农学土壤养分循环
农业生态系统中养分循环的特点
农业生态系统中养分循环的特点农业生态系统中养分循环是指养分在农业生态系统中通过一系列的过程和作用不断循环利用的过程。
养分循环是维持农业生态系统稳定运行的重要机制之一，它保证了农作物的正常生长和发育，同时也对环境质量和生物多样性起到了重要的影响。
下面将从养分来源、养分转化和养分利用三个方面对农业生态系统中养分循环的特点进行详细的解释。
养分来源。
农业生态系统中的养分主要来自于土壤、气候和外源性输入。
土壤是养分的主要来源之一。
土壤中含有丰富的有机质和无机盐，包括氮、磷、钾等多种养分，这些养分是作物生长所必需的。
气候条件也会对养分的来源产生影响。
例如，降水的多少和分布对土壤中养分的溶解和淋失起着重要的调节作用。
此外，农业生态系统还会受到外源性输入的影响，包括化肥、农药和有机肥等。
这些外源性输入会改变农业生态系统中养分的含量和组成，对养分循环产生一定的影响。
养分转化。
农业生态系统中的养分通过一系列的微生物和生物化学反应进行转化。
养分的转化主要包括有机养分向无机养分的转化和无机养分的转化。
有机养分向无机养分的转化是指有机质在土壤中被微生物分解成无机盐的过程，这个过程被称为矿化作用。
矿化作用是农业生态系统中养分循环的重要环节，它释放出的无机盐是作物吸收和利用的重要来源。
无机养分的转化是指无机盐在土壤中的吸附、迁移和转化的过程。
这个过程受到土壤理化性质和微生物活动的影响，它决定了养分在土壤中的有效性和可利用性。
养分利用。
农作物对养分的吸收和利用是农业生态系统中养分循环的最终环节。
农作物通过根系吸收土壤中的养分，并将其转化为生物体内的有机物质。
养分的利用效率对农业生产和环境质量都有着重要的影响。
高效利用养分能够提高农作物产量，减少化肥施用量，降低环境污染风险。
农业生态系统中的其他生物也会参与养分的利用过程。
例如，土壤中的微生物通过分解有机质和固定氮等方式参与养分的循环和利用。
农业生态系统中养分循环具有养分来源多样、养分转化复杂和养分利用高效的特点。
土壤养分循环(精)
（五）土壤磷的调节
1、活性磷和磷的固定
只有那些不溶性磷化合物和保持在粘粒或有 机质中的固持态磷才称为固定态的磷，这部分磷 占土壤全磷的95%以上，又称为非活性磷。
土壤中可被植物吸收的磷组分称为土壤的有效磷
2、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。
硝态氮化合物
（2）硝化作用
硝化微生物 2NO2- + O2 2NO3- + 40千卡 以(硝化细菌Nitrobacter为主)
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。
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．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。
第三章土壤养分循环
嫌气状态 O2 < 5%或土壤溶液中 [O2] < 4 10-6M Eh < 344mv (pH = 5时)
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。
植物根系在以下几个方面影响反硝化作用
③ 在通气良好； ④ 温度较高且特别敏感；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值要求在4.8~5.2
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
2．硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2HN4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
以(Nitrosonas为主)
如有机质的C/N比值小于15：1时,在其矿化 作用一开始,它所提供的有效氮量就会超过微生 物同化量,使植物有可能从有机质矿化过程中获 得有效氮的供应。
（二）施肥的影响
施用新鲜有机物质如桔秆、绿肥等，能激发 土壤原来有机质－－腐殖质的分解，这称为激发 效应（又称起爆效应）
施用矿质氮肥也能促进原来土壤有机氮的分 解、释放，也称为激发效应（起爆效应）
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；
Ca、B、Cl对高等植物是必需的，但对微生物，特别是真 菌的生长则并不必需。
此外，钡、硅、铝、碘与镓几种元素只对少数几种植物必 需。
农作物多数属于高等植物，所以其必需的营养元素 一般有16个：C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg、Fe、
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩
土壤养分循环
