土壤学ppt课件(第五章).ppt
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1、土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,第五章土壤养分,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤养分:主要由土壤供给,植物必需的 营养元素。 土壤养分循环是“土壤圈”物质循环的重要组成部分,也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件。 大量元素养分:N、P、K Ca、Mg、S(中量元素养分) 微量元素养分:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl 、Ni,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤养分可以反复循环利用,典型的土壤养分再循环过程包括: (1)生物从土壤中吸收养分; (2)生物的残体归还土壤; (
2、3)在土壤微生物的作用下,分解生物残体,释放养分; (4)养分再次被生物吸收。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,第一节土壤氮素,一、土壤中氮素的来源及含量(一)土壤氮素来源 1.生物固氮(自生、共生和联合固氮) 2.雨水和灌溉水带入氮 3.施肥(有机肥和化学氮肥),土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,表5-1 我国不同地区耕层土壤氮素含量状况,(二)土壤氮素含量 1. 土壤氮素含量 耕作土壤:耕作层(0.05%0.5%) 心土层、底土层(0.02%) 草地、林地:0.5%0.6%。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(2)植被: 归还氮素、固定氮素(3)气候主要是水、热条件引
3、起有机质的分解与合成 (4)质地 质地愈粘重、有机质含量愈高 (5)地势 主要是引起水热条件变化,2.影响土壤氮素含量的因素 (1)有机质含量 氮素主要存在于有机质中,二者呈平行正相关关系。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,二、土壤中氮素的形态 土壤全氮含氮总量,其中95%以上为有机态氮。 土壤的全氮和有机质含量之间存在高度正相关关系,(一)无机态N 表土占12%,最多58%,底土可达30%。可反映土壤供氮能力。 无机态氮包括NH4+N、NO3-N、 NO2-N。,旱地土壤无机氮一般以NO3-N较多,淹水土壤则以NH4-N占优势。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(二)有机态氮
4、 占全氮9298%,平均95%。大部分是腐殖物质。它们需经微生物分解矿化成无机氮后才能为植物吸收利用。 包括水溶性氮、水解性氮、非水解性氮。,土壤氮的形态及其有效性,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,三、土壤中氮素的转化 1.有机氮的矿化(氨化) 氨基化复杂的含氮有机化合物降解为简单的氨基化合物。 氨化简单的氨基化合物分解成氨(NH3/NH4+) 2.铵的硝化 NH4+NO3-分两步 亚硝酸微生物 2NH4+3O2 2NO2-+2H2O+4H+ 硝酸微生物 2NO2-+ O2 2NO3 -,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,4.无机态氮的生物固定 无机氮(NH4+、NO3-) 有机
5、氮(生物有机体),3.铵离子的矿物固定 NH4+离子半径为0.148nm,与21型粘土矿物晶层表面六角形孔穴半径0.140nm接近,陷入层间的孔穴后,转化为固定态铵。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,四、土壤中氮素的损失1.淋洗损失(NO3的淋失) NH4+、NO3-易溶于水,带负电荷的土壤胶体表面对NH4+为正吸附,而保持于土壤中;对NO3-为负吸附(排斥作用),易被淋失。2.反硝化作用,又称生物脱氮作用,在缺氧条件下,NO3-在反硝化细菌作用下还原为NO、N2O、N2的过程。 NO3-NO2-NON2ON2,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,反硝化的临界Eh约为334mv,最
6、适pH为7.08.2,pH小于5.25.8的酸性土壤,或高于8.29.0的碱性土壤,反硝化作用显著下降。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,3.化学脱氮(1)双分解作用 NH4NO2 2H2O + N2(2)亚硝酸分解3HNO2 HNO3 + 2NO +H2O(3)氨挥发 主要发生在碱性土壤中 NH4+OH- NH3H2O,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,五、土壤中氮素的调控 维持土壤氮素平衡防氮损失、提高氮肥利用率 避免有害物质积累 1.维持土壤氮素平衡 氮以有机态氮为主,有机质平衡是氮素平衡的基础。 (1)有机肥与无机氮肥(化肥)配合施用。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化
7、学系,有机质C/N 30 3015 15氮的固定量矿化量 固定量矿化量 固定量矿化量 补充化肥 补充有机质,(2)应用“激发效应”调节土壤有机质和氮素平衡 有机质丰富的土壤,施用绿肥等新鲜有机肥产生正激发效应。 有机质缺乏的土壤,施用富含木质素的粗有机肥,产生负激发效应。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,2.防止土壤氮的损失 “南铵北硝”。水田土壤不施硝态化肥和避免频繁的干湿交替。氮肥深施覆土,碱性土少施碳铵。 应用氮肥增效剂(硝化抑制剂)。3.避免有害物质NO2-的积累,亚硝酸盐是人的致癌物质和植物的有害物质,其产生和积累条件为:,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(1)Eh
8、NH4+NO2-(亚硝化过程) EO0.345V NO2-NO3- (硝化过程) EO0.421V 硝化过程要求的通气条件较亚硝化过程高,若通气条件不足以完成硝化过程,即可造成亚硝酸盐的暂时积累。(2)pH 硝化细菌比亚硝化细菌对pH反应敏感。 NO2-易在pH7.3的碱性环境积累。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(3)游离NH4+的影响 氨对硝化细菌的抑制作用大于对亚硝化细菌,大量施用铵态氮肥(特别是NH4HCO3),易造成NO2-积累。 旱育秧NO2-可使水稻幼苗出现青枯病 当NO2-5mg/kg时,青枯开始出现 15mg/kg时,青枯很快出现。NO2-可使小麦、玉米烧种、烂芽、
