1、第第1010章章 土壤養分土壤養分 一一 土壤養分概述土壤養分概述 二二 土壤中的大量元素土壤中的大量元素macroelementsmacroelements 三三 土壤中的微量元素土壤中的微量元素microelementsmicroelements一一 土壤養分概述土壤養分概述 （一）、植物營養元素（一）、植物營養元素 （二）、土壤養分來源（二）、土壤養分來源 （三）、土壤養分消耗途徑（三）、土壤養分消耗途徑（一）、植物營養元素（一）、植物營養元素 土壤養分是指那些主要依靠土壤供給的植土壤養分是指那些主要依靠土壤供給的植物生長所必須的營養元素。物生長所必須的營養元素。國內外公認的高等植物所必

2、需的營養元素有16種。它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯。后13種稱為礦質養分。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo 根據植物需要量大小，土壤養分元素可分根據植物需要量大小，土壤養分元素可分為大量元素，中量元素和微量元素。為大量元素，中量元素和微量元素。 大量元素大量元素：N N，P P，K K 中量元素中量元素：CaCa，MgMg，S S 微量元素微量元素（痕量元素）：（痕量元素）：FeFe，MnMn，CuCu，ZnZn，B B，ClCl，MoMo 有人提出，有人提出，Si, Ni, NaSi, Ni, Na也是植物必須營養也是植物必須營養元素，

3、其中元素，其中SiSi屬大量元素，屬大量元素，Ni, NaNi, Na屬微量屬微量元素。元素。目前認為植物必需營養元素有目前認為植物必需營養元素有16種種（大量元素（大量元素9種，微量元素種，微量元素7種）：種）： 大量營養元素大量營養元素 主要吸收形態主要吸收形態 主要來源主要來源 在干物質中的含量（）在干物質中的含量（） C CO2 大氣大氣 45 H H2O 土壤水土壤水 45 O CO2 O2 大氣和土壤空氣大氣和土壤空氣 6 N NH4+ NO3- 土壤土壤 1.5 P H2PO4- HPO42- 土壤土壤 0.2 K K+ 土壤土壤 1.0 S SO42+ 土壤土壤 0.1 Ca

4、Ca2+ 土壤土壤 0.5 Mg Mg2 土壤土壤 0.2微量營養元素微量營養元素微量元素微量元素 吸收形態吸收形態主要來源主要來源含量含量 Cl Cl- 土壤0.01 Fe Fe3 Fe2 土壤0.01 Mn Mn2+土壤0.005 B BO33- B4O72-土壤0.002 Zn Zn2+土壤0.002 Cu Cu+ Cu2+土壤0.0006 Mo MoO42-土壤0.00001（二）、土壤養分的來源（二）、土壤養分的來源土壤礦物質風化土壤礦物質風化土壤有機質分解土壤有機質分解大氣降水（降塵）和地下水（礦質養分）大氣降水（降塵）和地下水（礦質養分）生物固生物固N biological N-

5、fixationN biological N-fixation對耕作土而言，養分還來源于人工施肥、對耕作土而言，養分還來源于人工施肥、灌溉和農藥殘留。灌溉和農藥殘留。大氣沉降大氣沉降施肥、灌溉施肥、灌溉凋落物歸凋落物歸還還（三）、土壤養分的消耗途徑（三）、土壤養分的消耗途徑植物吸收植物吸收雨水淋失雨水淋失森林凋落物采收森林凋落物采收氣態逸出損失氣態逸出損失二二 土壤中的大量土壤中的大量 土壤中的氮土壤中的氮nitrogennitrogen 土壤中的磷土壤中的磷phosphorusphosphorus 土壤中的鉀土壤中的鉀PotassiumPotassium 土壤中的氮土壤中的氮nitrogen

6、nitrogen （一）氮在土壤和植物中的含量（一）氮在土壤和植物中的含量 （二）土壤中氮素的來源（二）土壤中氮素的來源 （三）氮的生理作用（三）氮的生理作用 （四）土壤中氮的形態（四）土壤中氮的形態 （五）土壤氮素的轉化（五）土壤氮素的轉化 （六）氮的循環（六）氮的循環（一）氮在土壤和植物中的含量（一）氮在土壤和植物中的含量 1 1 氮在土壤中的含量氮在土壤中的含量我國土壤含氮量（全氮）一般在我國土壤含氮量（全氮）一般在0.4-3.80.4-3.8g/kgg/kg之間，不同土壤全氮含量有很大差異。土壤有之間，不同土壤全氮含量有很大差異。土壤有機質含量豐富的土壤，含氮量較高。機質含量豐富的土壤