第十章土壤养分循环土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。
土壤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一、土壤氮素循环（一）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有效氮。
另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。
（二）土壤的氮的获得（来源）1土壤氮的获得（来源）（1）土壤母质中的矿质元素（2）大气中分子氮的生物固定大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。
（3）雨水和灌溉水带入的氮灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。
大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。
（4）施用有机肥和化学肥料2土壤N存在形态土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。
有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。
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，常总被称为速效态氮。
3土壤中氮的转化（1）有机态氮的矿化过程含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程矿化过程：第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，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下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。
农业生态系统养分循环的一般模式
农业生态系统养分循环的一般模式以农业生态系统养分循环的一般模式为标题，下面来详细探讨一下农业生态系统中养分的循环过程。
农业生态系统是由土壤、植物、动物和微生物等组成的一个复杂的生态系统。
在这个系统中，养分的循环起到了至关重要的作用。
养分循环是指养分在生态系统内不断地被循环利用的过程，包括养分的吸收、转化和释放等。
养分循环的起点是土壤。
土壤中含有大量的养分，如氮、磷、钾等。
这些养分主要来源于植物残渣的分解、动物粪便和微生物的代谢等过程。
当植物生长时，它们会通过根系吸收土壤中的养分，将养分转化为自身所需的有机物质和营养物质，以支持它们的生长和发育。
植物在生长过程中会释放一部分养分到土壤中。
这些养分来自于植物的死亡、腐烂和排泄等过程。
这些养分在土壤中被微生物分解，转化为无机形式的养分，并被其他植物再次吸收利用。
这种养分的循环过程称为有机养分循环。
土壤中的养分还会通过动物的摄食、排泄和死亡等过程进入生态系统。
动物通过食物链的形式，将植物中的养分转化为自身所需的能量和养分。
当动物死亡时，它们的尸体和排泄物中的养分又会返回到土壤中，进入养分循环的过程。
这种养分的循环过程称为无机养分循环。
微生物也是养分循环中不可或缺的一部分。
微生物通过分解有机物质，将其转化为无机养分，并释放到土壤中。
这些无机养分又被其他生物吸收和利用，形成了一个闭环的循环过程。
总结起来，农业生态系统中的养分循环过程是一个复杂而精密的系统。
土壤是养分循环的起点和终点，植物、动物和微生物在其中起到了关键的作用。
通过吸收、转化和释放等过程，养分在生态系统内不断地被循环利用。
这一循环过程保证了农业生态系统的可持续发展和生物多样性的维持。
在实际的农业生产中，我们可以通过合理施肥、轮作种植、农田灌排等措施来促进养分的循环利用。
合理施肥可以补充土壤中的养分，提高植物的产量和品质。
轮作种植可以改善土壤的养分结构，避免单一作物对养分的过度利用。
农田灌排可以避免养分的流失和污染，保护农业生态系统的健康和稳定。
9、第九章 土壤养分循环
五、土壤磷的调节
1、活性磷和磷的固定
只有那些不溶性磷化合物和保持在粘粒或有 机质中的固持态磷才称为固定态的磷，这部分磷 占土壤全磷的95%以上，又称为非活性磷。
土壤中可被植物吸收的磷组分称为土壤的有效磷
2、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。
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。
4．生物固定
5、硝酸盐的淋洗
四、土壤氮素的调控
（一） C/N比影响
（二）施肥的影响
（三）淹水、灌溉的影响
1、在水田剖面的不同层次上，氮素的形态不同； 2、在水田中无机氮素以铵态氮为主； 3、反硝化作用明显；
（1）化学沉淀机制
（2）表面反应机制
