土壤中肥料遷移規(guī)律相關(guān)研究

1、土壤中肥料遷移相關(guān)研究土壤中肥料遷移相關(guān)研究 - -膨潤(rùn)土、微生物膨潤(rùn)土、微生物土地退化綜述1肥料利用現(xiàn)狀及新技術(shù)2肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制3緩釋及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究4微生物及菌肥應(yīng)用研究5目目 錄錄現(xiàn)狀分析現(xiàn)狀分析農(nóng)田肥力農(nóng)田肥力降低降低農(nóng)田農(nóng)田污染污染系列系列土壤問題土壤問題人工輔助能人工輔助能過量投入過量投入農(nóng)田保護(hù)農(nóng)田保護(hù)/ /保育不力保育不力農(nóng)田管理農(nóng)田管理/ /利用不當(dāng)利用不當(dāng)土地退化綜述土地退化綜述土地退化土地退化 指在各種自然或人為因素影響下發(fā)生的土壤質(zhì)量、 生產(chǎn)力及可持續(xù)性下降甚至完全喪失的過程。水土流失水土流失/38.6%/38.6%土壤鹽漬化土壤鹽漬化土壤污染土壤污染土地退化突出問題

2、土壤肥力土壤肥力土地退化綜述土地退化綜述肥料利用現(xiàn)狀肥料利用現(xiàn)狀肥料利用現(xiàn)狀及新技術(shù)肥料利用現(xiàn)狀及新技術(shù)肥料利用率低 肥料通過揮發(fā)、淋溶和徑流等途徑損失 影響因素施肥量、施肥種類、土壤特性、作物種類。肥料利用率肥料利用率氮肥氮肥磷肥磷肥鉀肥鉀肥百分比（百分比（% %）30-3530-3520203030土壤肥力下降、農(nóng)作物品質(zhì)降低、環(huán)境污染嚴(yán)重 -系列土地問題傳統(tǒng)技術(shù)傳統(tǒng)技術(shù)肥料利用現(xiàn)狀及新技術(shù)肥料利用現(xiàn)狀及新技術(shù)肥料施用量的合理性肥水調(diào)控及施肥技術(shù)平衡施肥實(shí)時(shí)實(shí)地肥料管理（深度&時(shí)序）農(nóng)田養(yǎng)分精準(zhǔn)配方施肥農(nóng)田養(yǎng)分精準(zhǔn)配方施肥全面科學(xué)性施肥方法全面科學(xué)性施肥方法肥料配施肥料配施（有（有/ /無

3、機(jī)無機(jī)& & 生物菌肥）生物菌肥）增效技術(shù)增效技術(shù)（緩緩/ /控釋材料）控釋材料）效果效果：同時(shí)解決過量施肥與施肥不足的問題；：同時(shí)解決過量施肥與施肥不足的問題；充分利用土壤和環(huán)境養(yǎng)分實(shí)現(xiàn)充分利用土壤和環(huán)境養(yǎng)分實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分資源高效利用養(yǎng)分資源高效利用新技術(shù)新技術(shù)土壤中土壤中N N素營(yíng)養(yǎng)的存在形態(tài)及生物有效性素營(yíng)養(yǎng)的存在形態(tài)及生物有效性植物可吸收利用的植物不可直接吸收利用的肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-N-N土壤中土壤中N N素的轉(zhuǎn)化過程素的轉(zhuǎn)化過程u氮素的礦化與生物固持作用+43NHNH )微生物（礦化）微生物（固持）有機(jī)態(tài)氮無機(jī)態(tài)氮（、影響因素：能源物質(zhì)的種類和數(shù)量、土壤水熱氣條件影響因素：

4、能源物質(zhì)的種類和數(shù)量、土壤水熱氣條件u銨的粘土礦物固定與釋放(吸附與解吸)吸附釋放交換性銨非交換性銨影響因素：粘土礦物類型、土壤質(zhì)地、土壤影響因素：粘土礦物類型、土壤質(zhì)地、土壤pHpH值、銨值、銨 的濃度、其他陽離子和有機(jī)質(zhì)等的濃度、其他陽離子和有機(jī)質(zhì)等肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-N-Nu硝化作用與反硝化作用-+32222N H+O2N O+H O +4H 硝 化 細(xì) 菌-223NO +H ONO2H2e 硝化細(xì)菌通氣良好-3222NONONON ON影響因素：土壤水、熱、氣條件、影響因素：土壤水、熱、氣條件、pHpH值、土壤活性有機(jī)質(zhì)含量值、土壤活性有機(jī)質(zhì)含量、硝態(tài)氮濃度施入肥料種類和

