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第十章土壤养分循环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循环第一节土壤氮素一、陆地及土壤生态系统中的氮循环（一）陆地生态系统中的氮形态大气中氮以分子态氮（N2）和各种氮氧化物（NO2、NO、N2O）等形式存在。
其中N2占78% ，生物作用下转化为土壤和水体生物有效态（铵态氮和硝态氮）（二）氮素循环由两个重叠循环构成：一是大气层的气态氮循环几乎所有的气态氮对大多数高等植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的氮素，使它转化成为生物圈中的有效氮。
二是土壤氮的内循环1-矿化作用 2-生物固氮作用 3-铵的粘土矿物固定作用4-固定态铵的释放作用 5-硝化作用6-腐殖质形成作用 8-腐殖质稳定化作用7-氨和铵的化学固定作用二、土壤氮的获得和转化（一）土壤氮的获得1、大气中分子氮的生物固定2、雨水和灌溉水带入的氮3、施用有机肥和化学肥料（二）土壤中N的转化1、氮的形态---无机态氮和有机态氮（1）土壤无机态氮铵态氮（NH4+-N）硝态氮（NO3--N）（2）有机态氮 --主要存在形态，占全N的95%以上水溶性有机氮按溶解度大小分水解性有机氮非水解性有机氮2、土壤氮素的转化（1）有机氮的矿化矿化过程分两个阶段：第一阶段：氨基化阶段即复杂的含氮化合物(如氨基糖、蛋白质、核酸等)经微生物酶的系列作用下，逐渐分解而形成简单的氨基化合物。
第二阶段：氨化作用即在微生物作用下，各种简单的氨基化合物分解成氨的过程。
氨化作用于可在不同条件下进行：O2 RCOOH +NH3+CO2+QRCHNH2COOH + 2H---RCH2COOH +NH3+QH2O RCHOHCOOH+NH3+Q（2）铵的硝化硝化作用：是指土壤中大部分NH4+通过微生物作用氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
2NH4++3O2-------2NO2-+2H2O+4H++Q2NO2-+O2-------2NO3-+Q（3）无机态氮的生物固定定义：矿化作用生成的铵态氮、硝态氨和某些简单的氨基态氮，通过微生物和植物的吸收同化，成为生物有机体组成部分，称为无机态N的生物固定（又称为生物固持）（4）铵离子的矿物固定定义：是指离子直径大小与2：1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接近的铵离子，陷入晶架表面的孔穴内，暂时失去了它的生物有效性，转变为固定态铵的过程。
土壤元素的生物地球化学循环●土壤碳的生物地球化学循环●土壤碳循环●土壤碳库在生物地球化学循环中的周转●土壤碳循环对土壤氮、硫、磷循环的影响●土壤碳循环对环境的影响●当前土壤碳循环研究存在问题土壤碳循环仍然是陆地碳循环研究中最薄弱环节，尤其是对土壤有机碳动态变化的了解更少，对全球土壤碳库的估计差异也很大。
●主导土壤碳循环的重要作用和过程●土壤光合作用●土壤呼吸作用●土壤碳的固定●土壤碳酸盐转化与平衡过程●土壤碳循环与全球气候变暖●土壤碳循环与大气CO2浓度●土壤碳循环与大气中CH4浓度●CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响●土壤氮的生物地球化学循环●氮素的作用及环境效应●土壤氮素的来源●生物固氮●高能固氮●工业固氮●❗❗❗土壤氮素的形态及转化●土壤有机氮的矿化作用●土壤无机氮的生物固定●❗铵态氮的硝化作用●硝态氮的反硝化作用●❗阳离子的固定●化学脱氮指土壤中的含氮化合物通过纯化学反应生成气态物质而损失的过程。