7、，含氮量較高。氮素肥料施用過多往往造成江河湖泊水體的富氮素肥料施用過多往往造成江河湖泊水體的富營養化營養化( (eutrophicationeutrophication) )和地下水硝態氮和地下水硝態氮（NONO3 3- -N-N）累積從而造成污染。）累積從而造成污染。 一般把土壤含氮量一般把土壤含氮量 0.2%者為者為“高高”；0.2%0.1%之間者為之間者為“中中”；0.1%0.05%者為者為“低低”，100ppm 100ppm 高高50-100ppm 50-100ppm 中等中等50ppm 50ppm 低低（五）土壤氮素的轉化（五）土壤氮素的轉化 1 1 有機態氮的礦化過程有機態氮的礦化

8、過程 2 2 硝化過程硝化過程 3 3 生物脫氮過程生物脫氮過程 4 4 化學脫氮過程化學脫氮過程 5 5 銨態氮的晶穴固定銨態氮的晶穴固定 6 6 氮的生物同化作用氮的生物同化作用1 1 有機態氮的礦化過程有機態氮的礦化過程 各種有機態氮經微生物分解作用轉化為無各種有機態氮經微生物分解作用轉化為無機態氮。機態氮。mineralization2 2 硝化過程硝化過程 礦化過程中產生的氨礦化過程中產生的氨( (甚至第一階段氨基甚至第一階段氨基化過程產生的某些胺，酰胺化過程產生的某些胺，酰胺) )，在微生物，在微生物作用下轉化成硝酸態氮化合物。作用下轉化成硝酸態氮化合物。3 3 生物脫氮過程生物脫

9、氮過程( (反硝化作用反硝化作用) )： 在嫌氣條件下，由多種微生物對硝態氮所產在嫌氣條件下，由多種微生物對硝態氮所產生的一系列生化還原過程。生的一系列生化還原過程。2223NONNONONO4 4 化學脫氮過程化學脫氮過程硝酸鹽在一定條件下所進行的純化學分解過程。硝酸鹽在一定條件下所進行的純化學分解過程。 銨態氮和亞硝態氮同時大量存在土壤溶液（生成亞硝酸銨）銨態氮和亞硝態氮同時大量存在土壤溶液（生成亞硝酸銨）時的雙分解作用。時的雙分解作用。 NHNH4 4NONO2 2 2H 2H2 2O + NO + N2 2 + 718 + 718千卡千卡 5 5 銨態氮的晶穴固定銨態氮的晶穴固定 NH

10、NH4 4+ +直徑與直徑與2 2：1 1型粘土礦物晶架表面孔穴的型粘土礦物晶架表面孔穴的大小相近，可能陷入晶穴內而變成固定態大小相近，可能陷入晶穴內而變成固定態銨。銨。6 6 氮的生物同化氮的生物同化 由礦質化過程所生成的銨態氮，硝態氮和由礦質化過程所生成的銨態氮，硝態氮和某些簡單氨基態氮（某些簡單氨基態氮（-NH-NH2 2），通過微生物和），通過微生物和植物的吸收同化，轉化成有機態氮。植物的吸收同化，轉化成有機態氮。（六）氮的循環（六）氮的循環土壤氮素的調控： C/N比 施肥 激發效應：1.施用新鮮的有機物質激發土壤原來有機質的分解；（注意與無機肥的配合施用）2.施用礦質氮肥促進原來土壤

11、有機氮的分解和釋放；土壤中的磷土壤中的磷(phosphorus)(phosphorus) （一）土壤中磷的含量（一）土壤中磷的含量 （二）磷素的生理作用（二）磷素的生理作用 （三）土壤中磷的形態（三）土壤中磷的形態 （四）土壤中各類磷化合物的有效性（四）土壤中各類磷化合物的有效性 （五）（五） 影響土壤磷有效性的因素影響土壤磷有效性的因素（一）土壤中磷的含量（一）土壤中磷的含量 我國土壤全我國土壤全P P（P P2 2O O5 5）約在）約在0.3-30.3-3g/kgg/kg之間，之間，變幅很大。變幅很大。 就全國主要土類而言，大體上有就全國主要土類而言，大體上有從南向北從南向北逐漸增加的趨

