土壤养分循环优秀PPT.ppt
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1、第十章第十章 土壤养分循环土壤养分循环有效养分能够干脆或经过转化被植物吸取利用的有效养分能够干脆或经过转化被植物吸取利用的 土壤养分土壤养分 速效养分在作物生长季节内,能够干脆、快速为速效养分在作物生长季节内,能够干脆、快速为 植物吸取利用的土壤养分。植物吸取利用的土壤养分。无效养分不能被植物吸取利用的土壤养分。无效养分不能被植物吸取利用的土壤养分。一一、土土壤壤养养分分指指植植物物所所必必需需的的,且且主主要要由土壤供应的养分元素就叫做土壤养分。由土壤供应的养分元素就叫做土壤养分。第一节土壤养分循环第一节土壤养分循环土壤养分状况是指土壤养分的含量、组成、形态土壤养分状况是指土壤养分的含量、组
2、成、形态 分布和有效性的凹凸。分布和有效性的凹凸。二、植物必需的养分元素二、植物必需的养分元素1、必需元素、必需元素(essential element)植植物物正正常常生生长长发发育育所所必必需需而而不不能能用用其其它它元素代替的植物养分元素。元素代替的植物养分元素。推推断断标标准准(1939年年,美美国国学学者者阿阿隆隆(Arnon)和斯托德和斯托德(Stout)):):必需是完成植物生活周期不行缺少的;必需是完成植物生活周期不行缺少的;缺少时呈现专一的缺素症状;缺少时呈现专一的缺素症状;必需对植物起干脆的养分作用。必需对植物起干脆的养分作用。MoMo对全部高等植物及大部分微生物是必需的;
3、对全部高等植物及大部分微生物是必需的;NaNa和和CoCo对藻类、细菌与高等植物是必需的;对藻类、细菌与高等植物是必需的;CaCa、B B、ClCl对对高高等等植植物物是是必必需需的的,但但对对微微生生物物,特殊是真菌的生长则并不必需。特殊是真菌的生长则并不必需。此此外外,钡钡、硅硅、铝铝、碘碘与与镓镓几几种种元元素素只只对对少少数数几种植物必需。几种植物必需。高等植物所必需的养分元素一般有高等植物所必需的养分元素一般有1616个:个:C C、O O、H H、N N、K K、P P、S S、CaCa、MgMg、FeFe、B B、MnMn、CuCu、ZnZn、MoMo、ClCl 路密斯(Loom
4、is)和许尔(Shull)于1973年首先运用的名称。大量元素:植物对这种元素的须要量超过1%。前九种属之。前九个占干体重的绝大多数,即植物吸取的数量大,通常占植物干重千分几到百分之几十。微量元素:植物对这种元素的须要小于植物干重的0.1%。2、大量元素和微量元素、大量元素和微量元素土壤养分三要素在植物所必需的养分元素中,C、H、O大约占植株干重的95%。碳主要来自与大气中的二氧化碳,而H、O则来自与土壤中的水分,氧可来自空气。氮则除豆科作物外大部分取源于土壤。氮氮磷磷钾钾三三要要素素,简简称称土土壤壤养养分分三三要要素素。其其所所以以重重要要就就在在于于必必需需常常常常调调整整其其供供不不应
5、应求求的的状状况况,而而不不是是指指它它们们在在植植物物养养分分中所起的作用。中所起的作用。土壤养分循环土壤养分循环指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和利用利用,典型的再循环过程。包括典型的再循环过程。包括 生物从土壤中吸取养分;生物从土壤中吸取养分;生物的残体归还土壤;生物的残体归还土壤;在土壤微生物的作用下,分解生物残体,在土壤微生物的作用下,分解生物残体,释放养分;释放养分;养分再次被生物吸取。养分再次被生物吸取。土壤系统中的养分循环过程土壤系统中的养分循环过程其次节其次节土壤氮素循环土壤氮素循环 一一般般把把土土壤壤含含氮氮量量 0.2%者者为为
