植物生長與養(yǎng)分環(huán)境.ppt

1、第11章 土壤養(yǎng)分,任務(wù)十 植物生長與養(yǎng)分環(huán)境,了解營養(yǎng)元素的種類，掌握各種營養(yǎng)元素的作用 大量元素、微量元素的生理功能、存在形態(tài)及其對植物的有效性,主要內(nèi)容提要,任務(wù)一 植物生長與營養(yǎng),土壤養(yǎng)分：指主要依靠土壤來供給的植物必需營養(yǎng)元素。 土壤養(yǎng)分的有效性是決定植物生長和土壤生產(chǎn)力的主要因素之一，是土壤肥力的重要因子之一。,一、植物體內(nèi)的化學(xué)元素,植物組織,7595%水分,525%干物質(zhì),105,氣體：C H O N S,灰分元素,如缺少該營養(yǎng)元素，植物就不能完成其生活史 （必要性）,該營養(yǎng)元素的功能不能由其它營養(yǎng)元素所能代替 （不可替代性或?qū)Ｒ恍裕?該營養(yǎng)元素直接參與植物代謝作用。如為植物體

2、的必需成分或參與酶促反應(yīng)等。 （直接性）,1、判斷必需元素的依據(jù) （Arnon and Stout，1939提出三條標(biāo)準(zhǔn)）,二、植物生長必需營養(yǎng)元素,必需營養(yǎng)元素的種類(16+1),大量元素 （0.1%以上）,微量元素 （0.1%以上）,C、H、O 天然營養(yǎng)元素 N、P、K 植物營養(yǎng)三要素 或肥料三要素 Ca、Mg、S 中量元素,Fe、Mn、Zn、Cu、 B、Mo、Cl、（Ni）,來源,非礦質(zhì)元素 來自空氣和水,礦質(zhì)元素 來自土壤,（一）土壤養(yǎng)分的來源,1、礦物質(zhì),巖石礦物風(fēng)化釋放出來的養(yǎng)分，是土壤最初的養(yǎng)分來源。,K,如正長巖、流紋巖和花崗巖、云母片巖,P,玄武巖閃長巖花崗巖,Ca,石灰?guī)r最

3、多,其他如輝長巖、玄武巖、閃長巖等,Mg,橄欖巖最多，其次玄武巖、輝長巖等,Fe,玄武巖最多,2、土壤有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)分解釋放出來的養(yǎng)分.,N、P、S等營養(yǎng)元素絕大部分以有機(jī)態(tài)積累和貯藏在土壤中。,生物固氮 大氣降水 含有NO2 、NO 、SO2 NH3Cl2及Mg Na K Ca 施肥：人為地施入有機(jī)或無機(jī)肥。,3、其他來源,（二）土壤養(yǎng)分的有效性,土壤中不是所有的養(yǎng)分形態(tài)均能被植物吸收的，這決定于它們的存在形態(tài)，能被植物吸收的養(yǎng)分稱為有效養(yǎng)分(available nutrient) 。,土壤養(yǎng)分的分類（根據(jù)養(yǎng)分對植物的有效程度）,速效養(yǎng)分 緩效養(yǎng)分 難效養(yǎng)分,養(yǎng)分是植物生長發(fā)育的基礎(chǔ)，土壤是

4、植物養(yǎng)分的主要來源， 植物正常的生長發(fā)育需要從環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。植物主要通過根從土壤吸取水分和溶解于土壤溶液中的無機(jī)鹽類，土壤有機(jī)質(zhì)必須經(jīng)過自然或微生物的作用分解為溶于水的物質(zhì)方能被植物吸收利用，植物通過葉片可從空氣中吸收CO2 等營養(yǎng)物質(zhì)。植物根系吸收養(yǎng)分是和吸水同時(shí)進(jìn)行的，但二者是兩個(gè)不同的生理過程。植物對養(yǎng)分的吸收是有選擇性的。植物對營養(yǎng)元素的需要是全方位的，一種離子吸收過多會(huì)對植物產(chǎn)生毒害作用，多種離子的綜合作用共同促進(jìn)植物的生長發(fā)育。根對養(yǎng)分的吸收受溫度、土壤通氣狀況、土壤水分、土壤酸堿性、和作物營養(yǎng)特性影響，利用葉片的吸收性能亦可進(jìn)行葉面施肥。,任務(wù)二 植物對養(yǎng)分的吸收,根系吸養(yǎng)

5、的部位：分生區(qū) 根毛區(qū),一、根對養(yǎng)分的吸收,1. 根系吸收養(yǎng)分的特點(diǎn),吸收養(yǎng)分的形態(tài)： 氣 態(tài)-CO2、O2、水汽。 離子態(tài)-NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、 NO3、H2PO4、SO42、MnO42、Cl。 分子態(tài)-尿素、氨基酸、酰胺、生長素、維生素、 抗生素。,吸收養(yǎng)分的形態(tài)： 氣 態(tài)-CO2、O2、水汽。 離子態(tài)-NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、 NO3、H2PO4、SO42、MnO42、Cl。 分子態(tài)-尿素、氨基酸、酰胺、生長素、維生素、 抗生素。 根系吸收養(yǎng)分的特點(diǎn)： 吸水與吸肥不成比例 單鹽毒害作用和離子間拮抗作用 選擇性吸收

