第六章 土壤养分的生物有效性分析

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。

土壤养分的来源与形态土壤养分是指存在于土壤中植物必需的营养元素，是土壤肥力的物质基础，也是评价土壤肥力水平的重要指标之一。

一、土壤养分的来源在植物生长发育所必需的16种营养元素中，除去碳、氢、氧3种元素来自大气中的二氧化碳和水以外，其他的营养元素几乎全部来自于土壤。

土壤养分的来源，大体上有以下几个方面：土壤矿物质风化所释放的养分；土壤有机质分解释放的养分；土壤微生物的固氮作用；植物根系对养分的集聚作用；大气降水对土壤加入的养分；施用肥料，包括化学肥料和有机肥料中的养分。

二、土壤养分的形态土壤养分由于其存在的形态不同，对植物的有效性差异很大。

按其对植物的有效程度，土壤养分一般可分为5种类型。

1、水溶态养分。

水溶态养分是指能溶于水的养分。

它们存在于土壤溶液中，极易被植物吸收利用，对植物有效性高。

水溶态养分包括大部分无机盐类的离子（如K+、Ca2+、NO3-等）和少部分结构简单、分子量小的有机化合物（如氨基酸、酰胺、尿素、葡萄糖等）。

2、交换态养分。

交换态养分是指吸附于土壤胶体表面的交换性离子，如NH4+、K+、Ca2+、H2PO4-等。

土壤溶液中的离子与土壤胶体上的离子可以进行交换，并保持动态平衡，二者没有严格的界限，对植物都是有效的。

因此，水溶态养分和交换态养分合称速效养分。

3、缓效态养分。

缓效态养分是指某些矿物中较易释放的养分。

如黏土矿物晶格中固定的钾、伊利石矿物以及部分黑云母中的钾。

这部分养分对当季植物的有效性较差，但可作为速效养分的补给来源，在判断土壤潜在肥力时，其含量具有一定的意义。

4、难溶态养分。

难溶态养分是指存在于土壤原生矿物中且不易分解释放的养分。

如氟磷灰石中的磷、正长石中的钾。

它们只有在长期的风化过程中释放出来，才可被植物吸收利用。

难溶态养分是植物养分的贮备。

5、有机态养分。

有机态养分是指存在于土壤有机质中的养分。

它们多数不能被植物吸收利用，需经过分解转化后才能释放出有效养分。

但它们的分解释放较矿物态养分容易得多。

第六章土壤污染监测土壤污染监测是指对环境中的土壤进行分析、检测、监控、评价和预测，以及对土壤污染问题进行调查和研究。

土壤污染监测的目的是保护环境和人类健康，防止土壤污染对环境和人类健康造成危害。

在土壤污染监测中，应选取具有代表性的样点，根据监测对象和目的，选择不同的监测方法和技术，进行土壤污染的定性与定量分析。

主要监测指标包括土壤pH值、有机质、总氮、总磷、重金属等。

下面介绍一些常见的土壤污染监测方法。

1. pH值监测土壤pH值对土壤中的化学物质有一定的影响，pH值越低则土壤酸性越强，一些重金属元素的溶解度会增加，会导致土壤污染。

常见的监测方法有玻璃电极法、指示剂法和pH试纸法。

2. 有机质监测有机质是土壤中重要的营养物质，可以提高土壤的肥力和水分保持能力。

但过多的有机质也会导致土壤污染。

常见的监测方法有重量法、色度法等。

3. 总氮、总磷监测总氮、总磷是土壤中营养盐的主要成分，也是水体富营养化的主要原因之一。

过多的总氮、总磷会对环境造成污染。

常见的监测方法有紫外分光光度法、色度法、高效液相色谱法等。

4. 重金属监测重金属是土壤中常见的微量元素，一些重金属如铅、镉、铬、汞等对人体健康和环境都有一定的危害。

常见的监测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

5. 污染物的化学分析和生物毒性检测根据具体情况，也可以选择化学分析和生物毒性检测方法来监测土壤污染。

化学分析主要是通过样品化学成分的分析来确定样品是否受到了污染。

生物毒性检测是对污染物的生物毒性进行分析和测定。

总的来说，土壤污染监测是保护环境和人类健康的重要手段之一。

只有通过科学的监测方法和技术，才能全面了解土壤中的污染情况，及时采取措施进行治理和修复。

《植物营养学》复习题第一章绪论一、名词解释植物营养肥料矿物质营养学说养分归还学说最小养分律二、填空1、植物营养学是研究植物对营养物质吸收、运输、转化和利用的规律，以及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的科学。

