第六章土壤养分的生物有效性.

（三）不同迁移方式对植物养分供应的贡献
在植物养分吸收总量中，通过根系截获 的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是 植物根系获取养分的主要途径。 不同各种营养元素，不同供应方式的贡 献是各不相同的，钙、镁和氮（ NO 3 - ）主要 靠质流供应，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是 主要的迁移方式。在相同蒸腾条件下，土壤 溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。
按吸收效率将作物分为3类：高、中、低效
（三）根系深度与底层土壤养分的有效性
根系分布深度关系着植物从土壤剖面中获 取养分的深度和有效空间。 通常农作物的根深为50-100cm。 植物种类差异和环境因素对根系分布深度 有很大影响： 多年生植物比1年生植物根深 1 年生植物根大部分集中与 0 － 30cm 的表土 层，通常在开花期停止生长 植物可以从底土中吸收养分，不同生育期 有差异
决于植物的蒸腾率和土壤溶液中该养分的浓 度。
凡是影响植物蒸腾作用的因素均会影响质 流的速率，如：温度、光照、相对湿度等。
植物通过质流获取的养分可以由以下公式计
算：
土壤溶液 全生 质流获得养 ＝ 1 植物吸
土壤养分的长距离迁移主要靠质流。
(二)扩散(diffusion)
当根系截获和质流作用不能满足植物需求 时，随根系不断的吸收可使根表有效养分浓度 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 迁移。 土壤养分的扩散作用具有速度慢、距离短 的特点。 土壤养分的扩散速率主要取决于养分的扩 散系数。
土壤交换性钾含量 （K+cmol/kg）
0.41 4.10
土壤含水量
4% 2 40 10% 4 55 20% 8 78 30% 10 75
（二）施肥
施肥可增加土壤溶液中养分的浓度，直
接增加质流和截获的供应量。
同时，施肥加大了土体与根表间的养分
浓度差，也增加了养分扩散迁移量。
12
交换性钾 (mmol/kg 土)
主要包括:可溶性的离子态与简 单分子态养分、易分解态和交换吸 附态养分以及某些气态养分。
一.化学浸提的有效养分
（一）化学有效养分的提取 提取土壤有效养分的化学浸提剂 , 因营养 元素和土类型的不同而异。 提取原理：化学法和物理化学方法（如电 超滤法）。 （二）化学有效养分测定值的相对性 不同化学浸提方法所测出的“有效养分” 的数值在很大程度上取决于浸提剂的类型， 不同方法间缺乏相互比较的基础。
应用强度/容量关系描述土壤养分有效性， 可以从养分转化的动态过程来考虑养分的有 效性。
K+的吸附数量（Q)
土壤A
土壤B Q
IA 土壤A
IB 土壤B
土壤溶液中K+的强度(I) 两种不同容量土壤对K+缓冲力比较的图示
第二节
土壤养分的空间有效性
一、养分位置与有效性
土壤中有效养分只有达到根系表面才能 为植物吸收，成为实际有效养分。对于整个 土体来说，植物根系仅占据极少部分空间，
第六章
理论与实践

何为根际土？根际土如何进行采集？根际土 与非根际土在土壤理化性状及生物学特性方 面有何区别？
土壤中各种营养元素的全量是很丰 富的，但其中绝大部分对植物是无效的， 只有少部分在短期内能被植物吸收的土 壤养分才是植物的有效养分。 土壤中的生物有效养分具有两个基
本特点：一是以矿质养分为主；二是位 置接近植物根表或短期内可以迁移到根 表的有效养分。
“土壤养分生物有效性”的含义有三方面：
（1）土壤中矿质态养分的浓度、容量与动态 变化； （2）根对养分的获取与养分向根表迁移的方 式与速度； （3）在根系生长与吸收的作用下，土壤中养 分的有效化过程以及环境因素对养分有 效化的影响。
第一节
土壤养分化学有效性
化学有效养分是采用不同化学 方法从土壤中提取出的对作物有效 的养分。
二、影响根系生长的环境因素
（一）土壤物理因素
土壤容重增加意味着紧实度变大，大孔 隙减少，根的伸长速度降低，平均直径减少。 主根伸长受阻会激发侧根的发展，形成 密集的表层根系。
不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况
1.35g/cm3
1.50g/cm3
根系形态的改变不一定降低根的总表面积， 而影响养分吸收。 通常根系生长最适温度范围在20~250C之间。 土壤温度过高，蛋白质变性，根老化。 土壤温度过低，根系生长受抑制，直接影响吸 收；另外，低温还能降低土壤养分的供应，使 地上部生长缓慢。
在作物根毛的性状中，根毛长度、比表面 积系数较重要。
