土壤学 第9章土壤养分循环ppt课件.ppt

第八章提问,1、什么叫潜性酸？表示其大小的指标是什么？2、土壤缓冲性的概念？和意义？3、交换性Al3和H+何者是南方土壤酸化的主要 原因，为什么?4、在砂质和粘质土壤上施入同品种等量的化 肥，在何种土壤上见效快？为什么?5、对于等量的交换性Ca2+而言，它在酸性土上的有效高？还是在碱性土上的有效性高？为什么？,第九章 土壤养分循环,Soil Nutrient Cycling, 土壤养分是指主要依靠土壤来供给的植物必需营养元素。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土壤肥力的重要组成部分，是四大肥力因素之一。,土壤养分的基本概念,在植物必需的17种营养元素中：（碳、氢、氧、氮、磷、钾、 钙、镁、硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼、氯和镍 ） 碳、氢、氧、氮四种元素约占植物体干重的95。 碳主要来自空气中的二氧化碳； 氢来自水； 氧可来自水，也可来自空气； 氮除豆科作物大部分取自于根瘤菌固定空气中的氮 外，其它所需的矿质养料都是作物从土壤中吸取的。,土壤养分的基本概念,作物所必需的营养元素,亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定了三条标准： （1）如果缺少这种元素，植物就不能正常生长或不能完成 生命周期 （2）这种元素不能被其他元素所代替，它有其本身所具有 的营养作用。 （3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。,17种必需的营养元素,一般根据植物体内含量的多少划分为大量营养元素和微量营养元素： 大量元素（macronutrients）： C、H、O N、P、K、 S、 Mg、Ca（9种） 微量元素（micronutrients）： B、Cl、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo、Ni （8种）,这是路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于1973年首先使用的名称。按习惯标准： 大量元素：植物对这种元素的需要量超过1%。前九种属之。前九个占干体重的绝大多数，即植物吸收的数量大，通常占植物干重千分几到百分之几十。 微量元素：植物对这种元素的需要小于植物干重的0.1%。,大量元素和微量元素,土壤养分三要素,氮、磷、钾称为“氮、磷、钾三要素”或“肥料三要素”。简称土壤养分三要素。其所以重要就在于必需经常调节其供不应求的状况，而不是指它们在作物营养中所起的作用。,指来自土壤的养分元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程。包括： 生物从土壤中吸收养分； 生物的残体归还土壤； 在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分； 养分再次被生物吸收。,土壤养分循环,是土壤圈物质循环的重要组成部分，是一个复杂的生物地球化学循环过程。,本章要求要求深刻理解和熟练掌握的重点内容有： 1、土壤中各种养分的含量、形态和转化规律。 2、影响土壤养分有效性的因素。 3、土壤养分状况的调节途径。 4、土壤养分的动态平衡。 要求一般理解和掌握的内容有： 土壤养分的含量。 难点： 土壤养分的循环与转化，养分的调节，影响土壤 养分有效性的因素。,本章内容,第一节 土壤氮素循环第二节 土壤磷和硫的循环 第三节 土壤中的钾钙镁 第四节 土壤中的微量元素循环第五节 土壤养分平衡及有效性,第一节土壤氮素循环SOIL NITROGEN CYCLING,第一节土壤氮素循环SOIL NITROGEN CYCLING,土壤氮素循环,一、土壤氮的来源、形态和含量Sources、 forms and content of Soil Nitrogen,1含量 土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和农业措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影响，变异性很大。