土壤养分课件

第二节 土壤磷素 soil phosphorus
三.土壤中磷的存在形态 土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机 态磷。 有机态磷的含量占全磷的10~20%左右。
1．有机磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸类，核蛋白或核
酸以及磷类化合物。 磷与土壤有机质含量的相性不很强原因就在于此
第二节 土壤磷素 soil phosphorus
五.土壤氮素转化及自然界氮素循环 当今学科研究前沿
无论是植物营养、土壤科学、生态 学、环境科学堵在研究氮循环、平 衡、与提高氮肥利用率研究
第二节 土壤氮素循环
五. 土中氮素的转化
（一）土壤氮素的有效化过程
1．有机态氮的矿化过程
含氮的有机合化物，在多种微物物的作用下降解为简单的氨 态氮的过程。
（1）水解过程
我国北方的土壤中，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是非常大。
第二节 土壤氮素循环
氮素的反硝化问题严重，不仅在水田，也在旱地土壤中具 有反硝化问题
第二节 土壤氮素循环
第二节 土壤氮素循环
六、土壤氮素的调控
RCHNH2COOH + O2
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 好气或嫌气；
② 真菌、细菌、放线菌等；
③温度较高且特别敏感 ④ ；水分60~70%；
⑤ pH值要求在4.8~5.2
⑥ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
3．硝化过程（nitrification)
氨、胺、酰胺→硝态氮化合物,分两步进行 （1）亚硝化作用
Ca-P
Fe-P Al-P
土壤硝化过程
第二节 土壤氮素循环
（二）氮的无效化过程（当前氮肥利用率不足50%）？
1.氮的淋失
2.气体损失
（1）反硝化---生物脱氮（生物化学反应）（嫌气条件）N2↑ （2）氨挥发：施肥后第一周氮素损失的主要方式。
（浅施、碱性）NH4+ + OH- NH3 + H2O 3.铵（NH4+）晶格固定：2：1粘土矿物，干湿交替频繁作为条件。
包括养分的有效化过程和养分无效化、固定过程等过程。 5、养分的来源
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。 6、养分的消耗
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；
element
土壤养分概述（soil nutrients
土壤养分三要素
在植物所必需的营养元素中，C、H、O大约 占植株干重的95%。碳主要来自与大气中的二氧 化碳，而H、O则来自于土壤中的水分，氧可来自 空气。氮则除豆科作物外大部分取源于土壤。其 它元素均来自于土壤，称为土壤养分
氮磷钾三要素，简称土壤养分三要素或 肥料三要素。其所以重要就在于必需经 常调节其供不应求的状况，而不是指它 们在作物营养中所起的作用。
（2）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
（3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、 缩胺类
故：土壤有机质和氮素呈直线相关关系
第二节 土壤氮素循环
2．无机态氮 土壤中的无机氮的数量很少，表土中占全氮
1~2%(1~50ppm)。最多不超过5~8%； （1）铵态氮(NH4)可被土壤胶体吸附，一般不易流失，
土壤和植物中元素的含量情况
stored
land plants land plants
in soil ppm dry matter ppm average ppm
1,000 700 700 14,000 14,000 5,000 38,000 900 50 20
2 10 100 ? ?
10,000-50,000 1,000-8,000 500-8,000 5,000-50,000 5,000-50,000 1,000-10,000 50-1000 20-300 10-100 2-20 0.1-1 5-100 200-1000 ? ?
第十一章 土壤养分
土壤养分概述（soil nutrients
一.土壤养分的基本概念
土壤养分－指植物所必需的，主要是土壤来提供的营养元素就叫 做土壤养分。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土壤肥力的重 要组成因素。 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。 依据土壤养有效性土壤学上提出以下分类概念 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
好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩
2.施肥 对与农田来说，施用的化肥和有机肥是土壤氮素的主要来 源，特别是化肥，虽然施的数量不多，但几乎都是作物能够立即 吸收的速效形态。
3.降水:雷电使空气中氮素氧化为NO3-。（0.4~1.2kg/年.亩 ）,烟尘中氮素 4.灌水:主要是NO3—N(肥水井NO3-+NH4+>10ppm)。
但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。在土壤里有三 种存在方式：游离态、交换态、固定态。
（2）硝态氮（NO3-N）易流失，不宜在水田施用。在土 壤主要以游离态存在。
（3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可 能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。 3．游离态氮（N2）
第二节 土壤氮素循环
二、土壤养分的分类 1.土壤养分依据作物的生理需求分为 (1)必需营养元素(essential elements) 16种：C、H、O、N、C、K、Ca、 Mg、S、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo Cl (2)有益营养元素（beneficial element) Si（对于甘蔗）、Na对于棉花和甜菜 2.依据养分需要量分为： (1)大量元素（Macroelement）:占植物干物质重0.1%以上 (2)中量元素: (3)微量元素（microelement) :占植物干物质重0.1%以下。，有的 只有0.1mg/kg(ppm) 其次还有痕量营养元素,在ppb级以下。
第二节 土壤氮素循环
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同上
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
第二节 土壤氮素循环
20,000 2,000 1,000 10,000 10,000 2,000 100
50 20 6 0.2 20 100 ? ?
concentration factor
20 3 1.5 0.7 0.7 0.4 0.4 0.3 0.1 2 1 ?