2、肥料具有提高农作物产量、改善农产品品质和改良土壤，提高土壤肥力等作用。

3、肥料按组分分为有机肥和无机肥；按来源分为农家肥和商品肥；按主要作用分为直接肥和间接肥；按肥效快慢分为速效肥和迟效肥。

4、海尔蒙特于1640年，在布鲁塞尔进行了著名的柳条试验。

5、李比希是德国著名的化学家，国际公认的植物营养科学的奠基人。

6、英国洛桑农业试验站是由鲁茨在1843年创立的。

7、李比希创立的植物矿物质营养学说,在理论上否定了腐殖质营养学说,说明了植物营养的本质是矿物质营养；在实践上,促进了化肥工业和现代农业的发展,因此,具有划时代的意义。

8、根据李比希的养分归还学说,归还土壤养分的方式应该是有机肥料与无机肥料配合施用。

9、最小养分律告诉我们，施肥应有针对性，应合理施用。

10、植物营养学的主要研究方法有生物田间试验法、生物模拟法、化学分析法、数理统计法、核素技术法和酶学诊断法。

三、简述题：我国肥料资源有何特点？肥料利用存在什么问题？第二章大量营养元素1、名词解释（1）植物生长必需的营养元素（2）营养元素间的同等重要律和不可代替律（3）营养元素间的相互相似作用（4）活性氧2、填空题（1）一般新鲜植物含有70%-95%的水分,5%-30%的干物质。

干物质中绝大部分是有机质,约占干物质重的90%-95%；矿物质只有5%-10%左右,也称为灰分。

(2)植物必需营养元素有16种，根据质量分数的高低,将植物必需的营养元素分为大量营养元素、中量营养元素和微量营养元素。

氮、磷和钾被称为植物营养三要素。

(3)作物吸收的氮素形态主要是铵态氮、硝态氮和酰胺态氮。

(4) 作物缺氮时,叶色转淡,生长缓慢,植株矮小,症状首先出现在下部叶子,而后逐渐向上蔓延。

第八章土壤养分的生物有效性第八章土壤养分的生物有效性“土壤有效养分”(soil available nutrient)，原初的定义是指土壤中能为当季作物吸收利用的那一部分养分。

定量化地研究土壤的有效养分及其影响因素，对于发展合理施肥与推荐施肥的技术，进而推动农业增产有着重要意义。

生物有效养分(bioavailable nutrient)，系指存在于土壤的离子库中，在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。

”也可以说，土壤的生物有效养分具有两个基本要素：(1) 在养分形态上，是以离子态为主的矿质养分。

(2) 在养分的空间位置上，是处于植物根际或生长期内能迁移到根际的养分。

第一节土壤养分的化学有效性化学有效养分是指土壤中存在的矿质态养分。

可以采用不同的化学方法从土壤样品中提取出来。

化学有效养分主要包括可溶性的离子态与简单分子态养分；易分解态和交换吸附态养分以及某些气态养分。

一、化学浸提有效养分的方法及评价1. 化学有效养分的提取提取土壤有效养分的化学浸提剂种类很多，常因营养元素和土壤类型的不同而异。

在提取原理上除纯化学法外，还有物理化学方法等。

由于阳离子形态的养分，主要存在于土壤溶液中或被吸附于土壤有机一无机复合体上，因此，用过量的阳离子浸提剂可将土壤样品中各种交换态和几乎全部的可溶态阳离子提取出来，然后，对提取液定量测定，将所得数值作为土壤有效养分的含量。

土壤中有效态阴离子的提取，以土壤有效磷为例，所选择的浸提剂要求其提取土壤中易分解的有机态磷，易溶解的无机态磷和部分的胶体吸附态磷。

针对不同土壤上各种形态磷的组分与比例不同，以及磷酸盐的类型不同，可以有多种有效磷的浸提剂。

石灰性土壤上常采用奥尔逊(Olsen)法，该法的提取剂是0. 5 mol NaHC03(pH8.5)。

近来，也有用电超滤法提取土壤有效养分的。

此法是将土壤悬浊液置于电场下，通过改变电压和温度，分别提取出不同吸附态的养分。

第3章土壤养分的生物有效性研究方法第一节土壤有效养分的概述一、土壤有效养分概念的提出“有效养分”(available nutrient)概念的提出，最早来自于土壤化学家。

