第8章-土壤氮、磷循环与环境效应-环境土壤学
第8章-土壤氮、磷循环与环境效应-环境土壤学
一、土壤磷的含量、形态分级 及其植物有效性
1.1 土壤中磷的含量
➢地壳中磷的平均含量约为0.122% (按P计， 下同）。 ➢一般岩石含磷量变动在1.0-1.2 g/kg。 玄武岩发育的土壤全磷含量通常较高，而 花岗岩发育的土壤全磷含量较低。 ➢我国土壤全磷含量一般为0.022-0.109%, 最低可小于0.004%，高的可达0.175%。 ➢在自然土壤中的全磷含量决定于母质类 型、成土作用和土壤磷的淋失情况，而在 耕作土壤中主要受耕作施肥的影响。
2021/1/20
21
施用氮肥对土壤健康质量的影响
➢ 对于氮肥来说，最易引起土壤变化的性质就是pH。连续施 用氮肥会导致土壤pH降低，在酸性土壤上问题尤为明显。
➢ 酸 性 土 壤 交 换 性 钙 含 量 低 ， 每 加 入 100kg 硫 酸 铵 就 需 要 110kg的碳酸钙去中和由于氮肥所产生的酸度。如果不施加 石灰校正土壤酸度，锰和铝的过量释放将会产生对植物的 毒害作用
• 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
2021/1/20
12
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
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
2021/1/20
17
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
氮磷循环与农业环境研究
氮磷循环与农业环境研究农业作为人类的主要经济活动之一，不仅提供了我们的食物，还支撑着全球经济增长和社会发展。
同时，农业活动对环境的影响也愈加显著，其中之一就是氮磷循环。
本文将从氮磷循环的基本概念、农业活动的氮磷排放及其环境效应、探究如何发展可持续生产模式等方面探讨氮磷循环与农业环境研究。
一、氮磷循环的基本概念氮和磷是植物生长必需的营养元素，它们在自然界中以不同的形式存在。
氮以氨、硝酸盐等形式存在于空气中、地下水、土壤中的有机质和无机化合物中。
磷则存在于矿物中，并分散于土壤和岩石中。
氮磷循环是这两种元素在自然界和生态系统中的转化过程，包括由植物摄取、在植物和动物体内转换和释放至空气、水、土壤的循环。
二、农业活动的氮磷排放及其环境效应由于农业活动需要大量的化肥和畜禽粪便作为肥料，使得农业成为氮磷排放的重要来源之一。
但是，过量的氮磷排放将对环境造成很多不利的影响。
1. 土壤酸化氮磷肥料的使用会导致土壤PH值降低，从而导致土壤酸化。
酸性土壤会对植物的生长产生不利的影响，严重的还会影响土壤的生态系统功能。
2. 水体富营养化氮磷会在降雨或灌溉中进入水体中，导致水体富营养化。
植物和浮游生物的过度生长会消耗水体氧气，形成死亡区域，严重影响水生生物的生存。
3. 温室气体排放氮肥的制造和使用，以及畜禽粪便的堆积和处理都会产生温室气体，如甲烷、氨、氧化亚氮等，对全球气候变化产生负面影响。
三、探究如何发展可持续生产模式为了减轻人类活动对环境的影响，需要采用可持续生产模式来实现生产的可持续发展。
下面是几点我们可以考虑的方法：1. 采用有机肥料有机肥料是一种天然的堆肥，能够提高土壤的健康程度，并且在生态系统中具有更好的环境效应。
2. 监管农业活动政府和科学家应该更好地监管农业活动，确保农民使用符合标准的肥料，并控制排放量。
3. 大规模粪便处理在畜禽养殖场和养殖区建立便于处理的处理站来处理畜禽粪便。
粪便的去处不仅解决了污染问题，还可作为肥料应用于农业生产中。
《环境土壤学》课件
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。
环境土壤学课程教学大纲-上海交通大学
《环境土壤学》教学大纲一、课程基本信息课程代码：EV362 课程名称：环境土壤学英文名称：Environmental Soil Science 课程类别：专业选修课学时：32 学分：3.0适用对象：环境科学、环境工程、生态学、地理科学、农业工程等专业本科生考核方式：闭卷考试，平时成绩占总成绩的30%前修课程：无机化学、有机化学、环境化学原理、环境学概论等二、课程简介环境土壤学是一门新兴的土壤学与环境科学交叉融合的综合性学科。
是在近代土壤污染状况日益严重，日益引起世界各国人民关注的情况下应运而生的一门基础理论课程。
该课程主要关注自然因素和人为条件下土壤环境质量恶化的机制、土壤中重要的元素，包括生命必需元素和生命毒性物质的生物、化学性质及其土壤环境行为。
课程内容涉及：土壤质量与生物品质、土壤与水和大气质量的关系；土壤环境质量变化对人体健康、社会经济、生态系统结构和功能的影响；探索调节、恢复和控制土壤环境质量的途径和方法。
通过本课程的学习，使学生正确理解土壤在环境中的作用与地位，掌握土壤基本组成、性质与分类，了解土壤的形成、发展、退化和恢复的过程及机制，熟悉不同类型污染物对土壤生态系统造成的危害，掌握土壤环境质量调控和改善的基本途径和方法。