6、-生理酸性鹽，生理堿性鹽，生理中性鹽。,2. 根系與土壤養(yǎng)分的接觸,截取：根系伸展于土壤中直接獲取養(yǎng)分的方式。因土壤 顆粒與根的接觸面積有限，截取量約占根系吸收 養(yǎng)分總量的10。 離子擴(kuò)散：由于根系吸收養(yǎng)分造成根表土壤溶液中養(yǎng)分 濃度相對降低，根表土壤與周圍土體之間產(chǎn)生養(yǎng) 分濃度梯度使土壤養(yǎng)分沿著濃度梯度由周圍土體 向根表土壤運(yùn)動(dòng)。是短距離內(nèi)補(bǔ)充根表土壤養(yǎng)分 的重要因素。 質(zhì)流：由于植物蒸騰作用引起的土壤養(yǎng)分隨土壤水分由 周圍土體向根表土壤運(yùn)動(dòng)的養(yǎng)分遷移方式。是長 距離內(nèi)補(bǔ)充根表土壤養(yǎng)分的重要因素。,3. 根系與土壤養(yǎng)分的吸收,根系吸收養(yǎng)分的過程： 養(yǎng)分進(jìn)入自由空間 養(yǎng)分通過原生質(zhì)膜-被動(dòng)吸收

7、，主動(dòng)吸收，胞飲作用。 養(yǎng)分進(jìn)入輸導(dǎo)組織 被動(dòng)吸收：由于膜內(nèi)外濃度差和電位差的作用而使離子由 膜外向膜內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過程 。 主動(dòng)吸收：在提供能量的前提下，離子逆化學(xué)勢和濃度梯 度進(jìn)入細(xì)胞的過程 。 胞飲作用：質(zhì)膜內(nèi)陷包圍營養(yǎng)物質(zhì)小囊泡脫落游離于細(xì)胞 質(zhì)內(nèi)的過程 。,（三）影響根系吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件,溫度（1525） 通氣（正相關(guān)） 土壤酸堿反應(yīng) 土壤水分 根的營養(yǎng)特性。,二、葉片對養(yǎng)分的吸收,葉部營養(yǎng)（根外營養(yǎng)）： 植物通過葉片或幼莖等器官吸收養(yǎng)分的過程。 葉片吸收液體養(yǎng)分： 角質(zhì)層-細(xì)胞壁-細(xì)胞膜-細(xì)胞質(zhì) 葉片吸收CO2： 大氣-氣孔-細(xì)胞間隙-葉綠體 葉部營養(yǎng)的特點(diǎn)： 直接吸收，轉(zhuǎn)化迅速，促進(jìn)

8、代謝，經(jīng)濟(jì)有效。,葉片吸收營養(yǎng)： 溶液組成 濃度反應(yīng) 葉片濕潤（0.51小時(shí)） 葉片類型（角質(zhì)膜厚?。?噴施部位（新葉）,三、營養(yǎng)元素間的相互關(guān)系,離子間的拮抗作用：溶液中一種離子的存在抑制植物 對另一種離子吸收的作用。 原因：位置競爭（K+ Ca2+ Cl- I- OH-） 數(shù)量競爭 拮抗：Ca-Mg P-Zn K-Zn K-Fe Ca-B 離子間的協(xié)調(diào)作用：溶液中一種離子的存在促進(jìn)植物 對另一種離子吸收的作用。 協(xié)調(diào)：Ca-K P-Zn K-B P-Mo,植物營養(yǎng)的階段性： 植物營養(yǎng)期-植物通過根系從土壤中吸收養(yǎng)分的整個(gè)時(shí)期。 植物營養(yǎng)連續(xù)性-植物不間斷地從土壤中吸收養(yǎng)分的特性。 植物營養(yǎng)

9、階段性-植物不同生長階段對營養(yǎng)的種類、數(shù)量 和比例的要求不同。 營養(yǎng)吸收規(guī)律：低-高-低。 作物營養(yǎng)關(guān)鍵期： 作物營養(yǎng)臨界期-對某種養(yǎng)分缺乏敏感且受損害，即使實(shí) 施也很難糾正的時(shí)期。 營養(yǎng)最大效率期-植物對營養(yǎng)的需要最多、吸收最快、增 產(chǎn)效率最高的時(shí)期。 注意：不同植物、不同營養(yǎng)元素的營養(yǎng)關(guān)鍵期和營養(yǎng)最大效率 期不同。,四、作物各生育期的營養(yǎng)特性,內(nèi)容三 土壤養(yǎng)分,一、土壤中的氮,1、氮的功用,蛋白質(zhì)的重要組分 （蛋白質(zhì)中平均含氮16%-18%）； 核酸的成分 （核酸中的氮約占植株全氮的10） 葉綠素的組分元素 （葉綠體含蛋白質(zhì)4560，是光合作用的場所） 許多酶的組分 （酶本身就是蛋白質(zhì)）；

