第五章化肥施用對土壤環(huán)境的影響

1、第五章 肥料對土壤環(huán)境的影響重點：肥料中有毒有害物質(zhì)對土壤環(huán)境的污染重點：肥料中有毒有害物質(zhì)對土壤環(huán)境的污染 化肥對土壤的影響化肥對土壤的影響 土壤肥料污染的調(diào)控措施與防治措施土壤肥料污染的調(diào)控措施與防治措施內(nèi)容提要內(nèi)容提要肥料的使用概況主要化肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和固定肥料對土壤環(huán)境的效應土壤肥料污染的調(diào)控措施與防治措施5.1 肥料的使用概況一、肥料的種類有機肥料化學肥料(主要成分)N：尿素、碳酸氫氨等P：來自磷酸鹽，主要成分是氟磷灰石 Ca3(PO4)23CaF2K：在蔬菜中大量使用二、我國肥料的利用現(xiàn)狀（P115）有機肥料使用概況：絕對數(shù)量在逐年增加，但所占的比重有所下降化肥使用概況絕對量大、

2、比重大，品種多使用結(jié)構(gòu)變化使用方法：撒施 底施、深施、與有機肥配施等單一施N肥N、P肥配合施N、P、K肥配合施三、肥料使用中存在的問題1、盲目過量施用，肥料利用率低，易流失 化肥利用率%100施入化肥的有效量/作物吸收量各種作物對肥料的平均利用率為：氮4050，磷1020，鉀3040。據(jù)試驗統(tǒng)計，我國尿素氮、碳銨氮、普鈣中磷利用率分別約為2040、1530、1530，鉀肥與磷肥相當。而發(fā)達國家氮肥利用率可達50，磷鉀肥利用率可達35。 因此，盲目施入過量化肥，一是造成經(jīng)濟損失，二是造成土壤環(huán)境問題。2、施肥結(jié)構(gòu)不合理，養(yǎng)分施用不平衡3、地區(qū)間施肥不平衡4、有機物料收集利用率低下一、氮素肥料在土

3、壤中的轉(zhuǎn)化和固5.2 主要化肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和固定土壤含氮化物的形態(tài)有機氮（95以上）水溶性有機氮（小于5）水解性有機氮（5070）非水解性有機氮（3050）無機氮：NH4+-N、NO3-N1、有機氮的礦化作用u水解過程u氨化過程蛋白質(zhì)蛋白水解酶RCHNH2COOH +其他產(chǎn)物+能量水解 RCHNH2COOH+H2O氨基酸RCH2OH+NH3+CO2+能量RCHCOOH+NH3+能量氧化 RCHNH2COOH+O2RCOOH+NH3+CO2+能量還原 RCHNH2COOH+H2RCH2COOH+NH3+能量氮素肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化和固定 因此，氨化作用產(chǎn)生的銨以及施入土壤中的銨態(tài)氮肥可被植物和微

4、生物吸收利用，未被吸收利用的銨，可被土壤膠體吸收保存。但在通氣良好的條件下，銨態(tài)氮可進一步被微生物轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。2、銨態(tài)氮的硝化作用第一步亞硝化：第二步硝化： 2NH4+ +3O2亞硝化微生物2HNO2 +2H2O+能量2HNO2 +O2硝化微生物2HNO3 +能量3、硝態(tài)氮的反硝化作用 硝態(tài)氮在反硝化細菌作用下的反硝化反應大致趨勢為：2HNO3-2O2HNO2-2O-H2ON2O-2ON2 反硝化作用約有30的氮經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化，以N2O和 N2的形式進入大氣，釋放到空氣的N2O不溶于水，可以到達平流層的臭氧層，與臭氧作用，生成NO，使臭氧層破壞。 因此，向農(nóng)田施入過量的氮肥，易出現(xiàn)下列情況：

5、u硝化作用釋放的氫離子會導致土壤酸化；u導致水體中的氮的富營養(yǎng)化；u導致地下水受硝態(tài)氮污染，尤其質(zhì)地較輕的土壤。u導致臭氧層遭到破壞4、氮素肥料在土壤中的保持、固定土壤膠體的吸附無機氮的生物固定無機氮的化學固定有機質(zhì)固定粘土礦物固定主要指土壤微生物在其生命活動過程中，需要吸收土壤中的氮素以組成生物軀體以及合成更為復雜的微生物代謝產(chǎn)物腐殖質(zhì)等。一些示蹤試驗結(jié)果表明，施入土壤的氮，大約有2560被生物固定。是暫時的固定。殘留在土壤中死的微生物組織很容易通過礦化作用把固定的氮釋放出來。指氧化程度低的有機質(zhì)，通過氧化縮合作用，將銨轉(zhuǎn)化成為有機雜環(huán)化合物。這種固定在酸性腐殖質(zhì)土易于發(fā)生，在土壤由酸性變成