为培养环境、农业方面的工程人才和科研人才打下坚实的基础。
三、课程性质与要求土壤是环境中的一项基本要素，且土壤决定了环境污染物的归趋，是许多重要元素的源和汇，与大气、水体等介质有着持续不断的物质、能量交换，是重要的环境介质。
对于环境专业学生来说，了解土壤在环境学中的地位与作用，了解土壤中污染物的行为十分重要。
本课程为面向环境科学与工程专业本科三年级的专业基础课程，与2017年最新开设的工程类课程《土壤与地下水污染修复技术》形成姊妹篇，其目的是使学生掌握土壤这种重要的环境介质与污染物之间的关系，为培养专业的治污人才提供足够的科学理论知识储备。
本课程知识点繁多、信息量大，学科交叉融合性极强。
1章-绪论-《环境土壤学》
土壤分类学 Soil Taxonomy
土壤发生学 土壤资源学 土壤区划学 土壤管理学
土壤矿物学 Soil Mineralogy 土壤环境学 Soil Environment
土壤生态学 土壤环境化学 土壤修复学
土 壤化学 Soil Chemistry
土壤无机化学 土壤有机化学 土壤分析化学 土壤物理化学 土壤生物化学 土壤胶体化学 土壤电化学 土壤表面化学
益的部分。
有效（经济）肥力：土壤肥力在当季生产中表现出来产
生经济效益的部分。
（四）土壤的物理性质
土壤物理特性包括其疏松性、结构性、透水性、 持水性、水分移动性、透气性、吸附性等，这些特 性决定了土壤中物质的运移和能量的转化，为植物 根系的发育和高等及低等生物的定居提供了相对有 利的条件，同时在环境保护、地下水水质保持等方 面起到不可替代的作用。土壤物理学就是研究土壤 的这些独特物理性质的土壤学分支。
“土壤”和“土地”概念的区别：
不是同一范畴的概念。
土壤是土地的物质组成部分，而土地不仅包括土 壤要素，还包括地形、植被、水文、人文等要素。
土壤
自然土壤 农业土壤
二、土壤的基本特性
（一）土壤剖面的垂直分层特性
土壤是在生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下 的产物，这种综合作用就称为成土作用。由成土作用形成的层 次称为土壤发生层，而完整的垂直土层序列称之为土壤剖面。
一、土壤是人类农业生产的基地 二、土壤是地球表层系统自然地理环境的重要组成部分 三、土壤是陆地生态系统的基础 四、土壤是最珍贵的自然资源
土壤与人类生存发展的关系示意图
一、土壤是人类农业生产的基地
（一）土壤是植物生长繁育和生物生产的基地
环境科学中的陆地生态系统氮磷循环
环境科学中的陆地生态系统氮磷循环陆地生态系统氮磷循环是自然界中一个重要的循环系统，为生态环境的健康发展提供了保障。
随着工业和城市化进程的加速，人类活动对生态环境的影响也日益明显，对陆地生态系统氮磷循环的研究变得尤为重要。
本文将围绕陆地生态系统氮磷循环展开阐述，分别从概念、特征、影响因素和保护措施几个方面加以分析。
一、概述氮磷循环是指生态系统中氮、磷元素的赋存、运移、转换和利用的过程。
氮循环包括氮固定、氨化、硝化、反硝化等环节；磷循环包括磷礁溶解、有机磷矿物化、生物矿化等过程。
这些过程在生态系统中构成了一个循环系统，使氮磷元素在不同生物体之间进行了有规律的转移和循环，保证了生态系统中各生态物种的繁衍和生态系统的健康稳定。
二、特征1、氮磷元素在陆地生态系统中分布广泛，并经过复杂的相互作用和循环。
2、生态系统中土壤中氮磷元素的赋存和变化对气候、地貌、植被和生态环境变化等具有重要影响。
3、生态系统中氮磷元素的循环是一个复杂的生物地球化学过程，需要多个生物过程和环境因素共同影响。
三、影响因素1、生态系统中植物和微生物数量和种类对氮磷元素的循环有着重要的影响，其中植物又是影响因素中最重要的因素之一。
2、气候和土壤类型都对氮磷元素的循环有着重要的影响，其中气候因素中降水量和温度是影响因素中的两个重要因素之一。
3、地表流水和地下水对氮磷元素的运移和循环也具有一定的影响，它们可以在不同空间范围和时间尺度内对生态系统氮磷循环产生影响。
四、保护措施1、加强对生物多样性的保护，促进土壤有机质的增加和土壤不良状态的改善。
2、采用生态工程的方法提高土壤肥力，避免过度耕作对土壤造成的伤害。
3、加强生态环境监测，分析土地演变和不同生态系统之间的关系。
4、改善氮磷元素循环的结构和功能，提高土壤养分利用率和生态系统养分稳定性。
通过对陆地生态系统氮磷循环的了解，我们不仅可以更好地把握自然界的规律和变化，也能够更好地预防和应对各种环境问题和生态危机。
(完整版)环境土壤学知识点
第一章绪论1.土壤：2.土壤特性：①具有生产力；②具有生命力；③具有净化力；④具有交换力。
3.土壤圈:4.土壤圈的功能：①支持和调节生命过程；②影响大气圈的化学组成、水分与热量的平衡；③影响水的溶质组成及其在陆地、水体和大气的分配；④对岩石起到保护作用.第二章土壤母质与土壤的形成1.土壤母质（P6）:地壳表层的岩石矿物经过风化作用形成的风化产物。
2.土壤母质是形成土壤物质基础.3.长石、石英和云母等是构成土壤的骨骼—土粒.4.矿物是土壤矿物质主要来源。
