12 第11章 土壤养分循环.pptx

第1页：第十一章 土壤养分循环

第十一章土壤养分循环

第2页：有效养分与速效养分

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。•无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。一、土壤养分－指植物所必需的，且主要由土壤提供的营养元素就叫做土壤养分。第一节土壤养分循环•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。

第3页：植物必需的营养元素

二、植物必需的营养元素1、必需元素(essentialelement)植物正常生长发育所必需而不能用其它元素代替的植物营养元素。判断标准（1939年,美国学者阿隆(Arnon)和斯托德(Stout)）：①必须是完成植物生活周期不可缺少的；②缺少时呈现专一的缺素症状；③必须对植物起直接的营养作用。

第4页：Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的

Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；Ca、B、Cl对高等植物是必需的，但对微生物，特别是真菌的生长则并不必需。此外，钡、硅、铝、碘与镓几种元素只对少数几种植物必需。高等植物所必需的营养元素一般有16个：C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl

第5页：路密斯

路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于1973年首先使用的名称。大量元素：植物对这种元素的需要量超过1%。前九种属之。前九个占干体重的绝大多数，即植物吸收的数量大，通常占植物干重千分几到百分之几十。微量元素：植物对这种元素的需要小于植物干重的0.1%。2、大量元素和微量元素

第6页：土壤养分三要素在植物所必需的营养元素中

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则来自与土壤中的水分，氧可来自空气。氮则除豆科作物外大部分取源于土壤。氮磷钾三要素，简称土壤养分三要素。其所以重要就在于必需经常调节其供不应求的状况，而不是指它们在植物营养中所起的作用。

第7页：土壤养

土壤养分循环指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程。包括①生物从土壤中吸收养分；②生物的残体归还土壤；③在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分；④养分再次被生物吸收。

第8页：土壤系统中的养分循环过程

土壤系统中的养分循环过程

第9页：第二节 土壤氮素循环

• 0.2%~0.1%之间者为“中”；
• 0.1%~0.05%者为“低”，<0.05%者为“极低”。
• 1、氮素在自然界的分布–岩石圈1.636*1011Tg(1012g)–陆地土壤:有机质2.2*105粘土矿物2*104–大气圈3.86*109–水圈2.3*107–生物圈2.8*105

第10页：固氮作用主要是靠微生物

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）与豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很强。10~20斤/亩（2）自生固氮菌，有分为好气和嫌气两类。好气性固氮能力强，在热带林地，可达10~30斤/亩2．土壤氮的来源土壤中的氮素并非来源于土壤矿物质。是生物固氮作用产生的。

第11页：对于农地来说

对于农地来说，土壤氮素的来源不止以上两种途径，包括：

• （1）固氮作用；
• （3）灌水；

第12页：土壤氮的损失•氨的挥发NH4+

、土壤氮的损失•氨的挥发NH4+（代换态）NH4+（液相）NH3（液相）NH3（气相）NH3（大气）•反硝化生物反硝化：化学反硝化：•NO3-的淋失

第13页：土壤氮素养分循环

土壤氮素养分循环

第14页：土壤氮素转化

土壤氮素转化

第15页：．植被

．植被与气候一般：草本植物＞木本植物草本植物：豆科＞非豆科木本植物：阔叶林＞针叶林二、影响土壤氮素含量的因素一般而言：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16页：．质地质地砂性土壤性土粘性土N%

．质地质地砂性土壤性土粘性土N%低高4．地形及地势2．土壤有机质含量土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的含量大致占土壤有机质含量的5%左右。

第17页：．有机态氮占全氮的绝大部分，92~98%

．有机态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（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、缩胺类二土壤氮素的存在形态

第18页：．无机态氮土壤无机氮占全氮1~

• （1）铵态氮(NH4)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）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。
• 3．游离态氮（N2）

第19页：三土壤

三土壤中氮素的转化（1）水解过程水解水解蛋白质多肽氨基酸、酰胺等朊酶肽酶条件：①真菌、细菌、放线菌等；②在通气良好；③温度较高；④水分60~70%；⑤pH值适中；⑥C/N比适当一）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。

第20页：（2）氨化过程RCHNH2

（2）氨化过程RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+E酶条件：①真菌、细菌、放线菌等；②在通气良好；③对低温特别敏感；④水分60~70%；⑤pH值要求在4.8~5.2⑥C/N比适当。氨化微生物

第21页：（1）亚硝化作用亚硝化微生物

• （1）亚硝化作用亚硝化微生物2HN4+3O22NO2-+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%pH5.5-10(7-9),<4.5受抑制！
• 2．硝化过程氨、胺、酰胺硝态氮化合物

第22页：（2）硝化作用硝化微生物2

（2）硝化作用硝化微生物2NO2-+O22NO3-+40千卡以(硝化细菌Nitrobacter为主)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23页：