6、中性或堿性的情況下也會發(fā)生。二、磷素肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化和固定土壤中磷的形態(tài)有機磷：存在于腐殖質(zhì)和其他有機物中，主要為磷脂、核酸和磷酸肌醇水溶性含磷化合物弱酸溶性含磷化合物難溶性含磷化合物無機磷 土壤中各種形態(tài)磷的相互轉(zhuǎn)化：磷素肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化與固定不溶磷化合物吸收磷有機磷溶液磷活性磷1、有機磷的轉(zhuǎn)化 途徑一： 途徑二： 有機磷M分解M吸收無機磷植物吸收植物吸收低溶解度的磷酸鹽，為微生物吸收有機磷水 解磷 酸如磷脂、植素、核蛋白的水解過程如下;卵磷脂水 解磷酸甘油水 解H3PO4植 素水 解植 酸水 解H3PO4核蛋白水 解核 酸水 解H3PO4影響有機磷轉(zhuǎn)化的因素主要有： 土壤溫度、濕度、p

7、H值值、耕作技術和有機磷化合物中的C/P比。 至于C/P比對有機磷轉(zhuǎn)化的影響在于，如果C/P比過大的有機物存在時，土壤微生物又可能把大部分已礦化的磷酸鹽重新固定，因為在土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中，C、N、P是一個整體，并保持一定的比例關系（即C:N:P約為110:10:1)2、土壤中無機磷的轉(zhuǎn)化土壤中難溶性磷的釋放土壤中有效磷的固定途徑1： 土壤酸度增強或施用生理酸性肥料時，難溶性磷酸鹽、特別是磷酸鈣鹽可逐步轉(zhuǎn)化為易溶性磷酸鹽。途徑2：土壤淹水和有機物質(zhì)存在時，能促進難溶性磷酸鹽轉(zhuǎn)化為易溶性磷酸鹽。因為： 淹水時，一方面土壤的pH增高能促進磷酸鹽沉淀的水解；另一方面土壤Eh降低，使溶解度低的磷酸高鐵

8、還原成溶解度高的磷酸低鐵。 有機物質(zhì)的存在，有機膠體可以在礦質(zhì)顆粒表面形成一層膠膜，防止礦質(zhì)膠體對磷的固定；此外，有機膠體還可以絡合土壤溶液中的Fe3+、Al3+、Ca2+、Hg 2+，從而減少他們對磷的化學固定。途徑1：化學固定 石灰性土壤中，與鈣鎂化合物結(jié)合，產(chǎn)生沉淀；酸性土壤中，與鐵、鋁化合物作用生成磷酸鐵鋁沉淀，或者進一步與三氧化鐵鋁（Fe2O3Al2O3)轉(zhuǎn)化為更難溶的鹽基性磷酸鐵鋁。途徑2：陰離子代換固定途徑3：生物固定 因此，只有當土壤pH在中性范圍時，磷的相對有效性最高，因為： pH5.0時，大部分磷被土壤中可溶性鐵、鋁、錳和含水氧化鐵、鋁、錳所固定； pH在6.5左右時，部分

9、磷又固定在硅酸鹽礦物的表面； pH7.5時，大部分磷和土壤中碳酸鈣化合而沉淀； pH在8.5時，將形成極不溶解的鹽基磷酸鹽。三、鉀素肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化和固定土壤中鉀的形態(tài)礦物鉀：指構(gòu)成礦物晶格或深受結(jié)構(gòu)束縛的鉀，如長石、白云母中的鉀緩效鉀：主要是層狀硅酸鹽礦物層間和顆粒邊緣一部分的鉀速效鉀：包括了大部分吸附于顆粒表面的鉀以及水溶性鉀土壤中各種形態(tài)的鉀的相互轉(zhuǎn)化：鉀素肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化與固定礦物K非交換性K交換性K水溶性K極慢快更快1、鉀的釋放 指礦物態(tài)鉀在長時期的風化中，經(jīng)作物和微生物如硝化細菌、硫化細菌以及纖維分解細菌、硅酸鹽細菌產(chǎn)生各種有機酸和無機酸的作用下，逐漸水解釋放出鉀的過程。反應如

10、下：K2OAl2O36SiO2+H2O+2H2CO3水 解Al2O32SiO22H2O+2KHCO3+4SiO2正長石2、鉀的固定晶格固定：能固定鉀的粘土礦物有伊利石類、蒙脫石類和蛭石類等2:1型粘土礦物生物固定吸附固定一、肥料中的有毒有害物質(zhì)對土壤環(huán)境的污染 5.3 肥料對土壤環(huán)境的效應重金屬污染放射性污染氟污染有毒有機化合物的污染有機肥中有毒有害物質(zhì)對土壤的污染二、化肥對土壤和環(huán)境的影響導致土壤板結(jié)、土壤肥力下降造成土壤硝酸鹽的污染引起土壤酸化對土壤的影響對水體的影響對大氣的影響對環(huán)境的影響水體富營養(yǎng)化地下水受NO3-N污染地下水硬度增大向大氣排放NH3、氮氧化物、CH4直接或間接地影響溫室效應和臭氧層破壞污染空氣三、肥料對生物的影響（P131134）對人類和動物的