土壤养分

必需营养元素的分组
分组原则： 根据植物体内含量的多少分为（0.1%） 大量营养元素： 含量占干物重的0.1%以上 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种 微量营养元素： 微量营养元素含量一般在0.1%以下 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni 8种
必需元素的分类
按植物需要的量区分如下： 大量元素 植物干重的0.X%~X0% 碳（C）氢（H）氧（O）氮（N）磷（P）钾（K） 中量元素 植物干重的0.1%~1% 钙（Ca）镁（Mg）硫（S） 微量元素 植物干重的0.000X%~ 0.0X%
无机氮（占全氮的2－5％） 土 壤 氮 有机氮（占全氮的95－98％）
NH4+－N NO3-－N NO2-－N
水溶性氮5％ 水解性氮50－70％ 非水解性氮30－50％
（三）土壤中氮的转化
（1）有机态氮的氨化： （2）NH4+－N的硝化：旱地通气条件下，铵态氮转化为硝态氮。 （3）NO3-－N的反硝化：通气不良情况下，硝态氮转化为 N2、 N2O等，是土壤氮素的损失过程。 （4）无机态氮的生物固定 （5）无机态氮的晶格固定与释放、吸附与解吸 氮损失途径： 反硝化 氨挥发
磷的迁移率小，因而仍表现出明显的地带性分布规律
从总体看，我国自南而北或自东而西土壤含磷量呈递增
趋势。以华南的砖红壤含磷量最低，东北的黑土、黑钙土和
内蒙的栗钙土含磷量最高，华中的红、黄壤以及华北的褐土、
棕壤介于以上二者之间。
（耕作施肥影响）
（二）土壤中磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷 1．土壤中的有机磷化合物（简称有机磷） 一般有机磷含量约占全磷量的10%~25% 在侵蚀严重的红壤中不足10%，而东北地区的黑土有机 磷的含量较高，可达70%以上。粘质土有机磷含量比砂 质土高
河北省
耕种土壤：0.074% 自然土壤：0.115%
（二）土壤中氮的形态
分为无机态和有机态两大类 1．无机态氮 土壤中无机N数量很少，表土占全氮量的1.0%~2.0%， 最多不超过5.0%，表土以下的土层含量更少。 固定态、游离态（空气）
铵态氮（NH4+） 有三种存在形态：游离态、交换态、固定态
约在60%以上，其次是O—P; Al—P和Fe—P极少。
（三）土壤中磷的转化
（1）有机态磷的矿化：
（2）无机磷的生物化学固定：(磷的固定)
易溶性或速效态磷酸盐转化为难溶性迟效态和缓 效态的过程，通常称之为磷的固定。 吸附固定：非专性吸附、专性吸附 化学沉淀： （3）无机态磷的生物固定 （4）难溶性磷的释放
溶 解 度 降 低
Ca/P比越大， 稳定性增大， 溶解度越小， 对植物的有效 性越低
（2）磷酸铁和磷酸铝化合物（Fe—P, Al—P） 在酸性土壤中常见 主要有粉红磷铁矿Fe(OH)2H2PO4、磷铝石Al(OH)2H2PO4， 它们溶解度极小。 在水稻土和沼泽土中，常有蓝铁矿Fe3(PO4)28H2O，绿铁矿
N2
收获
灌施 水肥 枯枝落叶 腐殖质 微生物 矿化 固持 风化 固持
NH4+
NH
3
氨
吸收
挥 发
硝化
NO3-
可交换态 固定态
地下水
淋 洗
粘粒矿物
NO3-
土壤氮素转化过程与氮素循环示意图
（四）土壤中氮的有效性
无机氮（占全氮的2－5％） 土 壤 氮 有机氮（占全氮的95－98％）
NH4+－N NO3-－N NO2-－N 水溶性氮5％ 水解性氮50－70％ 非水解性氮30－50％
三、土壤养分形态
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
根据植物对营养元素吸收利用的难易程度分为：
土壤有效磷 （mg/kg)
作物反应
作物出现严重缺乏症，生长受抑制
<3
3-5
5-10
对一切作物施磷有效
3-7mg/kg
对水稻无效，其它作物有效 对水稻、小麦无效，对绿肥、油菜， 蚕豆有效 对大多数作物无效，但对某些豆科 绿肥可能有效 对一般作物施磷无效
（一）土壤中氮的来源和含量
1、土壤中氮的来源：生物固氮、降水、灌溉、施肥等
土壤氮素的60%来自生物固氮。三叶草固氮量45—670 KgN/ha/a。固氮的树木80—500 KgN/ha/a
