第十一章_土壤养分状况

铵来自氮溶解态铵 交换性铵 固定态铵
硝态氮、亚硝态氮 硝态氮、
有机态氮（占全N含量90%以上 ） 占全N含量90%以上
无机态氮： 1 无机态氮：
• 占全氮量的1-10%，主要为硝态氮NO3- 和铵 占全氮量的1 10% 主要为硝态氮NO 态氮NH 都是水溶性的， 态氮NH4+，都是水溶性的，易于被植物吸收 利用。 利用。 • 铵态氮易被土壤胶体吸附，不易淋失； 铵态氮易被土壤胶体吸附，不易淋失； • 硝态氮不能被胶体所吸附 ， 只存在于土壤 硝态氮不能被胶体所吸附， 溶液中，极易淋失。 溶液中，极易淋失。
（一）、植物营养元素
• 土壤养分是指那些主要依靠土壤供给的植 物生长所必须的营养元素。 物生长所必须的营养元素。
目前 国内外公认的高等植物所必需的 营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、 磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、 鉬、氯。
N
Cl Mo
C
H
P
S
Mg Ca
B Fe Mn Cu Zn
（二）、土壤养分的来源
• • • • • 土壤矿物质风化 土壤有机质分解 大气降水（降尘）和地下水（矿质养分） 大气降水（降尘）和地下水（矿质养分） 生物固N 生物固N biological N-fixation 对耕作土而言，养分还来源于人工施肥、 对耕作土而言，养分还来源于人工施肥、 灌溉和农药残留。 灌溉和农药残留。
氮素过量危害 • 1、降低植物体内糖分含量、作物 降低植物体内糖分含量、 抗性差； 抗性差； • 2、机械组织发育差，易倒伏； 机械组织发育差，易倒伏； • 3、引起作物徒长、晚熟。 引起作物徒长、晚熟。
（四）土壤中氮的形态
无机态氮（全N 土壤 氮素
含量的1 10%左 含量的1-10%左 右）
（一）土壤中磷的含量
• 我国土壤全P（P2O5）约在0.3-3g/kg之间， 我国土壤全P 约在0 g/kg之间 之间， 变幅很大。 变幅很大。 • 就全国主要土类而言 ， 大体上有 从南向北 就全国主要土类而言， 大体上有从南向北 逐渐增加的趋势。 东到西也有增加的趋 逐渐增加的趋势 。 从 东到西 也有增加的趋 势。
（二） 土壤中氮素的来源
• • • • 1 2 3 4 生物固氮作用 大气降水及雷电现象 由灌溉水输入的氮 由灌溉水输入的氮 氮肥
1 生物固氮
• 大气和土壤中的分子态氮（N2）经过微生物 大气和土壤中的分子态氮（ 固定为有机态氮的过程， 生物固氮。 固定为有机态氮的过程，叫生物固氮。
2 大气降水及雷电现象
一 般 把 土 壤 含 氮 量 > 0.2% 者 为 “ 高 ” ； 0.2%~0.1%之间者为 “ 中 ” ； 0.1%~0.05%者为 之间者为“ 之间者为 者为 者为“ “ 低 ” ， < 0.05%者为“ 极低 ” 。 一般把作物在 者为 极低” 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。 能力的良好指标。
• 一般当土壤全 P 低于 0.08-0.1% 时 ， 土壤 一般当土壤全P 低于0 08常出现供P不足，施磷肥有增产效果。 常出现供P不足，施磷肥有增产效果。 • 土壤有效磷以P素含量为标准 土壤有效磷以P • P×2.29=P2O5，P2O5×0.44=P 29=P 44=P
土壤供磷状况以土壤有效磷含量表示： 土壤供磷状况以土壤有效磷含量表示： 中性或石灰性土壤：P<10mg/kg， 中性或石灰性土壤：P<10mg/kg，有效磷不足 酸性土壤：P<15mg/kg， 酸性土壤：P<15mg/kg，有效磷不足
目前认为植物必需营养元素有16种 目前认为植物必需营养元素有 种
（大量元素9种，微量元素 种）： 大量元素 种 微量元素7种
大量营养元素 主要吸收形态 主要来源 在干物质中的含量（％） 在干物质中的含量（％）
C H O N P K S Ca Mg
CO2 大气 H2O 土壤水 CO2 O2 大气和土壤空气 NH4+ NO3土壤 H2PO4- HPO42土壤 K+ 土壤 SO42+ 土壤 Ca2+ 土壤 ＋ Mg2＋ 土壤
（三）、土壤养分的消耗途径
• • • • 植物吸收 雨水淋失 森林凋落物采收 气态逸出损失
二 土壤中的大量和中量元素
• 土壤中的氮nitrogen 土壤中的氮nitrogen 土壤中的磷phosphorus • 土壤中的磷phosphorus • 土壤中的钾Potassium 土壤中的钾Potassium •
• 有的地区，地下水或地表水中含有一定的 有的地区， 铵态氮和硝态氮， 铵态氮和硝态氮，用这些水进行灌溉时会 带入土壤一定量的氮素。 带入土壤一定量的氮素。
4 施用肥料
• 包括农家有机肥和氮素化学肥料。 包括农家有机肥和氮素化学肥料。
（三）氮的生理作用
