1、有效養分有效養分能夠直接或經過轉化被植物吸收利用的能夠直接或經過轉化被植物吸收利用的 土壤養分土壤養分 速效養分速效養分在作物生長季節內，能夠直接、迅速為在作物生長季節內，能夠直接、迅速為 植物吸收利用的土壤養分。植物吸收利用的土壤養分。無效養分無效養分不能被植物吸收利用的土壤養分。不能被植物吸收利用的土壤養分。一、一、土壤養分土壤養分指植物所必需的，且主要指植物所必需的，且主要由土壤提供的營養元素就叫做土壤養分。由土壤提供的營養元素就叫做土壤養分。 第一節土壤養分循環第一節土壤養分循環土壤養分狀況土壤養分狀況是指土壤養分的含量、組成、形態是指土壤養分的含量、組成、形態 分布和有效性的高低。分

2、布和有效性的高低。第1頁/共59頁 二、植物必需的營養元素1、必需元素( ( essential elementessential element ) ) 植物正常生長發育所必需而不能用其它元素代替的植物營養元素。 判斷標準（19391939年年, ,美國學者阿隆美國學者阿隆( (Arnon)Arnon)和斯托德和斯托德( (Stout)Stout)）： 必須是完成植物生活周期不可缺少的；必須是完成植物生活周期不可缺少的； 缺少時呈現專一的缺素癥狀；缺少時呈現專一的缺素癥狀； 必須對植物起直接的營養作用。必須對植物起直接的營養作用。第2頁/共59頁MoMo對全部高等植物及大部分微生物是必需的；

3、對全部高等植物及大部分微生物是必需的；NaNa和和CoCo對藻類、細菌與高等植物是必需的；對藻類、細菌與高等植物是必需的；CaCa、B B、ClCl對高等植物是必需的，但對微生物，對高等植物是必需的，但對微生物，特別是真菌的生長則并不必需。特別是真菌的生長則并不必需。此外，鋇、硅、鋁、碘與鎵幾種元素只對少數此外，鋇、硅、鋁、碘與鎵幾種元素只對少數幾種植物必需。幾種植物必需。高等植物所必需的營養元素一般有高等植物所必需的營養元素一般有1616個：個：C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg、Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl第3頁/共59頁 路密斯（Loomis）和許爾（Shull）于1973

4、年首先使用的名稱。 大量元素：植物對這種元素的需要量超過1%。前九種屬之。 前九個占干體重的絕大多數，即植物吸收的數量大，通常占植物干重千分幾到百分之幾十。 微量元素：植物對這種元素的需要小于植物干重的0.1%。2、大量元素和微量元素第4頁/共59頁土壤養分三要素在植物所必需的營養元素中，C、H、O大約占植株干重的95%。碳主要來自與大氣中的二氧化碳，而H、O則來自與土壤中的水分，氧可來自空氣。氮則除豆科作物外大部分取源于土壤。氮磷鉀三要素，簡稱氮磷鉀三要素，簡稱土壤養分三要素土壤養分三要素。其所以重要就在于必需經常調節其供不其所以重要就在于必需經常調節其供不應求的狀況，而不是指它們在植物營養

5、應求的狀況，而不是指它們在植物營養中所起的作用。中所起的作用。第5頁/共59頁 土壤養分循環土壤養分循環指來自土壤的元素通常可以反復的再循環和利用指來自土壤的元素通常可以反復的再循環和利用, ,典型的再循環過程。包括典型的再循環過程。包括 生物從土壤中吸收養分；生物從土壤中吸收養分； 生物的殘體歸還土壤；生物的殘體歸還土壤； 在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，釋放養分；在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，釋放養分； 養分再次被生物吸收。養分再次被生物吸收。 第6頁/共59頁 土壤系統中的養分循環過程土壤系統中的養分循環過程第7頁/共59頁第二節第二節 土壤氮素循環土壤氮素循環 一般把土壤含氮

6、量 0.2%者為“高”；0.2%0.1%之間者為“中”；0.1%0.05%者為“低”， 0.05%者為“極低”。一般把作物在不施氮區的全年生長期所吸收的氮量為土壤供氮能力的良好指標。1、氮素在自然界的分布巖石圈 1.636*1011Tg(1012g)陸地土壤:有機質2.2*105 粘土礦物2*104大氣圈 3.86*109水圈 2.3*107生物圈 2.8*105第8頁/共59頁 固氮作用主要是靠微生物，固氮微生物分共生和自生兩類。 （1）與豆科作物共生的固氮菌，其固氮能力很強。1020斤/畝 （2）自生固氮菌，有分為好氣和嫌氣兩類。 好氣性固氮能力強，在熱帶林地，可達1030斤/畝2土壤氮的

