第八章 土壤养分生物有效性

在实际中常用化学有效养分含量 作为推荐施肥的依据。
一.化学浸提的有效养分
建议施磷量(kg/ha)
75 50 25
80
160
240
土壤含磷量(P mg/kg)
不同地区土壤有效磷含量与建议施磷量的关系
二 、养分的强度因素与容量因素
（一）养分的强度因素（I） 是指土壤溶液中养分的浓度。强度因素是土
壤养分供应的主要因子。
（二）养分的容量因素（Q） 是指土壤中有效养分的数量，也就是不断补
充强度因子的库容量。
土壤养分供应强度与容量的示意图
强度 容量
土壤溶液中养分浓度 快
活性养分库
慢 在生长期内 释放的养分
很慢 土壤矿物和 有机残留物
田间根系体积
表示土壤保持一定养分强度的能力。 它关系着养分供应的速度，反映强度 随数量变化的关系
地上部
土壤
2
3
根1
（1、截获 2、质流 3、扩散）
(二)扩散
由于根系不断的吸收可使根表有效养分 的浓度明显降低，并在根表垂直方向上 出现养分浓度梯度，从而引起土壤养分 顺浓度梯度向根表运输。
土壤养分的扩散作用具有速度慢、 距离短的特点。 扩散速率主要取决于扩散系数。
植物根获取土壤养分的模式图
地上部
H2O
H2O
H2O
截获
质流
扩散
植物根系的生长与养分有效性
第三节
一、植物根系的特性
（一）形态结构
单子叶植物的根属须根系，粗细比较均匀， 根长和表面积都比较大。双子叶植物的根属直根 系，粗细悬殊较大，根长和总吸收表面积都小于 须根系。
（二）根毛
根毛的存在缩短了养分迁移到根表的距离， 增加总吸收表面积。 根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。
土壤
2
3
根1
（1、截获 2、质流 3、扩散）
部分养分离子在不同介质中的扩散系数
离子种类
K+
H2PO4NO3Ca2+ Mg2+ K+
H2PO4NO3-
介质
250C水 250C水 250C水 250C水 250C水 土壤 土壤 土壤
扩散系数D（cm2/s）
1.98×10-5 0.89×10-5 1.90×10-5 0.78×10-5 0.70×10-5 10-7~10-8 10-8~10-11 10-6~10-7
第八章
“土壤养分生物有效性”的含义
（1）土壤中矿质态养分
的浓度、容量与动态
变化；
（2）根对养分的获取与
养分向根表迁移；
（3）在根系生长与吸收
的作用下，土壤中养
分的有效化过程。
1
2
土壤有效养分示意图
土壤养分化学有效性
第一节
化学有效养分主要包括:
• 可溶性的离子态、简单分子态养分 • 易分解态和交换吸附态养分 • 一些气态养分
化学有效养分通常可以采用不同的化 学方法从土壤中提取出来
（一）化学有效养分的提取
一.化学浸提的有效养分
（二）化学有效养分测定值的相对性
一.化学浸提的有效养分
土壤测试
233
标准方法 速测方法
指标和分级
ICP
（三）化学有效养分与植物吸收的相关性
一.化学浸提的有效养分
（四）化学有效养分在推荐施肥中的应用
钾吸收速率 (pmolcm-1s-1)
0.6
0.5
番茄 油菜
0.4
0.3
黑麦草属
0.2
玉米
0.1
洋葱
0
0
20
40 60 80
根毛园柱体的容积 (mm3 /cm)
在粉沙土壤上，植物根毛容积对吸K+速率的影响
一、植物根系的特性
（三）根系深度与底层土壤养分的有效性
根系分布深度关系着植物从土壤剖面中获取养 分的深度和有效空间 。 通常农作物的根深为 50100cm。植物种类差异和环境因素对根系分布深度 有很大影响。
（一）质流
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土 壤与土体之间出现明显水势差，土壤溶 液中的养分随水流向根表迁移。
特点 养分迁移的距离长
运输养分数量多
养分通过质流到达根部的数量取决于 植物的蒸腾率和土壤溶液中该养分的浓度。
土壤养分浓度×全
生育期水分蒸腾量
质流获得的养分（％）＝
×100
植物吸收养分总量
植物根获取土壤养分的模式图
二、根系对养分的获取
根系获取土壤养分有两种途径：其一是 根对土壤养分的主动截获；其二是土壤养分 向根表的迁移。
截获是指根直接从所接触的土壤中获取养分 而不经过运输。
它主要决定于根系容积大小和 土壤中有效养分的浓度
植物根获取土壤养分的模式图
地上部
土壤
2
3
根1
（1、截获 2、质流 3、扩散）
土壤养分向根表的迁移有两种方式： 即质流和扩散
（三）不同迁移方式对植物养分供应的贡献
• 在植物养分吸收总量中，通过根系截获的
数量很少
• 大多数情况下，质流和扩散是植物根系获
取养分的主要途径
• 钙、镁和氮（NO3-）主要靠质流供应，而
H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式
不同迁移方式对小麦根系养分的相对贡献*
耕层有效养 养分 分含量
可以用△Q/△I 的比率来表示，比率 越大，土壤养分的缓冲力就越强。
(三) 缓冲容量
土壤A
K+的吸附数量（Q)
土壤B Q
I
I
土壤A
土壤B
土壤溶液中K+的强度(I)
两种不同容量土壤对K+缓冲力比较的图示
第二节
一、养分位置及其有效性
土壤中有效养分只有达到根系表面才能 为植物吸收，成为实际有效养分。对于整个 土体来说，植物根系仅占据极少部分空间， 平均根系占土壤容积百分数大约为3%。因 而养分的迁移对提高土壤养分的空间有效性 是十分重要的。
（四）根系密度与养分空间有效性
根系密度是指单位土壤体积中根的总长度，表 示有多大比例的土壤体积向根供应养分。
舂小麦不同生育期从各土层的相对吸磷率（%）
Fra Baidu bibliotek
生育期 舂小麦吸磷总量 （Kg/ha天） 0~30
孕穗期 0.345 83.3 开花期 0.265 58.8 灌浆期 0.145 67.4
土层深度（cm）
(kg/ha)
钙
4000
镁
800
钾
300
磷
100
氮
500
植物吸收 总量
(kg/ha) 45 35 110 30 190
养分供应量(kg/ha) 截获 质流 扩散 40 90 _
8 75 _ 3 12 95 1 0.12 28.9 2 150 38
*根据Baeber（1974）估计，根容积等于土壤容积的1%
31~50 51~75 76~90 8.1 5.9 2.7
17.8 16.3 7.1 15.5 12.0 5.1
白羽扇豆缺 磷诱导形成 排根及其效 应
第四节
植物根际养分有效性
？
地上与地下部分如何相互作用
？
根际是指受植物根系活动的影响，在物理、 化学和生物学性质上不同于土体的那部分 微域土区。