6种作物根系和根毛 性状的比较
作物种类 根半径 根毛数 根毛长度 根毛直径 根毛表面/根表面 （条/cm根） （um） （um） （mm ） 290 5.7 0.7 小 麦 0.108 560 300 4.8 0.124 1.6 莴 苣 1270 600 3.9 3.8 蓟 菜 0.056 890 430 4.3 2.5 蕃 茄 0.107 1650 40 11.0 0.2 洋 葱 0.225 1180 40 4.0 0.3 胡萝卜 0.107 1810
土壤饱和水溶液中几种养分的浓度*
养分种类 NO3NH 4 + 养分浓度(mmol/L) 0.1-2.0 0.1-2.0
H2PO4-+HPO42K+ Ca 2+ SO42Mg2+
0.001-0.02
0.1-1.0 0.1-5.0 0.1-10.0 0.1-5.0
*土壤是美国北部中性淋溶土
H2O
H2O
10
8
6 4 2 0
施肥土壤 D =27×10-7
未施肥土壤 D = 5.3× 10-7 耗竭土壤 D = 1.2×10-7
0 2 4 6 8 10 12
距根表距离 (mm)
施钾对提高土壤钾有效性的影响 （D为扩散系数 单位：cm2/s）
（三）养分的吸附与固定
吸附与固定使磷、钾、锌、锰、铁等营 养元素的移动性变小。 向土壤直接供应有机螯合态肥料，或者 施用有机肥，可减少养分的吸附和固定。
23.9
30.4 29.4 70.1 14.8
7.MeugepqkoB 法 (NH4)2 C2 O4 +NH4HCO3
46.9
（三）化学有效养分与植物吸收量的相关性 由于化学浸提法测定的有效养分是相对 值，在应用前需要与生物试验的结果进行相
关研究。
化学有效养分测定数值有时很难反映植物
的实际吸收量、生长状况和产量水平。 （四）化学有效养分在推荐施肥中的应用
二、影响根系生长的因素
土壤物理因素 土壤养分状况 土壤pH与Ca、Al 有机物
一、植物根系的特性
（一）形态结构
单子叶植物的根属须根系，粗细比 较均匀，根长和表面积都比较大。 双子叶植物的根属直根系（又称主 根系），粗细悬殊较大，根长和总吸收 表面积都小于须根系。
植物根系形态与施磷生长效应间的关系 （地上部干物重mg/株）
燕麦对无机态与有机态磷源的吸收量
磷肥种类 磷总吸收量
（P mg/盆）
来自肥料中的磷
吸收量（P mg/盆） 占总百分率
Ca(H2PO4)2
BAPA*
12.1
16.5
2.3
6.4
19
39
*BAPA系有机态含磷化合物
第三节 植物根系的生长与养分 有效性
一、植物根的特性
形态结构 根毛 根系分布深度 根系密度
舂小麦不同生育期从各土层的相对吸磷率（%）
生育期 舂小麦吸磷总量
（Kg/ha天）
土层深度（cm）
0~30 31~50
83.3 58.8 67.4 8.1 17.8 15.5
51~75
5.9 16.3 12.0
76~90
2.7 7.1 5.1
孕穗期 开花期 灌浆期
0.345 0.265 0.145
（四）根系密度与养分空间有效性 根系密度是指单位土壤体积中根的总长 度。它表示有多大比例的土壤体积向根供应 养分。
植物根获取土壤养分的模式图
地上部
土壤
3
2
根
（1、截获
1
2、质流 3、扩散）
土壤养分向根表的迁移有两种方式： 即质流和扩散。
（一）质流（ mass flow ）
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
根毛的作用： 根系的外表面积增加，缩短了养分迁移到根 表的距离，增加总吸收表面积。 加强共质体的养分运输（胞间连丝密度大）
钾吸收速率 (pmolcm-1s-1)
0.6
0.5 0.4
0.3 0.2 玉米 洋葱 0 20
番茄
油菜
黑麦草属
0.1
0
40
60
80
根毛园柱体的容积 (mm3 /cm)
在粉沙土壤上，植物根毛容积对吸K+速率的影响
植物种类 罗汉松 根形态 直径（cm） 根毛
施磷量（mg/kg）
0 10 30 90
龙
葵
>1 0.2~0.3 0.1~0.2 0.1~0.2
9 9 11 29 无 3 3 5 71 无 少 量 10 16 38 61 多而长 2 9 60 243
Байду номын сангаас
（二）根毛
除洋葱、胡萝卜等少数植物没有根毛或根 毛少而短之外，大多数农作物的根系都有根毛。 长度：0.1-1.5mm 直径: 0.005-0.025mm 密度：50-500条/mm2
在实际中常用化学有效养分含量作为推
荐施肥的依据。
建议施磷量(kg/ha)
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