土壤學-第9章土壤養(yǎng)分循環(huán)課件

第八章提問1、什么叫潛性酸？表示其大小的指標是什么？2、土壤緩沖性的概念？和意義？3、交換性Al3＋和H+何者是南方土壤酸化的主要原因，為什么?4、在砂質和粘質土壤上施入同品種等量的化肥，在何種土壤上見效快？為什么?5、對于等量的交換性Ca2+而言，它在酸性土上的有效高？還是在堿性土上的有效性高？為什么？華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安第八章提問1、什么叫潛性酸？表示其大小的指標是什么？華中農業(yè)第九章土壤養(yǎng)分循環(huán)

SoilNutrientCycling第九章土壤養(yǎng)分循環(huán)

SoilNutrientCycl土壤養(yǎng)分－是指主要依靠土壤來供給的植物必需營養(yǎng)元素。土壤養(yǎng)分是土壤肥力的物質基礎，是土壤肥力的重要組成部分，是四大肥力因素之一。

土壤養(yǎng)分的基本概念在植物必需的17種營養(yǎng)元素中：（碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、鐵、錳、銅、鋅、鉬、氯和鎳

）

碳、氫、氧、氮四種元素約占植物體干重的95％。

碳主要來自空氣中的二氧化碳；

氫來自水；

氧可來自水，也可來自空氣；

氮除豆科作物大部分取自于根瘤菌固定空氣中的氮外，其它所需的礦質養(yǎng)料都是作物從土壤中吸取的。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤養(yǎng)分－是指主要依靠土壤來供給的植物必需營養(yǎng)元素。土壤有效養(yǎng)分－能夠直接或經(jīng)過轉化被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分

速效養(yǎng)分－在作物生長季節(jié)內，能夠直接、迅速為植物吸收利用的土壤養(yǎng)分。

無效養(yǎng)分－不能被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分。

土壤養(yǎng)分狀況－是指土壤養(yǎng)分的含量、組成、形態(tài)分布和有效性的高低。土壤養(yǎng)分的基本概念華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安有效養(yǎng)分－能夠直接或經(jīng)過轉化被植物吸收利用的速效養(yǎng)分作物所必需的營養(yǎng)元素

亞農（Arnon）1954年對植物“必需”的養(yǎng)料元素定了三條標準：

（1）如果缺少這種元素，植物就不能正常生長或不能完成生命周期

（2）這種元素不能被其他元素所代替，它有其本身所具有的營養(yǎng)作用。

（3）這種養(yǎng)料元素在植物的代謝過程中具有直接的作用。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安作物所必需的營養(yǎng)元素17種必需的營養(yǎng)元素一般根據(jù)植物體內含量的多少劃分為大量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素：大量元素（macronutrients）：C、H、ON、P、K、S、Mg、Ca（9種）微量元素（micronutrients）：B、Cl、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo、Ni（8種）17種必需的營養(yǎng)元素一般根據(jù)植物體內含量的多少劃分為大量營養(yǎng)

這是路密斯（Loomis）和許爾（Shull）于1973年首先使用的名稱。按習慣標準：

大量元素：植物對這種元素的需要量超過1%。前九種屬之。前九個占干體重的絕大多數(shù)，即植物吸收的數(shù)量大，通常占植物干重千分幾到百分之幾十。

微量元素：植物對這種元素的需要小于植物干重的0.1%。

大量元素和微量元素華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安這是路密斯（Loomis）和許爾（Shull）于

土壤養(yǎng)分三要素氮、磷、鉀稱為“氮、磷、鉀三要素”或“肥料三要素”。簡稱土壤養(yǎng)分三要素。其所以重要就在于必需經(jīng)常調節(jié)其供不應求的狀況，而不是指它們在作物營養(yǎng)中所起的作用。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤養(yǎng)分三要素氮、磷、鉀稱為“氮、磷、鉀三要

指來自土壤的養(yǎng)分元素通常可以反復的再循環(huán)和利用,典型的再循環(huán)過程。包括：①生物從土壤中吸收養(yǎng)分；②生物的殘體歸還土壤；③在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，釋放養(yǎng)分；④養(yǎng)分再次被生物吸收。土壤養(yǎng)分循環(huán)是土壤圈物質循環(huán)的重要組成部分，是一個復雜的生物地球化學循環(huán)過程。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安指來自土壤的養(yǎng)分元素通?？梢苑磸偷脑傺h(huán)和利用,典型本章要求要求深刻理解和熟練掌握的重點內容有：

1、土壤中各種養(yǎng)分的含量、形態(tài)和轉化規(guī)律。2、影響土壤養(yǎng)分有效性的因素。3、土壤養(yǎng)分狀況的調節(jié)途徑。4、土壤養(yǎng)分的動態(tài)平衡。要求一般理解和掌握的內容有：