土壤养分概述（soil nutrients
土壤养分概述（soil nutrients
第二节 土壤磷素 soil phosphorus
一.土壤磷素状况
第二节 土壤磷素 soil phosphorus
一.土壤中磷素的来源 土壤中的磷是由岩石风化而来的。故土壤磷的多少
与成土母质的矿物成分有关。原生矿物的含磷量为0.12% 左右。 二土壤磷的含量情况
一般来说，土壤中的磷的含量比氮高，除黑土、栗 钙土以外，大部分土壤的磷素含量都在0.2%以下，最低 的如南方的红壤、黄壤含磷只有0.04%。从总体来说，自 北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的 。我国土壤全磷的 含量在0.02%~0.11%之间。
土壤养分概述（soil nutrients）
3、养分的形态 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：被胶体吸附的，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：以有机态化合物形式存在矿质化过程的难易强度不同。 4、养分形态的转化
N nitrogen P phosphorus S sulphur K potassium Ca lime Mg magnesium Fe iron Mn manganes Zn zinc Cu copper Mo molybdenum B boron Cl chlorine Ni nickel Se selenium Co cobalt I iodine
第二节 土壤氮素循环
三. 影响土壤氮素含量的因素
1．植被 在相似的气候条件下，不： 草本植物 ＞ 木本植物
草本植物中：豆科＞ 非豆科 木本植物：阔叶林＞针叶林 落叶林＞常绿林
2.气候：不同的气候对土壤有机质的积累有极大的影响，其中起决定作用的 是影响土壤有机质合成与分解的温度与湿度；一般而言：
温度愈高，有机质分解愈快，OM含量低，N少；
湿度愈高，有机质分解愈慢，OM积累的多，N多。
第二节 土壤氮素循环
土壤有机质含量与全氮
土壤氮素和土壤有机质（或土壤腐殖质）含量有密切的 关系，二者呈正相关关系。土壤氮素的含量大致占土壤有 机质含量的5%左右。
3．质地
质地 ： 砂性土 壤性土 粘性土
N% ： 低
高
4．地形及地势 ：地形地势影响水热状况，坡地土壤流失问题
氮素含量低.
坡向:阴坡易累积有机质，阳坡易矿化。
5.耕作措施与施肥“种植绿肥可以提高土壤氮素。
第二节 土壤氮素循环
四. 土壤氮素的存在形态
1．有机成氮占全氮的绝大部分，92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。
（1）可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐 （速 效 氮）及酰胺类化合物
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，基本上为矿质养分。
无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分，也有人叫它迟效养分。 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。 某种养分总量叫该养分全量
土壤养分概述（soil nutrients
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶 肽酶
条件：① 好气或嫌气； ② 真菌、细菌、放线菌等；
③ 在通气良好； ④ 温度较高；
⑤ 水分60~70%； ⑥ pH值适中；
⑦ C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。
第二节 土壤氮素循环
2.氨化过程( ammonification )
氨化微生物
土壤氮素调控是指人为活动的调节管理，即通过科学合理施 肥、合理管理、配合其它措施措施（深施反硝化抑制剂、氮包 膜），发挥土壤氮素的潜在作物营养功能，满足作物高产量、 高效益和优良品质的需要。 氮素纯矿化量等于有机氮的矿化量 与矿质氮固定量之差。
第二节 土壤氮素循环
氨的挥发、氮素反硝释放氧化亚氮、 硝态氮的深层淋溶、地表氮素迁移（径 流），成为当前由于施用化学氮肥所产生 的对气、对水的污染问题-------氮素的环 境效应。
第二节 土壤氮素循环
(二）土壤氮素来源
土壤中的氮素并非来源于土壤矿物质。作物所吸收的氮素多来自土壤有机质 的矿化。而土壤有机质的氮从根本上说，是由生物固氮作用产生的。
1.生物固氮：固氮作用主要是靠微生物，固氮微生
物分共生和自生两类。
（1）与豆科作物共生固氮菌，其固氮能力很强。10~20 斤/亩
（2）自生固氮菌，有分为好气细菌和嫌气性细菌。
亚硝化微生物
2HN4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
以(Nitrosonas为主)
条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物）
通气：良好 O2< 5% pH 5.5 - 10 (7-9), < 4.5 受抑制！
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
以氮为例
第二节 土壤氮素循环
一.土壤氮素含量概况
我国耕地土壤含氮一般在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 氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介于二者之间。
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 物在不施氮肥地区全年生长期所吸 收的氮量作为土壤供氮能力的良好 指标。