土壤肥料學：第四章第一節(jié) 土壤養(yǎng)分A

1、第四章 土壤肥力,土壤肥力,狹義：指土壤供給植物養(yǎng)分的能力 廣義：土壤為植物生長提供和協(xié)調營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力 營養(yǎng)條件：水分和養(yǎng)分 環(huán)境條件：溫度、空氣、濕度、酸堿度、松緊度和潔凈度等因素,肥力基本因素：水、肥、氣、熱,主要內(nèi)容,第一節(jié) 土壤養(yǎng)分 第二節(jié) 土壤水分 第三節(jié) 土壤空氣 第四節(jié) 土壤熱量 第五節(jié) 土壤緩沖性 第六節(jié) 土壤的保肥性與供肥性 第七節(jié) 土壤肥力因素相互關系,本章重點,1、養(yǎng)分的有效性 2、土壤氮、磷的轉化及其影響因素 3、土壤水量的表示方法與計算 4、土壤空氣組成的特點 5、土壤緩沖性、保肥供肥性的概念 6、土壤肥力與肥力因素概念,第一節(jié) 土壤養(yǎng)分,2002年，蘄春

2、,耕作土壤的自身養(yǎng)分難以滿足豐產(chǎn)優(yōu)質的需要, 土壤養(yǎng)分指植物所必需的，主要是土壤來提供的營養(yǎng)元素就叫做土壤養(yǎng)分,是土壤肥力的物質基礎和重要組成因素。, 速效養(yǎng)分能夠直接被植物吸收利用或通過便捷的形態(tài)轉化后就能被植物吸收利用的養(yǎng)分形態(tài), 無效養(yǎng)分不能被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分，且較難向速效養(yǎng)分形態(tài)轉化的養(yǎng)分, 緩效養(yǎng)分不易被植物吸收，但可以緩慢釋放出來轉化為速效養(yǎng)分,第一節(jié) 土壤養(yǎng)分,土壤養(yǎng)分含量的表示方式 1、以元素表示，如N、P、K；注意與肥料中養(yǎng)分表示相區(qū)別。 2、單位：gkg-1、mgkg-1 3、原來的單位：%，ppm (part per million)基本淘汰。,第一節(jié) 土壤養(yǎng)分,土

3、壤養(yǎng)分三要素,P,N,K,第一節(jié) 土壤養(yǎng)分之土壤氮素,土壤氮含量、來源及影響因素含量 土壤氮素形態(tài)及其有效性（重點） 土壤氮素轉化（重點 難點） 農(nóng)田土壤氮平衡 土壤氮素調節(jié),范圍：0.25g/kg，一般低于 2g/kg，很多土壤不足1g/kg。,土壤氮含量、來源及影響因素含量,土壤氮含量,土壤含氮量 2 g/kg “高”； 21 g/kg “中”； 10.5 g/kg “低”； 0.5 g/kg “極低”。 我國農(nóng)田耕層土壤平均含氮量為1.05g/kg，非耕地為1.43g/kg,我國主要地區(qū)表層土壤平均氮含量,土壤氮含量、來源及影響因素含量,土壤氮含量,土壤氮含量、來源及影響因素含量,土壤氮

4、來源,1植被與氣候 一般：草本植物 木本植物 草本植物：豆 科 非豆科 木本植物：闊 葉 林針葉林 落葉林常綠林,一般而言： 溫度愈高，有機質分解愈快，OM含量低，N少； 濕度愈高，有機質分解愈慢，OM積累的多，N多。,土壤氮含量、來源及影響因素含量,土壤氮影響因素,2土壤有機質含量 土壤氮素和土壤有機質二者呈正相關關系。土壤氮素的含量大致占土壤有 機質含量的5%左右。,土壤氮影響因素,1、有機氮（占全氮的95%以上）, 水溶性有機氮（5%） 游離氨基酸、銨鹽、酰胺類化合物 水解性有機氮（50%-70%） 在酸、堿或酶作用下能水解成簡單的易溶性氮化合物的有機物 主要有蛋白質、多肽類、核蛋白類和

5、氨基糖類 非水解性有機氮（30%-50%） 不溶于水、用酸、堿處理也不能水解，對植物是無效的 雜環(huán)態(tài)氮化物、糖與銨的縮合物以及木質素類物質等復雜結構的含氮有機化合物,土壤氮素形態(tài)及其有效性,2、無機氮（占全氮的1.0%-2.0%）, 主要是NH4+，NO3-（或NO2-） NH4+和NO3-均易溶于水，能直接被植物吸收利用 旱地以NO3-為主，水田以NH4+為主 NH4+還可以固定態(tài)存在于礦物晶格中,土壤氮素形態(tài)及其有效性,3、氣態(tài)氮,只有經(jīng)過微生物的固定才能轉化為植物N源,土壤氮素形態(tài)及其有效性,1有機氮的礦化：水解、氨化和硝化,2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。,3、土壤氮素

