土壤营养

土壤营养

由土壤提供的植物生长所必须的营养元素。土壤中能直接或经转化后被植物根系吸收的矿质营养成分。包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁 (Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和氯(Cl)等13种元素。养分的分类为大量元素、中量元素和微量元素。在自然土壤中，主要来源于土壤矿物质和土壤有机质、其次是大气降水、坡渗水和地下水。在耕作土壤中，还来源于施肥和灌溉。根据植物对营养元素吸收利用的难易程度，分为速效性养分和迟效性养分。一般来说，速效养分仅占很少部分，不足全量的1%，应该注意的是速效养分和迟效养分的划分是相对的，二者总处于动态平衡之中。土壤内部复杂的转化过程；植物吸收利用；淋失；气态化损失；侵蚀流失；人为活动引起的损失。

土壤养分 - 形态

一、根据在土壤中存在的化学形态分为

（1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。

（2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。

（3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。

（4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。

土壤养分

二、氮的形态与转化

1、氮的形态：（全氮含量0.02%——0.3%）

（1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1——50mg/kg

（2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用；

B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程；

C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。

（3）气态氮：?

2、氮的转化：

有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用；

铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和

微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。

三、磷的形态与转化

1、形态（土壤全磷0.01%——0.2%）

（1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%；

（2）无机磷：（占全磷20%——85%）

根据溶解度分为三类

A、水溶性磷：

一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01——1mg/kg。在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。

B、弱酸溶性磷：

主要是碱土金属的二代磷酸盐即CaHPO4和MgHPO4，存在于中性和微酸性土壤中。不溶于水而溶于弱酸溶液中，植物可吸收利用；数量为几十mg/kg。水溶性和弱酸溶性磷为速效磷。

C、难溶性的无机磷化合物，占无机磷的绝大部分。植物很难利用。在中性和碱性土壤（石灰性土壤）

以磷酸钙、磷酸镁、磷酸八钙、磷灰石等形式存在；在酸性土壤中，以磷酸铁、磷酸铝、磷铁矿和磷铝石等形式存在。

2、转化

A、磷素的有效化过程：

土壤中的迟效难溶性的无机磷在碳酸和有机酸的作用下，可转化为速效磷；迟效的有机磷在微生物的作用下，进行水解逐渐释放出磷酸（根），被微生物和植物吸收利用。

B、磷的固定

在石灰性土壤中，速效磷容易和钙形成磷酸三钙，如钙数量较多，可进一步形成磷酸八钙以及磷灰石等难溶性盐；在酸性土壤中，与氢氧化铁、氢氧化铝胶体形成磷酸铁和磷酸铝。土壤pH在6.5——7.5时，磷的有效化程度较高。

四、钾的形态与转化

1、形态（以K2O计为0.5%——2.5%之间）根据对植物的有效性，分为

水溶性钾

交换性钾（几十到几百mg/kg）。

缓效性钾：在2：1型粘土矿物中固定的钾和黑云母中的钾；

难溶性钾：在原生矿物如钾长石、白云母中的钾。占全钾数量的95%以上。

2、转化

A、钾的有效化过程

难溶性的钾和缓效性钾在微生物以及有机酸的作用下，释放出来。施用硅酸盐细菌肥料，能直接分解正长石；

B、钾的固定：进入到粘土矿物的晶穴中。

五、微量元素的形态与转化

1、形态

矿质态：主要是原生矿物和粘土矿物中，很难溶解；

交换性离子态：主要是各种阳离子及其羟基离子，少量为交换性阴离子，数量一般不超过10mg/kg。

溶解性态：在水溶液中，数量低；

络合态：与有机配位体形成络合物，比较稳定。

2、转化

与土壤的pH值有关。

在石灰性土壤中，铁、锌、锰、铜、硼容易形成难溶性的盐类，有效性低，在酸性土壤中有效性较高。

土壤养分 - 含量

土壤养分含量因土而异，变化极大，主要取决于成土母质类型、有机质含量和人为因素的影响。中国耕作土壤的主要养分含量为：氮0.03～0.35％;磷(P2O5)0.04～0.25％；钾(K2O)0.1～ 3％；其他养分的含量通常分别在百万分之几或十万分之几左右。土壤养分的总贮量中，有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分称有效养分；其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分称潜在养分。一般而言，土壤有效养分含量约占土壤养分总贮量的百分之几至千分之几或更少。故在农业生产中，作物经常出现因某些有效养分供应不足而发生缺素症的现象（见植物缺素症）。据统计，中国耕地几乎普遍缺乏有效氮素，近2/3的耕地缺乏有效磷素，有1/3的耕地缺乏有效钾，必须借助肥料以弥补其不足。