在对土壤进行了大量的化学分析之后，发现土壤中各种营养元素的全量是很丰富的。

但是，其中绝大部分对植物却是无效的。

由于当时这一概念尚处于笼统与模糊状态，许多人回避这一术语。

经过大半个世纪以后，随着农业增产对科学施肥的要求不断提高，随着土壤学、植物学、植物营养学等多学科的共同关注与交叉研究的发展，关于“土壤养分有效性”(soil nutrient availability)或“土壤养分生物有效性"(soil nutrient bioavailability)，无论是在概念的确立与延伸方面，还是在测定方法与定量化的研究方面都有了长足的进展。

1、原初定义“土壤有效养分"(soil available nutrient)，是指土壤中能为当季作物吸收利用的那一部分养分。

当季2、化学有效养分在土壤化学分析基础上建立起来的“有效养分”概念：是指土壤中那些能被植物根系吸收的无机态养分以及在植物生长期内由有机态释放出的无机态养分。

如土壤中的氮、硫等元素绝大部分足以有机形态存在，可以通过矿化作用转化为无机形态。

3、生物有效养分20世纪下半叶，随着植物营养学与植物生理学的发展，对于“土壤有效养分”的研究不只停留于养分形态的化学分析，而是延伸到：（1）植物根如何从土壤中获取养分的过程，以及植物从土壤中能得到多少养分，进而提出了矿质态养分向根迁移的方式与速率问题。

（2）植物根系对土壤养分的生物有效性的影响，以及“根际”与“土体”之间养分有效性的差异等。

（3）植物与土壤养分有效性相互作用的综合研究，提出并发展了“土壤养分生物有效性”概念。

美国土壤学家S.A.Barber教授在他的“土壤养分生物有效性”专著中指出：“生物有效养分(bioavailable nutrient)，系指存在于土壤的离子库中，在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。

刘春生版《土壤肥料学》1.试述土壤胶体的种类和构造。

土壤胶体的种类有无机胶体、有机胶体和有机无机复合体三类胶体。

土壤胶体在分散溶液中构成胶体分散体系，它包括胶核和微粒间溶液2大部分，胶体微粒在构造上可分为胶核、决定电位离子层和补尝离子层三部分。

2.试述土壤胶体的特性及其对土壤理化性质的影响。

土壤胶体的性质有：具有土壤胶体的表面性质、带电性、分散性与凝聚性。

土壤胶体对土壤理化性质的影响有：（1）土壤胶体含量影响土壤的保水保肥能力和耕性。

胶体含量低的砂性土易于耕作，但不利于保水保肥；胶体含量高的粘性土保水保肥能力强，但透气性差，耕作困难；只有胶体含量适中的壤质土，才既有良好的耕性又有较好的保水保肥能力，且适耕期长，宜种作物多。

（2）以带负电荷为主的土壤胶体有从土壤溶液中吸附各种阳离子的能力，其吸附量（交换量）的大小取决于胶体物质的类别。

这是土壤能保蓄养分和具有缓冲性能的基础。

（3）土壤胶体所吸附的阳离子的组成影响土壤的酸碱性。

在一般情况下，吸附的阳离子以钙离子为主。

（4）土壤胶体，尤其是有机无机复合胶体影响土壤团聚体的形成及其稳定性。

在土壤中，溶胶在变为凝胶的过程中，常与粉砂、粗砂等土壤颗粒粘结，从而形成各种大小不一的团聚体。

团聚体的稳定性与胶体性质有关。

3.为什么南方土壤的阳离子交换量通常小于北方土壤?土壤阳离子交换量是指土壤所能吸附和交换的阳离子的容量，以pH值为7时每千克干土所吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数表示，单位为cmol(+) /kg。

土壤阳离子交换量主要决定于土壤所带负电荷的数量，影响阳离子交换量的因素主要有：胶体类型、质地和土壤酸碱性等。

我国南方土壤的阳离子交换量通常小于北方土壤的主要原因是：(1)气候因素。

南方高温高湿，矿物风化强烈，物质淋溶也强烈，大量盐基离子被淋失，盐基饱和度小。

而北方相对低温低湿，盐基离子淋失较少，有时还相对富集，盐基饱和度大。

(2(粘土矿物类型。

南方主要为1:1型及铁铝氧化物及其水化物，而北方主要是2:1型胀缩型矿物。