12、勢。從逐漸增加的趨勢。從東到西東到西也有增加的趨也有增加的趨勢。勢。 一般當土壤全一般當土壤全P P低于低于0.08-0.1%0.08-0.1%時，土壤時，土壤常出現供常出現供P P不足，施磷肥有增產效果。不足，施磷肥有增產效果。 土壤有效磷以土壤有效磷以P P素含量為標準素含量為標準 P P2.292.29=P=P2 2O O5 5，P P2 2O O5 50.440.44=P=P土壤供磷狀況以土壤有效磷含量表示：土壤供磷狀況以土壤有效磷含量表示： 中性或石灰性土壤：中性或石灰性土壤：P10mg/kgP10mg/kg，有效磷不足有效磷不足 酸性土壤：酸性土壤：P15mg/kgP15mg/kg

13、，有效磷不足有效磷不足我國土壤有效磷素含量分布圖我國土壤有效磷素含量分布圖Available P content (Bray II)Pink 30 mg/kg (moderately deficient)Red: 20 mg/kg (deficient)Dark red: 10 mg/kg (severely deficient)（二）磷素的生理作用（二）磷素的生理作用 磷是植物磷是植物細胞核細胞核的重要組成成分，主要集的重要組成成分，主要集中在植物的中在植物的種子種子中。中。 磷對提高植物抗病性，抗寒性及抗旱能力磷對提高植物抗病性，抗寒性及抗旱能力有良好作用。有良好作用。 磷還能促進根系發育

14、。磷還能促進根系發育。（三）土壤中磷的形態（三）土壤中磷的形態 土壤無機磷土壤無機磷 50509090 土壤有機磷土壤有機磷 10105050 水溶性水溶性P P鐵鋁結合態鐵鋁結合態P P閉蓄態閉蓄態P P鈣的磷酸鹽鈣的磷酸鹽含含P P礦物礦物土壤磷土壤磷1 1 有機磷有機磷 organic phosphorusorganic phosphorus 主要有核蛋白，植素，核酸和磷脂等。主要有核蛋白，植素，核酸和磷脂等。 土壤中有機磷含量一般低于無機磷。土壤中有機磷含量一般低于無機磷。 土壤中有機磷，大多要經微生物作用，使土壤中有機磷，大多要經微生物作用，使之轉化為無機態有效磷，才能被植物吸收之轉

15、化為無機態有效磷，才能被植物吸收利用。利用。2 2 無機態磷無機態磷 inorganic phosphorusinorganic phosphorus 1 1）磷酸鈣，鎂類化合物）磷酸鈣，鎂類化合物（即鈣磷、鎂磷）（即鈣磷、鎂磷） 2 2）磷酸鐵和磷酸鋁類化合物）磷酸鐵和磷酸鋁類化合物（即鐵磷、鋁（即鐵磷、鋁磷）磷） 3 3）閉蓄態磷）閉蓄態磷閉蓄態磷閉蓄態磷 由由氧化鐵或氫氧化鐵膠膜氧化鐵或氫氧化鐵膠膜包被著的磷酸鹽包被著的磷酸鹽（以鐵鹽為主，也有少量鋁鹽和鈣鹽），（以鐵鹽為主，也有少量鋁鹽和鈣鹽），稱閉蓄態磷。稱閉蓄態磷。 閉蓄態磷占無機磷的比例很大，尤其在強閉蓄態磷占無機磷的比例很大，尤

16、其在強酸性土壤中，酸性土壤中，往往超過往往超過50%50%，磚紅壤中甚至，磚紅壤中甚至可高達可高達90%90%。 閉蓄態磷一般對植物無效。閉蓄態磷一般對植物無效。（四）磷的有效性（四）磷的有效性 1 1 速效磷速效磷 2 2 遲效磷遲效磷 3 3 極遲效磷極遲效磷1 1 速效磷速效磷 指植物根系能吸收的指植物根系能吸收的H H2 2POPO4 4- -，HPOHPO4 42-2-，POPO4 43-3-等陰離子，含量很低，一般只有幾等陰離子，含量很低，一般只有幾個個幾十幾十個個ppmppm。 速效磷含量可作為土壤供磷指標：速效磷含量可作為土壤供磷指標：5mg/kg 20mg/kg 20mg/k