6、的固定：微生物的同化固定、有機質的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。,土壤氮素轉化,NITROGEN CYCLE,N states,Various states of N,NITROGEN,Denitrification,N2,Biological and Chemical Fixation,Atmospheric Nitrogen, 78%,NH3 + H+ = NH4,Clay Fixation and Release,NO3,Leaching,N2 N2O,Immobilization (use by the plant),N from air is fixed by microbes

7、and lightning.,N Fixation,NITROGEN,Nitrogen Fixation,Denitrification,N2,Biological and Chemical Fixation,Atmospheric Nitrogen, 78%,NH3 + H+ = NH4,Clay Fixation and Release,NO3,Leaching,N2 N2O,Immobilization (use by the plant),N from Organic Matter,N is released from organic matter decomposition.,Min

8、eralization,Mineralization,土壤有機氮的礦質化*,土壤中的有機氮化合物，在微生物的作用下逐步 分解，最終產(chǎn)生銨鹽的過程。,土壤氮素轉化,氨基化 aminization 蛋白質 R-NH2+CO2+其它產(chǎn)物十能量（蛋白水解酶） 多肽 氨化作用ammonification R-NH2+H2O NH3+R-OH+能量 好氣、嫌氣條件均可進行，偏酸性土壤環(huán)境。 好氣分解速度快，累積的中間產(chǎn)物（有機酸）少。,Denitrification,N2,Biological and Chemical Fixation,NH3 + H+ = NH4,Clay Fixation and R

9、elease,NO3,N2 N2O,Immobilization (use by the plant),NITROGEN,Oxidation of NH4 to NO3 is nitrification.,Nitrobactor,Nitrosomonas,Nitrification,NO2,Two kinds of bacteria are involved in two steps.,硝化作用（nitrification),硝化作用（ nitrification ）*,氨或銨鹽，在通氣良好的條件下，經(jīng)過微生物氧 化生成硝態(tài)氮的過程,土壤氮素轉化,硝化作用（nitrification) 亞硝化

10、微生物 2NH4+3O2 2NO2-+2H2O+4H+能量（亞硝化） 硝化微生物 2NO2-+O2 2NO3- +能量（硝 化） 要求： 土壤通氣條件良好。 最適pH值7-8(偏堿) 溫度35左右。 硝化作用可作為旱地土壤熟化程度的標志。,三 土壤氮素的轉化1、有機氮的礦化：水解、氨化和硝化,2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。,3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有機質的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。,Denitrification,N2,Biological and Chemical Fixation,NH3 + H+ = NH4,Clay Fixation and Re

11、lease,NO3,N2 N2O,Immobilization (use by the plant),NITROGEN,In water-logged soil, NO3 transforms to gaseous N, and this loss to air is denitrification.,Nitrobactor,Nitrosomonas,Nitrification,NO2,Steps: NO2-NO-N2O and N2,反硝化作用（ denitrification ）*,嫌氣條件下，硝酸鹽在反硝化微生物作用下被還 原為氮氣和氮氧化物的過程,土壤氮素轉化,反硝化作用 denitr

12、ification -2H2O+2H+ +4H+ +4H+ N2 2HNO3 2HNO2 H2N2O2 +2H+-H2O -2H2O -2H2O（次亞硝酸） N2O 2NO -H2O +2H2O-4H+ 即NO3-N轉化為N2、N2O、NO等而逸失的過程。(反硝化細菌),條件：嚴格嫌氣條件，最適pH7-8.2 （偏堿性） Soil air， O25% 含水量超過田間持水量 有大量易分解的有機質,NITROGEN,硝態(tài)氮的淋失,土壤氮素淋洗,土壤氮素轉化,土壤氨的揮發(fā),NH4+OH-NH3+H2O,pH6時， 以NH4+形態(tài)存在； pH7時，6%NH3； pH 9.29.3時，NH3與NH4+各

13、50%；,土壤氮素轉化,（三）土壤氮素的轉化1、有機氮的礦化：水解、氨化和硝化,2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。,3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有機質的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。,Denitrification,N2,Biological and Chemical Fixation,Atmospheric Nitrogen, 78%,NH3 + H+ = NH4,Clay Fixation and Release,NO3,Leaching,N2 N2O,Immobilization (use by the plant),N from NH4,When the process reverses with plant and microbial uses,Immobilization,Mineralization,生物固定,NITROGEN,Clay Fixation of NH4,粘土礦物晶層間固定,土壤氮素固定,土壤中各種形態(tài)的氮轉化和遷移，暫時失去生物 有效性的過程,（1）NH4+晶格固定 （2）有機質對亞硝態(tài)氮的化學固定作用 （3）無機氮的生物固定,土壤氮素轉化,投入,支出,農(nóng)田土壤氮平衡,太湖地區(qū)大氣干濕沉降和灌溉水輸入農(nóng)田的氮素數(shù)量,1、目前土壤N素存在的主要問題,土壤氮素調節(jié),化肥N多，有機N少； 農(nóng)田有機N少，菜田多；