土壤養(yǎng)分的含量。難點：土壤養(yǎng)分的循環(huán)與轉化，養(yǎng)分的調節(jié)，影響土壤養(yǎng)分有效性的因素。本章要求本章內容第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

第二節(jié)土壤磷和硫的循環(huán)

第三節(jié)土壤中的鉀鈣鎂第四節(jié)土壤中的微量元素循環(huán)第五節(jié)土壤養(yǎng)分平衡及有效性本章內容第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

第二節(jié)土壤磷和硫的循環(huán)

第第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

SOILNITROGENCYCLING第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

SOILNITROGENCYCLIN第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

SOILNITROGENCYCLING第一節(jié)土壤氮素循環(huán)

SOILNITROGENCYCLIN土壤氮素循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤氮素循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安一、土壤氮的來源、形態(tài)和含量

Sources、formsandcontentofSoilNitrogen

一、土壤氮的來源、形態(tài)和含量

Sources、forms

1．含量

土壤中氮素的含量受自然因素（氣候、地形及植被）和農業(yè)措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影響，變異性很大。我國耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之間，高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而華北、西北大部分地區(qū)土壤耕層含N量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之間。（如表11-1）。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安1．含量華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0.05%<0.05%

等級

高中低極低一般把作物在不施氮區(qū)的全年生長期所吸收的氮量為土壤供氮能力的良好指標。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0生物固氮雨水和灌溉施肥：有機肥和化肥2、來源華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安生物固氮2、來源華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安氮素的來源

1．生物固氮作用

土壤中有固氮作用的微生物有三大類：

（1）共生固N菌

包括根瘤菌和一些放線菌、藍藻菌，與豆科作物共生為主，固N能力強。溫帶耕地中：紫花苜蓿每年每公頃固N量約為225~300kg三葉草根瘤菌固N約為150~210kg紫云英根瘤菌固N約為90~112kg綠萍—藍藻為150~225kg華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安氮素的來源1．生物固氮作用土壤中有固氮作用的微生物有三大（2）自身固氮菌

有兩種：分為好氣性和嫌氣性細菌，它們均需要有機質作為能源。還有具有光合作用能力的藍綠藻也能自生固N，自生固N菌的固N能力不高，在溫帶耕地土壤中好氣自生固N菌的固N量每年每公頃只有7.5~45kg，在熱帶森林地約為75~225kg，草地約45~450kg。嫌氣性自生固菌的固N能力不如好氣性固N菌強，但它在水田中對土壤氮素的補給具有重要意義。（3）聯(lián)合固N菌

某些固N微生物與植物根系有密切關系，有一定的專一性，但不如共生關系那樣嚴格，如固N螺菌與玉米，多黏桿菌與小麥都有較強的親和性，能聯(lián)合固氮。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（2）自身固氮菌有兩種：分為好氣性和嫌氣性細菌，它2．大氣降水及雷電現(xiàn)象

NO2、N2O、NO和NH3；煙道排出的氮化物；N2、H2通過雷電合成NH3隨降水一起輸入土壤。據(jù)測定在溫帶隨降水進入土壤的NO3-和NH4+約為15.0kg/公頃/年。

3．由灌溉水輸入的氮

地下水中NO3-，高達10mgL-1，群眾稱為“肥水”。

4．施用肥料

包括農家有機肥料和化學氮素肥料

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2．大氣降水及雷電現(xiàn)象NO2、N2O、NO和NH3；煙道排SoilOrganicN(R-NH2)SoilInorganicN(NH4+,NO3-)氮的來源：NH4+Colloid晶格釋放生物固氮有機殘體化肥N大氣中的氮灌溉降雨Colloid華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安SoilSoil氮的來源：NH4+Colloid晶格釋放生物3、形態(tài)形態(tài)組分相對含量有效性有機態(tài)有機物質、腐殖質>95%遲（無）效無機態(tài)溶液中的NO3-、溶液和膠體上的NH4+、氣態(tài)<5%速效華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3、形態(tài)形態(tài)組分相對含量有效性有機態(tài)有機物質、腐殖質1．有機態(tài)氮占全氮的絕大部分，92~98%。有機氮的礦化率只有

3~6%。（1）可溶性有機氮<5%，主要為：游離氨基酸、胺鹽（速效氮）及酰胺類化合物（2）水解性有機氮50~70%，用酸堿或酶處理而得。包括：蛋白質及肽類、核蛋白類、氨基糖類（3）非水解性有機氮30~50%，主要可能是雜環(huán)態(tài)氮、縮胺類土壤氮素的存在形態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安1．有機態(tài)氮土壤氮素的存在形態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂2．無機態(tài)氮