7、來源 土壤中的氮素并非來源于土壤礦物質。是生物固氮作用產生的。 第9頁/共59頁 對于農地來說，土壤氮素的來源不止以上兩對于農地來說，土壤氮素的來源不止以上兩種途徑，包括：種途徑，包括： （1 1）固氮作用；自生固氮）固氮作用；自生固氮 、共生固氮和聯合固氮、共生固氮和聯合固氮 （2 2）降水；）降水； （3 3）灌水；）灌水； （4 4）施肥；）施肥； 有機肥；有機肥； 無機化肥；它們是土壤氮肥的主要來源。無機化肥；它們是土壤氮肥的主要來源。 第10頁/共59頁3、 土壤氮的損失氨的揮發 NH4+（代換態） NH4+（液相） NH3（液相） NH3 （氣相） NH3 （大氣）反硝化 生物反硝

8、化： 化學反硝化：NO3-的淋失第11頁/共59頁 土壤氮素養分循環土壤氮素養分循環第12頁/共59頁土壤氮素轉化土壤氮素轉化第13頁/共59頁1植被與氣候一般： 草本植物 木本植物 草本植物：豆科 非豆科木本植物：闊葉林針葉林 二、 影響土壤氮素含量的因素一般而言： 溫度愈高，有機質分解愈快，OM含量低，N少； 濕度愈高，有機質分解愈慢，OM積累的多，N多。 第14頁/共59頁3質地質地 砂性土 壤性土 粘性土N% 低 高 4地形及地勢 2土壤有機質含量土壤氮素和土壤有機質二者呈正相關關系。土壤氮素的含量大致占土壤有 機質含量的5%左右。第15頁/共59頁1有機態氮占全氮的絕大部分，9298

9、%。有機氮的礦化 率只有36%。（1）可溶性有機氮 5%，主要為： 游離氨基酸、胺鹽 （速 效 氮）及酰胺類化合物（2）水解性有機氮5070%，用酸堿或酶處理而得。包 括：蛋白質及肽類、核蛋白類、氨基糖類（3）非水解性有機氮3050%，主要可能是雜環態氮、 縮胺類 二 土壤氮素的存在形態第16頁/共59頁2無機態氮 土壤無機氮占全氮 12%(150ppm)。最多不超過58%； （1）銨態氮(NH4) 在土壤里有三種存在方式：游離態、交換態、固定態。 （2）硝態氮（NO3-N）在土壤主要以游離態存在。 （3）亞硝態氮（NO2-N）主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數量也極少。在土壤里主要以游離

10、態存在。3游離態氮（N2） 第17頁/共59頁三 土壤中氮素的轉化（1）水解過程 水解 水解 蛋白質 多肽 氨基酸、酰胺等朊酶 肽酶 條件： 真菌、細菌、放線菌等； 在通氣良好； 溫度較高； 水分6070%； pH值適中； C/N比適當一）土壤氮素的有效化過程1有機態氮的礦化過程 含氮的有機合化物，在多種微物物的作用下降解為簡單的氨態氮的過程。第18頁/共59頁（2）氨化過程RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 酶條件： 真菌、細菌、放線菌等； 在通氣良好； 對低溫特別敏感； 水分6070%； pH值要求在4.85.2C/N比適當。氨化微生物第19頁/共59頁（

11、1）亞硝化作用 亞硝化微生物 2HN4 + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡 以(Nitrosonas為主) 條件：亞硝化細菌（專性自養型微生物） 通氣：良好 O2 5% pH 5.5 - 10 (7-9), 4.5 受抑制！ 水分：5060% 溫度：35 2 STOP! 養分：Cu，Mo等促進硝化作用的進行。缺鈣，不利。2硝化過程 氨、胺、酰胺 硝態氮化合物第20頁/共59頁（2）硝化作用 硝化微生物 2NO2- + O2 2NO3- + 40千卡 以(硝化細菌Nitrobacter為主) 在通氣良好的條件下，硝化作用的速率亞硝化作用銨化作用，因此，在正常土壤中，

12、很少有亞硝態氮和銨態氮及氨的積累。第21頁/共59頁第22頁/共59頁反硝化作用的條件是1）具反硝化能力的細菌，反硝化細菌現已知有33個屬，多數是異養型，也有幾種是化學自養型，但在多數農田都不重要； 2）合適的電子供體，如有機C化合物、還原性硫化合物或分子態氫；有效態碳的影響最大;3）厭氧條件，與田間持水量大小密切相關； 嫌氣狀態 O2 5%或土壤溶液中 O2 4 10-6MEh 344mv (pH = 5時)4）有硝態氮存在5）pH 7 - 8.2 pH 8.2 - 9時，反硝化作用減弱。 第23頁/共59頁（1）亞硝酸分解反應 3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O條件：酸性愈強，分