我国耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之间，高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土壤耕层含N量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之间。（如表11-1）。,含N量 0.2% 0.2-0.1% 0.1-0.05% 0.05% 等级 高 中 低 极低,一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的氮量为土壤供氮能力的良好指标。,生物固氮雨水和灌溉施肥：有机肥和化肥,2、来源,氮素的来源,1生物固氮作用,土壤中有固氮作用的微生物有三大类：,（1）共生固N菌,包括根瘤菌和一些放线菌、蓝藻菌，与豆科作物共生为主，固N能力强。温带耕地中：紫花苜蓿每年每公顷固N量约为225300kg三叶草根瘤菌固N约为150210kg紫云英根瘤菌固N约为90112kg绿萍蓝藻为150225kg,（2）自身固氮菌,有两种：分为好气性和嫌气性细菌，它们均需要有机质作为能源。还有具有光合作用能力的蓝绿藻也能自生固N，自生固N菌的固N能力不高，在温带耕地土壤中好气自生固N菌的固N量每年每公顷只有7.545kg，在热带森林地约为75225kg，草地约45450kg。 嫌气性自生固菌的固N能力不如好气性固N菌强，但它在水田中对土壤氮素的补给具有重要意义。,（3）联合固N菌,某些固N微生物与植物根系有密切关系，有一定的专一性，但不如共生关系那样严格，如固N螺菌与玉米，多黏杆菌与小麦都有较强的亲和性，能联合固氮。,2大气降水及雷电现象,NO2、N2O、NO和NH3；烟道排出的氮化物；N2、H2通过雷电合成NH3随降水一起输入土壤。据测定在温带随降水进入土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年。,3由灌溉水输入的氮,地下水中NO3-，高达10mgL-1，群众称为“肥水”。,4施用肥料,包括农家有机肥料和化学氮素肥料,SoilOrganicN(R-NH2),SoilInorganicN(NH4+, NO3-),氮的来源：,NH4+,Colloid,晶格释放,生物固氮,有机残体,化肥N,大气中的氮,灌溉,降雨,Colloid,3、形态,1有机态氮 占全氮的绝大部分，9298%。有机氮的矿化率只有 36%。（1）可溶性有机氮 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐 （速 效 氮）及酰胺类化合物（2）水解性有机氮5070%，用酸碱或酶处理而得。包 括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类（3）非水解性有机氮3050%，主要可能是杂环态氮、 缩胺类,土壤氮素的存在形态,2无机态氮 土壤无机氮占全氮 12%(150ppm)。最多不超过58%； （1）铵态氮(NH4) 在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。 （2）硝态氮（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-N）主要在嫌气性条件下才有可能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。3游离态氮（N2）,4、土壤氮素含量的影响因素,(1) 植被,土壤氮素含量与土壤有机质丰缺程度一般呈正相关, 故土壤氮素的累积取决于进入土壤的有机物质数量。一般：草本植物 木本植物 豆科植物 禾本科植物 阔叶植物 针叶植物 落叶植物 常绿植物,(2) 气候,对有机质的累积有极大的影响。其中起决定作用的是温度和湿度。温度越高，有机质分解越快，OM含量低，N少。湿度越高，有机质分解越慢，OM累积多，N多。