10、 多種維生素、植物激素、生物堿的成分,田 間 水 稻 缺 氮,土壤表層的含氮量通常為0.02-0.5%。 地球總氮量的98%存在于地球深處的巖漿巖中， 遠(yuǎn)離我們所生活的土壤-植物-大氣-水分環(huán)境。 因此， 我們將重點(diǎn)討論生物圈中2%的氮素循環(huán)。 土壤中的大部分氮素來源于生物固氮。,2、氮素的來源和分布,土壤中的氮素以兩類形態(tài)存在: 無機(jī)態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮,大部分的土壤氮以有機(jī)態(tài)存在。,（1）無機(jī)態(tài)氮包括：,銨態(tài)氮(NH4+): 被膠體吸附著，易被植物吸收。 植物直接吸收的兩種 主要氮素形態(tài),稱速效 硝態(tài)氮(NO3-): 存在于土壤溶液中，易流失。 養(yǎng)分，只占全氮的1-2% 亞硝態(tài)氮(NO2-)：

11、亞硝態(tài)氮對植物生長有害,但一般土壤中含量極少, 因 很快轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，只有在極端厭氧條件下才會(huì)積累。 氧化亞氮 ： 反硝化過程的產(chǎn)物, 氧化氮和氮?dú)猓?一般存在于土壤空氣中,3、氮素的形態(tài),（2）有機(jī)態(tài)氮包括：,有機(jī)態(tài)氮通常占土壤全氮量的95%以上。 有機(jī)態(tài)含氮化合物以蛋白質(zhì)， 氨基酸和其它復(fù)雜的有機(jī)氮化合物形態(tài)存在。 根據(jù)它們的可溶性和分解的難易程度可分為:,可溶性有機(jī)氮 水解行有機(jī)氮 非水解性有機(jī)氮,4、氮素循環(huán),（1）有機(jī)氮的礦化作用,定義：指含氮的有機(jī)化合物在多種微生物的作用下降解為銨態(tài)氮的過程。（分成兩個(gè)過程進(jìn)行）,、水解過程,蛋白質(zhì) 多肽 氨基酸、酰胺等 條件 真菌、細(xì)菌、放線菌等

12、； 在通氣良好； 溫度較高； 水分6070%； pH值適中； C/N比適當(dāng),水解,水解,朊酶,朊酶,圖中所描述的氮素循環(huán)表明， 土壤中氮素的循環(huán)過程有以下幾個(gè)方面:,、水解過程,RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 條件： 真菌、細(xì)菌、放線菌等； 在通氣良好； 對低溫特別敏感； 水分6070%； pH值要求在4.85.2 C/N比適當(dāng)。,銨化微生物,酶,（2）硝化作用（nitrification）,定義： 硝化作用是指土壤中的銨或氨在微生物的作用下氧化為硝酸鹽的過程（分兩個(gè)過程進(jìn)行）,、亞硝化過程,NH4O2 NO2 4H,條件：亞硝化細(xì)菌（專性自養(yǎng)型微生物）

13、通氣：良好 O2 5% pH 5.5 - 10 (7-9), 4.5 受抑制！ 水分：5060% 溫度：35; 2 STOP!,亞硝化細(xì)菌,、硝化過程,2NO2O2 2NO3,硝化細(xì)菌,條件：除了需要的微生物種類不一樣，其它的同上一過程,硝化作用的結(jié)果： 利：為喜硝植物提供氮素 弊：淋失、發(fā)生反硝化作用,（3）反硝化作用（denitrification）,定義： 反硝化作用是指硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮（分子態(tài)氨和氮氧化物）的過程。 兩種類型：微生物反硝化和化學(xué)反硝化,微生物反硝化（土壤中反硝化作用的重要形式）,反應(yīng)式： NO3 NO2 NO N2O N2,反應(yīng)產(chǎn)物的影響因素：嫌氣的程度、p

14、H和溫度。,漬水條件：其產(chǎn)物幾乎為氮?dú)猓?嫌氣條件不太強(qiáng)以及較低的pH和溫度下， N2O的比例明顯增加,（4）銨的吸附（adsorption）與固定（fixation）,銨的吸附是指土壤液相中的銨被土壤顆粒表面所吸附的過程 銨的解吸是指土壤固相表面吸附的銨（土壤交換性銨）自土壤固相表面進(jìn)入液相的過程,粘土礦物對銨的固定（只有2：1型礦物）才固定銨,原因：NH4+離子半徑：0.148 nm， 21型粘土礦物晶層表面六角形孔穴半徑：0.140 nm 一旦NH4+陷入層間的孔穴后，轉(zhuǎn)化為固定態(tài)銨 暫時(shí)失去有效性 在蛭石多的土壤中，固定態(tài)氮可占全氮的38% 然而 北方土壤：固銨的粘粒礦物較多，但其土壤