13、解愈快。（2）氨態氮的揮發在堿性條件下， NH4+ + OH- NH3 + H2O土壤中的銨態氮在堿性條件下，很容易以NH3的形式直接從土壤表面損失掉。2化學脫氮過程 主要是指在一些特殊的情況下，如強酸反應，溫度較高和水分含量很低等，亞硝酸協與一些其他化合物（包括有機化合物）進行化學反應而生成分子態氮或氧化亞氮的過程 第24頁/共59頁3粘粒礦物對銨的固定 我國北方的土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不大。4生物固定5、硝酸鹽的淋洗第25頁/共59頁四、土壤氮素的調控四、土壤氮素的調控第26頁/共5

14、9頁（一） C/N比影響第27頁/共59頁（二）施肥的影響第28頁/共59頁第三節第三節 土壤磷的循環土壤磷的循環一、土壤中磷素的來源 土壤中的磷是由巖石風化而來的。原生礦物的含磷量為0.12%左右。二、土壤磷的含量及影響因素 1土壤磷的含量 一般來說，土壤的磷素含量都在0.2%以下，紅壤、黃壤含磷只有0.04%。我國土壤全磷的含量在0.02%0.11%之間。從總體來說，自北而南，土壤磷的含量是逐漸降低的 。第29頁/共59頁2影響土壤磷含量的因素 （1）母質中礦物成分的不同； 基性巖 酸性巖 堿性沉積體酸性沉積體 如，由石灰性風化體形成的紅壤的含磷量比由的 紅壤多得多。 （2）土壤質地的差別

15、 土壤細粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。 （3）P在土壤剖面上的分布第30頁/共59頁 從上到下，磷的含量逐漸降低。原因 磷的遷移率很低； 植物根系的富積； 有機膠體或無機膠體對磷酸根的吸附作用，上層較強。 耕作制度和施肥的影響；第31頁/共59頁三、土壤中磷的存在形態土壤磷素可分為兩大類：有機態磷和機 態磷。有機態磷的含量占全磷的1020%左右。1有機磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸類，核蛋白或核酸以及磷類化合物。第32頁/共59頁第33頁/共59頁 易溶性磷酸鹽 包括水溶性和弱酸溶性兩種。 易溶磷酸鹽，一方面來自與化肥，另一方面來自于難溶磷酸鹽的溶解。一般來說，根據磷酸鹽的溶解

16、性，可分為： 難溶性磷酸鹽 如氟磷灰石、羥基磷灰石等存在于石灰性土壤中；粉紅磷鐵礦和磷鋁石在酸性土壤中較多。第34頁/共59頁 1土壤磷的有效化過程 有機態磷和難溶性磷酸鹽在一定條件 下，轉化為植物可以吸收利用的水溶性的 磷酸鹽或弱酸溶性的磷酸鹽的過程是其有 效性提高的過程，通常稱之為磷的釋放。 四、土壤磷的轉化第35頁/共59頁 易溶性或速效態磷酸鹽轉化為難溶性遲效態和緩效態的過程，通常稱之為磷的固定。 土壤中磷的固定是非常普遍的。 2土壤磷的無效化過程（1 1）化學沉淀機制）化學沉淀機制第36頁/共59頁 該固磷作用發生在土壤固相的表面。具體可分為： 表面交換反應（pH 5.56.5）通過

17、土壤固相表面的OH-和溶液中的磷根交換， 表面上次生化學反應在土壤CaCO3晶核的表面通過化學反應或吸附形成一層 CaHPO4的膜狀沉淀。 陽離子吸附機制（中性土壤）（2）表面反應機制第37頁/共59頁（3）閉蓄機制 當磷在土壤中固定為粉紅磷鐵礦后，若土壤局部的pH升高，可粉紅磷鐵礦的表面形成一層無定形的氧化鐵薄膜，把原有的磷包被起來，這種機制叫閉蓄機制。Fe(OH)3 PKs = 3738 粉紅磷鐵礦：PKs = 3335 膠膜有鐵鋁質的、鈣質的。（4）生物固定 有機質C/P比為200 1300 1，當微生物的C/P比小于土壤有機質時，就可產生生物固定。當土壤中的磷太少時，對磷素、微生物和作

18、物就會發生競爭。特點： 表聚性； 暫時無效； 把無機磷 有機磷。第38頁/共59頁（五）土壤磷的調節 1、活性磷和磷的固定 只有那些不溶性磷化合物和保持在粘粒或有 機質中的固持態磷才稱為固定態的磷，這部分磷 占土壤全磷的95%以上，又稱為非活性磷。 土壤中可被植物吸收的磷組分稱為土壤的有效磷 第39頁/共59頁第40頁/共59頁2、提高土壤磷有效性的途徑。（1） 土壤酸堿度 pH6.5-6.8之間為宜，可減少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。（2） 土壤有機質 有機陰離子與磷酸根競爭固相表面專性吸附點位，從而減少了土壤對磷的吸附。 有機物分解產生的有機酸和其它螯合劑的作用，將部分固定態磷釋放為