17、g 極高極高2 2 遲效磷遲效磷 指溶解度低，植物根系不能直接吸收，但指溶解度低，植物根系不能直接吸收，但經過一段時間后，較易轉化為磷酸根離子經過一段時間后，較易轉化為磷酸根離子的磷化合物。的磷化合物。 包括包括磷酸八鈣磷酸八鈣CaCa8 8H H2 2（POPO4 4）6 6，新近形成的新近形成的FeFe，AlAl，MnMn等的磷酸鹽等的磷酸鹽及及正在礦質化的有機磷正在礦質化的有機磷化合物化合物。 占全磷的占全磷的10-20%10-20%。3 3 極遲效磷極遲效磷 一般植物很難吸收利用的化合物，包括一般植物很難吸收利用的化合物，包括磷磷灰石，老化的灰石，老化的FeFe，AlAl，MnMn的磷

18、酸鹽及穩定的磷酸鹽及穩定的有機化合物的有機化合物。 約占全磷的約占全磷的80-90%80-90%。上述上述3 3種磷維持著如下的動平衡種磷維持著如下的動平衡關系：關系： 速效磷速效磷 遲效磷遲效磷 極遲效磷極遲效磷土壤中磷的轉化土壤中磷的轉化 施肥施肥 有機態磷有機態磷 (影響礦化率的因素影響礦化率的因素) H2PO4 無定形磷酸鹽無定形磷酸鹽 結晶態磷酸鹽結晶態磷酸鹽HPO42 閉蓄態磷閉蓄態磷 (有效性降低有效性降低) 吸附態磷吸附態磷礦物礦化礦物礦化Eh交替變化交替變化老化老化生物生物 礦化礦化固定固定 作用作用化學沉淀化學沉淀釋放作用釋放作用解吸解吸 吸持吸持 作用作用 固定固定施肥施

19、肥 礦物礦物 難容性難容性 (有機、無機有機、無機) 礦化礦化 磷釋放磷釋放 植物吸收植物吸收 生物固定生物固定 化學沉淀化學沉淀 閉蓄態固定閉蓄態固定 淋失淋失 吸附固定吸附固定 我國磷肥的利用率平均為我國磷肥的利用率平均為1025 土壤有效磷土壤有效磷（五）（五） 影響土壤磷有效性的因素影響土壤磷有效性的因素 1)pH1)pH 2)2)土壤有機質數量及分解狀況土壤有機質數量及分解狀況 3)3)土壤中土壤中FeFe3+3+，AlAl3+3+，MnMn2+2+等離子的數量等離子的數量 4)4)微生物活動微生物活動 5 5）土壤溫度和濕度）土壤溫度和濕度1) pH1) pH 可能是影響磷的固定的

20、最重要因素，可能是影響磷的固定的最重要因素，pHpH值值為為6.5-7.56.5-7.5，磷的有效性最高。，磷的有效性最高。2) 2) 土壤有機質數量及分解狀況土壤有機質數量及分解狀況 有機質能增加有機質能增加P P的有效性的有效性。有機質分解的某些中間產物能與有機質分解的某些中間產物能與AlAl3+3+，FeFe3+3+，MnMn2+2+，CaCa2+2+等形成螯合物，從而減少磷的化學固等形成螯合物，從而減少磷的化學固定；定；有機質分解產生的有機酸，可增加石灰性土壤有機質分解產生的有機酸，可增加石灰性土壤中固定態中固定態P P的有效性。的有效性。3) 3) 土壤中土壤中FeFe3+3+，Al

21、Al3+3+，MnMn2+2+等離等離子的數量子的數量 這些離子數量多，這些離子數量多，P P被固定的機率大，有效被固定的機率大，有效性則要降低。性則要降低。4) 4) 微生物活動微生物活動 微生物可促進有機態微生物可促進有機態P P的礦化和分解，從而的礦化和分解，從而促進促進P P的有效性的有效性5 5）土壤溫度和濕度）土壤溫度和濕度 溫度高，濕度大，有機磷的礦化速度快。溫度高，濕度大，有機磷的礦化速度快。 磷肥的利用率磷肥的利用率磷肥當季利用率磷肥當季利用率10-30%10-30%，但有后效。累積疊加，但有后效。累積疊加利用率可達利用率可達86%86%。 利用率低的原因：利用率低的原因：水

