土壤肥料学土壤肥力培训课件.doc

土壤肥料学土壤肥力培训课件概念狭义：土壤供给植物养分的能力。广义：土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力。营养条件：水分+养分环境条件：温度、空气、湿度、酸碱度、松紧度和洁净度。第一节 土壤养分 严格意义上讲：可将土壤养分分为速效、缓效和无效养分。 速效养分：直接被植物吸收利用或通过便捷的形态转化后就能被植物吸收利用的养分形态，主要包括水溶态养分和交换态养分； 缓效养分：不易被植物吸收，但可以缓慢释放出来转化为速效养分；与速效养分保持平衡关系。 无效养分：不能被植物直接吸收利用，且难向速效养分形态转化的养分。 高等植物所必需的营养元素，除C，H，O主要来自大气之外，其余元素主要靠土壤供应，包括： 大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S 微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B 所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤提供的植物必需营养元素。土壤养分的存在形态水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高，很容易被作物吸收。交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的K，有效性较低。难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难被利用，基本无效。有机态：主要存在于有机质和微生物中的养分，经过转化以后，才能被吸收。一、土壤氮素（一）、土壤氮素的形态和含量（i）形态 1、有机态 2、无机态有机态氮是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的95%以上；按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种：（1）水溶性有机态N：5%，易水解称为速效N；（2）水解性有机N：50-70%，可以被酸、碱、酶水解成为可溶性或无机态N。（3）非水解性有机N：30%，不溶于水，也不能被酸、碱、酶水解。无机态N一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过5-8%。主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用（ii）含量土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性，全N一般占有机质含量的5%左右。除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量大都在0.2%以下。二、土壤氮素的转化 三种主要转化过程：-有机N的矿化作用；-脱N作用；-氮素的固定作用。1.土壤有机N的矿化作用包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。以蛋白质为例：（1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基酸的过程。（2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为NH3的过程。（3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。2.土壤的脱N作用指土壤氮素从土壤中损失的过程，包括反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发等过程。3.反硝化作用指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸失的过程2HNO3 2HNO2 N2O N2 2NO反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，应设法加以控制。影响反硝化作用的主要土壤条件有：（1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强烈。（2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率，最佳：7.5-8（3）温度：最适30-35°C（4） 有机质：含量高，反硝化作用强。 4.硝酸盐淋失NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附，所以容易随渗漏水淋失这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的主要途径。