土壤养分 - 分类

土壤养分按其化学形态可分有机态和无机态

存在状态及有效性土壤养分按其化学形态可分有机态和无机态两大类。植物以吸收无机态养分为

主，吸收有机态养分较少。按其存在状态可分为：①液相溶解状态。即溶解于土壤溶液中的呈离子态存在的土壤养分，如N喠、N囶、P圐、K等。②固相吸附态。即吸附在土壤胶体表面的离子态养分，主要是吸附在带负电荷胶体表面的阳离子，如吸附性N喠、吸附性K、吸附性Ca等。③固相状态。即存在于土壤矿物和有机质及难溶性盐类中的养分，其组成和结构都较复杂。

就它们对植物的有效性而言，液相溶解态养分是最易为植物吸收的有效养分；固相吸附态养分在转变为液相溶解态养分后也能为植物吸收，而且这个转变过程进行较快，故也属有效养分；固体养分必须经历一系列生物化学或化学反应逐步转化为固相吸附态和液相溶解态养分时，方能为植物吸收，因而属潜在养分。这3种状态的养分在土壤中处于相互转化的动平衡之中，有效养分与潜在养分之间并无绝对的界限。在一定条件下，有效养分也可以转变为潜在养分。

土壤养分 - 因素

土壤养分

影响土壤养分有效性的主要因素土壤养分的有效性除受其存在状态的影响外，还取决于下列因素：

①固相养分转化为溶解态养分的速度。这是一个复杂的过程，主要取决于土壤矿物质的风化作用（分解作用）、溶解作用、化学固定作用、离子交换作用以及有机质的矿化作用等。这些作用受土壤矿物类型、有机质含量、质地、通气和水分状况以及pH值等的制约。

②土壤溶液中养分的强度因素和容量因素。土壤养分的强度因素（以 I表示）是指土壤溶液中养分的浓度；容量因素（以Q表示）是指土壤液相和固相中能迅速为植物吸收同化的有效养分的总贮量。土壤养分强度因素大或容量因素大，土壤中养分的供应能力也大，反之则小。二者的比值（即△Q/△I＝B）可用以表征土壤的养分缓冲能力（维持土壤溶液中的养分浓度不变的能力），是影响根面养分浓度和植物最佳养分临界浓度（植物正常生长时需要保持的限度浓度）的主要因子。

③土壤养分与植物根面接触状况。有效养分如不与植物根面接触，对植物而言仍属无效养分。养分与植物根面接触的途径有三：一是根系截获。植物根系在土壤中生长延伸过程中必将要与土壤颗粒接触，土壤颗粒上呈离子态的养分与根面发生接触交换（即不通过土壤溶液而进行的离子交换作用）。因植物根系在土壤中所占的体积较小（约占土壤总体积的1～5％），作物由此种方式吸收同化的养分数量一般只占作物吸收的总养分量的百分之几，远不能满足作物对养分的需要。二是质流。植物因叶片的蒸腾作用而大量失水，在根区形成一个水分亏缺区并与周围土壤产生水分梯度(水位差)，从而使周围水分不断地向根面运动，称为质流。在发生质流时，土壤中的养分也随之而流向根区供植物根系吸收。

质流供应养分的量取决于植物的蒸腾系数及土壤溶液中的养分浓度。养分随质流进入根区的速度大于作物吸收养分的速度时，养分在根面有积聚现象；反之，则根面成为养分亏缺区。而当二者速度相等时根面附近的养分浓度维持不变。通常认为，质流在为作物提供钙、镁、锌、铜、硼（有时还有S囼和N囶）等养分上有重要意义。三为扩散。当根面成为养分亏缺区时在根面与土体之间形成养分浓度梯度（浓度差），土体中的养分便向根面移动供植物吸收同化。一般认为，土壤溶液中通常浓度较低的磷、钾以及铵等养分主要是通过扩散到达根面的。影响养分扩散的因素主要是土壤的肥力水平和含水量。在肥沃的土壤中，根面与土体之间养分浓度梯度较大，因而养分扩散速度较贫瘠土壤迅速，单位时间内根面吸收的养分也较贫瘠土壤多。在缺水土壤中，由于土壤的空隙增多而减小了扩散截面，使扩散途径的曲折增多，降低了扩散系数。

土壤养分 - 调节

土壤养分的贮量及其有效性也可通过人类的耕作活动进行调节，如①施肥。施有有机肥料或无机肥料有助于补充、平衡和增加土壤养分的贮量和有效养分的比重。②轮作。由于不同作物对养分需求的种类和数量不同，可通过轮作使土壤中的各种养分得到较均衡的利用，避免因连作而引起的一部分养分消耗过多的缺陷。③耕作。可以改变土壤水分和空气的状况，提高土壤的通气性，有利于微生物的活动，促进矿物质和有机质的分解作用和矿化作用，从而增加土壤中有效氮、磷、钾和硫等的含量。如冬耕晒垡能加速土