15、中銨極少； 南方土壤：水田的銨態(tài)氮較多，而能固定銨的粘土礦物少 因此，銨的粘土礦物固定作用在我國的意義不大。,（5）銨的揮發(fā)損失（volatilizaiton）,定義：在中性或堿性條件下，土壤中的NH4轉(zhuǎn)化為NH3而揮發(fā)的過程,過程 NH4 NH3 H,OH -,H +,影響因素, pH值 NH3揮發(fā) 6 0.1% 7 1.0% 8 10.0% 9 50.0%, 土壤CaCO3含量：呈正相關(guān) 溫度：呈正相關(guān) 施肥深度：揮發(fā)量 表施深施 土壤水分含量 土壤中NH4的含量,（6）硝酸還原作用,NO3 NH4,嫌氣條件,硝化還原酶,（7）無機(jī)氮的生物固定,定義：土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮被微生物同化為其

16、軀體的組成成分而被暫時(shí)固定的現(xiàn)象。 過程： 銨態(tài)氮 硝態(tài)氮 生物固定 生物固定 有機(jī)氮,影響因素：影響條件 土體的C/N比、溫度、濕度、pH值,（8）硝酸鹽的的淋洗損失,NO3 N 隨水滲漏或流失，可達(dá)施入氮量的510,二、土壤中的磷,1、磷素的功用,磷是細(xì)胞核的成分之一，磷對細(xì)胞分裂和植物器官的分化，特別是開花結(jié)果起著重要作用。磷對提高植物的抗病性、抗 性和抗旱能力有良好的作用。 植物缺磷抑制體內(nèi)細(xì)胞分裂，使生長緩慢，缺磷體內(nèi)植物蛋白質(zhì)合成減慢，有氨基酸積累，同時(shí)營養(yǎng)器官內(nèi)含有大量糖類，有利于葉內(nèi)合成花青素，使葉子呈紫色、深綠色，根系發(fā)育不良，植株表現(xiàn)矮化現(xiàn)象，結(jié)實(shí)率下降。,自左至右，依次為

17、油菜幼葉至老葉，缺磷油菜葉片從暗紫發(fā)展至紫紅色。,幼葉 老葉,油菜缺磷,圖為缺磷的油菜葉片，缺磷使體內(nèi)碳水化合物代謝受阻，糖分積累，形成紫紅色。,土壤全磷含量低。 通常不超過全氮含量的十分之一到四分之一。 磷化合物在土壤中的難溶性導(dǎo)致它很難被植物吸收利用。 土壤中的速效磷含量與全磷含量很少相關(guān)， 所以土壤全磷量不能作為土壤磷素供應(yīng)水平的確切指標(biāo)。 當(dāng)有機(jī)或無機(jī)磷肥施用后， 可溶性的磷很容易被固定變?yōu)椴蝗苄缘摹?一般每年只有10-20%的磷肥能被植物吸收利用。,土壤缺磷三方面的原因,2、磷素的形態(tài),無機(jī)態(tài)磷 （占全磷的50-75% ）,（1）水溶態(tài)磷,pH7.2 以HPO42-為主。 pH=7.

18、2時(shí) 兩者相等。,（2）吸附態(tài)磷,通過通過各種力被土壤固相表面吸附的磷酸根或磷酸陰離子。 吸附和解吸處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)溶液中磷被移走（如植物吸收）時(shí)，吸附態(tài)磷就釋放到溶液中，同樣，溶液中磷增加，則有部分磷被吸附而呈吸附態(tài)磷。,（3）礦物態(tài)磷,無機(jī)磷幾乎99%以上以礦物態(tài)存在。不同土壤中有不同的含磷礦物存在。 石灰性土壤中主要是磷酸鈣鹽：氟磷灰石，氫氧磷灰石，碳酸磷灰石。 酸性土壤中以磷酸鐵和磷酸鋁鹽為主：有磷鋁石和粉紅磷鐵礦。,（4）閉蓄態(tài)磷,酸性土壤中被水化氧化鐵所包裹的磷化合物。,有機(jī)態(tài)磷,土壤中的有機(jī)磷一般占全磷的50%。 表土中有機(jī)磷一般占全磷的20-80%。 隨著土層深度的增加， 有機(jī)

19、磷所占的比例減少而無機(jī)磷的比例逐漸增加。,（1）肌醇磷酸鹽,這部分占全有機(jī)磷全量的10-50%。,（2）核酸,占有機(jī)磷全量的0.2-2.5%。,（3）磷脂,占有機(jī)磷全量的1-5%。,3、磷素的循環(huán),磷循環(huán)主要在土壤-植物和微生物中進(jìn)行，其過程為 植物吸收土壤有效態(tài)磷，動(dòng)植物殘?bào)w磷返還土壤再循環(huán)； 土壤有機(jī)磷礦化； 土壤固結(jié)態(tài)磷的微生物轉(zhuǎn)化； 土壤粘粒和鐵鋁氧化物對無機(jī)磷的吸附解吸，溶解和沉淀。,4、土壤磷的調(diào)節(jié),目的是要提高土壤磷的有效性,（1）調(diào)節(jié)土壤酸度到中性范圍,因?yàn)榇藭r(shí)磷的固定最少。,（2）提高土壤有機(jī)質(zhì),礦化釋放磷 減少磷的固定 分解產(chǎn)生的有機(jī)酸可促進(jìn)弱酸溶性磷的溶解,（3）土壤淹水