5.主要的成土岩石:岩浆岩、沉积岩和变质岩.6.风化过程是形成土壤的基础.7.参与化学风化的因素主要是水、二氧化碳和氧气,作用方式包括溶解、水化、水解(最基本且最重要）和氧化。
8.五大成土因素:母质、生物、气候、地形和时间.9.土壤是成土母质在一定的水热条件和生物作用下,经过一系列物理、化学和生物化学的作用而形成的.10.风化因子=风化天数×水解离度。
11.土壤湿度影响土壤中物质的迁移；影响土壤中物质的分解、合成和转化。
12.土壤剖面（P20)：从地面向下挖掘而暴露出来的垂直切面。
（1～2米深）13.淋溶作用：土壤中的下渗水,从土壤剖面上层淋溶带走土壤中某种成分的作用。
14.土壤的分层：①枯落物层（O层）；②腐殖质层（A层）;③淋溶层（E层）；④沉积层(B层）;⑤母质层（C层)；⑥基岩层（R层).15.土壤的重要形态特征:颜色、湿度、紧实度、结构、质地、PH、新生体、入侵体、孔隙和动物孔穴。
第三章土壤固体物质组成1。
土粒分类:矿质土粒（占绝对优势）和有机质土粒。
2。
土壤质地：依据土壤机械组成相近与否而划分的土壤组合。
3.土壤质地三大类：砂土、壤土和黏土。
4.土壤质地改良:①溶土法；②深耕，深翻；③施有机肥。
5。
壤质土兼具砂质土和黏质土的优点，是较为理想的土壤。
6。
土壤有机质的来源(P39)：①植物残体;②动物和微生物残体；③动物、植物和微生物的排泄物及分泌物;④人为施入土壤中的各种有机物料。
《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。
环境土壤学教学大纲
环境土壤学教学大纲课程名称（中文）：环境土壤学课程名称（英文）：Environmental Soil课程性质：专业必修学分：2.5学时：54，其中理论学时：36，实践（实验）学时：18授课对象：环境科学专业授课语言：中文开课院系：生态与环境科学学院课程网址：无撰写人：徐启新审定人：杨凯一、课程简介（中文）《环境土壤学》是建立在土壤学、生态学和环境科学之间的边缘性的新兴学科，本课程主要介绍人类活动引起的土壤环境质量变化及其对生态环境的作用和影响，探索调节、控制和改善土壤环境质量的途径和方法。
本课程的主要内容包括：土壤在自然生态环境中的作用和地位；土壤组成、性质和土壤物质运动过程；土壤发生发育演变的过程和机制；污染物在土壤中的迁移转化规律及对其生态环境的影响、效应；人类活动及全球变化对土壤环境的影响，以及土壤环境的反馈响应机制；土壤环境质量评价和预测；土地处理系统与污染土壤修复、治理等调控措施与管理等。
本课程的学习需要掌握环境科学基础知识和普通化学实验基本技能。
课程简介（英文）Environmental Soil is based on the emerging discipline of soil science, borderline between ecology and environmental science, this course mainly introduces the soil environmental quality change caused by human activities on the ecological environment and its role and influence, explore ways and means of regulation, control and improve the quality of soil environment.The contents of this course include: and the status of soil in natural ecological environment effect; soil composition, properties and soil material movement process; the process and mechanism of the development and evolution of soil; pollutant migration in soil and influence on the ecological environment effect; impact of human activities on soil environment and global change the feedback and response mechanism of soil environment; soil environmental quality assessment and prediction; land treatment system and remediation of contaminated soil, control measures and management etc..This course requires basic knowledge of environmental science and basic skills in general chemistry experiments.二、课程目标通过本课程的学习使学生能够在以下几方面有所收获：1、掌握土壤科学基础知识，使学生对生态系统的土壤因素有较深入的了解，为构建生态学、环境科学等专业学生完整的知识结构打下基础；2. 掌握土壤学的基本实验技能。
