物地球化学循环PPT课件
光合作用是土壤碳循环中重要的碳同化途径。光 合作用产生的有机物质主要是碳水化合物，它是土壤 有机碳的最初来源。
光合作用强度直接受植物生物学特性和气候条件 的影响。
三、土壤呼吸作用
土壤呼吸作用是指土壤产生并向大气释 放二氧化碳的过程，主要由土壤微生物(异养 呼吸)和根系(自养呼吸)产生。除植被冠层光 合作用，土壤呼吸作用是陆地生态系统碳收 支中最大的通量。
研究土壤呼吸作用引起的土壤CO2通量变化必须特别注意 土壤表层附近的不稳定碳库的变化。人为扰动或全球变暖引起 的土壤CO2通量释放的增加主要源于具有最短更新时间的不稳 定碳库。如温带森林土壤的CO2年生产量中有83%是仅为15cm 的表层土壤提供的。
四、土壤碳的固定
土壤碳的固定：光合作用固定的碳大于呼吸 作用消耗的碳。
➢土壤碳库估计中不确定性还与土壤实测调查数据 不充分有关。
➢控制土壤碳储量的主导因子多，包括气候（温度 和水汽）、植物类型、母岩（黏土含量和土壤排水 层）等，而温度、水汽和颗粒大小在土壤剖面的不 同深度变化极大。
图 中国土壤有机碳密度（0-100cm）分布
二、土壤光合作用
光合作用（Photosynthesis）是绿色植物吸收 光能 ，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为 有机物，并释放出氧气的过程。
木质素、树脂和某些芳香族化合 几个月到几年 物
纤维、脂肪
几天到几个月
氨基酸、简单糖类和低分子脂肪 几小时到几天 酸等
➢不同土壤层中有机碳的的平均停留期受土壤有机质的 性质和数量、腐殖质的特性以及环境条件等影响，一 般为100~3000年。
➢地质大循环的土壤碳周转时间可达几百万年甚至几亿 年，远远长于大气碳库和陆地植被碳库，可见土壤碳 库在生物地球化学循环中周转速度最慢。
光合作用强度直接受植物生物学特性和气候条件 的影响。
三、土壤呼吸作用
土壤呼吸作用是指土壤产生并向大气释 放二氧化碳的过程，主要由土壤微生物(异养 呼吸)和根系(自养呼吸)产生。除植被冠层光 合作用，土壤呼吸作用是陆地生态系统碳收 支中最大的通量。
研究土壤呼吸作用引起的土壤CO2通量变化必须特别注意 土壤表层附近的不稳定碳库的变化。人为扰动或全球变暖引起 的土壤CO2通量释放的增加主要源于具有最短更新时间的不稳 定碳库。如温带森林土壤的CO2年生产量中有83%是仅为15cm 的表层土壤提供的。
四、土壤碳的固定
土壤碳的固定：光合作用固定的碳大于呼吸 作用消耗的碳。
➢土壤碳库估计中不确定性还与土壤实测调查数据 不充分有关。
➢控制土壤碳储量的主导因子多，包括气候（温度 和水汽）、植物类型、母岩（黏土含量和土壤排水 层）等，而温度、水汽和颗粒大小在土壤剖面的不 同深度变化极大。
图 中国土壤有机碳密度（0-100cm）分布
二、土壤光合作用
光合作用（Photosynthesis）是绿色植物吸收 光能 ，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为 有机物，并释放出氧气的过程。
木质素、树脂和某些芳香族化合 几个月到几年 物
纤维、脂肪
几天到几个月
氨基酸、简单糖类和低分子脂肪 几小时到几天 酸等
➢不同土壤层中有机碳的的平均停留期受土壤有机质的 性质和数量、腐殖质的特性以及环境条件等影响，一 般为100~3000年。
➢地质大循环的土壤碳周转时间可达几百万年甚至几亿 年，远远长于大气碳库和陆地植被碳库，可见土壤碳 库在生物地球化学循环中周转速度最慢。
土壤磷循环
土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有 的平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根 有竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
四、土壤磷的沉淀和溶解
• 土壤中磷化合物的沉淀作用也是磷在土壤中被固定
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
（二）提高土壤磷有效性的途径
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。
2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减 少了土壤对磷的吸附。
② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固 定态磷释放为可溶态。 ③ 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对 磷酸根的吸附。 ④ 有机质分解产生的CO2，溶于水形成H2CO3，增加钙、镁、 磷酸盐的溶解度。
• 土壤中的磷可随地表径流流失，也可被淋 溶流失。 • 磷流失造成水体污染。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
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。 2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减 少了土壤对磷的吸附。 ② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固 定态磷释放为可溶态。
合理施用磷肥是减少磷对环境影响的主要措施。科学制定 施肥用量；重点施在旱作上；等。
3、土壤淹水
① 酸生土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了 它们对磷的固定；碱性土壤pH有所下降，能增加磷酸钙的溶解 度；反之，若淹水土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。 ② 土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低价铁，磷 酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。