6、“高高”;0.2%0.1%之之间间者者为为“中中”;0.1%0.05%者者为为“低低”,0.05%者者为为“极极低低”。一一般般把把作作物物在在不不施施氮氮区区的的全全年年生生长长期期所所吸吸取的氮量为土壤供氮实力的良好指标。取的氮量为土壤供氮实力的良好指标。1、氮素在自然界的分布岩石圈 1.636*1011Tg(1012g)陆地土壤:有机质2.2*105 粘土矿物2*104大气圈 3.86*109水圈 2.3*107生物圈 2.8*105 固氮作用主要是靠微生物,固氮微生物分共生和自生两类。(1)与豆科作物共生的固氮菌,其固氮实力很强。1020斤/亩(2)自生固氮菌,有分为好气和嫌气两类。好
7、气性固氮实力强,在热带林地,可达1030斤/亩2土壤氮的来源土壤氮的来源 土土壤壤中中的的氮氮素素并并非非来来源源于于土土壤壤矿矿物物质质。是是生生物物固固氮氮作作用用产产生生的。的。对对于于农农地地来来说说,土土壤壤氮氮素素的的来来源源不不止止以以上上两两种途径,包括:种途径,包括:(1 1)固氮作用;自生固氮)固氮作用;自生固氮 、共生固氮和联合固氮、共生固氮和联合固氮 (2 2)降水;)降水;(3 3)灌水;)灌水;(4 4)施施肥肥;有有机机肥肥;无无机机化化肥肥;它它们们是是土土壤壤氮氮肥的主要来源。肥的主要来源。3、土壤氮的损失土壤氮的损失氨的挥发 NH4+(代换态)NH4+(液相
8、)NH3(液相)NH3(气相)NH3(大气)反硝化 生物反硝化:化学反硝化:NO3-的淋失土壤氮素养分循环土壤氮素养分循环土壤氮素转化土壤氮素转化1植被与气候植被与气候一般:一般:草本植物草本植物木本植物木本植物草本植物:豆科草本植物:豆科非豆科非豆科木本植物:阔叶林针叶林木本植物:阔叶林针叶林二、二、影响土壤氮素含量的因素影响土壤氮素含量的因素一般而言:一般而言:温度愈高,有机质分解愈快,温度愈高,有机质分解愈快,OM含量低,含量低,N少;少;湿度愈高,有机质分解愈慢,湿度愈高,有机质分解愈慢,OM积累的多,积累的多,N多。多。3质地质地质地质地砂性土砂性土壤性土壤性土粘性土粘性土N%低低高
9、高4地形及地势地形及地势2土壤有机质含量土壤有机质含量土土壤壤氮氮素素和和土土壤壤有有机机质质二二者者呈呈正正相相关关关关系系。土土壤壤氮氮素素的的含含量大致占土壤有量大致占土壤有 机质含量的机质含量的5%左右。左右。1有机态氮占全氮的绝大部分,9298%。有机氮的矿化 率只有36%。(1)可溶性有机氮 5%,主要为:游离氨基酸、胺盐 (速 效 氮)及酰胺类化合物(2)水解性有机氮5070%,用酸碱或酶处理而得。包 括:蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类(3)非水解性有机氮3050%,主要可能是杂环态氮、缩胺类 二二 土壤氮素的存在形态土壤氮素的存在形态2无机态氮无机态氮 土壤无机氮占全氮 12
10、%(150ppm)。最多不超过58%;(1)铵铵态态氮氮(NH4)在土壤里有三种存在方式:游离态、交换态、固定态。(2)硝态氮硝态氮(NO3-N)在土壤主要以游离态存在。(3)亚亚硝硝态态氮氮(NO2-N)主要在嫌气性条件下才有可能存在,而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。3游离态氮(游离态氮(N2)三三 土壤中氮素的转化土壤中氮素的转化(1)水解过程 水解 水解 蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等朊酶 肽酶 条件:真菌、细菌、放线菌等;在通气良好;温度较高;水分6070%;pH值适中;C/N比适当一)土壤氮素的有效化过程一)土壤氮素的有效化过程1有机态氮的矿化过程有机态氮的矿化过程 含含氮氮