5.氨的挥发土壤中的NH3，NH4+与土壤中的碱性物质作用形成的NH3的挥发；挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身分解产生NH3挥发；质地粘重、腐植质含量高、含水量高、石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥发少。6.氮素的固定作用通过矿物的、生物的或化学的作用将土壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状态的过程，称为氮素的固定过程。包括微生物对氮素的同化作用、2：1型矿物对NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学固定作用。这种作用是暂时的，在适合的条件下，可以重新释放。二、土壤磷素(一)、形态与含量（i）形态 1、有机磷 2、无机磷1、有机磷土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从<10%到80%。有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷脂类。有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。2、无机磷可以分为三类：-磷酸钙（镁）化合物-磷酸铁（铝）化合物-闭蓄态磷(二)土壤的固磷作用及其机制目前我国一般作物对化学磷肥的利用率不到30%，最重要的原因是因为土壤对磷具有强大的固磷能力。将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或缓效态磷的过程，称为磷的固定作用。土壤对磷的固定作用主要有四种：化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机制、生物固定机制。(三)影响磷素有效性的因素固磷强度低，有效性高。主要影响因素 ： pH 值 有机质 Eh 值 土壤温度 土壤矿质胶体性质 三、土壤K素(一)形态和含量（i）含量 土壤K的含量比N，P高。我国多数土壤全K含量变化在15-20g/kg。最低的为广西的砖红壤，仅3.6g/kg，最高的为吉林的风沙土，达26.1g/kg。（ii）形态可以分为三种形态：1、矿物态K：指存在于矿物晶格中的K，约占全K的90%以上。只有在矿物被风化后才有效，属于无效态K。2、缓效态K：指被固定在粘粒矿物晶层中的K和存在于部分黑云母中的K。它们一般不被作物直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之释放出来。3、速效K：包括水溶性和交换性K，仅占全K的1-2%。(三)影响土壤有效K的因素1、全K量： 全K量与有效K没有必然的联系。但在其他性质相似的情况下，全K量高的土壤，有效K也较高。2、母质： 母质是土壤有效K的重要来源。母质含云母、长石多的，供K能力较强。风化度高的土壤，K的淋失严重，故K的有效性较低。3、质地：砂粒供K能力微弱，粉砂粒供K能力较强，粘粒的含K量和供K潜力都较强。因此，质地粘重的土壤的供K能力较强。砂土容易出现缺K现象。4、土壤吸收性和pH：吸附量高的土壤可以保存较多的K，因此供K能力较强。 酸性土壤有效K含量比中性和碱性土壤低。5、干湿交替：过分干燥影响K离子向植物根部移动，植物容易缺K。 干燥往往使部分土壤K被固定。 水份过多也导致土壤的缺K，其主要原因是水溶性K的淋失。四、土壤中的Ca、Mg、S和微量元素(一)土壤的钙和镁1.来源和含量： 植物：Ca:0.6%,比Mg大一倍。 不同土壤母质：岩浆岩：CaO5.8%；MgO3.48% 沉积岩： CaO5.41% 石灰岩： CaO42.57%土壤中全钙：微量 4%以上，全镁0.1-4%不同地区因气候、土壤酸度不同造成土壤淋失，钙、镁含量有所差别。（二）土壤硫1.来源与含量来源：母质、灌溉、大气沉降、施肥 矿质土壤含S：0.18-5.0g/Kg,平均 0.85g/Kg2.形态：有机S和无机S 一般土壤中有机S为主：95%以上 东南部（湿润）有机S：85-94%；西北部（石灰性土壤）无机S：39.4-61.8%(三）土壤微量元素1.含量：百万分之几十万分之几 Fe最高（百分之几） Mo最低 （1）受土壤母质的影响 （2）受成土过程的影响 土壤有机质可与微量元素起络合反应，起富集作用，因此，富含有机质的表层土壤或有机土壤微量元素比较高。2.