土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环
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§10 土壤元素的生物地球化学循环 四、土壤有机氮的矿化
矿化过程主要分两个阶段：
第一阶段，先把复杂的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过
微生物酶的系列作用，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称为氨基化阶段(氨基化作
用) ：蛋白质→RCHNH2COOH(或RNH2)+C02+中间产物+能量 第二阶段，在微生物作用下，把各种简单的氨基化合物分解成氨，称为氨化阶段(
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。
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五、土壤碳酸盐转化与平衡过程
决定土壤中碳酸盐淋溶与淀积的关键：CO2— H20体系平衡(即C02／HCO3-／C032-)。
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§10 土壤元素的生物地球化学循环
第十学循环
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
土壤元素的生物地球化学循环。
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2
典型的再循环过程：
氨的挥发还与土壤性质、施用化肥种类和纯化学反应等因素有关。
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§10 土壤元素的生物地球化学循环
九、土壤硝酸盐淋失
硝酸盐带负电荷，又极易溶于水，是最易被淋洗的氮形式，随着渗漏水 的增加，硝酸盐的淋失增大。自然条件下，硝态氮的淋失取决于土壤、气候、 施肥和栽培管理等条件。
十、土壤反硝化损失
2NO3- → 2NO2- → 2NO → N2O → N2
第十章土壤养分循环ppt课件
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。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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。
（一） C/N比影响
二 土壤氮素的存在形态
1．有机成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
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。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
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。
（一） C/N比影响
二 土壤氮素的存在形态
1．有机成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
（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。
第十章土壤元素的生物地球化学循环(2011-4-10)
（三）土壤碳循环对环境的影响
泥炭土、沼泽土和水稻土中逸出的CH4是大气中CH4 的主要来源之一。大气中CH4和CO2量的增加会通过 温室效应而使气候变暖。
（四）当前土壤碳循环研究存在的问题
1、对土壤有机碳动态变化的了解较少； 2、区域尺度上的土壤循环研究； 3、土壤碳库估计中不确定问题； 4、控制土壤碳储量的主导因子。
引起CO2浓度升高的主要原因是土地利用的改变 和燃烧化石燃料。
控制气候交换的因素有温度、湿度、Eh和基质的 有效性。
（二）土壤碳循环与大气中CH4浓度
CH4的代谢比CO2复杂，土壤中既产生CH4， 又消耗 CH4。全球每年进入大气的CH4排放量约0.41PgC。湿地土 壤的CH4每年排放量约0.131PgC，占总排放量的32%，其中 自然湿地和水田分别为86TgC和45TgC（1Tg=0.001Pg)。
2NH4+ + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 660kJ
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。
2）硝化作用
1、在充分通气条件下（氨化作用）
RCHNH2COOH+O2
2、在嫌气条件下
RCH2COOH + NH3 + 能量
RCHNH2COOH+2H RCHNH2COOH+2H
RCH2COOH + NH3 + 能量 RCH2 + CO2 + NH3 + 能量
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
第十章土壤养分循环
亚硝化微生物 2HN4 + 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。
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．质地
质地
N%
砂性土
低
壤性土
高
粘性土
4．地形及地势
二 土壤氮素的存在形态
1．有机成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 （3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、
③ 温度较高；
⑤ pH值适中；
（2）氨化过程
氨化微生物 RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 酶