9、烂根和幼苗死亡,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,第二节 土壤磷素,一、土壤中磷的含量及影响因素 P2O5%=P%2.291 P% = P2O5% 0.44 1.含量 我国土壤表层(020cm)全磷(P)含量一般为0.42.5g/kg,不同类型土壤变幅较大,并有从南到北渐增的地域变化趋势。2.影响因素 母质、土层、施肥,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,二、土壤中磷的形态,(一)有机态磷 土壤有机磷含量变化大,一般占土壤表层全磷的2080%,随土壤有机质含量增加而增加。,1.核酸类 含磷、氮的复杂有机化合物。多数报道占土壤有机磷总量的110%。2.植素类 植酸与钙、镁等离子结合而成
10、。一般占土壤有机磷总量的2030%。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(二)无机态磷 3种相互平衡的形态 溶解 吸附 矿物态 水溶态 吸附态 沉淀 解吸,4.未知形态 土壤有机磷的分解决定于微生物活性及其适宜环境,尤其是土温,低温限制其分解和有效化。,3.磷脂类 醇、醚溶性的有机磷化合物,一般约占土壤有机磷总量的1%。容易分解矿化为磷酸。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,1.水溶态磷土壤溶液中的磷 H2PO4-、HPO42-、PO43-,其相对浓度(比例)随溶液pH而变化。 H2PO4- HPO42-H+,pK27.2 当土壤溶液pH=7.2时,H2PO4和HPO42各占一半
11、pH7.2时以H2PO4为主 pH7.2时以HPO42为主。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,水溶性磷离子是植物根系可直接吸收利用的磷,但根际微域土壤多呈酸性,主要吸收H2PO4离子。 水溶态磷还包括部分聚合态磷酸盐和某些有机磷化合物。,2.吸附态磷 土壤固相表面吸附的磷酸根离子,主要是配位体交换吸附(专性吸附) 酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化物及其水合物。 石灰性土壤的方解石(CaCO3)对磷的配位交换吸附也较为常见。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,3.矿物态磷:占土壤无机态磷的99%以上。 石灰性土以磷酸钙盐(CaP)为主; 酸性土以磷酸铁盐(FeP)和磷酸铝盐(
12、AlP)为主。 (1)CaP(钙磷),以磷灰石为主,氟磷灰石Ca5(PO4)3F 溶度积10120.9 氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH 溶度积 10113.7 磷酸八钙Ca8H2(PO4)6 溶度积 1046.9,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,磷酸三钙Ca3(PO4)2 溶度积 1026.0 磷酸二钙CaHPO4 溶度积 106.56 溶解度随pH降低而增大。(2)FeP(铁磷) 以粉红磷铁矿FePO42H2O为代表,溶度积1034.9。 (3)AlP(铝磷) 以磷铝石AlPO42H2O为代表,溶度积1030.5。 FeP和AlP的溶解度随pH升高而增大。,土壤学资源环境学院土地资
13、源与农业化学系,(4)OP(闭蓄态磷) 氧化铁胶膜包被的磷酸盐,无效磷。当Fe2O3胶膜还原溶解后,磷被释放。,表5-2 我国几种土壤的无机磷形态构成(引自中国土壤),土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,三、土壤中磷的转化,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,1.磷酸盐的有效化过程 (1)有机磷化合物的有效化 植素、核酸和核蛋白、磷脂分解过程如下:,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,(2)无机态磷酸盐的有效化过程,Ca5(PO4)F + H2CO3 Ca3(PO4)2 + 2CaCO3 + 2HF 磷酸三钙(酸溶性)Ca3(PO4)2 +
14、H2CO3 Ca2HPO4 + CaCO3 磷酸二钙(弱酸溶性)CaHPO4 + H2CO3 Ca(H2PO4)2 + CaCO3 磷酸一钙(水溶性),Fe(OH)2H2PO4+OH-Fe(OH)3+H2PO4-,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,2.有效磷的固定过程,(1)化学固定,(2)生物固定,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,四、土壤中磷的调节(一)土壤有效磷在化学上的意义土壤磷可分为活性磷和非活性磷,土壤全磷中,活性磷只占极小部分,且与全磷无相关性,非活性磷则占95%以上。,1.土壤活性磷有效磷(速效磷) 包括可被植物吸收的水溶态磷,部分或全部吸附态磷和易矿化有效态有机磷
15、以及某些易溶解的沉淀态磷酸盐。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,2.土壤有效磷在化学上的意义 土壤有效磷:能与32P进行同位素交换或被某些化学试剂提取的磷。 其实“有效磷”的化学涵义并不确定,因为同一土壤用不同化学试剂提取的“有效磷”含量差异很大,由此提出的土壤有效磷的丰缺指标也不相同。,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,不同方法(提取剂)测定的土壤有效磷丰缺指标比较(P,mg/kg),注意:土壤有效磷须说明测定方法。,四川耕地土壤有效磷(碳酸氢钠法)含量分级面积,土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系,土壤有效磷缺乏临界值(P,mg/kg) 旱地作物一般为10,水稻为5,因为土
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- 土壤学 ppt 课件 第五
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