《环境土壤学》讲义.doc
《环境土壤学》讲义SATELLITE第一章绪论第一节土壤与生态系统1.土壤的概念定义1：存在于地球表层的含有生命物质，植物可以生长的自然集合体。
定义2：土壤是能产生植物收获物的地球陆地的疏松表层，是岩石圈，水圈，大气圈和生物圈相互进行物质循环和能量转换的产物，是在母质（岩石及其风化物）、气候、生物、地形、时间等因素相互作用下形成的自然体。
土壤圈Pedosphere：地球陆地表层由所有土壤所构成的具有重要特征的圈层。
土壤圈是地球圈层结构中具有重要作用的一个圈层，界于岩石圈和大气圈、生物圈、水圈之间。
成土条件Siol Forming Condition：s = f(cl,o,r,p,t)式中：s土壤soilcl气候climateo生物organism (Vegetation)r地形reliefp岩石或母质rock or parent materialst 时间(年龄) timeThe type of soil developed depends on the amount of time a parent material on a specific topography is exposed to the effects of climate and vegetation. "Why do I have so many different soil series on my land?" The answer is quite simple. If you had three parent materials on five topographies developed under two vegetations, one climate, and two periods of time, you would have the following number of soil series: 3 parent materials × 5 topographies × 2 vegetations × 1 climate × 2 time intervals = 60 soil series（土系）.土壤的作用Role of Soil:They help supply our food, support our homes and highways, act as building materials for our construction, absorb our waste materials, and give us many beautiful and scenic areas for relaxation and recreation." The wealth of a nation lies in her soils and their intelligent development." --- Richard Gordon我国主要的土壤类型：砖红壤，红壤，黄壤，暗棕壤，黑土，紫色土，水稻土，荒漠土。
第8章-土壤元素的生物地球化学循环
✓这些磷酸盐在土壤溶液中大多以H2PO4-、
HPO42-、PO43-离子形态存在。
39
各种磷酸根离子的pH分布图 40
2.吸附态磷
➢ 吸附态磷是指那些通过库仑力、分子引力、化学键 能等各种作用力被土壤固相表面吸附的磷酸根阴离 子。土壤固相表面对磷酸根的吸附以专性吸附即配 位体交换较为重要。
✓ 有机态氮矿化释放的氨在土壤中转化为铵（NH4+） 离子，部分被带负电荷的土壤粘粒和有机胶体吸附，
部分被植物直接吸收。
✓ 土壤中大部分铵离子通过微生物的作用氧化成亚硝 酸盐和硝酸盐。
✓ 第一步：先把铵离子转化成亚硝态氮，称为亚硝化 作用，反应式为：
2NH 4
3O2
亚硝化微生物 (以Nitrosomonas为主)
氮素供应足时，可增强叶绿素的形成，光合作 用加强，叶色浓绿。
在作物生产中，作物对氮的需要量较大，土壤 供氮不足是引起农产品产量下降和品质降低的 重要因素。
7
8
水稻缺氮，植株矮小，僵化。自下而上叶片 黄化，无光泽。
9
10
硝酸盐淋失（Nitrate Leaching) 氮素肥料施用过剩会造成江湖水体富营养化、 地下水硝态氮积累及毒害等。
➢第一阶段：复杂的含氮化合物如蛋白质、核 酸、氨基糖等，在细菌、真菌、放线菌等微 生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单 的氨基化合物，称为氨基化阶段（氨基化作 用）。
➢第二阶段：在微生物作用下，各种简单的氨 基化合物分解成氨，称为氨化阶段（氨化作 用）,氨化作用在好气、嫌气条件下均可进 行。
环境土壤学教材
可以参考《普通高等教育"十二五"规划建设教材:环境土壤学》。