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
⑥C/N比适当。
2．硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
第一节 土壤氮素循环
1．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%。而华北、西北大部分 地区土壤耕层发含氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介 于二者之间。
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．质地
质地
N%
砂性土
低
壤性土
高
粘性土
4．地形及地势
二 土壤氮素的存在形态
1．有机成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 （3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、
③ 温度较高；
⑤ pH值适中；
（2）氨化过程
氨化微生物 RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 酶
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
⑥C/N比适当。
2．硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
第一节 土壤氮素循环
1．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%。而华北、西北大部分 地区土壤耕层发含氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介 于二者之间。
第十章 土壤养分循环详细版.ppt
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。
3．粘粒矿物对铵的固定
NH4+离子半径为0.148nm，与2∶1型粘土矿物晶 层表面六角形孔穴半径0.140nm接近，陷入层间的 孔穴后，转化为固定态铵。
4．生物固定
矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简单的 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，称为无机氮的生物固定。
5、硝酸盐的淋洗
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。
化的红壤多得多。 （2）土壤质地的差别 土壤中细粒部分含磷量常比粗粒部分多。 土壤细粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。
（3）P在土壤剖面上的分布 从上到下，磷的含量逐渐降低。原因 ① 磷的迁移率很低； ② 植物根系的富积； ③ 有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，
上 层较强。 （4） 耕作制度和施肥的影响；
四、土壤氮素的调控
（一） C/N比影响
（二）施肥的影响
施肥促使土壤有机质的矿化作用，
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●土壤碳的生物地球化学循环●土壤碳循环●土壤碳库在生物地球化学循环中的周转●土壤碳循环对土壤氮、硫、磷循环的影响●土壤碳循环对环境的影响●当前土壤碳循环研究存在问题土壤碳循环仍然是陆地碳循环研究中最薄弱环节，尤其是对土壤有机碳动态变化的了解更少，对全球土壤碳库的估计差异也很大。
●主导土壤碳循环的重要作用和过程●土壤光合作用●土壤呼吸作用●土壤碳的固定●土壤碳酸盐转化与平衡过程●土壤碳循环与全球气候变暖●土壤碳循环与大气CO2浓度●土壤碳循环与大气中CH4浓度●CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响●土壤氮的生物地球化学循环●氮素的作用及环境效应●土壤氮素的来源●生物固氮●高能固氮●工业固氮●❗❗❗土壤氮素的形态及转化●土壤有机氮的矿化作用●土壤无机氮的生物固定●❗铵态氮的硝化作用●硝态氮的反硝化作用●❗阳离子的固定●化学脱氮指土壤中的含氮化合物通过纯化学反应生成气态物质而损失的过程。
●土壤硫的生物地球化学循环●土壤硫的形态●土壤硫循环●土壤硫的内部循环●土壤硫的外部循环●主导土壤硫循环的主要作用和过程●大气硫沉降●❗❗❗土壤有机硫矿化●新加入土壤中的有机硫的矿化与C/S比值有关，C/S比值小于200时，将发生硫的净矿化●温度低于10℃时，矿化作用受到显著抑制；10~35 ℃时矿化量随温度的升高而增大●土壤水分含量为最大持水量的60%时，矿化作用最强，小于最大持水量的15%或大于最大持水量的80%时均显著减弱，将土壤风干可促进有机硫的矿化●土壤pH7.5左右时矿化量最大，在此pH以下，矿化量随pH的降低而减少，酸性土壤矿化量随石灰施用量的增多而增多●土壤无机硫的生物固定●硫的氧化和还原●同化还原：在酶的作用下，生物体将从土壤中吸收的无机硫同化还原成各种含硫化合物，组成蛋白质或释放出H2S●异化还原：微生物利用硫（作为电子受体）氧化有机质●排水不良的土壤中：硫与铁锰形成固态硫化物●硫的吸附与解析●❗❗❗土壤磷的生物地球化学循环●磷的作用及环境效应●土壤磷的含量及影响因素●土壤磷的种类及形态●有机磷●植素类（P-O-C）●核酸类（C-O-P-O-C）●磷脂类（C-P）●无机磷●水溶态磷●吸附态磷●矿物态磷●土壤磷的循环与转化●土壤有机磷矿化●有效磷的生物固定●❗❗❗土壤磷的吸附和解吸土壤磷的吸附是磷在土壤中被固定的主要机理之一●非专性吸附：在酸性条件下，土壤中的铁、铝氧化物，能从介质中获得质子而使本身带正电荷，并通过静电引力吸附磷酸根阴离子●专性吸附：磷酸根离子置换土壤胶体（粘土矿物或铁、铝氧化物）表面金属原子配位壳中的-OH或-OH2配位基，同时发生电子转移并共享电子对而被吸附在胶体表面上●土壤磷的解吸：则是磷从土壤固相向液相转移的过程，是土壤中磷释放作用的重要机理●❗❗❗土壤磷的沉淀●酸性条件下，磷与铁、铝、锰的共沉淀●碱性条件下，磷与钙的共沉淀●❗❗土壤磷的溶解●Fe-P、O-P的还原作用土壤嫌气条件下，供氧不足，还原过程强烈，高价铁还原为亚铁可减少难溶性磷酸盐的生成，同时也可促进O-P表面铁（铝）胶膜的溶解，使封闭于胶膜中的磷酸盐得以释放，进而增加磷素的有效性●Ca-P 