20、,酸性土壤pH升高，而堿性土壤pH 下降，即土壤pH 趨于中性。 土壤氧化還原電位下降，將高價(jià)磷酸鐵還原成低價(jià)鐵而提高磷酸鐵的溶解度。 閉蓄態(tài)磷的包模被還原溶解，內(nèi)部的磷釋放進(jìn)入溶液。,A、土壤礦物,磷的吸附和解吸將受到礦物表面類型的影響。 鐵鋁氧化物， 它們的豐度以在高度風(fēng)化的， 酸性的土壤中最高， 可吸附大量的磷。 非晶質(zhì)的氧化物由于表面積大， 更容易吸附磷。 1:1型粘土礦物如高嶺石比2:1型粘土礦物如伊利石更容易吸附磷， 因?yàn)樗鼈兒懈嗟蔫F鋁氧化物。 石灰性土和鈣飽和的粘土含有較低的可溶性磷， 因?yàn)榱缀苋菀妆怀恋砗臀健?和中性或堿性土相比， 相同表面積的酸性土可固定兩倍的磷， 且被

21、固定磷的結(jié)合強(qiáng)度比在中性或堿性土中高5倍。,影響土壤中磷固定的因素,B、土壤pH值,在土壤pH極高或極低時(shí)， 磷都很容易被固定。 當(dāng)pH值保持在6.0-7.0時(shí)磷被固定的可能性最小， 土壤磷素對植物具有最大的有效性。,C、土壤有機(jī)質(zhì),通常有機(jī)質(zhì)可阻止磷的固定。,D、土壤中的陰離子和陽離子效應(yīng),由于兩價(jià)的陽離子比一價(jià)的陽離子吸附力大， 因而對磷的吸附力也強(qiáng)。 如上所述， 由于無機(jī)和有機(jī)陰離子都可以和磷競爭吸附電位， 從而導(dǎo)致對土壤溶液中磷的吸附作用降低。 陰離子與礦物表面結(jié)合能力越強(qiáng)， 被吸附的可能性就越大。,磷肥施用量需要大于植物的需求量。 注意磷肥的施用方式和深度。 將施入的磷肥集中施于作物

22、可利用的位置， 如采用條施，以減少固定提高磷肥的利用率。 將磷肥和氮肥同時(shí)施用， 也可以提高磷肥的利用率。 施用有機(jī)肥可提高原有土壤磷的有效性， 施用含于有機(jī)肥中的磷素。 對幼苗接種真菌菌株， 可提高磷的利用率。,磷肥的施用應(yīng)注意的問題,二、土壤中的鉀,1、鉀素的功用,加速CO2同化、碳水化合物合成 調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓(細(xì)胞膜透性降低) 酶活性 增加抗性(抗病蟲、抗旱、抗寒)“抗逆元素” 果品的品質(zhì)(含糖量和Vc的含量)“品質(zhì)元素” 缺素癥狀：從下部老葉開始,玉米缺鉀時(shí)，所形成的果穗尖端呈空粒，如能夠形成籽粒也不充實(shí)，淀粉含量低。,大多數(shù)土壤含鉀較多， 在0.5-2.5%之間。 質(zhì)地較粗的砂質(zhì)或石

23、英質(zhì)土壤含鉀量低于質(zhì)地較細(xì)， 含鉀豐富的礦物風(fēng)化形成的土壤。,土壤溶液中的鉀,交換性鉀,非交換性鉀,礦物中的鉀,土壤溶液中的鉀一般在4 ppm左右， 土壤飽和提取液 中的鉀在3到156 ppm。 在干旱或鹽堿地中含鉀量可能很高。,是指存在于膨脹性層狀硅酸鹽礦物層間和顆粒邊緣上的一部分鉀。包括天然層狀硅酸鹽礦物如黑云母和伊利石中的鉀和由交換性鉀或水溶性鉀轉(zhuǎn)變?yōu)閷娱g鉀。這部分鉀在一定條件下可以逐漸解釋，供植物吸收利用。,（占全鉀的2-8%）,靜電作用帶負(fù)電的土壤膠體可吸附鉀離子（占全鉀的1-2%）。,包括白云母，金云母，正長石和微斜長石。 鉀長石是土壤中含鉀最豐富的礦物， 但礦物鉀是被固定在晶格之

24、間的， 因而只能在晶格被破壞后， 鉀才能釋放出來。,速效鉀,緩效鉀,無效鉀,2、土壤鉀的含量,3、土壤鉀的形態(tài),鉀的輸入途徑 大氣沉降 礦物風(fēng)化釋放 每年降雨可提供每公頃1到5公斤的鉀。 在幼年土上， 礦物風(fēng)化每年可提供每公頃5到10公斤的鉀， 而砂質(zhì)， 老年土風(fēng)化提供的鉀每公頃不到1公斤。,3、土壤鉀的循環(huán),植物需吸收利用 植物生長發(fā)育需要大量的鉀， 其需要量一般是磷的5到10倍， 或和氮的需要量相當(dāng)。 如果地上部分被收獲走， 從土壤里損失的有效鉀的量可能很大。,鉀的循環(huán)和轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)性變化很強(qiáng)。 由于植物不斷吸收鉀以及鉀的淋洗， 鉀不斷地但緩慢地從原生礦物中釋放出來， 變成有效態(tài)的鉀， 以補(bǔ)