11、的的有有机机合合化化物物,在在多多种种微微物物物物的的作作用用下下降降解解为为简洁的氨态氮的过程。简洁的氨态氮的过程。(2)氨化过程)氨化过程RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+E酶酶条件:条件:真菌、细菌、放线菌等;真菌、细菌、放线菌等;在通气良好;在通气良好;对低温对低温特别敏感;特别敏感;水分水分6070%;pH值要求在值要求在4.85.2C/N比适当。比适当。氨化微生物氨化微生物(1)亚硝化作用 亚硝化微生物 2HN4+3O2 2NO2-+2H2O+4H+158千卡 以(Nitrosonas为主)条件:亚硝化细菌(专性自养型微生物)通气:良好 O2 5%pH 5.5-1
12、0(7-9),4.5 受抑制!受抑制!水分:5060%温度:35 2 STOP!养分:Cu,Mo等促进硝化作用的进行。缺钙,不利。2硝化过程硝化过程 氨、胺、酰胺 硝态氮化合物(2)硝化作用 硝化微生物 2NO2-+O2 2NO3-+40千卡 以(硝化细菌Nitrobacter为主)在通气良好的条件下,硝化作用的速率亚硝化在通气良好的条件下,硝化作用的速率亚硝化作用铵化作用,因此,在正常土壤中,很少有亚硝作用铵化作用,因此,在正常土壤中,很少有亚硝态氮和铵态氮及氨的积累。态氮和铵态氮及氨的积累。反硝化作用的条件是反硝化作用的条件是1)具具反反硝硝化化实实力力的的细细菌菌,反反硝硝化化细细菌菌现
13、现已已知知有有33个个属属,多多数数是是异异养养型型,也也有有几几种种是是化化学学自自养养型型,但但在在多多数数农农田田都都不不重重要要;2)合合适适的的电电子子供供体体,如如有有机机C化化合合物物、还还原原性性硫硫化化合合物物或或分子态氢;有效态碳的影响最大分子态氢;有效态碳的影响最大;3)厌氧条件,与田间持水量大小亲密相关;)厌氧条件,与田间持水量大小亲密相关;嫌嫌气气状状态态 O2 5%或或土土壤壤溶溶液液中中 O2 4 10-6MEh 344mv(pH=5时时)4)有硝态氮存在)有硝态氮存在5)pH 7-8.2 pH 8.2-9时时,反硝化作用减弱。反硝化作用减弱。(1)亚硝酸分解反应
14、)亚硝酸分解反应 3HNO2 HNO3+2NO +H2O条件:酸性愈强,分解愈快。条件:酸性愈强,分解愈快。(2)氨态氮的挥发)氨态氮的挥发在碱性条件下,在碱性条件下,NH4+OH-NH3 +H2O土土壤壤中中的的铵铵态态氮氮在在碱碱性性条条件件下下,很很简简洁洁以以NH3的的形形式式干干脆脆从土壤表面损失掉。从土壤表面损失掉。2化学脱氮过程化学脱氮过程主主要要是是指指在在一一些些特特殊殊的的状状况况下下,如如强强酸酸反反应应,温温度度较较高高和和水水分分含含量量很很低低等等,亚亚硝硝酸酸协协与与一一些些其其他他化化合合物物(包包括括有有机机化化合合物物)进进行行化化学学反反应应而而生生成分子
15、态氮或氧化亚氮的过程成分子态氮或氧化亚氮的过程3粘粒矿物对铵的固定粘粒矿物对铵的固定我我国国北北方方的的土土壤壤中中,能能固固铵铵的的粘粘粒粒矿矿物物较较多多,但但其其土土壤壤中中铵铵极极少少,而而南南方方水水田田的的铵铵态态较较多多,而而能能固固定定铵铵的的粘粘土土矿矿物物不不多多。因因此此,铵铵的的粘粘土土矿矿物物固固定定在在我我国国的的意意义义不大。不大。4生物固定生物固定5、硝酸盐的淋洗、硝酸盐的淋洗四、土壤氮素的调控四、土壤氮素的调控(一)(一)C/N比影响比影响(二)施肥的影响(二)施肥的影响第三节第三节土壤磷的循环土壤磷的循环一、土壤中磷素的来源 土壤中的磷是由岩石风化而来的。原
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