,(3) 质地,粘土壤土砂土,(4) 地形和地势,地形和地势影响土壤水、热条件的再分布 地势愈高, 含氮量愈多 土壤氮素南坡低于北坡,(5) 耕作措施及其它,二、土壤N循环,（一）固氮作用Nitrogen Fixation,N2 + 6H+ + 6e-,2NH3,1、共生固氮 Symbiotic nitrogen fixation,豆科植物：固氮细菌（苜蓿根瘤菌、三叶草根瘤菌）豆科植物（紫花苜蓿、三叶草、大豆、苕子）根瘤豆科植物供养固氮细菌，固氮细菌固氮,结构,根瘤菌,共生关系：,植物光合作用向根瘤菌提供C源 根瘤菌向植物提供N, 共生,根瘤菌,固氮量：,紫花苜蓿 100 - 250 kg N/ha/yr大豆和豌豆 较低 施氮肥 降低氮的固定,共生固氮 非豆科,微生物放线菌 - Frankia 植物： 非豆科木本双子叶植物与固氮放线菌 Frankia共生形成根瘤固氮,这些植物对绿化 荒山、防止水土流失和保护生态环境等具有 重要的作用,它们是陆地生态系统中的重要供 氮者.（能与25个属的植物共生固氮，如桤木 、杨梅、苏铁、罗汉松等）,2、非共生固氮Nonsymbiotic N-fixation,* 细菌和蓝绿藻 blue-green algae-好气和嫌气 -固氮量很低: 5 - 50 kg/ha/yr -与土壤中有效N有关,（二）矿化作用和同化作用Mineralization vs. Immobilization,1、概念：土壤中的有机氮在土壤微生物的作用下逐渐分解成氨的过程。,2、步骤：,有机氮,RNH2,NH3,3、条件：,通气和嫌气条件营养条件（异养型的微生物、细菌、真菌和放射菌）温度敏感pH 4.8 5.2,4、铵离子的去向,与土壤胶体上的阳离子进行阳离子交换被晶格固定和土壤有机质形成氨基和酰氨基.挥发硝化同化,同化作用：土壤中的无机态N被土壤微生物（或植物）吸收转变为有机氮的过程。,（三）硝化作用Nitrification,1、概念：氨在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下氧化成硝酸的过程。,2、步骤：,+3 O2,+ O2,（1）亚硝化作用（nitrosification）,（2）硝化作用（nitrification）,3、特点：,需要分子态氧的参加酸化吸附态的转化成非吸附态的,4、条件,好气条件（空气中氧气的含量不能小于5%）温度25 35湿度：田间持水量的50% 70%pH: 5.5 10，最适：7 9营养：Cu和Mo有利，但过量的NH4+有害,（四）反硝化作用Denitrification,1、概念： 土壤中硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成氧化氮或氮气的过程。,2、过程：,3：条件：,嫌气（土壤空气中的氧气含量小于1%）湿度：淹水有利有机质含量：高（异养型，还原需要能量）pH：7 8.2温度：30 35 NO3- ，NO2-，N2O的存在（基质，电子接受体）,注意!,* 代谢还原不是反硝化作用，因为没有产生氮气 。, NH4+ organic-N,- N 被还原成蛋白质的形态,旱地土壤中能否存在反硝化作用？,局部存在嫌气条件；施用过量的有机质；根际范围内。,即使在通气良好的旱地土壤中，氮肥的反硝化损失可达15%以上。,反硝化作用带来的问题,植物有效氮的损失；增加了大气中N2O的含量。,反硝化作用的益处：,减少了NO3-和NO2-对地下水的污染。,（五）氮的淋失Nitrogen Leaching,Nitrogen (nitrate) Leaching,富营养化 Eutrification,（六）氨的挥发Ammonia Volatilization,尿素Urea: CO(NH2)2 NH3 + CO2 + H2O氨或铵离子NH4OH（ NH3 H2O） NH3 H2O,有利于氨挥发的条件,H值高；CEC低；质地轻；土壤含水量低；施肥深度浅。