第十章土壤养分状况介绍

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• 磷是植物细胞核的重要组成成分,主要集 中在植物的种子中。 • 磷对提高植物抗病性,抗寒性及抗旱能力 有良好作用。 • 磷还能促进根系发育。
(三)土壤中磷的形态
水溶性P 铁铝结合态P 土壤无机磷 50-90% 闭蓄态P 钙的磷酸盐 含P矿物 土壤有机磷 10-50%
土壤磷
1 有机磷
organic phosphorus
二 土壤中的大量
• 土壤中的氮nitrogen • 土壤中的磷phosphorus • 土壤中的钾Potassium •
土壤中的氮nitrogen
• • • • • • (一)氮在土壤和植物中的含量 (二)土壤中氮素的来源 (三)氮的生理作用 (四)土壤中氮的形态 (五)土壤氮素的转化 (六)氮的循环
闭蓄态磷
• 由氧化铁或氢氧化铁胶膜包被着的磷酸盐 (以铁盐为主,也有少量铝盐和钙盐), 称闭蓄态磷。 • 闭蓄态磷占无机磷的比例很大,尤其在强 酸性土壤中,往往超过50%,砖红壤中甚至 可高达90%。 • 闭蓄态磷一般对植物无效。
(四)磷的有效性
• 1 速效磷 • 2 迟效磷 • 3 极迟效磷
1 速效磷
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient) Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
我国土壤有效磷素含量分布图
(二)磷素的生理作用
(二) 土壤中氮素的来源
• • • • 1 2 3 4 生物固氮作用 大气降水及雷电现象 由灌溉水输入的氮 氮肥
1 生物固氮
• 大气和土壤中的分子态氮(N2)经过微生物 固定为有机态氮的过程,叫生物固氮。
2 大气降水及雷电现象
• 降水时其中溶解的氮氧化物如NO2,N2O,NO 和NH3随水进入土壤。 • 闪电雷击时N2、H2合成NH3。
(一)氮在土壤和植物中的含量
• 1 氮在土壤中的含量
–我国土壤含氮量(全氮)一般在 0.4-3.8g/kg 之间,不同土壤全氮含量有很大差异。土壤有 机质含量丰富的土壤,含氮量较高。 –氮素肥料施用过多往往造成江河湖泊水体的富 营 养 化 (eutrophication) 和 地 下 水 硝 态 氮 (NO3--N)累积从而造成污染。


4 化学脱氮过程
硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程。
• 铵态氮和亚硝态氮同时大量存在土壤溶液(生成亚硝酸铵) 时的双分解作用。 • NH4NO2 2H2O + N2 + 718千卡
5 铵态氮的晶穴固定
• NH4+直径与2:1型粘土矿物晶架表面孔穴的 大小相近,可能陷入晶穴内而变成固定态 铵。
• 可能是影响磷的固定的最重要因素, pH 值 为6.5-7.5,磷的有效性最高。
2) 土壤有机质数量及分解状况
• 有机质能增加P的有效性。
–有机质分解的某些中间产物能与 Al3+ , Fe3+ , Mn2+,Ca2+等形成螯合物,从而减少磷的化学固 定; –有机质分解产生的有机酸,可增加石灰性土壤 中固定态P的有效性。
• 占全氮量的1-10%,主要为硝态氮NO3- 和铵 态氮NH4+,都是水溶性的,易于被植物吸收 利用。 • 铵态氮易被土壤胶体吸附,不易淋失; • 硝态氮不能被胶体所吸附,只存在于土壤 溶液中,极易淋失。
• 铵态氮除主要为交换态及部分存在于土壤 溶液中外,还有一部分被固定在黏土矿物 的晶格中,不能溶解,也不能被交换出来, 从而形成“固定态铵”。在热带地区,固 定态铵可达全氮量的50%以上。
(二)、土壤养分的来源
• • • • • 土壤矿物质风化 土壤有机质分解 大气降水(降尘)和地下水(矿质养分) 生物固N biological N-fixation 对耕作土而言,养分还来源于人工施肥、 灌溉和农药残留。
施肥、灌溉 大气沉降
凋落物归 还
(三)、土壤养分的消耗途径
• • • • 植物吸收 雨水淋失 森林凋落物采收 气态逸出损失
–在温带,每年随降水进入土壤的铵态氮和硝态 氮为15kg/hm2。
3 由灌溉水输入的氮