●土壤硫的生物地球化学循环●土壤硫的形态●土壤硫循环●土壤硫的内部循环●土壤硫的外部循环●主导土壤硫循环的主要作用和过程●大气硫沉降●❗❗❗土壤有机硫矿化●新加入土壤中的有机硫的矿化与C/S比值有关，C/S比值小于200时，将发生硫的净矿化●温度低于10℃时，矿化作用受到显著抑制；10~35 ℃时矿化量随温度的升高而增大●土壤水分含量为最大持水量的60%时，矿化作用最强，小于最大持水量的15%或大于最大持水量的80%时均显著减弱，将土壤风干可促进有机硫的矿化●土壤pH7.5左右时矿化量最大，在此pH以下，矿化量随pH的降低而减少，酸性土壤矿化量随石灰施用量的增多而增多●土壤无机硫的生物固定●硫的氧化和还原●同化还原：在酶的作用下，生物体将从土壤中吸收的无机硫同化还原成各种含硫化合物，组成蛋白质或释放出H2S●异化还原：微生物利用硫（作为电子受体）氧化有机质●排水不良的土壤中：硫与铁锰形成固态硫化物●硫的吸附与解析●❗❗❗土壤磷的生物地球化学循环●磷的作用及环境效应●土壤磷的含量及影响因素●土壤磷的种类及形态●有机磷●植素类（P-O-C）●核酸类（C-O-P-O-C）●磷脂类（C-P）●无机磷●水溶态磷●吸附态磷●矿物态磷●土壤磷的循环与转化●土壤有机磷矿化●有效磷的生物固定●❗❗❗土壤磷的吸附和解吸土壤磷的吸附是磷在土壤中被固定的主要机理之一●非专性吸附：在酸性条件下，土壤中的铁、铝氧化物，能从介质中获得质子而使本身带正电荷，并通过静电引力吸附磷酸根阴离子●专性吸附：磷酸根离子置换土壤胶体（粘土矿物或铁、铝氧化物）表面金属原子配位壳中的-OH或-OH2配位基，同时发生电子转移并共享电子对而被吸附在胶体表面上●土壤磷的解吸：则是磷从土壤固相向液相转移的过程，是土壤中磷释放作用的重要机理●❗❗❗土壤磷的沉淀●酸性条件下，磷与铁、铝、锰的共沉淀●碱性条件下，磷与钙的共沉淀●❗❗土壤磷的溶解●Fe-P、O-P的还原作用土壤嫌气条件下，供氧不足，还原过程强烈，高价铁还原为亚铁可减少难溶性磷酸盐的生成，同时也可促进O-P表面铁（铝）胶膜的溶解，使封闭于胶膜中的磷酸盐得以释放，进而增加磷素的有效性●Ca-P 的酸溶作用石灰性土壤中，难溶性的高钙磷如磷灰石与土壤中的各种有机酸、无机酸（如H2CO3、H2SO4、HNO3等）作用，逐渐脱钙转化为易溶性磷酸一钙的过程●土壤磷养分的调控●调节土壤酸碱度●合理使用磷肥（水旱轮作）●增施有机肥●水分管理●土壤钾的生物地球化学循环●土壤钾素的形态和有效性●矿物态钾——无效钾●非交换态钾——缓效钾指存在于层状硅酸盐矿物层间（伊利石、蛭石）和颗粒边缘上的一部分钾●交换性钾——速效钾被带负电荷的土壤胶体表面所吸附的钾离子，一般仅占土壤全钾含量的1-2%●水溶性钾——速效钾是以钾离子形态存在于土壤溶液中的钾，是土壤中活性最高的钾，也是植物钾素养分的直接来源●土壤钾的循环与转化●土壤中钾素的固定●黏粒矿物类型：2∶1型黏土矿物中，凡四面体电荷越多，固钾能力越强●土壤水分条件：土壤干湿交替可导致固定态钾增多●土壤酸碱度：酸性土壤的固钾能力小于碱性土壤●NH4+的影响：施用铵态氮肥可使固钾量显著减少（补偿效应）●土壤中钾素的释放●受矿物本身抗风化能力强弱的影响●主要是非交换性钾转变为交换性钾的过程●干燥、灼烧和冰冻对土壤中钾的释放有显著影响。