5、數(shù)量、耕作制度和植物根系等、硝態(tài)氮濃度施入肥料種類和數(shù)量、耕作制度和植物根系等通氣良好u氨揮發(fā)+4333NHNH /HNHNH液相氣相大氣影響因素：土表水層銨和氨的濃度、溫度、風(fēng)速、影響因素：土表水層銨和氨的濃度、溫度、風(fēng)速、pHpH值等值等肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-N-N氮肥損失的主要途徑氮肥損失的主要途徑銨態(tài)氮肥、尿素轉(zhuǎn)化后的氨揮發(fā)氨揮發(fā)；硝態(tài)氮肥和尿素的直接淋失直接淋失；水田中反硝化作用反硝化作用所引起的氣態(tài)氮損失。不可直接被植物吸收利用不可直接被植物吸收利用 可被植物吸收利用可被植物吸收利用難溶性磷化合物難溶性磷化合物吸附態(tài)磷吸附態(tài)磷弱酸溶性磷化合物弱酸溶性磷化合物土壤磷的存在

6、形態(tài)及生物有效性土壤磷的存在形態(tài)及生物有效性閉蓄態(tài)磷閉蓄態(tài)磷水溶性磷化合物水溶性磷化合物速效磷肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-P-P土壤土壤控制體控制體土壤中土壤中P P素的轉(zhuǎn)化過程素的轉(zhuǎn)化過程u磷的釋放 物理、化學(xué)、生物過程解吸難溶性磷酸鹽可溶性磷酸鹽 吸附態(tài)磷可利用磷影響因素：微生物活性、有機(jī)肥料分解、土壤水、熱、氣條件等影響因素：微生物活性、有機(jī)肥料分解、土壤水、熱、氣條件等u磷的固定+ 鐵鋁氧（最主要的固化物（酸性土壤）碳酸鈣（堿性土壤）微生物生長(zhǎng)利用微生物死定形式）亡鐵、鋁酸性土壤磷酸鐵、鋁沉淀速效磷鈣、鎂中性、堿性土壤磷酸十鈣沉淀吸附固定：溶液中磷酸根吸附態(tài)磷生物固定：可化學(xué)固定

7、：溶性磷微生物細(xì)胞可溶性磷肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-P-Pu磷的轉(zhuǎn)化微 生 物 （ 礦 化 ）微 生 物 （ 固 持 ）有 機(jī) 磷水 溶 性 磷影響因素：土壤類型、鐵鋁離子含量、鈣鎂離子含量、微生物活影響因素：土壤類型、鐵鋁離子含量、鈣鎂離子含量、微生物活性等性等影響因素：土壤微生物活性、溫度、影響因素：土壤微生物活性、溫度、pHpH值等值等 磷肥磷肥的主要損失途徑是磷的固定過程，主要是化學(xué)固定過程。肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-P-P土壤中鉀的存在形態(tài)及生物有效性土壤中鉀的存在形態(tài)及生物有效性肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-K-K土壤中土壤中K K素的轉(zhuǎn)化過程素的轉(zhuǎn)化過程u鉀的

8、釋放 微生物分泌有機(jī)酸、無機(jī)酸含鉀長(zhǎng)石類礦物水溶性鉀、交換性鉀影響因素：微生物活性、土壤水、熱、氣條件等影響因素：微生物活性、土壤水、熱、氣條件等u鉀的固定/ 粘土礦物晶格電荷吸附水溶性鉀 交換性鉀固定態(tài)鉀影響因素：粘土礦物類型、土壤水分狀況、影響因素：粘土礦物類型、土壤水分狀況、pHpH值、賠補(bǔ)值、賠補(bǔ)離子狀況等離子狀況等 鉀肥鉀肥施入土壤后的損失途徑主要是徑流和淋溶損失及土壤和生物固定。肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制肥料養(yǎng)分運(yùn)移機(jī)制-K-K緩釋緩釋定義定義緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥應(yīng)用理論基礎(chǔ)V V養(yǎng)分釋放養(yǎng)分釋放 V V肥料轉(zhuǎn)化肥料轉(zhuǎn)化生物生物降解降解化學(xué)鍵化學(xué)鍵斷裂斷裂擴(kuò)散出