25、充土壤溶液中損失的鉀。 如果土壤中鉀的含量偏高， 那么鉀就容易被固定。 四種形態(tài)的鉀素在土壤中的分布很大程度上與土壤中的粘土礦物種類有關(guān)。 如2:1型的粘土礦物比高嶺石含鉀量高。 土壤溶液中的鉀可被植物和微生物吸收利用， 或被吸附在土壤膠體表面， 或從土壤根系區(qū)中被淋洗。,土壤中不同鉀素形態(tài)的轉(zhuǎn)化,其他元素 土壤中的Ca、Mg、S,一、土壤中的鈣,1、鈣的功用,穩(wěn)定細(xì)胞膜 促進(jìn)細(xì)胞的伸長和根系生長 行使第二信使功能 調(diào)節(jié)滲透作用 具有酶促作用 影響作物品質(zhì),植株缺鈣： 生長點(diǎn)壞死,水 稻,番 茄,菠 蘿,大白菜缺鈣的典型癥狀：內(nèi)葉葉尖發(fā)黃，呈枯焦?fàn)?，俗稱“干燒心”，又稱“心腐病”。,蘋果苦陷病

26、,明明沒有蟲子，怎么會(huì)有蟲子咬過的痕跡呢？,2、土壤中的鈣,一般土壤并不缺鈣， 但在土壤淋洗強(qiáng)烈以及未施石灰的酸性土壤上， 也會(huì)發(fā)生缺鈣現(xiàn)象。 濕潤地區(qū)砂質(zhì)土壤含鈣量較少， 濕潤溫帶地區(qū)的非石灰性土壤含鈣量在0.7-1.5%左右。 濕潤熱帶地區(qū)風(fēng)化強(qiáng)烈的土壤只含有0.1-0.3%的鈣。干旱地區(qū)土壤一般含鈣量較高。 土壤中的含鈣量在15 ppm左右就足以滿足植物生長的需求。,3、土壤中鈣的形態(tài),水溶性鈣,交換態(tài)鈣,礦物態(tài)鈣,土壤水溶液中的鈣離子。,膠體吸附的可交換性鈣離子。,鈣長石(CaAl2Si2O3)是土壤中鈣最主要的來源。 鈣也可來自黑云母、 磷灰石、及黑色硅質(zhì)土以及石膏(CaSO42H2

27、O)。,速效鈣,4、決定土壤鈣的有效性的因素,土壤全鈣含量： 陽離子交換量低的砂質(zhì)、酸性土壤全鈣含量可能太低而不能滿足植物吸收。 土壤pH值： 土壤pH值低(土壤溶液中H+離子含量高)將阻礙鈣的吸收。 土壤陽離子交換量和鈣的飽和度： 在酸性土壤上， 低飽和度不利于鈣的吸收。 鈣飽和度高意味著土壤酸度適宜植物的生長和微生物的活動(dòng)， 或意味著酸性土壤里可交換性的Al含量低， 或在堿土里鈉的含量低。 粘土礦物種類 ： 2:1型粘土礦物比1:1型粘土礦物要求鈣的飽和度高， 才能提供足夠的有效鈣。 例如， 蒙脫石鈣飽和度達(dá)到70%才能提供足夠的有效鈣， 而高嶺石只需40%到50%的鈣飽和度就可以提供足夠

28、的有效鈣; 土壤溶液中鈣與其它陽離子的比值: 過量的NH4+， K+， Mg 2+， Mn 2+和 Al 3+等將降低植物對鈣的吸收， 但NO3 -的存在可增加植物對鈣的吸收。,二、土壤中的鎂,1、鎂的功用,合成葉綠素并促進(jìn)光合作用 鎂參與蛋白質(zhì)的合成 活化和調(diào)節(jié)酶促反應(yīng),缺鎂癥狀,由于鎂在韌皮部中的移動(dòng)性較強(qiáng)，缺鎂癥狀首先出現(xiàn)在中、下部老葉上 當(dāng)植物缺鎂時(shí)，其突出表現(xiàn)是葉綠素含量下降，并出現(xiàn)失綠癥。 失綠癥開始于葉尖端和葉緣的脈間部位，顏色由淡綠變黃再變橙紅或紫色。 葉脈保持綠色，在葉片上形成清晰的網(wǎng)狀脈紋。,水 稻,黃 瓜,玉 米,植物缺鎂：中下部葉脈間失綠黃化,2、土壤中鎂的含量,土壤中

