土壤养分循环

第十章土壤养分循环土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。

土壤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：（1）生物从土壤中吸收养分（2）生物的残体归还土壤（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一、土壤氮素循环（一）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有效氮。

另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。

（二）土壤的氮的获得（来源）1土壤氮的获得（来源）（1）土壤母质中的矿质元素（2）大气中分子氮的生物固定大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。

（3）雨水和灌溉水带入的氮灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。

大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。

（4）施用有机肥和化学肥料2土壤N存在形态土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。

有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。

土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常总被称为速效态氮。

3土壤中氮的转化（1）有机态氮的矿化过程含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程矿化过程：第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。

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。

植物与土壤养分循环植物与土壤之间的养分循环是一个复杂而至关重要的生态过程。

植物通过吸收土壤中的养分，促进自身的生长和发育，同时也释放出废弃物质，将养分回馈给土壤，形成一个相互依存的生态系统。

本文将介绍植物与土壤养分循环的重要性、影响因素以及相应的调控措施。

1. 土壤养分的重要性土壤是植物生长的基础，其中包含了丰富的养分，如氮、磷、钾等。

这些养分是植物生长和代谢所必需的，对于植物的生长发育具有重要的影响。

土壤养分的循环与植物生长形成了密切的联系，合理管理土壤养分是保障植物健康生长的前提。

2. 影响植物与土壤养分循环的因素（1）土壤性质：不同土壤的养分含量和养分有效性存在差异，这对植物的吸收和利用养分产生直接影响。

土壤质地、有机质含量、酸碱度等都对养分的存留和释放起着重要作用。

（2）植物根系：植物通过根系与土壤进行物质交换，根系的分布范围、分泌根系物质以及根系生长状态都会影响植物对养分的吸收和利用能力。

（3）土壤微生物：土壤中的微生物活动也是土壤养分循环的关键环节。

微生物可以分解有机物、固定氮气、矿化磷等，促进养分的释放和转化。

（4）外界环境：环境因素如温度、湿度、光照等都对植物的生长和养分吸收有一定的影响。

3. 调控植物与土壤养分循环的措施为了维持良好的土壤养分状态，实现植物的健康生长，可采取以下措施：（1）合理施肥：根据土壤养分状况和目标植物的养分需求，科学施肥，避免过量或不足，以养分的平衡供应来促进植物生长。

（2）生物肥料应用：合理利用有机肥料和生物肥料，增加土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤的固持性和肥力。

（3）轮作与休耕：合理安排植物的轮作和休耕，有助于恢复土壤养分平衡，减少养分的流失和浪费。

（4）生物修复技术：通过引入适宜的微生物，如植物生长促进菌、磷解菌等，调节土壤微生物组成和活性，促进养分的释放和转化。

结论：植物与土壤养分循环是维持生态系统健康的重要过程。

通过合理管理土壤养分，调控植物和土壤之间的相互关系，可以提高植物的抗逆性和产量，减少养分的损失，实现可持续生产和保护环境的目标。

植物的营养需求与土壤养分循环导言：植物的生长和发育需要各种营养元素的供应，而土壤则是植物获取这些营养元素的主要来源之一。

土壤中的养分循环对于植物的健康生长至关重要。

本文将探讨植物的营养需求以及土壤养分循环的相关机制。

一、植物的营养需求植物的生长和发育需要多种营养元素，其中主要的营养元素包括氮、磷、钾、钙、镁和硫等。

这些元素在植物体内发挥着不同的作用，如构建生物分子、参与酶的催化活性以及维持细胞膜的完整性等。

不同植物对这些元素的需求量有所不同，但都需要在一定程度上确保这些养分的供应。

二、土壤养分循环的机制土壤是植物获取营养元素的重要储库和供应源。

土壤养分循环的机制包括养分的输入、储存、转化和输出等过程。

以下将介绍土壤中主要元素的循环过程。

1. 养分输入：养分输入的主要途径包括大气降水、有机物的降解、化石燃料的燃烧以及人工施肥等。

降水中的氮和硫等元素可通过雨水的沉淀进入土壤中，而有机物的降解则会释放出植物所需的各种养分。

此外，人工施肥也是一种重要的养分输入方式，通过肥料的使用可以有效补充植物所需的营养元素。

2. 养分储存：土壤中的养分可以以无机形式存在，如氮、磷等盐类，也可以以有机形式存在，如腐殖质等有机物。

这些养分被土壤颗粒、有机质和胶体等吸附、交换和固定，形成土壤养分库，为植物的吸收提供了储备。

3. 养分转化：土壤中的养分转化包括矿质养分的矿化和有机养分的矿化过程。

矿质养分的矿化是指有机质被微生物分解，生成无机形式的营养元素，如氨化、硝化等过程。

有机养分的矿化是指有机质分解后释放出植物可吸收的养分。

4. 养分输出：土壤中的养分输出主要通过植物的吸收和淋溶作用进行。

植物吸收土壤中的养分，将其转化为生物质，成为食物链的起点，进而传递给其他生物。

同时，土壤中的养分也可通过水流的淋溶作用，被冲刷到地下水和河流中，进而输出到外部环境。

三、土壤养分管理的重要性充分理解土壤养分循环的机制对于合理进行土壤养分管理具有重要意义。

土壤养分循环和微生物作用土壤是地球表面最薄、却又最为重要的生物圈之一。

土壤中有数百种不同的微生物，它们与土壤内的植物根系紧密联系在一起，共同维护着地球生态系统。

其中，土壤养分的循环和微生物作用是不可分割的一部分。

一、土壤养分循环土壤养分的循环指的是氮、磷、钾等元素在土壤中的循环过程。

这些养分无法被生物直接吸收利用，必须经过微生物的作用才能被转化成可供植物吸收利用的形式。

1. 氮的循环氮素是植物体内含量最多的元素之一，但它的存在形式却限制了其利用率。

氮气是一种相对稳定的气体，无法被大多数生物直接利用。

因此，氮通常以氨和硝酸盐的形式出现在土壤中。

土壤中的氮素来源主要来自空气中的氮气，以及矿物质中的氨和硝酸盐。

气态氮被微生物固定后，逐步转化为其他化合物。

例如，氮气经过氮化作用转化为氨，再通过硝化作用转化为硝酸盐。

硝酸盐，则可以被植物吸收利用。

而土壤中的氨则可以被硝化细菌氧化成硝酸盐，形成完整的氮循环。

2. 磷的循环磷是植物生长必需的元素之一，但它在自然界中的分布比较均匀，难以被植物直接吸收利用。

因此，磷主要以矿物质的形式出现在土壤中，例如磷灰石、食盐石等。

土壤中的磷可以通过微生物的作用释放出来，常见的方式有真菌或细菌通过分泌酸类将磷酸根从磷矿物中释放出来；磷酸根离子与肥料中的阳离子形成难溶的盐类沉淀在土壤粒子表面。

这些难溶的盐类会经过微生物的作用逐渐分解，释放出可供植物吸收的磷。

3. 钾的循环钾是植物生长所需的第三大元素，它的主要来源是土壤中的矿物质和有机物。

土壤中的钾通常以不稳定的离子形式出现，需要通过吸附作用绑定在土壤粒子表面。

当植物根系吸收土壤水分时，会与土壤中的钾离子发生交换反应，将钾离子吸附到植物根系表面。

而土壤中的钾亦可经由微生物、淋洗、植物残体、动物粪便等途径释放，完成循环。

二、微生物作用微生物的作用对于土壤中养分的循环非常重要。

微生物在土壤中参与了一系列的生化反应，对土壤中有机物的分解、营养元素的固定、转化等过程发挥着重要作用。