这本书以处在陆地生态系统枢纽环节与中心地带的土壤环境要素为研究对象，系统阐述了土壤环境质量变化规律、影响因素以及修复与调控技术。
这本书由基础篇、原理篇和应用篇三大部分组成，共17章。
基础篇包括绪论，土壤理化性质及其生态功能，土壤生物及其生态功能，土壤的形成与分类，土壤环境质量，土壤环境污染等环境土壤学的基础理论知识。
原理篇包括土壤碳循环与温室气体排放，土壤氮、磷循环与环境效应，土壤氟、硒、碘与人体健康。
重金属在土壤环境中的行为与危害，有机污染物在土壤环境中的行为与危害等内容。
应用篇包括土壤环境质量评价，重金属污染土壤修复与利用，有机污染土壤的修复与利用，污水灌区土壤修复理论与实践，工矿区污染土壤修复与利用，设施农业土壤质量退化与防治等具体技术和应用案例。
以上信息仅供参考，可以阅读教材目录和内容，选择适合的教材。
农田土壤生态与保护课件
▪ 土壤（酸性土壤、碱土和盐土）要借助化学改良剂和灌溉施肥等手段进 行改良，消除障碍因素，以提高肥力水平。此外还要进行合理的耕
▪ 作和轮作，以调节土壤中的养分和水分，防止某些养分亏缺和水气失调； 防止土壤受重金属、农药以及其他污染物的污染；因地制宜合理
▪ 安排农、林、牧布局，促进生物物质的循环和再利用；防止水土流失、 风蚀、次生盐渍化、沙漠化和沼泽化等各种退化现象的发生，保护
▪ 实的工作基础。
▪ 3、大力推广测土配方施肥技术和配方施肥。目前化肥利 用率较低（仅30%左右，比发达国家低10—15%），造成了 资源的浪费，增加
▪ 了农业成本，加重了农民负担。从根本上解决以上问题的关 键，就是要推广配方施肥和测土配方施肥技术，实行“测、 配、产、供、施”
▪ 一体化服务，推进化肥使用向复合化、专用化、多元化方向 发展。实现氮磷钾三要素的配方和中、微量元素的配方，就 能大幅度提高化肥
▪ 有惊人的相似。二是时间上，不顾土壤养分的变化，作物施 肥长期一贯制。三是小麦春季追肥不足，拔节期出现脱肥现
象。13-5-19 土壤地力培肥的主要措施--打印文章
▪ /Article/Print.asp?ArticleID=2736 2/2
▪ 有惊人的相似。二是时间上，不顾土壤养分的变化，作物施 肥长期一贯制。三是小麦春季追肥不足，拔节期出现脱肥现
▪ 林、草，维护生态配方等。
▪
二、造成土壤肥力下降的主要问题
▪ 1、有机肥投入逐年下降。耕亩有机肥用量由90年代初的 2300公斤降至1700公斤，有机养分投入比重由80年代的 50%降至30%。
▪ 2、施肥存在盲目现象。一是作物施肥具有一定的模式化倾
向。农户之间在肥料投入量、施肥结构甚至肥料品种、施肥 方法等方面都
土壤氮循环和环境效应能力目标
土壤氮循环和环境效应能力目标一、土壤氮循环的基本概念和过程土壤氮循环是指在土壤中，有机氮和无机氮之间相互转化的过程，包括氨化作用、硝化作用、硝酸还原作用、脱氮作用等。
其中，氨化作用是将有机氮转化为铵态氮的过程；硝化作用是将铵态氮转化为硝态氮的过程；硝酸还原作用是将硝态氮还原为铵态氮的过程；脱氮作用则是将土壤中的固定态氮释放出来。
二、土壤中不同形态的氮在土壤中，存在着多种形态的氮。
其中，有机质中含有大量的有机氮，如蛋白质、核酸等；无机质中主要包括铵态和硝态两种形式。
在水稻田等湿润环境下还存在着亚硝酸盐和N2O等形式。
三、土壤微生物对于土壤氮循环的影响在土壤中，微生物是参与到土壤氮循环中最重要的因素之一。
在硝化作用中，需要通过细菌的作用将铵态氮转化为硝态氮；在脱氮作用中，也需要通过细菌的作用将土壤中的固定态氮释放出来。
对于土壤微生物的保护和调控，对于维持土壤氮循环的平衡至关重要。
四、人类活动对土壤氮循环的影响人类活动对于土壤氮循环也有着重要的影响。
在农业生产中，过度使用化肥会导致土壤中铵态和硝态氮含量过高，从而破坏了土壤中氮素的平衡。
在城市化进程中，大量排放废水和污水也会导致土壤中亚硝酸盐和N2O等形式增加。
五、环境效应能力目标为了保护土壤生态系统，并维持土壤氮循环的平衡，需要制定相应的环境效应能力目标。
其中包括：1. 控制化肥使用量：在农业生产中，需要控制化肥使用量，并采用有机肥替代部分化肥。
2. 加强污水处理：在城市化进程中，需要加强污水处理工作，减少废水和污水对土壤的污染。
3. 保护土壤微生物：需要加强对土壤微生物的保护和调控，维持其在土壤氮循环中的作用。
4. 推广绿色农业：推广绿色农业，采用生态农业模式，从根本上维护土壤生态系统的平衡。
六、结论土壤氮循环是维持土壤生态系统平衡的重要因素之一。
人类活动对于土壤氮循环有着重要的影响，需要制定相应的环境效应能力目标来保护和调控。
只有加强对土壤生态系统的保护和调控，才能够实现可持续发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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) ：移动性大；通气不良时易反硝化损失；
在土壤中主要以游离态存速在效。氮：土壤溶液中的铵、
•
亚硝态氮(NO2-
—