降水带入氮素10—20 KgN/ha/a，据测定在温带随降水进入 土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年 地下水中NO3-，高达10mgL-1，群众称为“肥水”。 包括农家有机肥料和化学氮素肥料
铁（Fe）硼（B）锰（Mn）铜（Cu）锌（Zn）
钼（Mo）氯（Cl）镍（Ni）
Ni
二、土壤养分来源
1、土壤养分的基本来源——矿物岩石
P、K、Ca、Mg、Fe、B、Mo、Cu、Mn、S等
2、土壤养分的主要来源——森林凋落物 N 灰分元素 凋落物 灌、草、伐根等 保存 聚集
3、土壤养分的其他来源
生物固氮、大气降水、人工施肥、客土、灌溉等
Fe3(PO4)2Fe(OH)2存在。
（3）闭蓄态磷（O—P） 氧化铁或氢氧化铁胶膜包被的磷酸盐。 （4）磷酸铁铝和碱金属、碱土金属复合而成的磷酸盐 磷酸盐成分更复杂，种类也多，溶解度极小 ，数量不多。
我国主要土壤类型中，一般分布有以下来自律： 风化程度较高的南方砖红壤、红壤中，以O—P占的比重 最大，最高可达90%以上，其次是Fe—P, Al—P; Ca—P 很少。 风化程度较低的北方石灰性土壤中，Ca—P所占比例大，
有机肥带入的微生物
生理酸性肥料
Ca-P
土壤 难溶磷
菌根菌
解磷菌
活 化
Al-P
Fe-P
可 溶 性 磷
CO2
50-80%
酸化 螯合
分泌物 根
土壤难溶性无机磷释放的途径
（四）土壤中磷的有效性
土壤中能直接或经转化为植物所利用的磷，称为有效磷。 土壤中有效磷的形态主要有： 1）土壤溶液中的磷酸根离子； 速效态磷
速效养分：不经转化就可被植物直接吸收利用的养分
迟效养分：不能直接利用，只有经分解转化为速效态才能被植物利用 的养分
四、土壤养分的有关概念
有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的 土壤养分 速效养分－在作物生长季节内，能够直接、迅速为 植物吸收利用的土壤养分。迟效（缓效）养分 无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。 土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态 分布和有效性的高低。
（2）水解性有机氮
用酸、碱或酶处理能水解成简单的易溶性氮化合物 约占全氮量的50%~70%
①蛋白质及多肽类（30%~50%）——氨基酸和氨基 ②核蛋白质类（迟效氮源） ③氨基糖类 （约占水解氮的7%-18%）
（3）非水解性有机氮(不溶于水，用酸、碱处理不水解 )
杂环态氮化物 糖与铵的缩合物 铵或蛋白质与木质素类物质作用形成复合物。
土壤诊断---土壤氮素丰缺指标 （化学分析方法） （1）、土壤全氮：凯氏消煮 (P207 表10-2) （2）、剖面无机氮：0—100 cm 的NO3-N + NH4-N <20mg/kg 20-40mg/kg >40 mg/kg （Nmin）
（3）、土壤碱解氮：1mol/L NaOH
五、土壤养分转化与消耗
1、养分形态的转化
养分的有效化过程
养分的固定过程。
2、养分的消耗
土壤内部复杂的转化过程；
植物吸收利用；
损失：淋失；气态损失；侵蚀流失；人为活动引起的损失；
第二节 土壤中的大量元素
一、土壤中的氮
氮素是构成一切生 命体的重要元素 在植物生产中，植物 对氮的需要量较大: 肥料三要素 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（NO3-N)积累 及毒害等。
第九章 土 壤 养 分
第一节 土壤养分概述
第二节 土壤中的大量元素
第三节 土壤中的微量元素 第四节 土壤和植物的营养诊断
本 章 提示
1、大量营养元素：有效形态、评价标准
2、微量营养元素：有效形态、评价标准、影
响微量元素有效性的因素
一、土壤养分
1、土壤养分：由土壤提供的植物生长所必须的营养元素。 2、土壤养分分类 ： 大量元素和微量元素 大量元素、中量元素和微量元素
主要有：
植素 核酸类 磷酯类
70%左右
尚有：
不明态有机态磷 20%~30%
2．无机磷化合物（ 用P表示）
（1）磷酸钙（镁）类化合物（Ca—P ）