土壤無機氮占全氮1~2%(1~50ppm)。最多不超過5~8%；

（1）銨態(tài)氮(NH4)在土壤里有三種存在方式：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)。

（2）硝態(tài)氮（NO3-N）在土壤主要以游離態(tài)存在。

（3）亞硝態(tài)氮（NO2-N）主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數(shù)量也極少。在土壤里主要以游離態(tài)存在。3．游離態(tài)氮（N2）

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2．無機態(tài)氮華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安4、土壤氮素含量的影響因素(1)植被

土壤氮素含量與土壤有機質豐缺程度一般呈正相關,故土壤氮素的累積取決于進入土壤的有機物質數(shù)量。一般：草本植物>木本植物豆科植物>禾本科植物闊葉植物>針葉植物落葉植物>常綠植物

(2)氣候對有機質的累積有極大的影響。其中起決定作用的是溫度和濕度。溫度越高，有機質分解越快，OM含量低，N少。濕度越高，有機質分解越慢，OM累積多，N多。

(3)質地粘土>壤土>砂土

(4)地形和地勢地形和地勢影響土壤水、熱條件的再分布地勢愈高,含氮量愈多土壤氮素南坡低于北坡

(5)耕作措施及其它華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安4、土壤氮素含量的影響因素(1)植被土壤氮素含量與土壤有二、土壤N循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安二、土壤N循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（一）固氮作用

NitrogenFixationN2+6H++6e-2NH3（一）固氮作用

NitrogenFixationN21、共生固氮

Symbioticnitrogenfixation豆科植物：固氮細菌（苜蓿根瘤菌、三葉草根瘤菌…）豆科植物（紫花苜蓿、三葉草、大豆、苕子）根瘤豆科植物供養(yǎng)固氮細菌，固氮細菌固氮華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安1、共生固氮

Symbioticnitrogenfix結構根瘤菌根瘤華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安結構根瘤菌根瘤華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安共生關系：植物光合作用向根瘤菌提供C源根瘤菌向植物提供NT共生根瘤菌organic-CN2organic-N華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安共生關系：植物光合作用向根瘤菌提供C源T共生根瘤菌org固氮量：紫花苜蓿?100-250kgN/ha/yr大豆和豌豆

?較低施氮肥

降低氮的固定華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安固氮量：紫花苜蓿華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安共生固氮–非豆科微生物放線菌-Frankia

植物：非豆科木本雙子葉植物與固氮放線菌Frankia共生形成根瘤固氮,這些植物對綠化荒山、防止水土流失和保護生態(tài)環(huán)境等具有重要的作用,它們是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要供氮者.（能與25個屬的植物共生固氮，如榿木、楊梅、蘇鐵、羅漢松等）

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安共生固氮–非豆科微生物華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國2、非共生固氮

NonsymbioticN-fixation*細菌和藍綠藻blue-greenalgae-好氣和嫌氣-固氮量很低:5-50kg/ha/yr

-與土壤中有效N有關華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2、非共生固氮

NonsymbioticN-fixatio（二）礦化作用和同化作用

Mineralizationvs.Immobilization1、概念：土壤中的有機氮在土壤微生物的作用下逐漸分解成氨的過程。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）礦化作用和同化作用

Mineralizationvs2、步驟：有機氮氨基化作用aminizationR—NH2NH3ammonification氨化作用H2O華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2、步驟：有機氮氨基化作用aminizationR—NH2N3、條件：通氣和嫌氣條件營養(yǎng)條件（異養(yǎng)型的微生物、細菌、真菌和放射菌）溫度敏感pH4.8~5.2華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3、條件：通氣和嫌氣條件華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安4、銨離子的去向與土壤膠體上的陽離子進行陽離子交換被晶格固定和土壤有機質形成氨基和酰氨基.揮發(fā)硝化同化華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安4、銨離子的去向華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安同化作用：土壤中的無機態(tài)N被土壤微生物（或植物）吸收轉變?yōu)橛袡C氮的過程。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安同化作用：土壤中的無機態(tài)N被土壤微生物（或植物）吸收轉變?yōu)橛校ㄈ┫趸饔?/p>

Nitrification 1、概念：氨在亞硝化細菌和硝化細菌的作用下氧化成硝酸的過程。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（三）硝化作用

