第4章土壤肥力1土壤养分

第四章土壤肥力Soil Nutrient丄土壤养分 去土壤水分 土壤空气 丄土壤热量重点：养分的有效性；土壤氮素与磷 素的转化及其够响因素.土壤农植杨生长中的作用V营养库的作用；丿养分转化和循环作用；V雨水涵养作用；/生物的支撑作用：/稳定和缓冲环境变化的作用;土壌的瑋质特征是駁力4.1 土壤与植物宫养一、植物营养元素.八.营养元素含星(g/kg)营养元素含量(g/kg)碳（C）412氯(CI)0.11氧（0）463铁（Fe）0.066氢（H）54硼（B）0.045氮（N）33镒(Mn)0.036钙(Ca)21锌(Zn)0.009钾（K）8.0铜(Cu)0.007镁（Mg）4.2钳(Mo)O.()O(X)5磷（P）3.0硫（S）0.85表4一 1植物体内营养元素含量（g/kg）二、土壤中的植物营养元素ppm国 沪9 矿物质七壊中若干彩通飲坍元农的含毘范出作物吸收的养分中有60%氮素.90%以上的磷素和钾素由土壤提供.2. 土壤养分形态: 有效态： 难效态： 无效态：全量养分：三者之和。三.土壤养分含量的表示方式1、以元素表示，P. K而不是P2O5、K20.注意与月巴怦 中养分表示相区别。2、单位：gkg叭 mgkg% ug-g13、原来的单位：%, ppm基本淘汰4.2 土壤氮素 Soil nitrogen、土壤氮素的来源和含量1.來源：岩石圈：生物圈：生物I占IN（豆科类作物、同氮微生物）宙电现象 使“2氧化成NO、NO?等，再随降水进入土壤。，水圈：地表水、地下水中溶解的NOsN ,随灌溉水进入上壤, 其星因地区、季节而异。施肥：有机肥、化肥等。表42地球表面氮素的分布氮素库总氮量（百万吨）占地球总氮戢的大气圈N?3.9X1091.9海洋中溶解的N?2.2 X1070.01生物圈2.4 X1070.01岩石圈火成岩1.9X101*97.8沉积岩4.0 X1080.2总氮量1.94X 1011土壤氮素集中分布在表层，生物作用和施肥对土壤氮素彩响最大。二、土壤氮素的形态1.无机氮（占全氮的5%以下） 主要是NHf, NO3-（或NO0 都是水溶性氮nh4+交换态no3 土壤溶液中（易淋失，损失） 可立即被植物吸收利用,为速效N （有效N） 氧化条件下，主要是NOy （早地） 还原条件下，主要是NHf （水E）N Hf还可以固定态存在于矿物晶格中。2. 有机氮（占全氮的95%以上） 水溶性有机氮：游离氨基酸、胺盐、酰胺类化合物。 水解性有机氮：蛋白质、多肽类。数量多，占全氮的1/3,主要是土壤微生物较易分 解的氨基糖类。 非水解性有机氮：腐殖质中的氮及其它类型的复朵含氮化合物。如 杂环、缩胺类。3. 土壤氮素的含量 范围：0.25g/kg, 般低于2g/kg,很多土壤不 足1g/kgo因此，对多数土壤要补充氮素，且量是 很大的。 土壤组成对含氮量的影响有机质：呈正相关，0.M越高，氮素含量越高。 质地：粘重的土壤含氮量一般高于砂质土壤。 水分：表4一4我国某些地区耕地土壤N素含量 利用励忒对土攥g素形响仃F烦克0.299.151土63（克/公斤）黄碍土命相应旱命0.93 土029旱地4915.86.70.93 033反江中下游江南华南滇南茶园2014.55.422.7 9.2水田5246s1518.3 + 3.4北储高山靳低山偏士心亍地胶园水III0.81 0.251.340.47i北嵩性撐0.97 + 0.241.43 0.59317718126.8 土 12.0139土07724.3 + 8.91.13 + 0.4328.5 12.41500.67C/ N9.0 1.89.4 土 0.81().03.