第24页：反硝化作用的条件是1）具反硝化能力的细菌

反硝化作用的条件是1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要；2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分子态氢；有效态碳的影响最大;3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关；嫌气状态O2<5%或土壤溶液中[O2]<410-6MEh<344mv(pH=5时)4）有硝态氮存在5）pH7-8.2pH<5.2-5.8或pH>8.2-9时，反硝化作用减弱。

第25页：（1）亚硝酸

（1）亚硝酸分解反应3HNO2HNO3+2NO+H2O条件：酸性愈强，分解愈快。（2）氨态氮的挥发在碱性条件下，NH4++OH-NH3+H2O土壤中的铵态氮在碱性条件下，很容易以NH3的形式直接从土壤表面损失掉。

2．化学脱氮过程主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚氮的过程

第26页：粘粒矿物

．粘粒矿物对铵的固定我国北方的土壤中，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大。4．生物固定5、硝酸盐的淋洗

第27页：土壤氮素的调控

四、土壤氮素的调控

第28页：C/N比影响

（一）C/N比影响

第29页：施肥的影响

（二）施肥的影响

第30页：第三节 土壤磷的循环

第三节土壤磷的循环一、土壤中磷素的来源土壤中的磷是由岩石风化而来的。原生矿物的含磷量为0.12%左右。二、土壤磷的含量及影响因素1．土壤磷的含量一般来说，土壤的磷素含量都在0.2%以下，红壤、黄壤含磷只有0.04%。我国土壤全磷的含量在0.02%—0.11%之间。从总体来说，自北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的。

第31页：．影响土壤磷

• （2）土壤质地的差别土壤细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

第32页：从上到下，磷的含量逐渐降低

从上到下，磷的含量逐渐降低。原因①磷的迁移率很低；②植物根系的富积；③有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，上层较强。④耕作制度和施肥的影响；

第33页：土壤中磷的存

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。

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第35页：②易溶性磷酸盐包括水溶性和弱酸溶性两种

②易溶性磷酸盐包括水溶性和弱酸溶性两种。易溶磷酸盐，一方面来自与化肥，另一方面来自于难溶磷酸盐的溶解。一般来说，根据磷酸盐的溶解性，可分为：①难溶性磷酸盐如氟磷灰石、羟基磷灰石等存在于石灰性土壤中；粉红磷铁矿和磷铝石在酸性土壤中较多。

第36页：．土壤磷的

．土壤磷的有效化过程有机态磷和难溶性磷酸盐在一定条件下，转化为植物可以吸收利用的水溶性的磷酸盐或弱酸溶性的磷酸盐的过程是其有效性提高的过程，通常称之为磷的释放。四、土壤磷的转化

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第38页：易溶性或速效态磷酸盐转化

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。土壤中磷的固定是非常普遍的。2．土壤磷的无效化过程（1）化学沉淀机制

第39页：该固磷作用发生在土壤固相的表面

该固磷作用发生在土壤固相的表面。具体可分为：①表面交换反应（pH5.5~6.5）通过土壤固相表面的OH-和溶液中的磷根交换，②表面上次生化学反应在土壤CaCO3晶核的表面通过化学反应或吸附形成一层CaHPO4的膜状沉淀。③阳离子吸附机制（中性土壤）（2）表面反应机制

第40页：（3）闭蓄机制当磷

• （3）闭蓄机制当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局部的pH升高，可粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氧化铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。Fe(OH)3PKs=37~38粉红磷铁矿：PKs=33~35胶膜有铁铝质的、钙质的。
• （4）生物固定有机质C/P比为200∶1~300∶1，当微生物的C/P比小于土壤有机质时，就可产生生物固定。

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第42页：土壤磷的调节

（五）土壤磷的调节1、活性磷和磷的固定只有那些不溶性磷化合物和保持在粘粒或有机质中的固持态磷才称为固定态的磷，这部分磷占土壤全磷的95%以上，又称为非活性磷。土壤中可被植物吸收的磷组分称为土壤的有效磷

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第44页：提高土壤磷有效性的途径

• （1）土壤酸碱度pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。
• （2）土壤有机质①有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少了土壤对磷的吸附。

第45页：（3）土壤淹水①酸生土壤pH上升促使铁

（3）土壤淹水①酸生土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了它们对磷的固定；碱性土壤pH有所下降，能增加磷酸钙的溶解度；反之，若淹水土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。②土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低价铁,磷酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。③包被于磷酸表面铁质胶膜还原，提高了闭蓄态磷的有效度。

第46页：第四节 土壤中钾的循环

第四节土壤中钾的循环（一）土壤钾素的来源土壤钾的来源于岩石的风化。在地壳岩石中，钾的含量比磷高得多，整个岩石界含钾量平均为2.45%。因此在氮、磷、外三要素中，钾在土壤中的含量最高。