Nitrification 1、概念：氨在亞2、步驟：亞硝化細菌nitrosomonas+3O2+O2硝化細菌nitrobacter（1）亞硝化作用（nitrosification）（2）硝化作用（nitrification）華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2、步驟：亞硝化細菌nitrosomonas+3O2+O3、特點：需要分子態(tài)氧的參加酸化吸附態(tài)的轉化成非吸附態(tài)的華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3、特點：需要分子態(tài)氧的參加華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國4、條件好氣條件（空氣中氧氣的含量不能小于5%）溫度25~35℃濕度：田間持水量的50%~70%pH:5.5~10，最適：7~9營養(yǎng)：Cu和Mo有利，但過量的NH4+有害華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安4、條件好氣條件（空氣中氧氣的含量不能小于5%）華中農業(yè)大學（四）反硝化作用

Denitrification 1、概念：土壤中硝酸鹽，在反硝化細菌的作用下，最后還原成氧化氮或氮氣的過程。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（四）反硝化作用

Denitrification 1、概念：2、過程：2、過程：3：條件：嫌氣（土壤空氣中的氧氣含量小于1%）濕度：淹水有利有機質含量：高（異養(yǎng)型，還原需要能量）pH：7~8.2溫度：30~35℃NO3-，NO2-，N2O的存在（基質，電子接受體）華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3：條件：嫌氣（土壤空氣中的氧氣含量小于1%）華中農業(yè)大學資注意!!!*代謝還原不是反硝化作用，因為沒有產生氮氣。NO3-生物NO3-?

NH4+

organic-N-N被還原成蛋白質的形態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安注意!!!*代謝還原不是反硝化作用，因為沒有產生氮氣。旱地土壤中能否存在反硝化作用？局部存在嫌氣條件；施用過量的有機質；根際范圍內。即使在通氣良好的旱地土壤中，氮肥的反硝化損失可達15%以上。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安旱地土壤中能否存在反硝化作用？局部存在嫌氣條件；即使在通氣良反硝化作用帶來的問題植物有效氮的損失；增加了大氣中N2O的含量。反硝化作用的益處：減少了NO3-和NO2-對地下水的污染。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安反硝化作用帶來的問題植物有效氮的損失；反硝化作用的益處：減少（五）氮的淋失

NitrogenLeaching華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（五）氮的淋失

NitrogenLeaching華中農業(yè)大Nitrogen(nitrate)Leaching富營養(yǎng)化Eutrification華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安Nitrogen(nitrate)Leaching富營（六）氨的揮發(fā)

AmmoniaVolatilization尿素Urea:CO(NH2)2→NH3↑+CO2+H2O氨或銨離子NH4OH（NH3·H2O）→NH3↑＋H2O

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（六）氨的揮發(fā)

AmmoniaVolatilization有利于氨揮發(fā)的條件pH值高；CEC低；質地輕；土壤含水量低；施肥深度淺。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安有利于氨揮發(fā)的條件pH值高；華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國（七）晶格固定CrystallatticefixationofnitrogenP=層面I=層間e=邊華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（七）晶格固定P=層面I=層間2：1型蒙脫石華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2：1型蒙脫石華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安發(fā)生固定的條件：粘土礦物類型水分條件氨離子的數(shù)量華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安發(fā)生固定的條件：粘土礦物類型華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國水分條件濕干華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安水分條件濕干華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安三、土壤氮素調節(jié)三、土壤氮素調節(jié)土壤氮素的調控華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤氮素的調控華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤氮素調節(jié)

有效化過程：氨化和硝化作用無效化過程：反硝化、氨揮發(fā)、化學脫氮作用緩效化過程：晶格固定

1．利用有機物質C/N比值與土壤有效氮的相互關系，來調節(jié)土壤氮素狀況（如圖所示）

C/N30，30~15，15

2．人為施用肥料一是施用化學氮肥，以增加土壤有效氮素的不足。二是施用鮮嫩的秸稈、綠肥等，因C/N很小，開始分解就有多余的氮素供給，又能激發(fā)原有有機質的分解，稱為激發(fā)效應。同時，施用礦質氮肥后，也有激發(fā)效應。目前，這一現(xiàn)象的機理不十分清楚。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤氮素調節(jié)有效化過程：氨化和硝化作用1．利用有機物質C/C/N華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安C/N華中農業(yè)大學資源與環(huán)境Alfalfa,peas,grassLowC:N(highNcontent)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安Alfalfa,peas,grassLowC:N(hstraw,bark,sawdustHighC:N(lowN)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安straw,bark,sawdustHighC:N(

施肥華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安施肥華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－

淹水、灌溉1、在水田剖面的不同層次上，氮素的形態(tài)不同；2、在水田中無機氮素以銨態(tài)氮為主；3、反硝化作用明顯；華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安淹水、灌溉1、在水田剖面的不同層次上，氮素的形第二節(jié)土壤磷和硫的循環(huán)

SoilPhosphorusandSulfur第二節(jié)土壤磷和硫的循環(huán)