19、可溶態。 腐殖質可在鐵、鋁氧化物等膠體表面形成保護膜，減少對磷酸根的吸附。 有機質分解產生的CO2,溶于水形成H2CO3,增加鈣、鎂、磷酸鹽的溶解度。 第41頁/共59頁（3） 土壤淹水 酸生土壤pH上升促使鐵、鋁形成氫氧化物沉 淀，減少了它們對磷的固定；堿性土壤pH有所 下降，能增加磷酸鈣的溶解度；反之，若淹水 土壤落干，則導致土壤磷的有效性下降。 土壤氧化還原電位(Eh)下降，高價鐵還原成低 價鐵,磷酸低鐵的溶解度較高，增加了磷的有效 度。 包被于磷酸表面鐵質膠膜還原，提高了閉蓄 態磷的有效度。第42頁/共59頁第四節第四節 土壤中鉀的循環土壤中鉀的循環 （一）土壤鉀素的來源 土壤鉀的來源

20、于巖石的風化。 在地殼巖石中，鉀的含量比磷高得多，整個巖石界 含鉀量平均為2.45%。因此在氮、磷、外三要素中，鉀在土 壤中的含量最高。第43頁/共59頁二、鉀素的形態 1 礦物鉀 土壤礦物中的鉀一般稱為結構鉀，占全鉀量的92-98%。 鉀長石 （KAlSi3O8）含鉀7.512.5% 微斜長石（CaI Na KAlSi3O8）含鉀7.0-11.5%， 白云母（K(AlSi3O8)Al2(OH2F)2）含鉀量6.59.0%， 2、非交換態鉀又 稱緩效鉀，是指存在于膨脹性粘土礦物層間和 邊緣上的一部分鉀。占全鉀量的2-8%。第44頁/共59頁3、交換態鉀指吸附在土壤膠體表面的鉀離子。在土壤中的含

21、量一般為40-600mg/kg，占土壤全鉀量的1-2%。4、水溶性鉀（溶液鉀）是指以離子形態存在于土壤溶液中的鉀。濃度 一般為2-5mg/L.土壤全鉀量一般在5-25g/kg，平均為10g/kg。第45頁/共59頁1土壤中鉀的含量遠遠超過氮、磷，大體不超高3%（K2O）。我國自南向北含鉀量是逐漸增加的，如華南地區，其平均水平 2%，東北、內蒙的黑土可達2.6%。這主要是和地區的風化、成土條件不同有關。三、土壤鉀的含量及影響因素第46頁/共59頁（1）母質）母質 富鉀礦物：富鉀礦物： 長石類長石類 正長石正長石 鉀微斜長石等鉀微斜長石等 含鉀量約在含鉀量約在7- 12%之間。之間。 云母類云母類

22、 白云母白云母 黑云母黑云母 含鉀量約在含鉀量約在 5- 9%之間。之間。 次生粘粒礦物次生粘粒礦物 水化云母（伊利石類）綠泥石等四川的水化云母（伊利石類）綠泥石等四川的紫色土含鉀較豐富紫色土含鉀較豐富2 2影響鉀含量的因素影響鉀含量的因素第47頁/共59頁（2）風化及成土條件北方 南方高溫、多雨而淋溶強度大，K。（3）質地粒徑越小，含K越多；質地越粘，含K越多。第48頁/共59頁1鉀的有效化（1）礦物風化在土壤風化和成土過程中所產生的各種有機或無機酸可以把含鉀礦物中的鉀釋放出來。所釋放的鉀都是水溶性的速效鉀。四、土壤鉀的轉化（2）微生物分解一些微生物可以將鋁硅酸鹽分解，從而將其中的鉀釋放出來。如硅酸鹽細菌。（3）緩效鉀的釋放第49頁/共59頁土壤中不同形態鉀的平衡關系土壤中不同形態鉀的平衡關系第50頁/共59頁 （1）鉀固定的機制在土壤條件變化時，如干濕交替、凍融交替、灼燒等，被土壤吸附在晶層表面的代換性鉀就會掉進晶穴里，當晶層間距變小，鉀離子便被封閉在里面，伊利石、拜來石、蒙脫石等，它們都屬2 1型礦物，但前二者比后者固鉀能力更強。 （2）影響鉀固定的因素 有粘粒礦物組成、結構，水分；土壤反應，農業措施。2土