该固磷作用发生在土壤固相的表面。具体可分为： ① 表面交换反应（pH 5.5~6.5） 通过土壤固相表面的OH-和溶液中的磷根交换，
② 表面上次生化学反应
在土壤CaCO3晶核的表面通过化学反应或吸附形成一层 CaHPO4的膜状沉淀。 ③ 阳离子吸附机制（中性土壤）
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
土壤养分循环和作物生产效率的研究
土壤养分循环和作物生产效率的研究农业是人类社会的基本产业，也是保障人类生存的重要产业之一。
而在农业生产的过程中，土壤养分循环和作物生产效率是非常重要的环节。
在这方面的研究对于发现农业生产中的问题，提高农产品质量和产量以及保持农业生态平衡都有着非常重要的意义。
土壤养分循环是指通过作物吸收养分，经过作物的代谢和分解，以及其他微生物的作用，将养分转化为有机物和无机盐，再通过土壤中的有机质分解和肥料施用等途径，重新被作物利用的过程。
土壤养分循环的好坏是直接决定了作物生产效率和质量等方面的问题的。
作物生产效率是指单位面积上的作物产量，而养分的供应是作物生产效率的一个关键因素。
不同的作物需要的养分也是不同的，因此在栽培作物的过程中，对于不同种类的作物，施肥的方式和时间也是不一样的。
如果养分供应不足，作物就会长得不健康，产量也会受到影响。
而如果养分供应过多，就可能导致农业环境的恶化，比如表层的土壤枯萎、酸化等现象，从而导致农产品的质量下降。
如何合理利用和循环土壤养分，同时提高作物生产效率呢？这是需要从很多方面来探究的问题。
首先，要注意施肥的方式和时间。
根据不同的土壤类型和作物需要，选择合适的肥料和合理的施肥量是非常重要的。
同时，要注意养分的平衡，防止某些元素过多或过少的情况出现。
此外，还能利用现代化的科技手段，研究适合不同作物生长的土壤改良剂，并结合植物生理学的知识，研究出种植作物的最佳方法。
其次，要发挥土壤生态系统的作用。
在土壤中含有大量的微生物和其他生物，它们可以使用和循环养分，从而创造出理想的土壤条件。
因此，保持土壤生态系统的平衡和健康就显得非常重要。
还可以利用微生物的技术，研究不同处理方式对于土壤微生物种群的影响，从而进一步发挥微生物的作用，促进土壤养分的循环和作物健康生长。
最后，要注重土地的合理利用和保护。
在现代化农业生产中，很多农业生产者倾向于大规模的专业化生产，导致大规模的空地出现。
这种情况不仅浪费了可用的土地资源，还破坏了生态系统的平衡。
土壤养分循环
矿物固定态铵离子的含量与土壤中其他交换性阳离子的种类和性质有关， 尤其与钾离子的含量关系密切。土壤的干湿交替、酸碱度等对铵的矿物 固定或固定态铵的释放也有直接的影响。
在某些森林土壤O层和A层中大约有一半的氮以固定态铵或者与腐殖质化 学结合态的形式被固定。
三、土壤中氮素的循环转化及其调节 （二）土壤氮素内部转化（氨化作用、硝化作用、固持） 一般把有机态氮转变成氨态氮和硝态氮的过程（氨化和硝化作用）统称 为矿化过程（nitrogen mineralization ）。
核酸是一类含磷、氮的复杂有机化合物，是直接从生物残体特别是微生 物体中的核蛋白质分解出来的。经微生物酶系作用分解为磷酸盐后即可 为植物吸收。
3、磷脂类（不足1%）
一类不溶于水而溶于醇或醚类的含磷有机化合物，普遍存在于动植物及 微生物体内。磷脂类化合物经微生物分解转化为有效磷后才能被植物利 用。
二、土壤中磷素的存在形态及其有效性 土壤无机磷：（占土壤全磷2/3~3/4） 1、难溶类磷酸盐类 （1）磷酸钙（镁）类化合物（以Ca-P表示） 指磷酸根在土壤中与钙、镁等碱土金属离子以不同比例结合形成的一系 列不同溶解度的磷酸钙、镁盐类。它们是石灰性或钙质土壤中磷酸盐的 主要形态。 在我国北方石灰性土壤中常见的磷酸盐有磷灰石[ Ca5(PO4)·F]、羟基磷灰 石[ Ca5(PO4)3·OH]、磷酸三钙[ Ca3(PO4)2]和磷酸八钙[Ca8(PO4)6·5H2O]、磷 酸十钙[ Ca10(PO4)6·(OH)2 ]。
农业科普农作物的养分循环与利用
农业科普农作物的养分循环与利用农作物的养分循环与利用是农业中的一个重要环节。
合理地管理养分循环可以提高农作物的生长发育，增加产量，并减少环境污染。
本文将探讨农业中养分循环的过程以及如何利用这些养分来最大程度地增加农作物的产量。
一、农作物养分循环的过程1.1 养分的吸收在农业生产中，农作物通过根系吸收土壤中的养分。
主要的养分包括氮、磷、钾等元素，以及微量元素如铁、锌等。
农作物根系通过与土壤中的根际微生物共生关系，吸收这些养分并将其转化为生物可利用的形式。
1.2 养分的转化与迁移一旦农作物吸收了养分，这些养分会经过转化和迁移过程，传输到农作物的其他部位。
例如，氮元素会在农作物体内被转化成氨基酸、蛋白质等有机物，磷元素会转化为核酸和磷脂，钾元素会迁移到叶片、果实等部位。
1.3 养分的回收与流失随着农作物生长发育的进行，部分养分会被农作物的根系吸收，另一部分可能会通过农作物的叶片、茎秆以及残留物返回到土壤中，形成养分的回收。