SoilPhosphorusa土壤學-第9章土壤養(yǎng)分循環(huán)ppt課件黃瓜黃瓜土壤學-第9章土壤養(yǎng)分循環(huán)ppt課件水體的質量

富營養(yǎng)化藻類的生長-嫌氣水體的質量富營養(yǎng)化（一）土壤P含量0.02%~0.11%（P）（P2O5）×0.44=P一、土壤磷的含量和形態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（一）土壤P含量一、土壤磷的含量和形態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境土壤磷含量土壤中磷素的來源自然土壤中的全磷最初來源是由巖石礦物風化而來的，原生礦物的含磷量為0.12%左右，主要取決于母質類型和風化成土條件；耕作土壤與施肥密切相關。土壤磷的含量及影響因素1．土壤磷的含量

一般來說，土壤的磷素含量都在0.2%以下，紅壤、黃壤含磷只有0.04%。我國土壤全磷的含量在0.02%—0.11%之間。從總體來說，自北而南，土壤磷的含量是逐漸降低的。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤磷含量土壤中磷素的來源土壤磷的含量及影響因素華中農業(yè)大學2．影響土壤磷含量的因素

（1）母質中礦物成分的不同；

基性巖

＞

酸性巖

堿性沉積體＞酸性沉積體

如，由石灰性風化體形成的紅壤的含磷量比別的紅壤多得多。（2）土壤質地的差別

土壤細粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。

（3）P在土壤剖面上的分布華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2．影響土壤磷含量的因素華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安

從上到下，磷的含量逐漸降低。原因

①磷的遷移率很低；②植物根系的富積；③有機膠體或無機膠體對磷酸根的吸附作用，上層較強。④耕作制度和施肥的影響；華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安從上到下，磷的含量逐漸降低。原因華中農業(yè)大學資源與（二）土壤中P的形態(tài)：總的分為：無機形態(tài)（無機磷）有機形態(tài)（有機磷）（1）無機磷形態(tài)水溶態(tài)P含量在0.003~0.3mg/L，以三種磷酸離子的不同比例存在，取決與溶液pH值。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）土壤中P的形態(tài)：華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安acidsoilsalkalinesoils華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安acidsoilsalkaline華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學2.吸附態(tài)P*與土壤膠體產生強烈的吸附作用(專性吸附）-與鐵鋁氧化物的吸附 -硅酸鹽粘土礦物的邊面吸附(特別是與高嶺石)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2.吸附態(tài)P*與土壤膠體產生強烈的吸附作用(專性吸附）華占無機磷的99％以上。酸性土 Fe—P和Al—P FePO42H2O,（粉紅鐵礦）AlPO42H2O（磷鋁石）石灰性和堿性土Ca—P和Mg—P閉蓄態(tài)P（OccludedP）O—P3.礦物態(tài)P華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安占無機磷的99％以上。3.礦物態(tài)P華中農業(yè)大學資不同種類的Ca—PpH68溶解度高低有效性高低

Ca(H2PO4)2磷酸一鈣CaHPO4磷酸二鈣Ca3(PO4)2磷酸三鈣Ca8H2(PO4)磷酸八鈣Ca5(PO4)3OH

羥基磷灰石華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安不同種類的Ca—PpH68溶解度高低有效性高低Ca(H（二）有機P有機P：20-80%（表土）植素類核酸類（nucleicacid）磷脂類（phospholipids）華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）有機P有機P：20-80%（表土）華中農業(yè)二、土壤磷循環(huán)與轉化（一）土壤磷的循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安二、土壤磷循環(huán)與轉化（一）土壤磷的循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境（二）土壤磷的轉化磷的固定（P—Fixation)——土壤中的有效態(tài)P轉化成無效態(tài)的P的過程。固磷機制：（1）化學沉淀機制Fe3++2H2PO4

-+2H2O→2H++Fe(OH)2H2PO4可溶的粉紅磷鐵礦（不溶的）華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）土壤磷的轉化磷的固定（P—Fixation)—（2）表面反應機制土壤OHOHOH+H2PO4-土壤OHOHH2PO4華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（2）表面反應機制土壤OHOHOH+H2PO4-土壤OH（3）閉蓄機制H2PO4-HPO4=Fe(OH)3當磷在土壤中固定為粉紅磷鐵礦后，若土壤局部的pH升高，可在粉紅磷鐵礦的表面形成一層無定形的氫氧化鐵薄膜，把原有的磷包被起來，這種機制叫閉蓄機制。Fe(OH)3PKs=37~38 粉紅磷鐵礦：PKs=33~35 膠膜有鐵鋁質的、鈣質的。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（3）閉蓄機制H2PO4-Fe(OH)3當磷在土壤中溶度積：土壤中Fe3+的含量與土壤的pH關系密切華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安溶度積：土壤中Fe3+的含量與土壤的pH關系密切華中農業(yè)大(4）生物固定機制C:P>200:1~300:1