的酸溶作用石灰性土壤中，难溶性的高钙磷如磷灰石与土壤中的各种有机酸、无机酸（如H2CO3、H2SO4、HNO3等）作用，逐渐脱钙转化为易溶性磷酸一钙的过程●土壤磷养分的调控●调节土壤酸碱度●合理使用磷肥（水旱轮作）●增施有机肥●水分管理●土壤钾的生物地球化学循环●土壤钾素的形态和有效性●矿物态钾——无效钾●非交换态钾——缓效钾指存在于层状硅酸盐矿物层间（伊利石、蛭石）和颗粒边缘上的一部分钾●交换性钾——速效钾被带负电荷的土壤胶体表面所吸附的钾离子，一般仅占土壤全钾含量的1-2%●水溶性钾——速效钾是以钾离子形态存在于土壤溶液中的钾，是土壤中活性最高的钾，也是植物钾素养分的直接来源●土壤钾的循环与转化●土壤中钾素的固定●黏粒矿物类型：2∶1型黏土矿物中，凡四面体电荷越多，固钾能力越强●土壤水分条件：土壤干湿交替可导致固定态钾增多●土壤酸碱度：酸性土壤的固钾能力小于碱性土壤●NH4+的影响：施用铵态氮肥可使固钾量显著减少（补偿效应）●土壤中钾素的释放●受矿物本身抗风化能力强弱的影响●主要是非交换性钾转变为交换性钾的过程●干燥、灼烧和冰冻对土壤中钾的释放有显著影响。
第十章土壤养分循环
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。
第十章土壤养分循环
（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是其有 效性提高的过程，通常称之为磷的释放。
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
第十章土壤养分循环
对于农田来说，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 （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。
3．游离态氮（N2）
第十章土壤养分循环
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。
（1）水解过程
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
条件：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%； ⑤ pH值适中；
植物吸收利用的土壤养分，称~ 无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分，称~ 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。
第十章土壤养分循环
土壤养分循环
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。
第十章土壤养分循环
（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是其有 效性提高的过程，通常称之为磷的释放。
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
第十章土壤养分循环
对于农田来说，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 （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。
3．游离态氮（N2）
第十章土壤养分循环
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。
（1）水解过程
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
条件：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%； ⑤ pH值适中；
植物吸收利用的土壤养分，称~ 无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分，称~ 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。
第十章土壤养分循环
土壤养分循环
土壤元素的生物地球化学循环
条件：硝化细菌（以 Nitrobacter为主）其它 同上
六、土壤无 机氮的生物 固定
矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简 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，称为土 壤无机氮的生物固定（immobilization， 又称生物固持）。
七、土壤铵离子的矿物固定
土壤中另一个无机氮固氮反 应称为铵离子的，称为土壤 无机氮的矿物固定 （ammonium fixation）。 无机态氮中，粘土矿物固定 态的铵约占土壤全氮量的百 分之几至十几。
九、土壤硝酸盐淋失
酸盐带负电荷，是最易被淋洗的氮形式，随渗漏水的增加， 硝酸盐的淋失增加。在自然条件下，硝态氮的淋失取决于
土壤、气候、施肥和栽培管理等条件。
十、土壤反硝化 损失
土壤中反硝化作用的强弱， 主要取决于土壤通气状况、 pH值、温度和有机质含 量，其中尤以通气性的影 响最为明显。
八、土壤氨的挥发（ammonia volatilization）
H4+在土壤中可形成分子态氨(NH3)。在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O 在石灰性土壤中氨的挥发比非石灰性土壤更为严重。表施铵态氮和尿 素等化学氮肥时，氨挥发损失可高达施氮量的30%以上。氨挥发与土 壤性质和施用化肥种类有关，改化学氮肥表施为深施、粉施为粒施可 减少氨挥发损失。