,（七）晶格固定Crystal lattice fixation of nitrogen,P = 层面 I = 层间 e = 边,2：1型 蒙脱石,发生固定的条件：,粘土矿物类型水分条件氨离子的数量,水分条件,三、土壤氮素调节,土壤氮素的调控,土壤氮素调节,有效化过程：氨化和硝化作用无效化过程：反硝化、氨挥发、化学脱氮作用缓效化过程： 晶格固定,1利用有机物质C/N比值与土壤有效氮的相互关系，来调节土壤氮素状况（如图所示）,C/N 30， 3015 ， 15,2人为施用肥料,一 是施用化学氮肥，以增加土壤有效氮素的不足。二 是施用鲜嫩的秸秆、绿肥等，因C/N很小，开始分解就有多余的氮素供给，又能激发原有有机质的分解，称为激发效应。同时，施用矿质氮肥后，也有激发效应。目前，这一现象的机理不十分清楚。,C/N,Alfalfa, peas, grass,Low C:N (high N content),straw, bark, sawdust,High C:N (low N),施肥,淹水、灌溉,1、在水田剖面的不同层次上，氮素的形态不同；2、在水田中无机氮素以铵态氮为主；3、反硝化作用明显；,第二节 土壤磷和硫的循环Soil Phosphorus and Sulfur,水体的质量,富营养化藻类的生长 - 嫌气,（一）土壤P含量 0.02% 0.11%（P）（P2O5） 0.44 = P,一、土壤磷的含量和形态,土壤磷含量,土壤中磷素的来源 自然土壤中的全磷最初来源是由岩石矿物风化而来的，原生矿物的含磷量为0.12%左右，主要取决于母质类型和风化成土条件；耕作土壤与施肥密切相关。,土壤磷的含量及影响因素 1土壤磷的含量 一般来说，土壤的磷素含量都在0.2%以下，红壤、黄壤含磷只有0.04%。我国土壤全磷的含量在0.02%0.11%之间。从总体来说，自北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的 。,2影响土壤磷含量的因素 （1）母质中矿物成分的不同； 基性岩 酸性岩 碱性沉积体酸性沉积体 如，由石灰性风化体形成的红壤的含磷量比别的 红壤多得多。 （2）土壤质地的差别 土壤细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,从上到下，磷的含量逐渐降低。原因 磷的迁移率很低； 植物根系的富积； 有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用， 上层较强。 耕作制度和施肥的影响；,（二）土壤中P的形态 ： 总的分为：无机形态（无机磷） 有机形态（有机磷）（1）无机磷形态水溶态P 含量在0.0030.3mg/L，以三种磷酸离子的不同比例存在，取决与溶液pH值。,acid soils,alkaline soils,2. 吸附态P,* 与土壤胶体产生强烈的吸附作用(专性吸附） - 与铁铝氧化物的吸附- 硅酸盐粘土矿物的边面吸附 (特别是与高岭石),占无机磷的99以上。酸性土Fe P和 Al PFePO42H2O,（粉红铁矿） AlPO42H2O（磷铝石）石灰性和碱性土 Ca P和 Mg P 闭蓄态P（Occluded P）O P,3. 矿物态P,不同种类的Ca P,Ca(H2PO4)2 磷酸一钙CaHPO4 磷酸二钙Ca3(PO4)2 磷酸三钙Ca8H2 (PO4) 磷酸八钙Ca5(PO4)3OH 羟基磷灰石,（二）有机 P,有机P ：20 - 80 % （表土）植素类核酸类（ nucleic acid ）磷脂类（phospholipids）,二、土壤磷循环与转化,（一）土壤磷的循环,（二）土壤磷的转化,磷的固定（P Fixation ) 土壤中的有效态P转化成无效态的P的过程。固磷机制：（1）化学沉淀机制Fe3+ + 2H2PO4 - + 2H2O 2H + + Fe(OH)2H2PO4,可溶的,粉红磷铁矿（不溶的）,（2）表面反应机制,（3）闭蓄机制,H2PO4-HPO4=,Fe(OH)3,当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局部的pH升高，可在粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氢氧化铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。 