然而，由于不合理的耕作和施肥管理，部分养分也会被大量流失到土壤、地下水和水体中，导致资源浪费和环境污染。
二、养分循环与农业可持续发展2.1 肥料的合理施用为了实现养分的循环和利用，农业生产必须合理施用肥料。
通过科学调查土壤的养分状况和农作物的营养需求，可以准确地施用合适的肥料。
此外，也应注意合理的施肥量和施肥时机，避免养分的过度供应和浪费。
2.2 农作物秸秆的利用农作物收获后，留在地里的秸秆可以被充分利用。
秸秆是一种重要的有机肥料，其含有丰富的养分，如氮、磷、钾等元素。
将秸秆还田可以有效改善土壤质地，增加土壤有机质的含量，并且减少化学肥料的使用。
2.3 循环农业的推广循环农业是一种可持续发展的农业模式，其目标是最大化地利用农作物养分。
循环农业通过耕种方式、养分管理和有机废弃物的处理来实现养分的循环利用。
例如，利用农田间作物轮作和绿肥来改善土壤养分结构，减少养分流失和农药使用。
三、养分循环的挑战和前景3.1 养分流失和农业污染不合理的施肥和耕作管理会导致养分的流失，形成农业污染。
《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
土壤养分循环和微生物作用
土壤养分循环和微生物作用土壤是地球表面最薄、却又最为重要的生物圈之一。
土壤中有数百种不同的微生物，它们与土壤内的植物根系紧密联系在一起，共同维护着地球生态系统。
其中，土壤养分的循环和微生物作用是不可分割的一部分。
一、土壤养分循环土壤养分的循环指的是氮、磷、钾等元素在土壤中的循环过程。
这些养分无法被生物直接吸收利用，必须经过微生物的作用才能被转化成可供植物吸收利用的形式。
1. 氮的循环氮素是植物体内含量最多的元素之一，但它的存在形式却限制了其利用率。
氮气是一种相对稳定的气体，无法被大多数生物直接利用。
因此，氮通常以氨和硝酸盐的形式出现在土壤中。
土壤中的氮素来源主要来自空气中的氮气，以及矿物质中的氨和硝酸盐。
气态氮被微生物固定后，逐步转化为其他化合物。
例如，氮气经过氮化作用转化为氨，再通过硝化作用转化为硝酸盐。
硝酸盐，则可以被植物吸收利用。
而土壤中的氨则可以被硝化细菌氧化成硝酸盐，形成完整的氮循环。
2. 磷的循环磷是植物生长必需的元素之一，但它在自然界中的分布比较均匀，难以被植物直接吸收利用。
因此，磷主要以矿物质的形式出现在土壤中，例如磷灰石、食盐石等。
土壤中的磷可以通过微生物的作用释放出来，常见的方式有真菌或细菌通过分泌酸类将磷酸根从磷矿物中释放出来；磷酸根离子与肥料中的阳离子形成难溶的盐类沉淀在土壤粒子表面。
这些难溶的盐类会经过微生物的作用逐渐分解，释放出可供植物吸收的磷。
3. 钾的循环钾是植物生长所需的第三大元素，它的主要来源是土壤中的矿物质和有机物。
土壤中的钾通常以不稳定的离子形式出现，需要通过吸附作用绑定在土壤粒子表面。
当植物根系吸收土壤水分时，会与土壤中的钾离子发生交换反应，将钾离子吸附到植物根系表面。
而土壤中的钾亦可经由微生物、淋洗、植物残体、动物粪便等途径释放，完成循环。
二、微生物作用微生物的作用对于土壤中养分的循环非常重要。
微生物在土壤中参与了一系列的生化反应，对土壤中有机物的分解、营养元素的固定、转化等过程发挥着重要作用。
土壤养分循环与土壤改良技术
土壤养分循环与土壤改良技术土壤养分循环是一个复杂而又至关重要的过程。
土壤中的养分并非是一成不变的，而是处于不断的转化和循环之中。
土壤中的养分主要来源于岩石风化、动植物残体的分解等。
在自然环境下，岩石经过风化作用逐渐破碎，其中所含的矿物质元素释放到土壤中，这是土壤养分的初始来源之一。
动植物残体则包含着丰富的有机物质，当它们进入土壤后，开始被微生物分解。
微生物在这个过程中扮演着极为重要的角色。
例如，细菌和真菌会将动植物残体中的复杂有机化合物分解为简单的无机化合物，像把蛋白质分解为铵态氮等。
土壤养分的循环有着多种形式。
其中氮循环尤为典型。
空气中的氮气是氮元素的一个巨大储存库，但植物不能直接利用氮气。
这时候，土壤中的一些微生物，如固氮菌，能够将氮气转化为植物可吸收利用的铵态氮，这个过程被称为生物固氮。
铵态氮一部分会被植物吸收，一部分会在土壤中经过硝化细菌的作用转化为硝态氮。
而植物吸收的氮元素，在植物体内参与各种生理生化过程，当植物残体进入土壤后，氮元素又会被微生物重新分解转化，再次参与到土壤的氮循环之中。
磷元素的循环也有其独特之处。
磷主要来源于岩石中的磷矿石，在风化过程中，磷元素释放到土壤中。
但是磷在土壤中的移动性较差，容易被土壤颗粒吸附固定。
这就使得磷元素在土壤中的有效性较低，植物对磷的吸收相对较难。
土壤中的有机磷也需要经过微生物的矿化作用，转化为无机磷才能被植物吸收。
钾元素在土壤养分循环中同样不可或缺。
土壤中的钾有矿物态钾、缓效钾和速效钾等不同形态。
矿物态钾需要经过长时间的风化才能释放出可利用的钾离子，缓效钾可以缓慢释放，而速效钾能够被植物直接吸收。
植物吸收钾离子后，在植物体内调节细胞渗透压等生理过程，植物残体归还土壤后，钾元素又重新回到土壤的养分循环体系中。