01
自生固氮
02
共生固氮
03
联合固氮
自生固氮微生物在土壤或培养基中生 活时，可以自行固定空气中的分子态 氮，对植物没有依存关系。常见的自 生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代 表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代 表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥 藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形 胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶， 可以进行生物固氮）。
六、土壤无 机氮的生物 固定
矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简 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，称为土 壤无机氮的生物固定（immobilization， 又称生物固持）。
七、土壤铵离子的矿物固定
土壤中另一个无机氮固氮反 应称为铵离子的，称为土壤 无机氮的矿物固定 （ammonium fixation）。 无机态氮中，粘土矿物固定 态的铵约占土壤全氮量的百 分之几至十几。
九、土壤硝酸盐淋失
酸盐带负电荷，是最易被淋洗的氮形式，随渗漏水的增加， 硝酸盐的淋失增加。在自然条件下，硝态氮的淋失取决于
土壤、气候、施肥和栽培管理等条件。
十、土壤反硝化 损失
土壤中反硝化作用的强弱， 主要取决于土壤通气状况、 pH值、温度和有机质含 量，其中尤以通气性的影 响最为明显。
八、土壤氨的挥发（ammonia volatilization）
H4+在土壤中可形成分子态氨(NH3)。在碱性条件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O 在石灰性土壤中氨的挥发比非石灰性土壤更为严重。表施铵态氮和尿 素等化学氮肥时，氨挥发损失可高达施氮量的30%以上。氨挥发与土 壤性质和施用化肥种类有关，改化学氮肥表施为深施、粉施为粒施可 减少氨挥发损失。
01
自生固氮
02
共生固氮
03
联合固氮
自生固氮微生物在土壤或培养基中生 活时，可以自行固定空气中的分子态 氮，对植物没有依存关系。常见的自 生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代 表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代 表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥 藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形 胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶， 可以进行生物固氮）。
第十章 土壤养分循环
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)
从上到下，磷的含量逐渐降低。原因 ① 磷的迁移率很低； ② 植物根系的富积； ③ 有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，
上层较强。 ④ 耕作制度和施肥的影响；
三）土壤中磷的存在形态 土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机
态磷。 有机态磷的含量占全磷的10~20%左
右。
1．有机磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸
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。
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。
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩
对于农田来说，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
（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。
一 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
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)
从上到下，磷的含量逐渐降低。原因 ① 磷的迁移率很低； ② 植物根系的富积； ③ 有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，
上层较强。 ④ 耕作制度和施肥的影响；
三）土壤中磷的存在形态 土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机
态磷。 有机态磷的含量占全磷的10~20%左
右。
1．有机磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸
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。
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。
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩
对于农田来说，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