9、擴(kuò)散出物理障礙物理障礙吸附吸附擴(kuò)散擴(kuò)散緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥技術(shù)路線 膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土 又名斑脫巖，皂土或者膨土巖，重要的非金屬礦產(chǎn)又名斑脫巖，皂土或者膨土巖，重要的非金屬礦產(chǎn) 其主要礦物成分是其主要礦物成分是蒙脫石蒙脫石，含量在，含量在85-90%85-90%。 蒙脫石蒙脫石：（AlAl2 2MgMg3 3）SiSi4 4O O1010OHOH2 2.nH.nH2 2O O 硅氧硅氧四面體片四面體片- - 2 2鋁鋁( (鎂鎂) )氧氧( (羥基羥基) )八面體片八面體片- - 1 1層狀層狀硅酸鹽硅酸鹽緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究膨潤(rùn)土簡(jiǎn)介膨潤(rùn)土結(jié)構(gòu)

10、特征緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究二維納米層狀結(jié)構(gòu)A1-O:2Si-OTOT層間域?qū)娱g交換/吸附/聚合/催化等反應(yīng)膨潤(rùn)土應(yīng)用理論基礎(chǔ)緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究數(shù)以一千計(jì)的蒙脫石結(jié)構(gòu)單兀層堆垛Si-O： Si4+ A13+Al-O：A13+ Mg2+ Fe2+離子交換 Si-OAl-O 斷Al-OH 裂水環(huán)境(堿性)破鍵吸附性A13+OH- (A1O3)3-水環(huán)境(堿性)離解八面體分解永永久久電電負(fù)負(fù)性性吸附特性陽離子交換容量穩(wěn)定交換狀態(tài)巨大的比表而積 膨潤(rùn)土與土壤成分的關(guān)系 - 膨潤(rùn)土（蒙脫石） 礦物 土壤 膨潤(rùn)土與土壤陽離子交換的關(guān)系 -粘土礦物（蒙脫石） 陽

11、離子交換量 土壤肥力 膨潤(rùn)土的固氮、固鉀作用 - NH3或 N2 NH4+(K+) 有效態(tài)成分 膨潤(rùn)土固定有機(jī)質(zhì)的作用 膨潤(rùn)土中的植物營(yíng)養(yǎng)元素(K/P/Ca/Mg/Mn/Fe/Zn/Cu/Cr/Ti)蒙脫石吸附H+膨潤(rùn)土在土壤體系應(yīng)用緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究膨潤(rùn)土插層技術(shù)方法緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究聚合物單體聚合物單體/ /離子鍵離子鍵化學(xué)鍵化學(xué)鍵物理擴(kuò)散物理擴(kuò)散范德華力范德華力光光/ /超聲波超聲波/ /微波微波誘導(dǎo)聚合誘導(dǎo)聚合均均/ /異裂異裂自由基自由基膨潤(rùn)土肥料插層作用機(jī)理緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究TOTTOT層間結(jié)構(gòu)層間結(jié)構(gòu)范

12、德華力范德華力氫鍵氫鍵能量干擾能量干擾肥料肥料基團(tuán)基團(tuán)/ /離子離子層間層間能量平衡能量平衡電荷平衡電荷平衡破壞破壞基團(tuán)基團(tuán)/ /離子離子與氫鍵與氫鍵結(jié)合結(jié)合間距變大間距變大引力減弱引力減弱穩(wěn)定穩(wěn)定功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)膨潤(rùn)土緩釋肥發(fā)展趨勢(shì)緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究緩釋肥及膨潤(rùn)土應(yīng)用研究膨潤(rùn)土 作為物理緩釋材料 更好的膨脹性和陽離子交換性等特征 廣泛應(yīng)用于不同土壤狀況的改良 起到改善肥料利用率、保水保肥等多重功效但是 對(duì)其改性處理尋求更好的品質(zhì)更顯尤為重要無機(jī)無機(jī)改性改性有機(jī)有機(jī)改性改性有機(jī)金屬配合物有機(jī)金屬配合物鈉化處理鈉化處理層間距增大層間距增大 表面電荷增加表面電荷增加 比表面積增加比表面積增加疏