随着农业生产的发展和人类活动对土壤的影响，土壤改良技术变得日益重要。
一方面，有机物料添加是一种常见的土壤改良技术。
像农家肥、绿肥等有机物料施入土壤后，能够改善土壤的物理性质。
六循环知识点总结
六循环知识点总结六循环是指统筹土壤养分、水分、温度、光能、气体和微生物等因素的作用和调控，以促进土壤中降解有机物和抑制植物病害。
六循环是现代生态农业的重要理论基础，对于提高农作物产量和品质、保护生态环境具有重要意义。
本文将从六循环的基本概念、作用机制和应用价值等方面进行总结。
一、六循环的基本概念六循环是指土壤中的有机物质和无机物质通过循环方式促进生物、土壤和光照作用的有机结构正确地进行合成和降解，从而自然地促进农作物的生长发育，实现生态循环。
六循环是生态农业的基本理论之一，是指通过调控土壤的六要素，即养分、水分、温度、光能、气体和微生物，实现土壤健康和农作物产量和品质的提高。
二、六循环的作用机制1. 养分循环养分循环是指土壤中有机质和无机质之间相互作用的过程。
生物有机质中含有大量的碳、氢和氧，可以通过微生物分解成无机质，如氮、磷、钾等，重新供给给植物。
无机质也可以通过植物的吸收，被转化成有机质，实现充分循环利用。
养分循环的作用是维持土壤肥力，提高植物的养分利用效率，促进农作物的生长发育。
2. 水分循环水分循环是指土壤中水分的输入和输出的过程。
土壤中的水分会受到降雨、蒸发、植物吸收和地下径流等因素的影响，形成水分的循环。
合理调控土壤水分循环有利于提高土壤湿度，保持作物的生长需要，减少枯萎和水分stress。
3. 温度循环温度循环是指土壤中的温度变化对植物生长发育的影响。
土壤中的温度受到气候、土壤的性质和植被的覆盖等因素的影响，形成温度的循环。
合理调控土壤温度循环有助于提高植物生长速度，促进植物根系的发育和作物产量的提高。
4. 光能循环光能循环是指土壤中的光照对植物生长发育的影响。
光能是植物光合作用的能量来源，是植物生长发育的重要环节。
土壤中的光照受到地理位置、热量和植被的覆盖等因素的影响，形成光能的循环。
合理调控土壤光能循环有利于提高植物光合作用效率，促进植物的生长和养分的积累。
5. 气体循环气体循环是指土壤中的氧气、二氧化碳和其他气体对植物生长发育的影响。
农田土壤生态系统养分循环通则
表6－2 两种耕作制度及在两种施肥方式下施入土壤生态系统的养分量（引自：同上） 熟制和施肥 常规化肥 有机肥 熟制 两熟 三熟 两熟 三熟 N 412.5 534.0 316.5 384.0 P 102.8 95.9 252.0 309.0 K 64.1 61.4 208.5 264.0 Ca 143.9 137.6 183.0 232.5 Mg 37.5 36.2 116.7 141.9 Fe 24.2 24.3 68.6 93.9 Mn 4.0 3.8 16.7 15.0 Si 448.5 426.0 1390.5 1686.0
16
第三部分 土壤生态系统养分循环与土壤生产力
1、稳定库容，提高土壤养分的缓冲容量
无机化肥的优点：能快速增加土壤中速效养分的含量。 缺点：高浓度易溶性养分可能由于固定、汽化、渗漏等因素 造成损失；造成土壤紧实，通透性差。
有机肥的优点：含有作物需要的大部分养分；能稳定库容；提高
土壤养分的缓冲容量；改善土壤结构和透气性（土壤大孔隙增多， 容重变轻，收缩率和破碎系数变小）；养分作用周期长、损失少。
最小限制因子定理：指当土壤生态系统中土壤有效养分
含量不能满足植物生长需求而又缺乏有效人为补充时， 作物的生物量、经济产量往往取决于那些处于最少量状态的
营养元素，低于某种生物需要的最小量的任何特定因子是决定 该种生物生存和分布的根本因素。
19
4、合理的管理措施
耕作方式通过影响土壤水、热、气环境因素作用于养分循环，
4
土壤活动库 根 系 土壤固定库
土壤环境 （地表水、地下 水、大气等）
图6－1 土壤生态系统养分循环中土壤库组成示意图
5
土壤生态系统中的养分在三个库和几个通道间循环
土壤养分循环与土壤改良技术
土壤养分循环与土壤改良技术土壤，是大地的肌肤，是农业生产的基石，也是生态系统的重要组成部分。
在土壤的世界里，养分循环如同一场永不停息的舞蹈，而土壤改良技术则是为这场舞蹈增添活力与和谐的魔法。
土壤养分循环，简单来说，就是土壤中各种营养元素在生物、物理和化学作用下不断转化、迁移和循环的过程。
就好像一个巨大的仓库，里面的货物（养分）不断地进进出出，以满足植物生长和生态系统的需求。
氮、磷、钾是植物生长的三大主要养分。
氮在土壤中可以通过微生物的作用，从有机氮转化为无机氮，供植物吸收利用。
而植物吸收氮后，通过自身的代谢和死亡分解，又将氮重新归还给土壤。
磷的循环相对较为缓慢，它在土壤中容易被固定，难以移动，但在风化和微生物的作用下，也能逐渐释放出来。
钾则相对活跃，在土壤溶液和矿物之间不断交换。
除了这三大元素，还有许多微量元素如铁、锰、锌、铜等，它们在土壤中的循环虽然量少，但同样至关重要。
微量元素的缺乏或过量，都可能导致植物生长异常。
然而，由于人类活动的影响，如过度施肥、不合理的耕作方式、工业污染等，土壤养分循环常常被打破平衡。