有機質C/P比為200∶1~300∶1，當微生物分解C/P比大的土壤有機質時，微生物和作物對磷素就會發(fā)生競爭吸附，產生生物固定。

特點：①表聚性；②暫時無效；③把無機磷→有機磷。 華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安(4）生物固定機制C:P>200:1~300（三）提高土壤有效磷的途徑調節(jié)土壤酸堿度提高土壤有機質含量土壤淹水集中施肥，或與有機肥堆漚后施用。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（三）提高土壤有效磷的途徑調節(jié)土壤酸堿度華中農業(yè)大學資源與環(huán)水溶性P植物有效性酸性土壤中中性和堿性土壤中調節(jié)土壤酸堿度華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安水溶性植物有效性酸性土壤中中性和堿性土壤中調有效性較高的是在pH6-7華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安有效性較高的是在pH6-7華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院2.提高土壤有機質含量作用：有機質含有有機P有機質的屏蔽作用有機酸的溶解作用華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2.提高土壤有機質含量作用：華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－

土壤有機質的作用機理：

①有機陰離子與磷酸根競爭固相表面專性吸附點位，從而減少了土壤對磷的吸附。

②有機物分解產生的有機酸和其它螯合劑的作用，將部分固定態(tài)磷釋放為可溶態(tài)。③腐殖質可在鐵、鋁氧化物等膠體表面形成保護膜，減少對磷酸根的吸附。

④有機質分解產生的CO2,溶于水形成H2CO3,增加鈣、鎂、磷酸鹽的溶解度。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤有機質的作用機理：華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3.降低土壤的Eh值提高土溫集中施肥，縮短與土壤根系的距離。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3.降低土壤的Eh值華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安

土壤淹水對提高磷有效性的機理

①酸生土壤pH上升促使鐵、鋁形成氫氧化物沉淀，減少了它們對磷的固定；堿性土壤pH有所下降，能增加磷酸鈣的溶解度；反之，若淹水土壤落干，則導致土壤磷的有效性下降。②土壤氧化還原電位(Eh)下降，高價鐵還原成低價鐵,磷酸低鐵的溶解度較高，增加了磷的有效度。③包被于磷酸表面鐵質膠膜還原，提高了閉蓄態(tài)磷的有效度。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤淹水對提高磷有效性的機理華中農業(yè)大學資源與SULFURINSOILS三、土壤硫三、土壤硫（一）概述*無機態(tài)硫和有機態(tài)硫*植物吸收SO4=*缺S癥狀植株矮小新葉發(fā)黃*環(huán)境問題： 酸化 -酸雨 -硫酸氧化華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（一）概述*無機態(tài)硫和有機態(tài)硫華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安AcidMineDrainageResultofAcidMineDrainage華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安AcidMineDrainageResultofAc（二）S的循環(huán)

（SulfurCycle）有機SS-2SO4-2(So)1.礦化2.同化3.氧化3444.還原植物&動物華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）S的循環(huán)

（SulfurCycle）有機SS-2SO土壤中硫的循環(huán)及轉化

土壤硫的輸入主要途徑有:①大氣無機硫(SO2)的沉降。②含硫礦物質和生物有機質土壤硫的輸出：主要是植物吸收和土壤淋洗。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤中硫的循環(huán)及轉化土壤硫的輸入主要途徑有1、有機硫的礦化和固定

有機質的C/S<300-400，則有利于有機硫的礦化，而C/S>300-400,則就有可能產生生物固硫。2、礦物質的吸附和解吸在富含鐵、鋁氧化物和水化氧化物、水鋁英石及1:1型粘粒礦物為主的土壤，硫酸根(SO42-)有可能被帶正電荷的土壤膠體所吸附,但吸附的SO42-容易被其它陰離子交換。

3、硫化物和元素硫的氧化

土壤Eh和pH值是影響硫化物氧化的重要因素。土壤硫轉化主要包括:華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安1、有機硫的礦化和固定2、礦物質的吸附和解吸3、硫化物和元

FeS2FeS+S(10.20)2FeS+2H2O+9/2O2Fe2O3+2H2SO4(10.21)2S+3O2+2H2O2H2SO4(10.22)S2-+2O2SO42-(10.23)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院S的氧化和還原*氧化（Oxidation）S-2—(O2)→SO4-2

*自養(yǎng)型的微生物 從S的氧化中獲得能量*酸化過程 SorS-2—(O2)→H2SO4華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安S的氧化和還原*氧化（Oxidation）華中農業(yè)大學還原（Reduction）+e- +e-SO4-2So

