土壤养分循环(精)

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。

植物的根系生理与土壤养分循环植物的根系生理与土壤养分循环是植物生长和发育的关键过程。

根系是植物吸收水分和养分的主要器官，通过根系的吸收与释放作用，植物能够维持自身的生命活动。

同时，根系还具有塑造土壤环境、调节土壤养分循环的功能。

本文将探讨植物根系的生理机制和其与土壤养分循环之间的关系。

一、根系结构及生理机制植物的根系是由主根、侧根和细根组成的复杂网络系统。

主根是最早形成的根，起到支撑植物的作用，侧根则从主根上生长出来，增加吸收面积和稳定植物的生长。

细根则是根系中最细小的分支，是植物吸收水分和养分的主要部位。

根系的生理机制包括吸水吸养分、呼吸代谢和分泌物质等过程。

首先，根系通过根毛吸收土壤中的水分和养分。

根毛是细胞伸长增生的产物，具有极高的吸水吸养分能力。

其次，根系通过呼吸作用产生能量，并调节氧气和二氧化碳的交换。

根系的呼吸代谢对植物的能量供应和碳氮平衡具有重要影响。

此外，根系还能分泌有机酸、激素和酶等物质，对土壤养分的溶解、稳定和转化起到促进作用。

二、根系与土壤养分循环根系与土壤养分之间存在着密切的相互作用关系。

植物通过根系吸收土壤中的养分，同时根系的生长和分泌也会对土壤养分循环产生影响。

1. 养分吸收与利用根系通过根毛吸收土壤中的养分，包括氮、磷、钾等多种元素。

养分的吸收与利用是植物生长和发育的基础，也是植物抵抗逆境和提高产量的关键。

植物通过根系调控吸收通道的开闭以及养分的运输和转化，从而实现对土壤养分的选择性吸收和利用。

2. 化学物质的分泌与土壤改良根系分泌的有机酸、激素和酶等物质能够改变土壤环境，并促进土壤养分的溶解、转化和释放。

例如，植物的根系分泌有机酸可以降低土壤的pH值，促进磷的溶解和铝、锰等微量元素的释放。

同时，根系分泌的激素和酶也能够调节土壤中酶活性和微生物生态，进而影响土壤养分的循环和有效性。

3. 根系对土壤结构的调控植物的根系能够改善土壤的结构和通气性，增加土壤的持水保肥能力。

植物的土壤关系与养分循环植物是地球上生命的基础，它们通过与土壤的关系实现了重要的养分循环。

土壤中蕴藏着大量的养分，包括氮、磷、钾等元素，而植物通过根系与土壤相互作用，吸收养分以满足自身的生长和发育需求。

本文将探讨植物的土壤关系以及养分循环的过程。

一、植物与土壤的关系植物与土壤的关系密不可分，双方之间展开了一场互利共生的合作。

植物的根系穿梭于土壤之中，通过根毛吸收土壤中的水分和养分。

植物根系的生长具有显著的适应性，它们能够钻入土壤深处以获取更多的水和养分。

同时，根系还能增加土壤的通气性，改善土壤的结构和质地。

与此同时，植物通过根系释放出一些物质，与土壤微生物、真菌等形成共生关系。

植物根系分泌的有机物能够为微生物提供能量和营养物质，而微生物则能够帮助植物解除土壤中的重金属离子、有害物质等。

这种共生关系促进了土壤的生态平衡，并为植物提供了更好的生长环境。

二、养分循环过程植物通过与土壤的关系，实现了养分的循环。

养分循环是指养分从土壤被植物吸收后，再通过各种途径返回土壤，被其他植物再次利用的过程。

养分循环的过程包括吸收、转运、再分配和释放等环节。

首先，植物通过根系吸收土壤中的养分。

植物根毛具有发达的吸收表面，通过渗透作用和活性转运蛋白，将土壤中的养分吸收到细胞内。

其中，氮、磷、钾等主要元素对植物生长至关重要。

随后，植物将吸收到的养分转运到各个部位。

其中，养分的转运主要依赖植物维管束系统。

维管束内流体的运输可以使养分在植物体内进行再分配，不同部位的需求得到满足。

再之后，植物通过各种方式释放养分。

一方面，一部分养分会随着植物的生长和发育进程逐渐释放到土壤中。

另一方面，一部分植物死亡后，其组织中的养分也会被还原为无机形态，返还给土壤。

这些被释放的养分可以再次被其他植物吸收，实现养分的循环利用。

除了植物的吸收和释放作用外，土壤中的微生物也发挥了重要的角色。

微生物通过分解有机物质，使其转化为无机形态的养分，为植物吸收提供更多的机会。

植物的营养吸收与土壤养分循环在自然界中，植物的生长和发育所需的养分主要来源于土壤。

土壤中含有丰富的营养物质，如氮、磷、钾等，但这些养分并不是一成不变的，而是通过土壤养分循环的过程不断循环利用。

植物通过根系吸收土壤中的养分，并将其转化为自身所需的有机物质，同时，一部分养分还会通过植物的代谢活动释放回土壤，从而形成养分循环的闭环。

本文将详细探讨植物的营养吸收与土壤养分循环的过程。

一、植物的根系吸收根系是植物吸收养分的主要器官。

植物的根系通常分为主根和侧根，主根深入土壤，侧根则在主根的基础上分支生长。

根系的吸收能力与吸收表面积密切相关，根毛是根系吸收养分的关键结构。

根毛具有大量的微细细胞，有效增加了根系的吸收表面积，使其能更充分地吸收土壤中的水分和养分。

植物通过根系吸收养分的过程主要分为主动吸收和被动吸收两种方式。

主动吸收是指植物根系通过活跃的吸收细胞来主动摄取土壤中的养分，如氮、磷、钾等。

植物通过与土壤微生物的共生关系，利用根系分泌的有机物质来吸收养分。

被动吸收则是指植物根系对物质的浸渍和扩散吸收，如水分和一些微量元素。

二、植物的养分转化植物通过吸收根系摄取的养分，并运输到地上部分进行养分转化。

养分转化过程中，植物将无机养分转化为有机物质，并将其储存在叶片、茎和根系等器官中。

此过程主要通过光合作用来完成，光合作用中的光能被植物利用来将二氧化碳和水转化为有机物质，同时释放出氧气。

养分转化的过程中涉及到许多关键酶的参与，如氮酶、磷酸酶等。

这些酶催化了养分之间的转化反应，使得植物能够合成自身所需的有机物质。

同时，养分转化还涉及到植物的能量代谢，这是植物维持生命活动所必需的。

三、植物代谢产物的释放除了将养分转化为有机物质，植物还会通过代谢活动将一部分养分释放回土壤中。

这一过程被称为根系分泌，通过分泌物质的方式，植物释放出一些有机物质、激素、氨氮等到土壤中。

这些有机物质有助于土壤中微生物的生长繁殖，进一步促进土壤的肥力。