Fe(OH)3 PKs = 3738 粉红磷铁矿：PKs = 3335 胶膜有铁铝质的、钙质的。,溶度积：,土壤中Fe3+的含量与土壤的pH 关系密切,(4）生物固定机制,C : P 200 : 1 300 : 1,有机质C/P比为20013001，当微生物分解C/P比大的土壤有机质时，微生物和作物对磷素就会发生竞争吸附，产生生物固定。 特点： 表聚性； 暂时无效； 把无机磷 有机磷。,（三）提高土壤有效磷的途径,调节土壤酸碱度提高土壤有机质含量土壤淹水集中施肥，或与有机肥堆沤后施用。,水溶性P,植 物 有 效 性,酸性土壤中,中性和碱性土壤中,调节土壤酸碱度,有效性较高的是在 pH 6 - 7,2. 提高土壤有机质含量,作用：有机质含有有机P有机质的屏蔽作用有机酸的溶解作用,土壤有机质的作用机理： 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点 位，从而减少了土壤对磷的吸附。 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用， 将部分固定态磷释放为可溶态。 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护 膜，减少对磷酸根的吸附。 有机质分解产生的CO2,溶于水形成H2CO3,增加钙、 镁、磷酸盐的溶解度。,3. 降低土壤的Eh值提高土温集中施肥，缩短与土壤根系的距离。,土壤淹水对提高磷有效性的机理 酸生土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉 淀，减少了它们对磷的固定；碱性土壤pH有所 下降，能增加磷酸钙的溶解度；反之，若淹水 土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。 土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低 价铁,磷酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效 度。 包被于磷酸表面铁质胶膜还原，提高了闭蓄 态磷的有效度。,SULFUR IN SOILS,三、土壤硫,（一）概述,*无机态硫和有机态硫* 植物吸收SO4=* 缺S症状 植株矮小 新叶发黄* 环境问题： 酸化- 酸雨- 硫酸氧化,Acid Mine Drainage,Result of Acid Mine Drainage,（二）S的循环（Sulfur Cycle）,有机S,S-2,SO4-2,(So),1. 矿化,2. 同化,3. 氧化,3,4. 还原,植物 & 动物,土壤中硫的循环及转化,土壤硫的输入主要途径有:大气无机硫(SO2)的沉降。含硫矿物质和生物有机质 土壤硫的输出：主要是植物吸收和土壤淋洗。,1、有机硫的矿化和固定 有机质的C/S300-400,则就有可能产生生物固硫。,2、矿物质的吸附和解吸 在富含铁、铝氧化物和水化氧化物、水铝英石及1:1型粘粒矿物为主的土壤，硫酸根(SO42-)有可能被带正电荷的土壤胶体所吸附,但吸附的SO42-容易被其它阴离子交换。,3、硫化物和元素硫的氧化 土壤Eh和pH值是影响硫化物氧化的重要因素。,土壤硫转化主要包括:,S 的氧化和还原,* 氧化（Oxidation） S-2 (O2) SO4-2 * 自养型的微生物从S 的氧化中获得能量* 酸化过程S or S-2 (O2) H2SO4,还原（Reduction）,+ e- + e- SO4-2 So S-2,* 嫌气的过程微生物利用S作为电子接受体 通过硫酸还原细菌进行,* S-2 具有毒害作用： -形成 H2S气体 -与 Pb, Cd, Zn反应生成有毒的化合 物* 绝大部分是异养型的微生物 -有机质提供能源,第三节 土壤中的钾钙镁,Potassium Calcium and Magnesium in soils,一、土壤钾的形态和含量,（一）含量土壤全K 含量：0.5 2.5% (525g/kg) K1.2 = K2O影响含量的因素：母质风化及成土条件质地,（二）形态及有效性,释放,二、土壤钾的转化,三、土壤钾的固定和释放及其影响因子,（一）土壤钾的固定及影响因素钾的固定概念：土壤中的速效钾转化为缓效钾的过程。