S-2*嫌氣的過程

微生物利用S作為電子接受體

通過硫酸還原細菌進行華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安還原（Reduction）*S-2具有毒害作用：

-形成H2S氣體

-與Pb,Cd,Zn反應生成有毒的化合物*絕大部分是異養(yǎng)型的微生物

-有機質提供能源華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安*S-2具有毒害作用：華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安第三節(jié)土壤中的鉀鈣鎂PotassiumCalciumandMagnesiuminsoils第三節(jié)土壤中的鉀鈣鎂PotassiumCalciuma一、土壤鉀的形態(tài)和含量（一）含量土壤全K含量：0.5~2.5%(5~25g/kg)K×1.2=K2O影響含量的因素：母質風化及成土條件質地華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安一、土壤鉀的形態(tài)和含量（一）含量華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－（二）形態(tài)及有效性形態(tài)有效性存在位置相對含量%水溶性鉀交換性鉀速效的溶液中的K膠體上的K1~2%非交換性鉀緩效的黑云母、伊利石、蛭石和晶穴中的K1~10%礦物鉀無效鉀長石、白云母90~99%（二）形態(tài)及有效性形態(tài)有效性存在位置相對含量%水溶性鉀速效的釋放二、土壤鉀的轉化無效鉀速效鉀緩效鉀淋失有機體固定吸收分解華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安釋放二、土壤鉀的轉化無效鉀速效鉀緩效鉀淋失有機體固定吸收分解三、土壤鉀的固定和釋放及其影響因子（一）土壤鉀的固定及影響因素鉀的固定概念：土壤中的速效鉀轉化為緩效鉀的過程。影響因素：粘土礦物類型土壤質地土壤水分條件土壤酸堿性（聚合鋁離子的作用）華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安三、土壤鉀的固定和釋放及其影響因子（一）土壤鉀的固定及影響因以晶穴為固定條件，干濕交替為動力，將交換性K離子固定為非交換性K，失去生物學有效性。歸納：華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安以晶穴為固定條件，干濕交替為動力，將交換性K離子固定為（二）土壤鉀的釋放及影響因子鉀的釋放：土壤中緩效鉀轉化為速效鉀的過程。釋放特點：①釋放的速效性鉀主要是來自固定態(tài)及黑云母種的易風化鉀；②土壤交換性鉀減少時，非交換性鉀才釋放；③轉化的強度和數(shù)量取決于土壤速效鉀和緩效鉀的含量，緩效鉀含量可作為土壤供鉀潛力的指標；④干燥、灼燒和冰凍一般有利于鉀的釋放。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）土壤鉀的釋放及影響因子鉀的釋放：土壤中緩效鉀轉化為速效（一）土壤中Ca的含量、形態(tài)和轉化含量：地殼中鈣的平均含量為36.4g/㎏(Ca),土壤中全鈣的含量主要受成土母質、風化條件、淋溶強度、耕作利用方式的影響，不同的土壤差異很大。

形態(tài)：礦物態(tài)鈣——存在于礦物晶格中的鈣，占全Ca的40~90%，植物難以吸收利用交換性鈣——土壤膠體表面吸附鈣，植物可利用鈣溶液鈣——土壤溶液中的Ca離子，植物可利用鈣轉化：礦物態(tài)鈣風化后以離子形態(tài)進入土壤溶液，一部分被土壤膠體吸附成為交換性鈣，而交換性鈣與溶液中的鈣處在一種動態(tài)平衡之中。四、土壤中的鈣鎂華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（一）土壤中Ca的含量、形態(tài)和轉化含量：地殼中鈣的平均含量為（二）土壤中Mg的含量、形態(tài)和轉化含量：地殼中鎂的平均含量為19.3g/㎏(Mg),土壤中全鎂的含量主要受成土母質、風化條件的影響，不同的土壤差異很大。形態(tài)：礦物態(tài)鎂——占全Mg的40~90%，植物難以吸收利用交換性鎂——土壤膠體表面吸附的鎂，植物可利用的鎂非交換性鎂——能被酸提出的潛在鎂溶液鎂——土壤溶液中的Mg離子，植物可利用鈣轉化：礦物態(tài)鎂?非交換性鎂?交換性鎂?溶液鎂華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（二）土壤中Mg的含量、形態(tài)和轉化含量：地殼中鎂的平均含量為（三）幾個特點1、土壤中鈣的含量大于鎂；2、缺鎂土壤常見于缺鈣土壤；3、酸性土中鈣鎂較低，需要施肥補充4、南方酸性土壤缺鈣鎂的原因華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安（三）幾個特點1、土壤中鈣的含量大第四節(jié)土壤中的微量元素循環(huán)圖10－9土壤中的微量元素循環(huán)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安第四節(jié)土壤中的微量元素循環(huán)圖10－9土壤中的微量元一、土壤中微量元素的來源