形态非常复杂，主要可分为水溶态、代换态、有机结合态、矿物态（1）水溶态：土壤溶液或水溶液浸提液中所含的微量元素（几纳克/克几微克/克），属简单的无机阳离子及水解产生的羟基离子：Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+、Fe(OH)2+、Fe(OH)3+、(MnOH)+、Zn(OH)+、Cu(OH)+（2）交换态：吸附土壤胶体表面（可交换）（3）固定态：与土壤其他成分相结合、共沉淀而成固相的一部分或被包被在新形成的固相物质的微量元素（对植物无效）（4）有机结合态：与胡敏酸、富里酸形成络合物（微生物将有机物分解释放）（5）矿物态：存在于矿物晶格中的微量元素。第二节 土壤水分土壤水的重要意义：土壤水是作物吸收水分的主要来源，因此是作物生存的重要条件；土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；土壤水是土壤肥力的重要因素。土壤水的重要意义土壤水是作物吸收水分的主要来源，因此是作物生存的重要条件；土壤水是土壤内部化学、生物和物理过程不可缺少的介质；土壤水是土壤肥力的重要因素。一、土壤水量15%35%（一）土壤水平衡1.自然界水循环（自习）2.土壤水平衡：指一定面积和厚度的土体，在指定时间内土壤水的收入和支出情况。W=P+I+U-E-T-R-In-DW:时段末与时段初土壤储水量的变化值P：降水量；I：灌溉水量；U：上行水量；E：土面蒸发量；T：植物叶面蒸腾量；R：离开计算面积的径流量In：植物冠层截留量；D：离开土体下渗水量（二）土壤含水量的概念及表示方法土壤质量含水量：土壤中保持的水分质量占土壤质量的分数(g/kg)。1.绝对含水率：（1）质量含水率 m=（m1-m2）/m2. m1 ： 湿质土壤 m2 ： 干质土壤105烘干小时，至恒重，粘粒土壤16小时。（2）容积含水率v= 土壤水容积/土壤总容积或v（%）= 土壤水容积/土壤总容积×100v与m 的关系：(由于水的密度近似为1g/cm3)v=m· 为土壤容重2.土壤储水量（1）水深（Dw）：指一定厚度（h）土层含水厚度，单位常用mm。 Dw = v·h（3）土壤相对含水量:土壤实际含水量占该土壤田间持水量的百分数。（三）土壤含水量的测定1.经典烘干法（标准方法） 2.快速烘干法 3.电阻法4. 中子法 5.射线法 6. TDR法（时域反射仪法）（后四种又统称仪器法）（五）土壤含水量与土壤水吸力 关系土壤含水量与土壤水吸力呈负相关，随含水量升高，土壤水吸力降低。含水量相同时，不同质地土壤水吸力大小顺序为： 粘土>壤土>砂土土壤水吸力相同时，不同质地土壤含水量大小顺序为： 粘土>壤土>砂土（六）土壤水分的有效性土壤水分的有效性指土壤水是否能被植物利用及其被利用的难易程度。传统的水分形态学观点认为：旱地土壤水分有效性的上限是田间持水量，下限是凋萎系数。土壤水分能量观点认为：土壤水分有效性是一个与大气条件紧密相连的问题，应该从土壤-植物-大气这个动态系统来阐明土壤水分的有效性。只要根系吸收水分的速率能平衡蒸腾损耗水分的速率，植物就能正常生长，土壤水分就是有效的。一旦根系吸水速率低于蒸腾速率，植物就失水，并且迅速凋萎。此时土壤水分就是无效的。第三节、土壤空气二、土壤通气性土壤通气性泛指土壤空气与大气进行交换、不同土层之间气体扩散或交换的能力。（一）土壤通气性的重要意义其重要性在于补充氧气。如果没有大气氧气的补充，土壤中的氧气将迅速被耗尽，缺氧将严重影响根系的正常生长，影响好气微生物的活动，从而影响土壤养分的有效化。一些有毒的还原性物质的累积将毒害根系，严重时会使植物死亡。因此，土壤必须具有一定的通气性。土壤通气性的衡量比较使用的衡量指标有二：（1）土壤氧化还原电位；（2）土壤的空气孔隙度（土壤容气量） 土壤空气孔隙度= 总孔隙度-容积含水量 对多数土壤来说，土壤的空气孔隙度应大于10%。第五节 土壤缓冲性一、土壤缓冲性的概念和意义当土壤溶液中的H+或OH-离子浓度发生较大变化时，土壤通过自身的调节能力使土壤酸碱性不致于发生太大变化的能力，称为土壤缓冲性。土壤缓冲性为植物和微生物创造一个比较缓和的生长环境，意义十分重大。（三）影响土壤酸碱缓冲性的因素1.土壤无机胶体： 不同土壤的胶体种类不同、阳离子交换量不同，缓冲性差别较大。土壤阳离子交换量愈大，缓冲性愈强。无机胶体缓冲性大小顺序：蒙脱石伊利石高岭石含水氧化铁和含水氧化铁铝。2. 土壤质地:粘土壤土砂土3. 土壤有机质：含量愈高，缓冲性愈大第六节 土壤的保肥性与供肥性一、土壤的保肥性 土壤保蓄养分的性能。 两种形式：1.以难溶化合物形式 2.以离子形式被土壤固相吸附（三）土壤保肥性指标及提高保肥性的措施指标： 20cmol （厘摩尔）(+)/Kg: 保肥能力强； 20 10 cmol(+) /Kg : 保肥能力中等； 10 cmol(+) /Kg : 保肥能力弱。 措施：改良土壤质地；增加土壤粘粒；增施有机肥；提高土壤有机质含量。二、土壤供肥性（一）土壤供肥机制和指标机制：固态（结构态和有机态）-吸附态-溶解态 平衡体系，三种形态的数量影响土壤养分的供应。指标：养分缓冲容量（Q/I)Q/I:当溶液中养分强度改变一个单位，所引起的土壤固相吸附态养分的变化量。（二）改变土壤供肥性的途径1.合理的养分保存储备2.调控土壤的保供关系