这就像是舞蹈中的节奏乱了，舞步变得不协调，直接影响到土壤的肥力和生态功能。
为了让土壤恢复健康，让养分循环重新步入正轨，各种土壤改良技术应运而生。
首先要提到的是有机肥料的应用。
有机肥料，如腐熟的畜禽粪便、堆肥、绿肥等，富含丰富的有机质和各种养分。
它们不仅能直接提供植物所需的营养，还能改善土壤结构，增加土壤的保水保肥能力，促进微生物的活动，从而间接提高土壤养分的有效性。
轮作也是一种有效的土壤改良技术。
不同的作物对养分的需求和吸收方式各不相同。
通过合理的轮作，比如将豆科植物与禾本科植物轮作，可以充分利用土壤中的养分，减少病虫害的发生，同时还能改善土壤的理化性质。
土壤深耕则可以打破土壤的板结层，增加土壤的通气性和透水性，促进根系的生长和养分的吸收。
但深耕也要适度，避免过度破坏土壤结构。
另外，生物改良技术也越来越受到重视。
土壤生态学课件 第四章 农田土壤生态系统养分循环通则
缓冲容量，改善土壤结构和透气性，养分作用周期长、损失少；但有 机肥养分释放慢，难以很快见效。
2、调节输入输出平衡，维持养分循环持续性
– 短期养分亏损可利用库容的缓冲性维持生产力，但长期亏损则不然。 – 过多的养分赢余不仅会影响经济效益，也会影响环境污染。
3、调节养分比例平衡
– 根据最小限制因子定理是指当土壤生态系统中土壤有效态养分含量不
第四章 农田土壤生态系统养分循环通则
第一节 土壤生态系统养分循环 第二节 稻田土壤生态系统中养分循环特点 第三节 土壤生态系统养分循环与土壤生产力
第一节 土壤生态系统养分循环
一、相关概念
1、土壤生态系统物质循环：土壤生态系统中，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。 物质循环包括营养元素的循环、水循环和与之相关的部分元素的生物地球 化学过程。 2、营养元素在土壤-植物间的循环过程称为生物小循环 3、整个生物圈内，化学元素沿着土壤圈-水圈-大气圈之间的循环过程称 为生物地球化学循环，是一定区域或整个生物圈内大范围、长时间的循环 过程，被认为是土壤生态系统与生物圈其他部分的有机叠加。 4、土壤生态系统的养分循环过程，界于生物小循环与生物地球化学循环 之间，具有循环周期短，涉及范围较小的特点，是生物地球化学循环的基 础。
二、养分循环的库与流
1、养分库：土壤生态系统中养分储存或固定的场所。主要有土壤库、植 物库与大气库 2、养分流或养分通道：养分库之间的营养元素的迁移途径。土壤养分在 库间进行循环流动，并通过物理、化学及生物过程与环境进行营养元素交 换。
3、土壤生态系统养分流的概况： （1）植物-土壤 土壤 植物 大气 植物 大气 土壤 植物：植物养分吸收； 土壤 ：凋落物、残体、根系分泌物、种子、秧苗。 植物：植物固氮及植物对其他及对来自大气营养物质的吸收 大气：气体物质挥发，水分蒸腾、植物呼吸 土壤：微生物固氮、大气干湿沉降 大气：土壤中物质挥发及气化
《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
农田土壤养分循环与保护
农田土壤养分循环与保护农田土壤养分的循环和保护对于农业生产的可持续发展起着至关重要的作用。
土壤中的养分是植物生长所必需的营养物质，而合理的养分管理不仅能提高农作物的产量和品质，还能保护土壤资源、促进生态环境的健康发展。
本文将从不同角度探讨农田土壤养分的循环和保护。
一、农田土壤养分循环机制农田土壤中的养分主要包括氮、磷、钾等。
这些养分的循环是一个动态平衡的过程，主要受到土壤微生物、作物根系和环境因素的影响。
首先，土壤微生物在农田土壤养分循环中发挥着重要的作用。
它们能够分解有机物质，将有机养分转化为无机形式，供植物吸收利用。
同时，一些特殊的微生物还能够固氮、溶磷等，为农作物提供养分。
其次，作物根系通过吸收土壤中的养分来满足生长发育的需求。
作物通过根系释放有机酸和酶类物质，促进养分的溶解和吸收。
此外，作物的生长周期和养分需求量也会影响养分的循环。
最后，环境因素也对农田土壤养分循环产生影响。
例如，土壤的质地、pH值、温度和湿度等因素都会影响养分的有效性和转化速度。
合理的土壤水分管理和土壤改良措施能够提高养分的利用效率。
二、农田土壤养分保护的重要性农田土壤养分的保护是农业可持续发展的基础。
合理的养分管理可以减少养分的流失和浪费，提高农作物的利用效率，减少对环境的负面影响。
首先，合理的施肥方式能够减少养分的流失。
传统的化肥施用方式往往会造成养分的大量流失，导致土壤贫瘠和环境污染。
通过精确施肥技术，如基于土壤测试的施肥和定向施肥，可以根据具体作物和土壤条件提供适量的养分，避免过量施肥和养分的流失。
其次，农田土壤的保护需要注意有机物的循环利用。
有机肥料的施用能够增加土壤有机质含量和养分储存，改善土壤结构和保持水分。
农田秸秆还田和绿肥种植等措施能够有效促进农田土壤养分的循环利用。
最后，科学合理的耕作措施也是农田土壤养分保护的关键。
合理轮作和间作可以分散作物养分需求，减少养分的集中消耗。