土壤中微量元素主要來自巖石和礦物，母質不同的土壤，微量元素種類和含量不同（＜0.1mgkg-1）。植物必需的微量元素有鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯

和鎳。酶和輔酶的成分或激活劑、作用專一。二、土壤中微量元素的形態(tài)（4級或6級）（一）水溶態(tài)（二）交換態(tài)（三）專性吸附態(tài)（四）有機態(tài)

（五）鐵、錳氧化物包被態(tài)（六）礦物態(tài)華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安一、土壤中微量元素的來源二、土壤中微量元素的形態(tài)（4級或6三、影響微量元素有效性的因素

1．土壤的酸堿度

在土壤正常的pH變幅內，對于陽離子型的微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）其溶解度隨pH的下降而增大，有效度也隨之增大。而對于陰離子型的微量元素如Mo，則相反。在強酸性土壤中，F(xiàn)e、Mn、Cu、Zn有時會超出植物的忍耐范圍，產生毒害。pH值升高，土壤的固定作用增強。

石灰性土壤，pH較高，CaCO3對微量元素的固定作用強，所以植物易于缺乏微量元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、B，單施效果差。可以施用絡合態(tài)微量元素或葉面噴施。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安三、影響微量元素有效性的因素1．土壤的酸堿度在土壤正常土壤微量元素養(yǎng)分有效性與pH的關系圖華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤微量元素養(yǎng)分有效性與pH的關系圖華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學2．土壤氧化還原狀況

土壤氧化還原狀況可用Eh表示；

土壤的氧化還原狀況主要影響那些具有多種化合價的元素，如Fe、Mn、Cu。隨著土壤的氧化還原電位降低，土壤中還原態(tài)的物質增多，如還原態(tài)Fe、Mn的含量增加；不同的離子的氧化／還原電位是不同的；pH對Eh影響較大:酸性中性pH>8

MnMn2+Mn3+MnO2

在同樣的電位下，不同離子被還原的次序、數(shù)量都是不一樣的。華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安2．土壤氧化還原狀況土壤氧化還原狀況可用Eh表示；3．有機質和微生物的活動

有機物絡合，如泥炭對銅、鋅的固定；生物固定。

4．質地

過量施用化學磷肥，可以導致一部分有效性的Fe、Mn、Cu、Zn等與磷酸根作用，形成沉淀，產生固定作用。

5.施肥質地較細含量高，作物微量元素缺乏癥狀在砂質土中比粘質土中常見華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安3．有機質和微生物的活動有機物絡合，如泥炭對銅、鋅的固定；第五節(jié)土壤養(yǎng)分平衡及有效性

一、土壤養(yǎng)分的動態(tài)平衡過程

土壤溶液是植物吸取養(yǎng)分的主要介質，而且以吸收離子態(tài)養(yǎng)分為主。土壤溶液與固相土壤膠體（包括無機、有機和無機有機復合膠體）表面吸附的離子或分子、土壤有機質及生物有機體（主要微生物），以及土壤空氣間相互影響，相互依存，土壤養(yǎng)分始終處在動態(tài)的平衡中（圖9－4）。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安第五節(jié)土壤養(yǎng)分平衡及有效性一、土壤養(yǎng)分的動態(tài)平衡過程圖9－4土壤中養(yǎng)分的動態(tài)平衡示意圖

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安圖9－4土壤中養(yǎng)分的動態(tài)平衡示意圖華中農業(yè)大學資源與土壤溶液中養(yǎng)分元素與土壤固相礦物處于平衡狀態(tài)土壤溶液中的養(yǎng)分元素與土壤膠體表面也保持著平衡土壤溶液的養(yǎng)分元素與有機質，微生物體之間保持著平衡

土壤氣體也趨向于同土壤溶液保持平衡土壤溶液中養(yǎng)分元素與植物生長也趨向保持某種平衡關系

在作物生產中，植物從土壤溶液吸取礦質營養(yǎng)，養(yǎng)分元素隨著農產品收獲，不斷從土壤中輸出，就需對土壤溶液補充“缺乏”的元素，以維持其平衡。養(yǎng)分補給途徑：一是靠固液間相互轉化、移動，即靠土壤自身調節(jié)。二是靠人為施肥補給，補給多少要依據(jù)作物對養(yǎng)分的需要量、需肥規(guī)律和土壤有效養(yǎng)分的供應能力來確定。

華中農業(yè)大學資源與環(huán)境學院－呂國安土壤溶液中養(yǎng)分元素與土壤固相礦物處于平衡狀態(tài)在作物生產中，二、土壤中養(yǎng)分向植物根的移動的方式1、