• 有的地区,地下水或地表水中含有一定的 铵态氮和硝态氮,用这些水进行灌溉时会 带入土壤一定量的氮素。
4 施用肥料
• 包括农家有机肥和氮素化学肥料。
(三)氮的生理作用
• 氮是植物蛋白质的基本成分,植物缺氮时, 同化碳的能力下降,叶片失绿黄化,易于 衰老,根系发育亦受到抑制。
• 一般当土壤全 P 低于 0.08-0.1% 时,土壤 常出现供P不足,施磷肥有增产效果。 • 土壤有效磷以P素含量为标准 • P×2.29=P2O5,P2O5×0.44=P
土壤供磷状况以土壤有效磷含量表示: 中性或石灰性土壤:P<10mg/kg,有效磷不足 酸性土壤:P<15mg/kg,有效磷不足
mineralization
2 硝化过程
• 矿化过程中产生的氨(甚至第一阶段氨基 化过程产生的某些胺,酰胺),在微生物 作用下转化成硝酸态氮化合物。
3 生物脱氮过程(反硝化作用):
• 在嫌气条件下,由多种微生物对硝态氮所产 生的一系列生化还原过程。
NO3 NO2 NO N 2O N 2
氮素过量危害 • 1、降低植物体内糖分含量、作物 抗性差; • 2、机械组织发育差,易倒伏; • 3、引起作物徒长、晚熟。
氮素形态
(四)土壤中氮的形态
溶解态铵 无机态氮(全N 土壤 氮素
含量的1-10%wenku.baidu.com 右)
铵态氮
交换性铵 固定态铵
硝态氮、亚硝态氮
有机态氮(占全N含量90%以上 )
1 无机态氮:
• 主要有核蛋白,植素,核酸和磷脂等。 • 土壤中有机磷含量一般低于无机磷。 • 土壤中有机磷,大多要经微生物作用,使 之转化为无机态有效磷,才能被植物吸收 利用。
2 无机态磷
inorganic phosphorus
• 1)磷酸钙,镁类化合物(即钙磷、镁磷) • 2)磷酸铁和磷酸铝类化合物(即铁磷、铝 磷) • 3)闭蓄态磷
• 指溶解度低,植物根系不能直接吸收,但 经过一段时间后,较易转化为磷酸根离子 的磷化合物。 • 包括磷酸八钙Ca8H2(PO4)6,新近形成的Fe, Al , Mn 等的磷酸盐及正在矿质化的有机磷 化合物。 • 占全磷的10-20%。
3 极迟效磷
• 一般植物很难吸收利用的化合物,包括磷 灰石,老化的 Fe , Al , Mn 的磷酸盐及稳定 的有机化合物。 • 约占全磷的80-90%。
第10章 土壤养分
• 一 土壤养分概述 • 二 土壤中的大量元素macroelements • 三 土壤中的微量元素microelements
一 土壤养分概述
• (一)、植物营养元素 • (二)、土壤养分来源 • (三)、土壤养分消耗途径
(一)、植物营养元素
• 土壤养分是指那些主要依靠土壤供给的植 物生长所必须的营养元素。
上述 3 种磷维持着如下的动平衡 关系:
• 速效磷 迟效磷 极迟效磷
土壤中磷的转化
施肥
有机态磷 (影响矿化率的因素)
生物 固定 矿化 作用
化学沉淀 释放作用
H2PO4

无定形磷酸盐
Eh交替变化 吸持 固定
老化
结晶态磷酸盐
HPO4
2-
闭蓄态磷 (有效性降低)
解吸 作用
吸附态磷
矿物矿化
施肥
矿物
难容性
一 般 把 土 壤 含 氮 量 > 0.2% 者 为 “ 高 ” ; 0.2%~0.1% 之间者为“中”; 0.1%~0.05% 者为 “低”,< 0.05%者为“极低”。 一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的 氮量做为土壤供氮能力的良好指标。
2 N素在植物体的含量
1)、除C H O外,N是作物体内含量较多的元素, 在作物体内的总含量为0.3%-5%。 2)、不同的植物含N量不同。含N量最多的是 豆科作物和豆科绿肥作物。 3)、不同器官含N量不同:对同一作物来讲, 幼嫩器官及种子含量高;叶子高于茎、杆、根。 4)、生长时期不同,N在植物体内的分布不同。
土壤中的磷(phosphorus)
• • • • • (一)土壤中磷的含量 (二)磷素的生理作用 (三)土壤中磷的形态 (四)土壤中各类磷化合物的有效性 (五) 影响土壤磷有效性的因素
(一)土壤中磷的含量
• 我国土壤全P(P2O5)约在0.3-3g/kg之间, 变幅很大。 • 就全国主要土类而言,大体上有从南向北 逐渐增加的趋势。从东到西也有增加的趋 势。
