第八章 養(yǎng)分循環(huán)課件

第八章

土壤氮素土壤磷素土壤鉀素土壤中微量元素的循環(huán)主要內(nèi)容土壤養(yǎng)分三要素：在植物所必須的營養(yǎng)元素中，C、H、O大約占植株干重的95%。碳主要來自與大氣中的二氧化碳，而H、O則來自與土壤中的水分，氧可來自空氣，氮?jiǎng)t除豆科作物外大部分取源于土壤。氮磷鉀三要素，簡稱土壤養(yǎng)分三要素，其所以重要就在于必需經(jīng)常調(diào)節(jié)其供不應(yīng)求的狀況，而不是指它們在植物營養(yǎng)中所起的作用。土壤養(yǎng)分循環(huán)：指來自土壤的元素通?？梢苑磸?fù)的在循環(huán)和利用，典型的再循環(huán)過程，包括：生物從土壤中吸收養(yǎng)分；生物的殘?bào)w歸還土壤；在土壤微生物的作用下，分解生物殘?bào)w，釋放養(yǎng)分；養(yǎng)分再次被生物吸收。一.土壤中氮素含量及其影響因素二.土壤中氮素的存在形態(tài)及其有效性三.土壤中氮素的循環(huán)轉(zhuǎn)化及其調(diào)節(jié)第一節(jié)：土壤氮素循環(huán)Zouetal.,2010115.7GgN2O-Nyr-1210.5GgN2O-Nyr-1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放的2/3以上來自肥料的施用（Chengetal.,2011）施用氮肥是提高作物產(chǎn)量不可替代的措施之一；氮肥的施用已經(jīng)在區(qū)域和全球尺度上對大氣、氣候變化、水體、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深刻的負(fù)面影響。而我國的情況更為嚴(yán)重。（一）

土壤中氮素的含量

我國耕地土壤含氮一般在0.02%-0.2%之間；高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而華北、西北大部分地區(qū)的土壤耕層含氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介于二者之間。

一般把土壤含氮量>0.2%者為高；0.2%-0.1%之間者中；0.1%-0.05%者為低，<0.05%者為極低。一般把作物在不施氮區(qū)的全年生長期所吸收的氮量為土壤供氮能力的良好指標(biāo)。一.土壤中氮素的含量及其影響因素（二）

土壤中氮含量的影響因素二.土壤中氮素的存在形態(tài)及其有效性2.無機(jī)態(tài)氮土壤無機(jī)態(tài)氮占全氮1-2%（1-50ppm）。最多不超過5-8%；（1）銨態(tài)氮（NH4-N）在土壤里有三種存在形式：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)。（2）硝態(tài)氮（NO3-N）在土壤主要以游離態(tài)存在。（3）亞硝態(tài)氮（NO2-N）主要在嫌棄性條件下才有可能存在，而且數(shù)量也極少。在土壤中主要以游離態(tài)存在。3.游離態(tài)氮（N2）：一般不計(jì)算在土壤氮素之內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)三.土壤氮素的循環(huán)轉(zhuǎn)化及其調(diào)節(jié)1礦化作用；2生物固氮作用；3銨的粘土礦物固定作用；4固定態(tài)銨的釋放作用；5硝化作用；6腐殖質(zhì)形成作用；7氨和銨的化學(xué)固定作用；8腐殖質(zhì)穩(wěn)定化作用（一）土壤氮素的有效化過程1.有機(jī)態(tài)氮的礦化過程

含氮的有機(jī)化合物，在多種微生物的作用下降解為簡單的氨態(tài)氮的過程。條件：真菌，細(xì)菌放線菌等；在通氣性良好；溫度較高；水分60%-70%；pH值適中；C/N比適當(dāng)2.硝化過程氨、胺、酰胺硝態(tài)氮化合物（1）亞硝化作用條件：

亞硝化細(xì)菌（專性自養(yǎng)型微生物）

通氣：良好O2<5%pH5.5-10（7-9），<4.5受抑制水分：50%-60%溫度：35℃，<2℃STOP!養(yǎng)分：Cu，Mo等促進(jìn)消化作用的進(jìn)行。缺鈣，不利。亞硝酸分解反應(yīng)土壤中的銨態(tài)氮在堿性條件下，很容易以NH3的形式直接從土壤表面損失掉。3.粘粒礦物對銨的固定我國北方土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態(tài)氮較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不大。4.生物固定5.硝酸鹽的淋洗四、土壤氮的調(diào)控

1、維持土壤氮素平衡土壤氮以有機(jī)態(tài)氮為主，土壤有機(jī)質(zhì)平衡是氮素平衡的基礎(chǔ)。（1）有機(jī)肥與無機(jī)氮肥（化肥）配合施用。有機(jī)質(zhì)C/N＞3030～15＜15氮的固定量＞礦化量固定量＝礦化量固定量＜礦化量補(bǔ)充化肥補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)