()10.4+1.69.8 土 1.51(12土2.211.32.210.01.611.9 土 2.212.7 + 2.211.1 2.0三、土壤氮素的转化1、有机氮的矿化：水解、氨化和硝化2、土壤的脱氮：反确化、刪酸盐的湍失.氨的禅岌.3、土壤氯素的固定：從生物的同化固定.宥机质 的缩合固定、綾的粘土矿物聶娱间囿定. 氨基化aminization蛋白质R-NH2+CO2+它产物十能量（蛋白水解酶） 、多月/ 钱化作用ammonificatio nR-NH2+H2O t NH3+R6+能量好气、嫌气条件均可进行，偏酸性土壤环境。好气分解速度快，累积的中间产物（有机酸）少。硝化作用（nitrification）亚硝化微生物 2NH4+3O2 2NO2 4-2H2O4-4H+4-能屋（亚硝化）硝化微生物 2NO2+O2 2NO3- + 能呈（硝 化）要求： 土壤通气条件良好。 最适pH值78（偏碱） 温度35C左右。硝化作用可作为旱地土壤熟化程度的标志三、土壤氮素的转化2、土壤的脱氮：反硝化.硝酸盐的淋失、氨的挥发.3. 土壤氮素的固定：從生物的同化阖定.宥机质 的缩合固定、鞍的粘土矿物聶疾间囿定.反硝化作用denitrification-2H2O+2H*+4H*2HNO32HNO2-2H2O+4H+H2N2O2 -|-2H2O （次亚硝酸）_+2H*-H2O2NO-H2O +2H2O-4H*BPNO3-N转化为N2、N2O. NO等而逸失的过程。（反硝化细菌）条件：严格嫌气条件，最适pH7-8.2 （偏碱性） Soil air, O2沉积岩，基性岩中性岩酸性岩 土壤有机质含量：表土底土 土壤质地：粘质上砂质上(吸附作用)二、土壤磷素形态1. 有机P占全P的2050%,形态主要有核酸类，植素类，磷脂类.2. 无机P磷酸钙(镁)类(Ca-P ) 冇灰性土壤中无机P的匸耍形态。溶解度：Ca5(PO4)3F. Ca5(PO4)3OH CadH(PO4)3 Ca3(PO4)2 CaHPO4 Fe-P Al-P Ca-P石灰性土壤：Ca-PO-P Al-P Fe-P表45我国几种土壤中无机磷形态组成土壌名你(成土瑋喷PH占无机确盐的AI-P氏一PCa-P0-P秋红绒及亦红壤(玄武岩.花岗岩4. 5550-1. 52. 514095. 384 94红壤(第四纪红色粘十45550. 35. 715 261. 51652 83黄棕术1下脅黄土)673. 71025 2713 204557萸训匕C黄洛河冲枳物7 58. 51. 64100 763 6531-33搂土 (黄土)8853. 4-6. 900. 561 7112 20OH2Fe3* (109)2-(10 w)三、土壤有效p有效P:主要是溶解在溶液中的磷酸根离子，也含少 量易分解的有机磷，易溶解的无机P ( PO43- HPO/、H2PO4 )PH5-9：以H2PO4-和HPCV为主PH7.2：以HPO,为主。U!、土壤磷的固定1.化学沉淀机制如：PH=4时，Fe(OH)3(K)KSp-Fe3*OH3-10*37IOFe3*= = 10 7(10-10) 3PH=5时，Fe3+=1O10 , Fe3+H2PO4 +2OH = Fe(OH)2H2PO4| KSP=Fe3*H2PO4-OH-2*10-3351 q-33.51 q-33.5PH=4 时 ,H2PO4= 10 65(mol十i)=0316(umoll1)OH 2Fe3+ (1O-10)2 *(10-7)1 o33 510 33 5PH=5时，H2PO4=10-55(mol-H)=3.16(umol-|-2.