• 氮是植物蛋白质的基本成分 ， 植物缺氮时 ， 氮是植物蛋白质的基本成分， 植物缺氮时， 同化碳的能力下降， 叶片失绿黄化， 同化碳的能力下降 ， 叶片失绿黄化 ， 易于 衰老，根系发育亦受到抑制。 衰老，根系发育亦受到抑制。
–>100ppm 高 >100ppm –50-100ppm 中等 5050 100ppm –<50ppm 低 <50ppm
（五）土壤氮素的转化
• • • • • • 1 2 3 4 5 6 有机态氮的矿化过程 硝化过程 生物脱氮过程 化学脱氮过程 铵态氮的晶穴固定 氮的生物同化作用
1 有机态氮的矿化过程
45 45 6 1.5 0.2 1.0 0.1 0.5 0.2
微量营养元素
• • • • • • • • 种类 Cl Fe Mn B Zn Cu Mo 吸收形态 含量 Cl0.01 ＋ ＋ Fe3＋ Fe2＋ 0.01 Mn2+ 0.005 BO33- B4O72- 0.002 Zn2+ 0.002 Cu+ Cu2+ 0.0006 MoO420.00001 主要来源 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤
• 铵态氮除主要为交换态及部分存在于土壤 溶液中外， 溶液中外 ， 还有一部分被固定在黏土矿物 的晶格中， 不能溶解， 也不能被交换出来， 的晶格中 ， 不能溶解 ， 也不能被交换出来 ， 从而形成“ 固定态铵” 在热带地区， 从而形成 “ 固定态铵 ” 。 在热带地区 ， 固 定态铵可达全氮量的50 以上。 50% 定态铵可达全氮量的50%以上。 • 在通气不良的土壤中可能会存在NO2- 并不 在通气不良的土壤中可能会存在 NO 断累积，造成对植物的毒害。 断累积，造成对植物的毒害。
• 在嫌气条件下，由多种微生物对硝态氮所产 在嫌气条件下， 生的一系列生化还原过程。 生的一系列生化还原过程。
− NO 3
→NO →NO→N2O →N2 2
−
4 化学脱氮过程
硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程。 硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程。
• 铵态氮和亚硝态氮同时大量存在土壤溶液（生成亚硝酸铵） 铵态氮和亚硝态氮同时大量存在土壤溶液（生成亚硝酸铵） 时的双分解作用。 时的双分解作用。 • NH4NO2 718千卡 2H2O + N2 + 718千卡
O
K
• 根据植物需要量大小 ， 土壤养分元素可分 根据植物需要量大小， 为大量元素，中量元素和微量元素。 为大量元素，中量元素和微量元素。 • 大量元素：N，P，K 大量元素： • 中量元素：Ca，Mg，S 中量元素：Ca，Mg， • 微量元素 （ 痕量元素 ） ： Fe ， Mn ， Cu ， Zn ， 微量元素（ 痕量元素） Fe， Mn， Cu， Zn， Cl， B，Cl，Mo
• 降水时其中溶解的氮氧化物如NO2，N2O，NO 降水时其中溶解的氮氧化物如NO 随水进入土壤。 和NH3随水进入土壤。 • 闪电雷击时N2、H2合成NH3。 闪电雷击时N 合成NH
–在温带，每年随降水进入土壤的铵态氮和硝态 在温带， 在温带 氮为15kg/hm 氮为15kg/hm2。
3 由灌溉水输入的氮
• 各种有机态氮经微生物分解作用转化为无 机态氮。 机态氮。
2 硝化过程
• 矿化过程中产生的氨(甚至第一阶段氨基 矿化过程中产生的氨( 化过程产生的某些胺，酰胺) 化过程产生的某些胺，酰胺)，在微生物 作用下转化成硝酸态氮化合物。 作用下转化成硝酸态氮化合物。
生物脱氮过程(反硝化作用) 3 生物脱氮过程(反硝化作用)：
5 铵态氮的晶穴固定
• NH4+直径与2：1型粘土矿物晶架表面孔穴的 直径与2 大小相近， 大小相近，可能陷入晶穴内而变成固定态 铵。
6 氮的生物同化
• 由矿质化过程所生成的铵态氮，硝态氮和 由矿质化过程所生成的铵态氮， 某些简单氨基态氮（ ），通过微生物和 某些简单氨基态氮（-NH2），通过微生物和 植物的吸收同化，转化成有机态氮。 植物的吸收同化，转化成有机态氮。
2 有机态氮
• 土壤中的氮主要以有机态氮形式存在 ， 它 土壤中的氮主要以有机态氮形式存在， 一般占全氮的95 左右。 95% 一般占全氮的95%左右。 • 按照溶解度和水解难易程度可分为三类 ： 按照溶解度和水解难易程度可分为三类： 水溶性有机氮； 水解性有机氮； 水溶性有机氮 ； 水解性有机氮 ； 非水解性 有机氮。 有机氮。
（六）氮的循环
土壤氮素的调控：
• C/N比 • 施肥 • 激发效应：
–1.施用新鲜的有机物质激发土壤原来有机质的 分解；（注意与无机肥的配合施用） –2.施用矿质氮肥促进原来土壤有机氮的分解和 释放；
• 水田氮素的调控
土壤中的磷(phosphorus) 土壤中的磷(phosphorus)
• • • • • （一）土壤中磷的含量 （二）磷素的生理作用 （三）土壤中磷的形态 （四）土壤中各类磷化合物的有效性 （五） 影响土壤磷有效性的因素