有機(jī)質(zhì)豐富的土壤，施用綠肥等新鮮有機(jī)肥產(chǎn)生正激發(fā)效應(yīng)，促進(jìn)土壤原來有機(jī)氮的礦化和更新。有機(jī)質(zhì)缺乏的土壤，施用富含木質(zhì)素的粗有機(jī)肥，產(chǎn)生負(fù)激發(fā)效應(yīng)，增加土壤有機(jī)質(zhì)和氮的積累?！澳箱@北硝”。水田土壤不施硝態(tài)化肥和避免頻繁的干濕交替。氮肥深施（水田和旱地）。堿性土碳銨少施，防止氨的揮發(fā)損失。應(yīng)用氮肥增效劑（硝化作用抑制劑）。2、防止土壤氮的損失（2）應(yīng)用“激發(fā)效應(yīng)”調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)和氮素平衡

亞硝酸鹽是人的致癌物質(zhì)和植物的有害物質(zhì)。其產(chǎn)生和積累條件：（1）EhNH4+→NO2-（亞硝化過程）E0＝0.345VNO2-→NO3-

（硝化過程）E0＝0.421V（2）pH

硝化細(xì)菌比亞硝化細(xì)菌對pH反應(yīng)敏感。

NO2-易在pH＞7.3的堿性環(huán)境積累。3、避免有害物質(zhì)—NO2-的積累（3）游離NH4+的影響氨對硝化細(xì)菌的抑制作用大于對亞硝化細(xì)菌，大量施用銨態(tài)氮肥（特別是NH4HCO3），易造成NO2-積累。旱育秧NO2-可使水稻幼苗出現(xiàn)青枯病當(dāng)NO2-＞5mg/kg時(shí)，青枯開始出現(xiàn)＞15mg/kg時(shí)，青枯很快出現(xiàn)。

NO2-可使小麥、玉米燒種、爛芽、爛根以及幼苗死亡第二節(jié)土壤磷的循環(huán)

磷素的含量及其影響因素存在形態(tài)及其有效性循環(huán)轉(zhuǎn)化及其調(diào)節(jié)土壤中磷素的來源：土壤中的磷是由巖石分化而來的。原生礦物的含磷量為0.12%左右。1.土壤中磷的含量一般來說，土壤的磷素含量都在0.2%以下，紅壤、黃壤含磷只有0.04%。我國土壤全磷的含量在0.02%-0.11%之間。從總體來說，自北而南，土壤磷的含量是逐漸減低的。2影響土壤磷含量的因素（1）母質(zhì)中礦物成分的不同基性巖>酸性巖堿性沉積體>酸性沉積體（2）土壤質(zhì)地的差別土壤細(xì)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從上到下，P的含量逐漸降低，原因：磷的遷移率很低植物根系的富集有機(jī)膠體或無機(jī)膠體對磷酸根的吸附作用，上層較強(qiáng)耕作制度和施肥的影響磷的循環(huán)轉(zhuǎn)化及其調(diào)節(jié)土壤磷的調(diào)節(jié)第三節(jié)：鉀素土壤中K的含量及其存在形態(tài)土壤中K的轉(zhuǎn)化與調(diào)節(jié)土壤中K的固定與釋放含量影響因素一、土壤鉀的形態(tài)和含量

非交換性鉀（2～8%）

土壤鉀的形態(tài)（占全鉀%）

礦物鉀(9～98%)

交換性鉀（1～2%）

水溶性鉀（很少）

無效鉀

緩效鉀

速效鉀

1、礦物鉀土壤膠體靜電吸附的K+,與溶液中K+保持動(dòng)態(tài)平衡，速效鉀的主體。與非交換性鉀之間也有某種平衡關(guān)系。

3、交換性鉀

包括水云母和黑云母等固有的鉀和2∶1型粘土礦物所固定的鉀。可逐漸轉(zhuǎn)化為植物吸收利用的速效鉀。土壤緩效鉀的分級指標(biāo)：

K＞600mg/kg600～300mg/kg＜300mg/kg

高中低2、非交換性鉀，又稱緩效鉀主要指原生礦物鉀——結(jié)構(gòu)鉀，極難風(fēng)化，為無效鉀。4、水溶性鉀（溶液鉀）為植物可直接吸收的速效鉀，數(shù)量很少。土壤速效鉀與全鉀含量之間無相關(guān)性。土壤速效鉀含量（K，mg/kg）與鉀肥肥效的關(guān)系

土壤速效鉀供鉀水平作物對鉀的反應(yīng)＜30極低反應(yīng)較明顯30～60低一般有肥效60～100中一定條件下有肥效，肥效大小因作物、其它肥效配合、耕作制度和緩效鉀含量而異100～160高施鉀肥一般無效＞160極高不需施用鉀肥二、土壤鉀的轉(zhuǎn)化及其調(diào)節(jié)

三、土壤鉀的固定和釋放及其影響因子

1、土壤鉀的固定及影響因子土壤鉀的固定：交換性鉀→非交換性鉀影響因子：（1）粘粒礦物類型（2∶1型粘粒礦物）；（2）土壤質(zhì)地（粘粒含量）；（3）土壤的水分條件（強(qiáng)烈干燥和頻繁干濕交替有利于鉀的固定）；（4）土壤酸堿度（酸性土中水化鋁離子阻塞晶層表面六角形孔穴，減少對鉀的固定）。