（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。
一 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
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2
典型的再循环过程：
①植物从土壤中吸收营养元素； ②植物的残体归还土壤； ③土壤微生物分解植物残体，释放营养元素； ④营养元素再次被植物吸收。
土壤元素循环: 在生物参与下，营养元素从土 壤到植物，再从植物回到土壤的循环，是一个 复杂的生物地球化学过程。
*
编辑课件
3
§10 土壤元素的生物地球化学循环
*
编辑课件
11
五、土壤碳酸盐转化与平衡过程
决定土壤中碳酸盐淋溶与淀积的关键：CO2— H20体系平衡(即C02／HCO3-／C032-)。
*
编辑课件
12
§10 土壤元素的生物地球化学循环
六、土壤碳循环与全球气候变化
(一)土壤碳循环与大气CO2浓度 如果没有土壤呼吸(包括土壤生
物呼吸和植物根系及菌根的呼吸)产 生C02补充大气，大气中的C02在15年 内将被耗尽。可见，土壤有机碳库对 大气碳库C02浓度的影响很大。
§10-1 土壤碳的生物地球化学循环
一、土壤碳循环
四、土壤磷的沉淀与溶解
二、土壤光合作用
五、土壤磷的流失
三、土壤呼吸作用
六、土壤磷的调控
四、土壤碳的固定
§10-4 土壤硫的生物地球化学循环
五、土壤碳酸盐转化与平衡过程
一、土壤硫循环
六、土壤碳循环与全球气候变化
二、大气硫的沉降
§10-2 土壤氮的生物地球化学循环
土壤碳循环意义：
满足光合作用的需要；调节气候
*
编辑课件
14
气候变化与 粮食安全
研究结果表明，与目前常用的１９５１年至１９ ８０年中国种植制度气候区划结果相比，１９８ １年以来由于气候变暖，在陕西、山西、河北、 北京和辽宁，一年两熟种植北界明显向北移动； 在湖南、湖北、安徽、江苏和浙江一年三熟种植 北界向北空间位移明显。在不考虑品种变化、社 会经济等方面因素的前提下，各省的种植制度由 一年一熟改变为一年二熟，粮食单产平均可增加 ５４％至１０６％；由一年二熟变成一年三熟， 粮食单产平均可增加２７％至５８％。
三、土壤有机硫的矿化
一、土壤氮循环
四、土壤无机硫的生物固定
二、大气氮的沉降
五、硫的氧化和还原
三、大气氮的生物固定
六、硫的吸附和解吸
四、土壤有机氮的矿化
七、土壤硫的调控和管理
五、土壤铵的硝化
§10-5 土壤钾的生物地球化学循环
六、土壤无机氮的生物固定
一、土壤钾的循环
七、土壤铵离子的矿物固定
二、土壤钾的固定
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。
编辑课件
4
§10 土壤元素的生物地球化学循环
八、土壤氨的挥发
三、土壤钾的释放
九、土壤硝酸盐淋失
四、土壤钾的损失
十、土壤反硝化损失
五、土壤钾的控制与管理
十一、土壤中氮损失的环境效应
§10-6 土壤微量元素的生物地球化学循环
十二、土壤氮的调控
一、土壤微量元素的循环
§10-3 土壤磷的生物地球化学循环
二、土壤微量元素的吸附与解吸固定
一、土壤磷循环
三、土壤微量元素的沉淀与溶解
呼吸、燃烧、工业利用
海洋中C
光合作用
空气CO2 质土
绿色植 物
矿 化
壤 有 动物 微生物
机
石油煤
(一)土壤碳库在生物地球化学 (三)土壤碳循环对环境的影响
循化中的周转
(四)当前土壤碳循环研究存在
(二)土壤碳循环对土壤氮、硫、 的问题
磷循环的影响
*
编辑课件
7
二、土壤的光合作用
绿色植物吸收太阳光的能量，同化C02和H2O， 制造有机物质并释放氧的过程，称为光合作用，是 土壤碳循环中重要的碳同化途径。光合作用产生的 有机物质主要是碳水化合物，它是土壤有机碳的最 初来源：
*
编辑课件
9
§10 土壤元素的生物地球化学循环
四、土壤碳的固定
土壤碳库是地球系统处于活跃状态的最 大碳汇，也是温室气体的主要碳源。土壤的 巨大碳容量和天然固碳作用，能最有效地减 缓碳释放。
关键：植树造林，扩大绿色植物在地面 的覆盖率，促进光合作用和减少呼吸作用， 延长有机碳在土壤中的存留时间。
*
编辑课件
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物
四、土壤微量元素的氧化与还原
固定
*
三、土壤磷的吸附与解吸
五、土壤微量元素的络合与离解
编辑课件 六、土壤微量元素的调控与管理
5
§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
*
编辑课件
6
§10 土壤元素的生物地球化学循环
编辑课件
15
但是气候变暖，影响粮食安全的气象 灾害（干旱、洪涝、冻害等）和病虫 害也越来越频繁，针对气候变化和可 能带来的不利影响，研究农业灾害预 警及风险评估技术，建立现代防灾减
10
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。
(二)土壤碳循环与大气中CH4浓度 大气中每年有386×1012g C的CH4被氧化为C02；每年土壤净损失和大气净积累的
CH4为23×1012g–28×1012g C。 湿地中90％的CH4在回到大气之前被氧化成C02。
(三)CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响
*
编辑课件
13
§10 土壤元素的生物地球化学循环
第十章 土壤元素的生物地球化 学循环
编辑课件
1
§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 壤元素的生物地球化学循环。
*
编辑课件
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
*
编环
三、土壤呼吸作用
在断分从压土梯壤度中的向作大用气下扩，散驱，使同C时O2气使体O分2分子子不不 CO2
O2
断从大气向土壤空气扩散。土壤的这种从大
气，中称吸为收土O壤2，呼同吸时。排出CO2的气体扩散作用