影响因素： 粘土矿物类型 土壤质地 土壤水分条件 土壤酸碱性（聚合铝离子的作用）,以晶穴为固定条件，干湿交替为动力，将交换性K离子固定为非交换性K，失去生物学有效性。,归纳：,（二）土壤钾的释放及影响因子,钾的释放：土壤中缓效钾转化为速效钾的过程。释放特点： 释放的速效性钾主要是来自固定态及黑云母 种的易风化钾； 土壤交换性钾减少时，非交换性钾才释放； 转化的强度和数量取决于土壤速效钾和缓效 钾的含量，缓效钾含量可作为土壤供钾潜力 的指标； 干燥、灼烧和冰冻一般有利于钾的释放。,（一）土壤中Ca的含量、形态和转化,含量：地壳中钙的平均含量为36.4g/(Ca),土壤中全钙 的含量主要受成土母质、风化条件、淋溶强度、耕 作利用方式的影响，不同的土壤差异很大。 形态： 矿物态钙存在于矿物晶格中的钙，占全Ca的 4090%，植物难以吸收利用 交换性钙土壤胶体表面吸附钙，植物可利用钙 溶液钙土壤溶液中的Ca离子，植物可利用钙转化：矿物态钙风化后以离子形态进入土壤溶液，一部 分被土壤胶体吸附成为交换性钙，而交换性钙与 溶液中的钙处在一种动态平衡之中。,四、土壤中的钙镁,（二）土壤中Mg的含量、形态和转化,含量：地壳中镁的平均含量为19.3g/(Mg),土壤中 全镁的含量主要受成土母质、风化条件的影响， 不同的土壤差异很大。形态： 矿物态镁占全Mg的4090%，植物难以吸收利用 交换性镁土壤胶体表面吸附的镁，植物可利用的镁 非交换性镁能被酸提出的潜在镁 溶液镁土壤溶液中的Mg离子，植物可利用钙转化： 矿物态镁非交换性镁交换性镁溶液镁,（三）几个特点,1、土壤中钙的含量大于镁；2、缺镁土壤常见于缺钙土壤；3、酸性土中钙镁较低，需要施肥补充4、南方酸性土壤缺钙镁的原因,第四节 土壤中的微量元素循环,图109 土壤中的微量元素循环,一、土壤中微量元素的来源 土壤中微量元素主要来自岩石和矿物，母质不同的土 壤，微量元素种类和含量不同（0.1mg kg-1）。 植物必需的微量元素有铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯 和镍。酶和辅酶的成分或激活剂、作用专一。,二、土壤中微量元素的形态 （4级或6级）（一）水溶态 （二）交换态（三）专性吸附态 （四）有机态 （五）铁、锰氧化物包被态 （六）矿物态,三、 影响微量元素有效性的因素,1土壤的酸碱度,在土壤正常的pH变幅内，对于阳离子型的微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）其溶解度随pH的下降而增大，有效度也随之增大。而对于阴离子型的微量元素如Mo，则相反。 在强酸性土壤中，Fe、Mn、Cu、Zn有时会超出植物的忍耐范围，产生毒害。pH值升高，土壤的固定作用增强。,石灰性土壤，pH较高，CaCO3对微量元素的固定作用强，所以植物易于缺乏微量元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、B，单施效果差。,可以施用络合态微量元素或叶面喷施。,土壤微量元素养分有效性与pH的关系图,2土壤氧化还原状况,土壤氧化还原状况可用Eh表示； 土壤的氧化还原状况主要影响那些具有多种化合价 的元素，如Fe、Mn、Cu。随着土壤的氧化还原电位降低，土壤中还原态的物 质增多，如还原态Fe、Mn的含量增加；不同的离子的氧化还原电位是不同的；pH对Eh影 响较大: 酸性 中性 pH 8 Mn Mn2+ Mn3+ MnO2 在同样的电位下，不同离子被还原的次序、数量都 是不一样的。,3有机质和微生物的活动,有机物络合，如泥炭对铜、锌的固定；生物固定 。,4质地,过量施用化学磷肥，可以导致一部分有效性的Fe、Mn、Cu、Zn等与磷酸根作用，形成沉淀，产生固定作用。,5.施肥,质地较细含量高，作物微量元素缺乏症状在砂质土中比粘质土中常见,第五节 土壤养分平衡及有效性,一、 土壤养分的动态平衡过程,土壤溶液是植物吸取养分的主要介质，而且以吸收离子态养分为主。