第47页：钾素的形态1矿物钾土壤矿物

二、钾素的形态1矿物钾土壤矿物中的钾一般称为结构钾，占全钾量的92-98%。钾长石（KAlSi3O8）含钾7.5～12.5%微斜长石（CaINaKAlSi3O8）含钾7.0-11.5%，白云母（K(AlSi3O8)Al2(OH2F)2）含钾量6.5～9.0%，2、非交换态钾又称缓效钾，是指存在于膨胀性粘土矿物层间和边缘上的一部分钾。

占全钾量的2-8%。

第48页：交换态钾指吸附在土壤胶体表面的钾离子

、交换态钾指吸附在土壤胶体表面的钾离子。在土壤中的含量一般为40-600mg/kg，占土壤全钾量的1-2%。4、水溶性钾（溶液钾）是指以离子形态存在于土壤溶液中的钾。浓度一般为2-5mg/L.土壤全钾量一般在5-25g/kg，平均为10g/kg。

第49页：．土壤中钾的含量远远超过氮

．土壤中钾的含量远远超过氮、磷，大体不超高3%（K2O）。我国自南向北含钾量是逐渐增加的，如华南地区，其平均水平<0.3%，红黄壤地区为1.2%，长江中下游地区的水稻土地区可达1.7%；北方的土壤一般>2%，东北、内蒙的黑土可达2.6%。这主要是和地区的风化、成土条件不同有关。三、土壤钾的含量及影响因素

第50页：1）母质富钾矿物

（1）母质富钾矿物：①长石类正长石钾微斜长石等含钾量约在7-12%之间。②云母类白云母黑云母含钾量约在5-9%之间。③次生粘粒矿物水化云母（伊利石类）绿泥石等四川的紫色土含钾较丰富2．影响钾含量的因素

第51页：（2）风化及成土条件北方＞南方高温

• （2）风化及成土条件北方＞南方高温、多雨而淋溶强度大，K。
• （3）质地粒径越小，含K越多；

第52页：．钾的

• 四、土壤钾的转化（2）微生物分解一些微生物可以将铝硅酸盐分解，从而将其中的钾释放出来。
• （3）缓效钾的释放

第53页：土壤中不同形态钾的平衡关系

土壤中不同形态钾的平衡关系

第54页：（1）钾固定的机制在土壤条件变化时

• （1）钾固定的机制在土壤条件变化时，如干湿交替、冻融交替、灼烧等，被土壤吸附在晶层表面的代换性钾就会掉进晶穴里，当晶层间距变小，钾离子便被封闭在里面，伊利石、拜来石、蒙脱石等，它们都属2∶1型矿物，但前二者比后者固钾能力更强。
• （2）影响钾固定的因素有粘粒矿物组成、结构，水分；
• 2．土壤中钾的无效过程－钾的固定钾的固定是指代换性钾转化为缓效钾的过程。

第55页：土壤中硫的循环

土壤中硫的循环及转化土壤硫的输入主要途径有:①大气无机硫(SO2)的沉降。②含硫矿物质和生物有机质土壤硫的输出：主要是植物吸收和土壤淋洗。

第56页：有机硫的矿化

• 2、矿物质的吸附和解吸在富含铁、铝氧化物和水化氧化物、水铝英石及1:1型粘粒矿物为主的土壤，硫酸根(SO42-)有可能被带正电荷的土壤胶体所吸附,但吸附的SO42-容易被其它阴离子交换。
• 3、硫化物和元素硫的氧化土壤Eh和pH值是影响硫化物氧化的重要因素。

第57页：FeS2FeS + S (10.

FeS2FeS + S (10.20)2FeS + 2H2O +90 Fe2O3+ 2H2SO4(10.21)2S + 3O2+ 2H2O 2H2SO4(10.22)S2-+ 2O2SO42-(10.23)

第58页：第五节 土壤中的微量元素循环

第五节土壤中的微量元素循环图10－9土壤中的微量元素循环

第59页：土壤中微量元素的

一、土壤中微量元素的来源土壤中微量元素主要来自岩石和矿物，母质不同的土壤，微量元素种类和含量不同。元素之间存在着相亲与伴生。植物必需的微量元素有铁、锰、铜、锌、硼、钼和氯二、土壤中微量元素的形态（4级或6级）（一）水溶态（二）交换态（三）专性吸附态（四）有机态（五）铁、锰氧化物包被态（六）矿物态

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第61页：土壤中微量元素

• 三、土壤中微量元素有效性及其影响因素1、pH以铁为例。
• 2、Eh3、OM.4、Texture5、耕作管理

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第63页：本章重点一

本章重点一、名词解释大量元素微量元素氨化作用反硝化作用有效养分二、思考题1、植物必需营养元素的种类和确定标准2、把N、P、K称为肥料三要素?其道理何在?