适时翻耕和覆盖耕作能够减少养分的流失和土壤侵蚀。
土壤化学之养分循环
11
土壤氮素损失：反硝化作用 土壤氮素损失：
在通气不足或供氧不良的条件下，土壤中的一些厌氧微生物将 在通气不足或供氧不良的条件下，土壤中的一些厌氧微生物将NO3转化为气态氮素而损失的过程。 或NO2-转化为气态氮素而损失的过程。
NO3 →NO2 →NO↑ →N2O ↑ →N2 ↑
第三部分 土壤化学 3、养分循环
1
土壤质量：狭义（农学） 土壤质量：狭义（农学）
土壤维持植物生产的能力
作物健壮生长、 作物健壮生长、良好发育
气、热
支撑
水分
养分
土体、 土体、耕层结构
保水供水能力
养分转化与供应能力 养分转化与供应能力
适宜的土体构型、 适宜的土体构型、质地 良好的耕层结构 较高的有机质水平
土壤胶体固定：土壤中的NH 被土壤胶体吸附而降低有效性的过程。 土壤胶体固定：土壤中的NH4+被土壤胶体吸附而降低有效性的过程。 土壤胶体吸附的NH 在一定条件下可以释放出来（解吸附）， ），成为 土壤胶体吸附的 4+在一定条件下可以释放出来（解吸附），成为 有效养分，被植物利用。 有效养分，被植物利用。
SO
固定 解吸附
土壤无机N 土壤有机N
淋失
可溶性 有机氮 (SON) 淋失
吸附或固定 固定
SO
胶体吸 附、固 定的N
7
空气中的气态氮素： 主体：N2 (N≡N) 微量：NO, NO2, N2O, NH3
共生生物固氮
土 壤 中 氮 素 的 转 化 过 程
燃烧 化石能
挥发
人类
肥料 NH3, NH2, NO3 干湿沉降作用 反硝化作用 植物组织中的N素 施肥 有机质和其它R–NH2 微生物合成 土壤生物(SO)
农田生态系统的养分循环原理
农田生态系统的养分循环原理农田生态系统是一个复杂而又有序的整体，其中养分循环起着至关重要的作用。
一、农田生态系统养分的来源（一）土壤本身的养分储备土壤是农田生态系统养分的重要来源之一。
土壤中包含了各种矿物质，如氮、磷、钾等大量元素以及铁、锰、锌等微量元素。
这些矿物质经过长期的地质作用和土壤形成过程而积累在土壤之中。
例如，土壤中的钾元素，一部分以长石、云母等矿物的形式存在，在自然的风化作用下，这些矿物会逐渐分解，释放出钾离子，从而为植物生长提供可利用的养分。
土壤中的有机质也是养分的重要来源。
动植物残体在土壤中经过微生物的分解转化，形成腐殖质。
腐殖质含有丰富的氮元素，还能改善土壤的物理性质，增加土壤的保肥能力。
（二）施肥的补充为了满足农作物高产的需求，施肥是补充农田养分的重要手段。
肥料分为有机肥和无机肥。
有机肥如农家肥（包括动物粪便、堆肥等），它含有大量的有机物质。
这些有机物质在土壤中分解时，不仅能释放出氮、磷、钾等养分，还能为土壤微生物提供能源物质，促进土壤微生物的活动。
无机肥则具有养分含量高、肥效快的特点。
例如尿素，它是一种常用的氮肥，含氮量高，施入土壤后能迅速被植物根系吸收。
合理施肥能够有效地补充土壤中缺失的养分，维持农田生态系统的养分平衡。
二、植物对养分的吸收（一）根系的吸收作用植物的根系是吸收养分的主要器官。
根系具有众多细小的根毛，根毛极大地增加了根系与土壤的接触面积。
例如，小麦的根系非常发达，根毛密集，能够有效地从土壤中吸收各种养分。
植物根系吸收养分主要通过主动运输和被动运输两种方式。
对于一些离子态的养分，如钾离子、铵根离子等，根系可以通过主动运输逆浓度梯度吸收。
这一过程需要消耗能量，由植物细胞中的线粒体提供。
而对于一些小分子的养分，如二氧化碳、水等，则可以通过被动运输顺着浓度梯度进入根系细胞。
（二）植物对不同养分的需求特点不同的植物对养分的需求种类和数量存在差异。
例如，豆科植物由于其根部与根瘤菌共生，能够固定空气中的氮元素，所以相对来说对氮肥的需求没有非豆科植物那么强烈。
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1、有机氮的矿化——氨化过程
氨基化 —— 复杂的含氮有机化合物降解为简单的氨 基化合物。 氨化——简单的氨基化合物分解成氨（NH3/NH4+） 2、铵的硝化：NH4+→NO3-分两步
亚硝酸微生物
2NH4++3O2 2NO2-+ O2 3、无机态氮的生物固定
2NO2-+2H2O+4H+
硝酸微生物
2NO3 -
溶解
矿物态 水溶态
吸附
吸附态
沉淀
解吸
1、水溶态磷—土壤溶液中的磷
H2PO4-、HPO42-、PO43-，其相对浓度（比例）随溶液pH 而变化。
H2PO4-
HPO42-＋H+，pK2＝7.2
当土壤溶液pH=7.2时，H2PO4-和HPO42-各占一半
pH＜7.2时以H2PO4-为主
pH＞7.2时以HPO42-为主。
2、反硝化作用，又称生物脱氮作用
在缺氧条件下， NO3- 在反硝化细菌作用下还原为 NO 、 N2O、N2的过程。 NO3-→NO2-→NO→N2O→N2
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。
3、氨态氮挥发损失
主要发生在碱性土壤中
NH4+＋OH-