29、鎂的行為與鈣相類似, 一般土壤并不缺鎂。 但在土壤淋洗強(qiáng)烈的酸性土壤上。在濕潤地區(qū)的粗質(zhì)和砂質(zhì)土壤上， 鎂的含量只有0.1%， 而在干旱和半干旱地區(qū)的細(xì)質(zhì)土壤上鎂的含量可達(dá)到4%。 在砂質(zhì)土壤上， 特別是施KCl 和 K2SO4肥料的土壤， 鎂的淋失是一個(gè)很嚴(yán)重的問題， 因?yàn)榭扇苄缘腃l- 和 SO42-可促使鎂的淋失。,3、土壤中鎂的形態(tài),水溶性鎂,交換態(tài)鎂,礦物態(tài)鎂,土壤水溶液中的鎂離子。,膠體吸附的可交換性鎂離子。,黑云母， 白云石， 蛇紋石等礦物風(fēng)化可產(chǎn)生鎂。 次生礦物如綠泥石， 伊利石， 蒙脫石和蛭石等也含鎂。,速效鎂,當(dāng)土壤中的交換性鎂低于25-50 ppm時(shí)， 土壤可能缺鎂； 陽

30、離子交換量低的酸性， 砂質(zhì)， 和淋洗強(qiáng)烈的土壤， 常常缺鎂； 石灰性且含鎂量低的土壤， 酸性土施有大量含鎂低的石灰的土壤， 經(jīng)常施用大量銨態(tài)氮肥和鉀肥的土壤， 以及植物對鎂的需求量很高時(shí)， 都會(huì)產(chǎn)生土壤缺鎂的現(xiàn)象； 濕潤地區(qū)的砂質(zhì)土出現(xiàn)缺鎂的可能性最大， 因?yàn)檫@些土壤中全鎂和交換性鎂都較低； 在一些強(qiáng)酸性土壤上， 交換性鋁的含量高時(shí)可限制植物對鎂的吸收。,4、易缺鎂的土壤,三、土壤中的硫,1、硫的功用,合成蛋白質(zhì)的必需成分 調(diào)節(jié)氧化還原狀況和傳遞電子 參與一些酶的活化 影響葉綠素的合成 硫參與固氮過程 合成植物體內(nèi)揮發(fā)性含硫物質(zhì) 對農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值的影響,2、土壤硫的形態(tài),土壤中的硫最初來

31、源于巖石中的金屬硫化物。 在風(fēng)化過程中， 礦物中的二價(jià)硫(S2-)被氧化為硫酸根。,有機(jī)態(tài)硫（占90%以上）,無機(jī)態(tài)硫,土壤溶液中的硫酸根 吸附的硫酸根 不可溶的硫酸鹽 還原態(tài)的無機(jī)硫化合物,3、土壤溶液中硫酸根濃度的影響因素,硫酸根的淋洗 硫酸根的吸附 有機(jī)硫的礦質(zhì)化與固定,硫素的循環(huán)比氮素的循環(huán)更復(fù)雜， 因?yàn)榱虻难h(huán)既部分類似于磷的循環(huán)又部分類似于氮的循環(huán)。 和磷酸鹽相似， 硫酸根離子也被特性吸附， 導(dǎo)致大量的硫酸根變成無效的。 硫酸鹽是土壤中硫的唯一普遍存在的游離態(tài)。 土壤中硫酸鹽的去向和磷酸鹽相似: 被植物或微生物吸收， 形成不可溶性鹽類沉淀， 產(chǎn)生陰離子吸附， 或從根區(qū)被淋洗走。 但

32、不同于磷酸鹽的是， 硫酸鈣， 硫酸鐵， 硫酸鋁是可溶性的， 因而土壤中硫酸鹽的沉淀對硫的有效性并不起很重要的作用。,4、硫的循環(huán),第四節(jié) 土壤中的微量元素,土壤中的7種微量元素為: 鐵、 錳、 鋅、銅、 硼、鉬、 和氯。 它們之所以被稱為微量元素是因?yàn)橹参飳λ鼈兊男枰亢苄。?它們在土壤中的含量也極少。 盡管如此， 微量元素對植物的健康生長卻起著及其重要的作用， 有時(shí)甚至超過大量元素的作用。 植物缺乏微量元素時(shí)， 可出現(xiàn)植株矮小， 低產(chǎn)， 早衰或死亡等。 因而， 有時(shí)少量微量元素的施用都會(huì)明顯的影響植物的生長。,一、土壤中的鐵,1、鐵的功用,葉綠素合成所必需； 參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)和電子傳遞；

33、 參與核酸和蛋白質(zhì)代謝 還與碳水化合物、有機(jī)酸和維生素的合成有關(guān),缺乏癥： 頂端或幼葉失綠黃化，由脈間失綠發(fā)展到全葉淡黃白色。如果樹“黃葉病”；花卉、蔬菜幼葉脈間失綠黃化或白化；禾本科葉片脈間失綠呈條紋花葉 中毒癥狀： 水稻亞鐵中毒“青銅病”,鐵的失調(diào)癥,柑桔缺鐵 黃葉病,柑桔缺鐵的 葉 序,梨 樹,果 樹 缺 鐵,桃 樹,蘋果樹,番 茄 缺 鐵,甜 菜 缺 鐵,大 豆 缺 鐵,煙 葉 缺 鐵,水 稻 缺 鐵,水 稻 鐵中 毒,2、鐵的形態(tài),鐵是巖石圈中第四大元素，占地球表層的5%，土壤中大多數(shù)鐵存在于原生礦物，粘土礦物，氧化物和水化物中。 常見的含鐵原生礦物和次生礦物有橄欖石(Mg， Fe)