22、溶性磷的固定、磷在土壤中移動性小水溶性磷的固定、磷在土壤中移動性小。提高土壤磷素有效性的途徑提高土壤磷素有效性的途徑1.1.調節土壤調節土壤pHpH2.2.增加有機質增加有機質有機膠體的被覆作用有機膠體的被覆作用有機膠體絡合作用有機膠體絡合作用有機酸的溶解作用有機酸的溶解作用有機陰離子與磷酸根競爭專性吸附點有機陰離子與磷酸根競爭專性吸附點3.3.土壤淹水土壤淹水4.4.集中施肥集中施肥 土壤中的鉀土壤中的鉀 （一）含量（一）含量 （二）鉀素的生理功能（二）鉀素的生理功能 （三）土壤中鉀的形態（三）土壤中鉀的形態 （四）土壤中鉀的轉化（四）土壤中鉀的轉化（一）含量（一）含量 我國土壤全鉀量（我國

23、土壤全鉀量（K K2 2O O）遠高于）遠高于N N，P P含量，而且變含量，而且變幅很大，少的只有萬分之幾，多的可達幅很大，少的只有萬分之幾，多的可達4-5%4-5%。 紅壤、磚紅壤紅壤、磚紅壤等風化強烈，是含鉀量最低的土壤等風化強烈，是含鉀量最低的土壤種類。種類。華南磚紅壤地區土壤全鉀最少，平均不足華南磚紅壤地區土壤全鉀最少，平均不足0.5%0.5% 西北，華北，東北黃土母質地區的旱地土壤含鉀西北，華北，東北黃土母質地區的旱地土壤含鉀較多，平均為較多，平均為2-2.5%2-2.5%左右。左右。我國地域性分布規律：我國地域性分布規律：由北向南、由西向東由北向南、由西向東漸減漸減，東南地區東南

24、地區土壤多缺鉀。土壤多缺鉀。（二）鉀素的生理功能（二）鉀素的生理功能 鉀能加速植物對二氧化碳的同化過程，促鉀能加速植物對二氧化碳的同化過程，促進碳水化合物的轉移，促進蛋白質的合成進碳水化合物的轉移，促進蛋白質的合成和細胞的分裂和細胞的分裂 增強植物抗病力，減少植物蒸騰，提高抗增強植物抗病力，減少植物蒸騰，提高抗旱性。旱性。（三）土壤中鉀的形態（三）土壤中鉀的形態 1 1 無效無效態鉀態鉀 2 2 緩效鉀緩效鉀 3 3 速效鉀速效鉀1 1 無效態鉀無效態鉀 存在于難于風化的礦物中的鉀，如白云母，存在于難于風化的礦物中的鉀，如白云母，正長石，斜長石中的鉀，約占土壤全鉀量正長石，斜長石中的鉀，約占土

25、壤全鉀量的的90%90%以上。以上。2 2 緩效鉀緩效鉀 被被2 2：1 1型層狀粘土礦物所固定的鉀以及水型層狀粘土礦物所固定的鉀以及水云母，黑云母中的鉀。一般占全鉀的云母，黑云母中的鉀。一般占全鉀的2-6%2-6%。這部分鉀植物不能直接吸收，但它易于轉這部分鉀植物不能直接吸收，但它易于轉化為速效態鉀，并與速效鉀保持一定動平化為速效態鉀，并與速效鉀保持一定動平衡關系。衡關系。3 3 速效鉀速效鉀 主要指主要指土壤溶液中的土壤溶液中的K K+ +和吸附在土壤膠體上和吸附在土壤膠體上的鉀離子的鉀離子。植物易于吸收利用。植物易于吸收利用。 速效鉀占土壤全鉀的千分之幾到速效鉀占土壤全鉀的千分之幾到1-2%1-2%。而。而其中吸附在膠體上的鉀離子（交換性鉀）其中吸附在膠體上的鉀離子（交換性鉀）占速效鉀的占速效鉀的90%90%。 速效鉀含量水平分級速效鉀含量水平分級30mg/kg 30mg/kg 極低極低30-60mg/kg 30-60mg/kg 較低較低60-100mg/kg 60-100mg/kg 中等中等100-160mg/kg 100-160mg/kg 較高較高大于大于160mg/kg 160mg/kg 極高極高 在施用化學鉀肥時，