它们是石灰性或钙质土壤中磷酸盐的主要形态 磷酸一钙Ca(H2PO4)2 磷酸二钙CaHPO4 磷酸三钙Ca3(PO4)2 磷酸八钙Ca8(PO4)65H2O 磷酸十钙Ca10(PO4)6(OH)2 羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH 磷灰石Ca5(PO4)3F、
损失率 Losses rate (%) 20.4 24.8
N75 N150
N225
N300
99.4 b
113.2 a
44.2
37.7
82.2 b
117.2 a
36.5
39.1
43.4 b
69.6 a
19.3
23.2
气 态 损 失 NH3
湿沉降 NO3干沉降 NOx NH4+ 4 N2 NOx 径流
氮素的淋洗
表3-8 化肥氮在冬小麦季的去向 氨挥发： 小麦： 1-7% ，玉米： 2-8.5% Table 3-8 The fate of nitrogen fertilizer in winter wheat season
作物吸收 Crop uptake 处理 Treatme nt
0～100 cm土壤残留 Soil residue
2）包含在有机物中并较易分解的P；
3）磷酸盐固相矿物中溶解的磷酸根离子；
4）交换吸附态磷酸根离子。
就有效P数量而言，以2）、3）两种形态最重要。在培
肥较好的土壤中，有机P的重要性更大。而在一般土壤中， 则以磷酸盐固相所释放出的P为主。
土壤有效磷含量分级指标
（0.5 M NaHCO3 浸提)
土 壤 诊 断 土 壤 磷 素 丰 缺 指 标
硝态氮（NO3-）能直接被植物吸收利用，易流失，不 宜在水田中施用 亚硝态氮（NO2-）主要以游离态存在
2．有机态氮 土壤中的氮主要以有机态为主，一般可占全氮量的95% 以上。按其溶解度和水解难易程度可分为以下三类： （1）水溶性有机氮
不超过全氮的5%，很容易水解 游离态氨基酸、胺盐、酰胺类化合物
（一）土壤中氮的来源和含量
2、土壤中氮的含量： 土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和林业 措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影响，变异性很大。 我国耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之间，高于0.2%的 很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土壤耕层含N 量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之间。 P207表10-2 含N量 >0.2% 等级 高 0.2-0.1% 0.1-0.05% <0.05% 中 低 极低 与有机质含量 有密切关系
损失 Losses
吸收量 N uptake (kg/hm2 N) 33.6 d 72.6 c
利用率 Recovery rate (%) 44.9 48.4
残留量 Residue (kg/hm2 N) 26.0 c 40.2 c
残留率 Residue rate (%) 34.7 26.8
损失量 Losses (kg/hm2 N) 15.3 c 37.2 b
C
N
H
Cl Mo Mn B Cu
S
Fe Zn
P
Mg
O
Ca
Ni
K
必需营养元素
目前 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。 镍
Cl
C
O
K
H
Mo
S
Mg
Ca
P
Fe B Mn Cu Zn
N
Ni
镍：1987年，P. H. Brown等
<60mg/kg 60-120mg/kg >120 mg/kg
土壤硝态氮速测箱N-kit
二、土壤中的磷 （一）土壤中磷的来源和含量
1、土壤中磷的来源： 土壤中磷的主要来源于矿物质，在长期的风化和成土过 程中，经过生物的积累而逐渐聚积到土壤的上层 土壤有机质 开垦后，则主要来源于施用磷肥 2、土壤中磷的含量： 我国大多数土壤表层（0-20cm）的含磷量变动在0.04%0.25%之间，不同土壤类型变幅很大。 全磷含量虽然受人为因素的影响变幅很大，但由于土壤