N)：主交要换在性嫌铵气和性硝条态件氮下因才能有直可接能存在， 被植物根系所吸收，常被称
而且数量也极少。在土壤为里速主效要态以氮游。离态存在。
– 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
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
……
2021/1/20
20
施用氮肥对环境质量的影响
➢ 据估计，我国农业中氮损失正以惊人速度增加，如 1969-1973年农业中氮（化肥和有机肥）年损失500万 吨，其中化肥为200万吨，是同期化肥氮用量69%；
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 。
2021/1/20
7
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。
2021/1/20
5
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-)。
2021/1/20
6
有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，
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
2021/1/20
13
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。
第一步：亚硝化作用
2HN4+ + 3O2 亚硝化微生物 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
• 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
2021/1/20
12
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
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
第8章-土壤氮、磷循环与环境 效应-环境土壤学
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
2021/1/20
2
第一节. 土壤中氮素转化与环境质量
• 一. 土壤氮素的含量及其来源 • 二. 土壤中氮素的形态 • 三. 土壤中氮素的转化 • 四. 土壤氮素管理与环境质量
• 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。
2021/1/20
8
几个概念
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。
速
有
全
效 氮
效
氮
氮
2021/1/20
2021/1/20
17
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
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
2021/1/20
18
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。
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片
NH4+ 硅铝片
2021/1/20
淋 洗
19
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：
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
厌氧微生物 +4H+ - 2H2O
2HNO2
+4H+ -2H2O
H2N2O2
2021/1/20
16
反硝化作用：硝酸盐等较复杂含氮化合物 转化为N2、NO、N2O
2021/1/20
3
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
目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
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
2021/1/20
14
硝化作用：NH4+或NH3经NO2-氧化为NO3-
2021/1/20
15
土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
2021/1/20
4
➢ 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。
9
中国不同地区耕层土壤的全氮含量
2021/1/20
10
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
2021/1/20
11
土壤氮素的有效化