13、水性增強(qiáng)疏水性增強(qiáng)去除有機(jī)物能力增強(qiáng)去除有機(jī)物能力增強(qiáng)吸附性能大幅提高吸附性能大幅提高復(fù)合改性改性復(fù)合改性改性雙重性能雙重性能改改性性施加到土壤中的微生物到底有多少是有活性的呢？微生物營(yíng)養(yǎng)體系（1）溫度溫度（2）水活度和滲透壓（3）酸堿度酸堿度（4）氧氣和Eh值（5）超聲波（6）化學(xué)藥劑 .（1）水水（2）碳源碳源（3）氮源氮源（4）礦質(zhì)養(yǎng)料（磷、鉀、磷、鉀、 硫.）（5）生長(zhǎng)因子 .環(huán)境因素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物菌肥研究發(fā)展趨勢(shì) 土壤微生物是土壤的重要組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)傳熱和傳質(zhì)方面起到重要的推動(dòng)作用，有利于維持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的平衡。土壤微生物的四大

14、作用：（1）促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)形成（2）高效分解有機(jī)質(zhì)（3）分解礦物（解磷、解鉀）（4）固氮微生物應(yīng)用研究微生物應(yīng)用研究1、微生物固氮作用：+23N +e+H +ATPNH +ADP+Pi 固氮微生物2、硝化作用：-+32222NH +O2NO +H O+4H 硝化細(xì)菌第一步：-223NO +H ONO2H2e 硝化細(xì)菌第二步：3、氮素的礦化與生物固持作用：+43NHNH ) 微生物（礦化）微生物（生物固持）有機(jī)態(tài)氮無機(jī)態(tài)氮（、微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物及菌肥應(yīng)用研究固氮微生物的作用機(jī)理1、難溶性無機(jī)磷的溶解作用： 解磷微生物在代謝過程中可分泌多種有機(jī)酸，如草酸、琥珀酸、延胡索酸、羥基乙酸、乳酸和檸

15、檬酸等。有機(jī)酸降低土壤pH值使難溶磷酸鹽Ca3(po4)溶解與Ca2+、Fe3+、Fe2+、Al3+等離子螯合使難溶磷酸鹽溶解解磷微生物的作用機(jī)理微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物及菌肥應(yīng)用研究2、有機(jī)磷的降解礦化作用和生物固持作用 植酸酶、核酸酶微生物代謝產(chǎn)物1、有機(jī)磷酸鹽（磷酸酯）可溶性磷微生物（礦化）微生物（固持）有機(jī)磷水溶性磷 微生物生長(zhǎng)利用微生物死亡2、可溶性磷微生物細(xì)胞可溶性磷微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物及菌肥應(yīng)用研究細(xì)菌增值礦物顆粒細(xì)菌代謝產(chǎn)物胞外多糖形成細(xì)菌-礦物復(fù)合體細(xì)菌-礦物復(fù)合體微環(huán)境的變化細(xì)菌與礦物相互作用細(xì)菌對(duì)礦物的溶蝕作用礦物顆粒晶格發(fā)生變形及崩解作用鉀離子的釋放礦物的溶解機(jī)械降解作用化學(xué)降解作用吸附作用細(xì)菌對(duì)鉀離子的吸收細(xì)胞裂解微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物及菌肥應(yīng)用研究解鉀微生物的作用機(jī)理 微生物菌肥是指一類含有活體微生物的特定肥料，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，能夠使作物獲得特定的肥料效應(yīng)。微生物菌肥的核心物質(zhì)是活性微生物施加微生物菌肥的主要作用是： 增加土壤中微生物（主要是解磷、解鉀、固氮微生物）的量，促進(jìn)肥料中N/P/K 轉(zhuǎn)化為可被植物吸收的狀態(tài)，從而提高肥料利用率。微生物及菌肥應(yīng)用研究微生物