表面反应机制 呢位体交换反应（酸性土壤）/OH/ h2po4Fe+ H2PO4-层+ OH、OJ o/OH/ 2高峻 oh + h2po4-高岭 Q P - O + 2H2O + OH、OH、 表而次生化学反应（碱性土壤）CaCO3核农而，与磷酸盐（达淀浓度时）形成 CaHPO4膜状沉淀，随内部Ca2+的扩渗， CaHPO4逐步转化成浓度更低的C&P化合物。 与共存阳离子同时被胶体吸附胶 他=Ca2+K+HfOfj 胶他-Ca-H2PO4+K+OH2Fe3* (109)2-(10 w)3. 闭蓄机制：Fe(OH)3溶度低于粉红磷铁矿，后者在土壤PH值 升高时，会发生下列反应：Fe(OH)2H2PO4+OH-Fe(OH)3|+H2PO4-在释出磷的同时，在粉红磷铁矿表1的形成一层 Fe(OH)3胶状薄膜，对内部FeP起了掩蔽作用 (O-P形成)。4. 生物固定：微生物必需的养料，0. M的C/P比200-300: 1五、影响土壤P素转化的因素1. 矿质胶体类型： 含Fe, Al氧化物多，CaCO3多，SiO/RQs小者。 层状矿物1:1型固P能力大于2:1型。2. 土壤PH值： 彫响固P物质存在的形态。影响磷酸盐的形态。3. 土壤O.M的含量 O.M多，冇机磷多，冇效磷多。 螯合作用，将Fe、Al、Ca等螯合，使P释放出來。 分解的中间产物（有机酸），可增加土壤酸度， 对某些I占I定态P勺溶解作用。 掩蔽无机胶体表而，减少固P接触点。施侖机胞，昱饨加土 f襄侖般P的侖敘，埒施！4. 土壤Eh:Eh降彳氐，Fg3+tF+ 磷酸铁化合物溶度提高。5其它：质地：粘质土壤 干湿频繁：固P增加微生物活动：生物固P 温度高：矿化增加4.4 土壤钾素（Soil potassium）一、土壤K含量1.范围：0.5-50g/kg,多数土壤5-25g/kg,在土壤 的大量营养元素中，K含量最高（C、H、O除 夕卜）o我国砖红壤v5g/kg,红黄壤为10g/kg,西 北、牟北、东北15g/kg （冲积土、永稻土为 10-15g/kg）。2.影响钾含量的因素 成土母质：岩浆岩中主要含K矿物：a钾长石KAISi3O8b次生粘土矿物:伊利石、蛭石。c.黑云母 气候：淋洗作用 土壤质地 耕作与施肥：棉花、蒋类作物、烟草、甜菜耗K多，土壤易缺K, 草木灰含丰富的K。二、土壤钾的形态1.无效钾：指存在于斜长石、正长石、口云母等矿物中的K。 占全的90%以上。只冇经长期的风化后，才能逐渐转化为植物可利用 的形态。2缓效钾：粘粒矿物层间固定的钾以及黑云母中的钾，占全K 的百分之儿，不能为当季作物利用，但可作为速效 K的贮备。黑云母中的钾较易风化释放出来。冇效性与同定态 K相近。3速效钾：水溶性K和交换性K。易被植物占全K的千分之几到百分之一、二, 利用。无 效 钾风化风化钾的释放速效钾|缓效钾钾的固定三、土壤钾的转化与调节1.有效化： 指缓效钾向速效钾的转变过程（无效j缓效-冇效 要经长期风化）。 只有当土壤交换性钾减少时，缓效性钾才释放为交 换性K。 十壤的释K能力决定于缓效K的含量水平。 干燥、灼烧、冻触作用等可在一定程度上促进K的 释放。2. 钾的固定：速效Kt缓效K的过程。影响因素： 粘粒矿物的类型和含量（主要是2:1矿物）:蛭石伊 利石蒙脱石因为姪石、仍利石的同晶置换卞要发生在四面体上，而 蒙脱石主要在八曲体上。 土壤水分：含速效K丰富的土壤，变干造成K的固定。 土壤PH值：水化铝离子聚合度高，对2:1型矿物的 蜂窝状孔起堵塞作用，可减少K的固定。3. 调节：在十壤管理、施肥措施上，尽量减少K的固 定和淋失，促进K的有效化。