–>100ppm 高 –50-100ppm 中等 –<50ppm 低
(五)土壤氮素的转化
• • • • • • 1 2 3 4 5 6 有机态氮的矿化过程 硝化过程 生物脱氮过程 化学脱氮过程 铵态氮的晶穴固定 氮的生物同化作用
1 有机态氮的矿化过程
• 各种有机态氮经微生物分解作用转化为无 机态氮。
国内外公认的高等植物所必需的营养元素有 16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、 镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。后 13种称为矿质养分。
N
Cl
C
H
P
Mo
S
Mg
Ca
Fe B Mn Cu Zn
O
K
• 根据植物需要量大小,土壤养分元素可分 为大量元素,中量元素和微量元素。 • 大量元素:N,P,K • 中量元素:Ca,Mg,S • 微量元素(痕量元素): Fe , Mn , Cu , Zn , B,Cl,Mo • 有人提出, Si, Ni, Na 也是植物必须营养 元素,其中 Si 属大量元素, Ni, Na 属微量 元素。
(有机、无机)
矿化
磷释放
植物吸收
土壤有效磷
闭蓄态固定 淋失
生物固定
化学沉淀
吸附固定
我国磷肥的利用率平均为10~25%
(五) 影响土壤磷有效性的因素
• • • • • 1)pH 2)土壤有机质数量及分解状况 3)土壤中Fe3+,Al3+,Mn2+等离子的数量 4)微生物活动 5)土壤温度和湿度
1) pH
45 45 6 1.5 0.2 1.0 0.1 0.5 0.2
微量营养元素
微量元素 吸收形态 • Cl Cl• Fe Fe3+ Fe2+ • Mn Mn2+ • B BO33- B4O72• Zn Zn2+ • Cu Cu+ Cu2+ • Mo MoO42主要来源 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 含量 0.01 0.01 0.005 0.002 0.002 0.0006 0.00001
• 在通气不良的土壤中可能会存在 NO2- 并不 断累积,造成对植物的毒害。
2 有机态氮
• 土壤中的氮主要以有机态氮形式存在,它 一般占全氮的95%左右。 • 按照溶解度和水解难易程度可分为三类: 水溶性有机氮;水解性有机氮;非水解性 有机氮。
• 生产上常以全氮量( % ), C/N 比和水解性 氮含量等作为土壤供氮能力的指标。一般 全氮量低于 0.1% 的土壤,施氮肥均能获得 增产效果。 • 水解性氮含量等级是:
目前认为植物必需营养元素有16种
(大量元素9种,微量元素7种):
大量营养元素 主要吸收形态 主要来源 在干物质中的含量(%)
C H O N P K S Ca Mg
CO2 大气 H2O 土壤水 CO2 O2 大气和土壤空气 NH4+ NO3土壤 H2PO4- HPO42土壤 K+ 土壤 SO42+ 土壤 Ca2+ 土壤 Mg2+ 土壤
6 氮的生物同化
• 由矿质化过程所生成的铵态氮,硝态氮和 某些简单氨基态氮(-NH2),通过微生物和 植物的吸收同化,转化成有机态氮。
(六)氮的循环
土壤氮素的调控:
• C/N比 • 施肥 • 激发效应:
–1.施用新鲜的有机物质激发土壤原来有机质的 分解;(注意与无机肥的配合施用) –2.施用矿质氮肥促进原来土壤有机氮的分解和 释放;
3) 土壤中 Fe3+ , Al3+ , Mn2+ 等离 子的数量
• 这些离子数量多,P被固定的机率大,有效 性则要降低。
4) 微生物活动
• 微生物可促进有机态 P的矿化和分解,从而 促进P的有效性
• 指植物根系能吸收的 H2PO4- , HPO42- , PO43等阴离子,含量很低,一般只有几个~几十 个ppm。 • 速效磷含量可作为土壤供磷指标:
–<5mg/kg 极低 –5-10mg/kg 低 –10-15mg/kg 中等 –15-20mg/kg 较高 –>20mg/kg 极高
2 迟效磷
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