NH3↑＋H2O
四、土壤氮的调控
1、维持土壤氮素平衡 土壤氮以有机态氮为主，土壤有机质平衡是氮素 平衡的基础。 （1）有机肥与无机氮肥（化肥）配合施用。
有机质C/N ＞30 氮的固定量＞矿化量 补充化肥 30～15 固定量＝矿化量 ＜15 固定量＜矿化量 补充有机质
第一节
氮素
土壤氮素循环
一、陆地及土壤生态系统中的氮循环
重要生命元素，在农业生产中为“肥料三要素”之 首。
二、土壤氮的获取、形态和转化
（一）土壤氮素含量及影响因素 1、土壤氮素含量 耕作土壤：耕作层(0.05%－0.5%) 心土层、底土层(0.02%) 草地、林地：0.5%－0.6%。 2、影响土壤氮素含量的因素
占土壤无机态磷的99%以上。石灰性土以磷酸钙盐（ Ca-P）为主，酸性土以磷酸铁盐（Fe-P）和磷酸铝盐（ Al-P）为主。 （1）Ca-P（钙磷），以磷灰石为主
氟磷灰石Ca5(PO4)3F
溶度积＝10-120.9
当NO2-＞5mg/kg时，青枯开始出现
＞15mg/kg时，青枯很快出现。
NO2-可使小麦、玉米烧种、烂芽、烂根以及幼苗死亡
第二节
P2O5%=P%×2.291
土壤磷和硫的循环
P% = P2O5% ×0.44
一、土壤磷的形态和数量
我国土壤全磷（P）含量一般为0.2～1.1g/kg，并有从 南到北渐增的地域变化趋势。 （一）无机态磷 3种相互平衡的形态
3、避免有害物质—NO2-的积累
亚硝酸盐是人的致癌物质和植物的有害物NH4+→NO2-（亚硝化过程） E0＝0.345V
NO2-→NO3- （硝化过程） E0＝0.421V
（2）pH
硝化细菌比亚硝化细菌对pH反应敏感。
NO2-易在pH＞7.3的碱性环境积累。
（3）游离NH4+的影响 氨对硝化细菌的抑制作用大于对亚硝化细菌，大量施 用铵态氮肥（特别是NH4HCO3），易造成NO2-积累。 旱育秧NO2-可使水稻幼苗出现青枯病
（三）土壤氮的形态及其有效性 1、土壤全氮
其中95%以上为有机态氮，无机态氮一般不超过
5%。土壤的全氮和有机质含量之间存在高度正相 关关系。 耕地土壤的全氮量一般低于自然土壤，其中水田土 壤的全氮量又低于旱地土壤。
据四川第二次土壤普查资料:
四川耕地土壤全氮分级面积统计 土壤面 积构成 （%） 水田土壤 土 壤 全 氮 分 级 （N，g/kg）
高 (＞1.5)
中等 (1.5～1.0)
较低 (1.0～0.75)
低 (≤0.75)
17.8
58.4
20.9
2.9
旱地土壤
14.9
22.7
28.2
34.2
全省水田土壤全氮分级面积是高、低两头小，中等大； 旱地土壤则以低等和较低为主（占62.4%）。
2、无机态氮
包括NH4+－N、NO3-－N、 NO2-－N。旱地土壤无机氮一 般以NO3- － N较多，淹水土壤则以NH4-N占优势。
4、铵离子的矿物固定
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。
三、土壤氮的损失
1、淋洗损失（NO3-的淋失） NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的土壤胶体表面 对NH4+为正吸附，而保持于土壤中；对NO3-为负吸 附（排斥作用），易被淋失。
(1) 有机质含量 (2)植被: 归还氮素、固定氮素
氮素主要存在于有机质中，二者呈平行正相关关系。
（3）气候
主要是水、热条件引起有机质的分解与合成 （4）质地 质地愈粘重、有机质含量愈高 （5）地势
主要是引起水热条件变化
（二）土壤氮素的获取
1、生物固氮(自生和共生固氮菌完成)
2、雨水和灌溉水带入氮 3、施肥（有机肥和化学肥）
水溶性磷离子是植物根系可直接吸收利用的磷， 但根际微域土壤多呈酸性，主要吸收H2PO4－离子。
2、吸附态磷
土壤固相表面吸附的磷酸根离子，主要是配位体交换 吸附（专性吸附）。 酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化物及其水 合物。
石灰性土壤的方解石（CaCO3）对磷的配位交换吸附 亦为常见。 3、矿物态磷
3、有机态氮
包括水溶性氮、水解性氮、非水解性氮。大部分是腐殖物 质。它们需经微生物分解矿化成无机氮后才能为植物吸收利用。
土壤氮的形态及其有效性
无机氮（NO3-、NH4+） 土 壤 全 氮 （N）
＜5%
＜5% 50～70% 30～50%
有 机 氮
水溶性有机氮 水解性有机氮 难矿化有机氮
速效氮
缓效氮
（四）土壤中氮的转化
（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，促进土壤原来有机氮的矿化和更新。 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，增加土壤有机质和氮的积累。
2、防止土壤氮的损失 “南铵北硝”。水田土壤不施硝态化肥和避免频繁 的干湿交替。氮肥深施（水田和旱地）。碱性土碳 铵少施，防止氨的挥发损失。应用氮肥增效剂（硝 化作用抑制剂）。