34、2SiO4，菱鐵礦(FeCO3)， 磁鐵礦(Fe3O4)， 赤鐵礦(Fe2O3)， 針鐵礦(FeOOH)， 和褐鐵礦FeO(OH)。nH2O + Fe2O3。nH2O等。但植物可利用Fe2+ 和 Fe3+在水里的溶解度極低。,3、影響土壤溶液中鐵濃度的因素,有機(jī)螯合物 可提高鐵的有效性，一般鐵螯合劑可提高鐵的溶解力達(dá)幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在排水狀況良好，氧化性的土壤里，鐵以Fe 3+形態(tài)存在為主。 土壤積水 由于Fe 2+的溶解力增加。 土壤溶液中 pH pH值增加一個(gè)單位， 三價(jià)鐵的含量將降低1000倍， 二價(jià)鐵的含量將降低100倍。南方酸性土壤一般不缺鐵， 但干旱或半干旱地區(qū)的堿性土壤則通?？赡艹霈F(xiàn)

35、缺鐵。,緊實(shí)， 粘重， 石灰性土壤容易缺鐵。 在冷濕的氣候條件下， 土壤濕度大， 通氣不良時(shí)， 土壤也會(huì)缺鐵。 排水良好的土壤， 添加有機(jī)質(zhì)(螯合劑的施用)將改善土壤結(jié)構(gòu)， 提高土壤鐵的有效性。,易發(fā)生缺鐵土壤及其對策：,二、土壤中的硼,1、硼的功用,促進(jìn)分生組織生長和核酸代謝； 促進(jìn)碳水化合物運(yùn)輸和代謝； 參與酚代謝和木質(zhì)素的形成； 與生殖器官的建成和發(fā)育有關(guān) .,缺乏癥 莖尖、根尖生長停止或萎縮死亡。 油菜“花而不實(shí)”、小麥“穗而不實(shí)”； 花椰菜“褐心病”、 蘿卜“黑心病”等 過多癥狀： 棉花、油菜“金邊葉”,硼的失調(diào)癥,油菜缺硼花而不實(shí),花椰菜缺硼 褐心病,蘿卜缺硼腐心病,玉 米 缺 硼

36、,豌 豆 莢 果,B,B,黃 瓜 硼 毒,棉 花 硼 毒,2、硼的形態(tài),巖石和礦物中的硼,粘土礦物以及鐵鋁氧化物吸附的硼,與有機(jī)質(zhì)結(jié)合的硼以及硼酸,3、硼的有效性,一般在酸性土壤中硼的有效性最高， 但酸性砂質(zhì)土壤中， 硼很容易被淋洗。 在pH值7到9時(shí)， 硼的有效性最低。 施用石灰可能會(huì)導(dǎo)致硼的缺乏。 但是， 施用石灰后， 高pH值會(huì)促進(jìn)有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中有機(jī)質(zhì)的礦化及硼的釋放。在這種情況下， 硼的有效性取決于被固定和礦化的硼的相對量。,三、土壤中的鋅,1、鋅的功用,作為碳酸酐酶的成分參與光合作用； 作為多種酶的成分參與代謝作用； 參與生長素的合成； 促進(jìn)生殖器官的發(fā)育,缺乏癥 植株矮小，節(jié)

37、間短，生育期延遲；葉小，簇生；中下部葉片脈間失綠。 水稻“矮縮病”、玉米“白苗病”、柑桔“小葉病”、“簇葉病”等。 過多癥狀： 葉片黃化，出現(xiàn)褐色斑點(diǎn),鋅的失調(diào)癥,玉米缺鋅 白苗病,水稻缺鋅 矮縮病,果樹缺鋅 簇葉病、小葉病,蘋 果,柑 桔,2、鋅的形態(tài),土壤含鋅量一般在10到300 ppm， 平均為50 ppm。 巖漿巖和沉積巖一般比石灰?guī)r或砂巖含鋅高。 含鋅的礦物主要有鋅鐵尖晶石(ZnFe2O4)， 菱鋅礦(ZnCO3)和硅鋅石(Zn2SiO4)。 土壤溶液中的鋅含量范圍在5-70 ppb之間， 一半以上的鋅被有機(jī)物所吸附。,3、影響土壤溶液中鋅濃度的因素,土壤pH值： 鋅的溶解度與土壤pH值極相關(guān)， pH值增加1個(gè)單位， 鋅的溶解度降低100倍。 與被吸附在粘土礦物和有機(jī)膠體表面的鋅的量相關(guān) 土壤中含鋅原生礦物和次生礦物的豐富度 有機(jī)物質(zhì)螯合物 鋅鹽-螯合劑的結(jié)合對鋅向根區(qū)表面移動(dòng)及植物對鋅的吸附極為重要。,四、土壤中的銅,1、銅的功用,酶的組分； 參與光合作用； 參與氮代謝； 影響花器官發(fā)育,缺乏癥 生長瘦弱，新葉失綠發(fā)黃，葉尖發(fā)白卷曲，葉緣灰黃，葉片出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)； 禾本科頂端發(fā)白枯萎，繁殖器官發(fā)育受阻，不結(jié)實(shí)或只有秕粒