土壤溶液与固相土壤胶体（包括无机、有机和无机有机复合胶体）表面吸附的离子或分子、土壤有机质及生物有机体（主要微生物），以及土壤空气间相互影响，相互依存，土壤养分始终处在动态的平衡中（图94）。,图 94 土壤中养分的动态平衡示意图,土壤溶液中养分元素与土壤固相矿物处于平衡状态 土壤溶液中的养分元素与土壤胶体表面也保持着平衡 土壤溶液的养分元素与有机质，微生物体之间保持着平衡 土壤气体也趋向于同土壤溶液保持平衡 土壤溶液中养分元素与植物生长也趋向保持某种平衡关系,在作物生产中，植物从土壤溶液吸取矿质营养，养分元素随着农产品收获，不断从土壤中输出，就需对土壤溶液补充“缺乏”的元素，以维持其平衡。养分补给途径：一是靠固液间相互转化、移动，即靠土壤自身调节。二是靠人为施肥补给，补给多少要依据作物对养分的需要量、 需肥规律和土壤有效养分的供应能力来确定。,二、 土壤中养分向植物根的移动的方式,1、截获,由于根系的发育，穿透土壤伸展至土壤粘粒表面，根表与粘粒表面吸附的离子接触交换称截获，它是通过接触交换而不经土壤溶液移动直接吸收养分离子，量很小。,表层20cm土壤中根系体积与土壤体积之比,2、质流,由植物蒸腾作用引起的水分及有效养分向根表的移动称之为质流。可根据土壤溶液的养分浓度、单位重量地上部分组织蒸腾耗水量，或每公顷水的蒸腾量，来估计通过质流所供植物养分的量。由质流引起的移动对于非吸附态离子是非常重要的，如NO3-、Cl-。其流速主要决定于植物蒸腾速度、土壤含水量和土壤孔隙状况。,3、扩散,通过土壤水溶质运动。养分从高浓度向低浓度区域的移动。它与土壤条件、根的生长及根表面积等因素密切相关。,质流和扩散是土壤中养分向植物根移动的两个重要过程，它们的相对重要性视养分的种类含量，植物的需要量和吸收速率而定，也受土壤的粘粒种类、含量、pH等化学性质及土壤结构、孔度、土壤水势等物理性质的影响。,三、 土壤养分的容量、强度指标及缓冲性,土壤溶液是植物营养的“瓶颈”，它把植物和土壤紧紧的连接起来。当土壤溶液中的养分离子被植物吸取而降低时，土壤固相就向溶液补给养分，以维持土壤溶液植物间养分的某种平衡。但这种平衡十分复杂，各种形态的养分性质特殊，释放机理和影响因素不同。因此，养分补给问题，还处在不断探索中。,几个概念： 容量因素(Q)是指土壤有效养分的总量，即固相能补给土壤溶液养分的总贮量。 强度因素(I)是指土壤溶液中养分离子的浓度。二者的概念既有区别，又有联系，相互补充。因为影响养分离子有效度的因素十分复杂，仅用养分容量、强度因素作指标，难以反映土壤养分的真实情况。,缓冲容量：是指固相维持溶液中养分强度的能力，是强度因素和容量的综合指示，通常以Q/I比值表示，即当溶液中养分强度改变一个单位，所引起的固相吸附态养分的变化量。,影响因素 不同的土壤类型、粘粒含量、类型不同，其缓冲容量不同，即使同一土类中，质地、酸碱度等性质的差异，缓冲容量也不一样。 供肥指标缓冲容量可以作为土壤养分的供肥特性：缓冲容量不同，虽然有效养分同等，则养分补给也会明显差异。缓冲容量大的土壤，可以迅速补充溶液中的养分亏缺，能提供较多的有效养分。当施肥时，缓冲容量大的土壤能吸附大量的养分，需要施入较多的养分才能使溶液中的养分浓度达到一个较高水平。,应用缓冲容量广泛用于土壤磷素、土壤钾、钙、镁、铵等离子上。如磷的缓冲容量一般通过磷吸附等温线计算。,本章思考题,1、分析不同土壤N素转化过程与养分有 效性、养分损失及其对环境的影响2、为什么土壤中的P容易被固定？主要 的固定机制有哪些？3、K在土壤中为什么容易淋失？4、分析有机质在提高土壤NPK有效性方 面作用的异同？,本章 复习题,一、名词解释 1、土壤养分 2、 大量元素 3、 微量元素 4、交换态钾 5、 有效养分 6、土壤磷的固定7、 闲蓄态磷 8、缓效态养分 9、 氨化作用 10、 反硝化作用,二、问答题1、铵态氮和硝态氮在性质上有何区别?二者在土壤中的行 为有何异同? 2、如何提高磷肥的利用率?应采取哪些具体措施? 3、把N、P、K称为肥料三要素?其道理何在? 4、试分析水田土壤在淹水种稻期间如何施用氮肥以减少氮 肥损失和环境问题?,