第十章土壤养分状况.ppt

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1、一一 土壤养分概述土壤养分概述（一）、植物营养元素（一）、植物营养元素（二）、土壤养分来源（二）、土壤养分来源（三）、土壤养分消耗途径（三）、土壤养分消耗途径（一）、植物营养元素（一）、植物营养元素土土壤壤养养分分是是指指那那些些主主要要依依靠靠土土壤壤供供给给的的植植物生长所必须的营养元素。物生长所必须的营养元素。国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。后13种称为矿质养分。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo根根据据植植物物需需要要量量大大小小，土土壤壤养养分分元元素素可可分分为大量元素，中量元素和微量

2、元素。为大量元素，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微微量量元元素素（痕痕量量元元素素）：FeFe，MnMn，CuCu，ZnZn，B B，ClCl，MoMo有有人人提提出出，Si,Si,Ni,Ni,NaNa也也是是植植物物必必须须营营养养元元素素，其其中中SiSi属属大大量量元元素素，Ni,Ni,NaNa属属微微量量元素。元素。目前认为植物必需营养元素有目前认为植物必需营养元素有16种种（大量元素（大量元素9种，微量元素种，微量元素7种）：种）：大量营养元素大量营养元素 主要吸收形态主要吸收形态 主要来源主要来源 在干物质中

3、的含量（）在干物质中的含量（）C CO2 大气大气 45 H H2O 土壤水土壤水 45 O CO2 O2 大气和土壤空气大气和土壤空气 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 Ca2+土壤土壤 0.5 Mg Mg2 土壤土壤 0.2微量营养元素微量营养元素微量元素微量元素 吸收形态吸收形态主要来源主要来源含量含量Cl Cl-土壤0.01Fe Fe3 Fe2 土壤0.01Mn Mn2+土壤0.005B BO33-B4O72-土壤0.002Zn Zn2+土壤0.002Cu Cu+Cu2

4、+土壤0.0006Mo MoO42-土壤0.00001（二）、土壤养分的来源（二）、土壤养分的来源土壤矿物质风化土壤矿物质风化土壤有机质分解土壤有机质分解大气降水（降尘）和地下水（矿质养分）大气降水（降尘）和地下水（矿质养分）生物固生物固N biological N-fixationN biological N-fixation对对耕耕作作土土而而言言，养养分分还还来来源源于于人人工工施施肥肥、灌溉和农药残留。灌溉和农药残留。大气沉降大气沉降施肥、灌溉施肥、灌溉凋落物归凋落物归还还（三）、土壤养分的消耗途径（三）、土壤养分的消耗途径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气

5、态逸出损失气态逸出损失二二 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 土壤中的钾土壤中的钾PotassiumPotassium 土壤中的氮土壤中的氮nitrogennitrogen（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）土壤中氮素的来源（二）土壤中氮素的来源（三）氮的生理作用（三）氮的生理作用（四）土壤中氮的形态（四）土壤中氮的形态（五）土壤氮素的转化（五）土壤氮素的转化（六）氮的循环（六）氮的循环（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

6、含量氮在土壤中的含量我我国国土土壤壤含含氮氮量量（全全氮氮）一一般般在在0.4-3.80.4-3.8g/kgg/kg之之间间，不不同同土土壤壤全全氮氮含含量量有有很很大大差差异异。土土壤壤有有机质含量丰富的土壤，含氮量较高。机质含量丰富的土壤，含氮量较高。氮氮素素肥肥料料施施用用过过多多往往往往造造成成江江河河湖湖泊泊水水体体的的富富营营 养养 化化(eutrophicationeutrophication)和和 地地 下下 水水 硝硝 态态 氮氮（NONO3 3-N-N）累积从而造成污染。）累积从而造成污染。一一般般把把土土壤壤含含氮氮量量 0.2%者者为为“高高”；0.2%0.1%之之间间

7、者者为为“中中”；0.1%0.05%者者为为“低低”，100ppm 100ppm 高高50-100ppm 50-100ppm 中等中等50ppm 50ppm 低低（五）土壤氮素的转化（五）土壤氮素的转化1 1 有机态氮的矿化过程有机态氮的矿化过程2 2 硝化过程硝化过程3 3 生物脱氮过程生物脱氮过程4 4 化学脱氮过程化学脱氮过程5 5 铵态氮的晶穴固定铵态氮的晶穴固定6 6 氮的生物同化作用氮的生物同化作用1 1 有机态氮的矿化过程有机态氮的矿化过程各种有机态氮经微生物分解作用转化为无各种有机态氮经微生物分解作用转化为无机态氮。机态氮。mineralization2 2 硝化过程硝化过程矿

8、化过程中产生的氨矿化过程中产生的氨(甚至第一阶段氨基甚至第一阶段氨基化过程产生的某些胺，酰胺化过程产生的某些胺，酰胺)，在微生物，在微生物作用下转化成硝酸态氮化合物。作用下转化成硝酸态氮化合物。3 3 生物脱氮过程生物脱氮过程(反硝化作用反硝化作用)：在嫌气条件下，由多种微生物对硝态氮所产生在嫌气条件下，由多种微生物对硝态氮所产生的一系列生化还原过程。的一系列生化还原过程。4 4 化学脱氮过程化学脱氮过程硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程。硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程。铵态氮和亚硝态氮同时大量存在土壤溶液（生成亚硝酸铵）铵态氮和亚硝态氮同时大量存在土壤溶液（生成亚硝酸铵）时的

9、双分解作用。时的双分解作用。NHNH4 4NONO2 2 2H 2H2 2O+NO+N2 2+718+718千卡千卡 5 5 铵态氮的晶穴固定铵态氮的晶穴固定NHNH4 4+直径与直径与2 2：1 1型粘土矿物晶架表面孔穴的型粘土矿物晶架表面孔穴的大小相近，可能陷入晶穴内而变成固定态大小相近，可能陷入晶穴内而变成固定态铵。铵。6 6 氮的生物同化氮的生物同化由矿质化过程所生成的铵态氮，硝态氮和由矿质化过程所生成的铵态氮，硝态氮和某些简单氨基态氮（某些简单氨基态氮（-NH-NH2 2），通过微生物和），通过微生物和植物的吸收同化，转化成有机态氮。植物的吸收同化，转化成有机态氮。（六）氮的循环（六

10、）氮的循环土壤氮素的调控：C/N比施肥激发效应：1.施用新鲜的有机物质激发土壤原来有机质的分解；（注意与无机肥的配合施用）2.施用矿质氮肥促进原来土壤有机氮的分解和释放；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）土壤中磷的形态（三）土壤中磷的形态（四）土壤中各类磷化合物的有效性（四）土壤中各类磷化合物的有效性（五）（五）影响土壤磷有效性的因素影响土壤磷有效性的因素（一）土壤中磷的含量（一）土壤中磷的含量我我国国土土壤壤全全P P（P P2 2O O5 5）约约在在0.3-30.3-3

11、g/kgg/kg之之间间，变幅很大。变幅很大。就就全全国国主主要要土土类类而而言言，大大体体上上有有从从南南向向北北逐逐渐渐增增加加的的趋趋势势。从从东东到到西西也也有有增增加加的的趋趋势。势。一一般般当当土土壤壤全全P P低低于于0.08-0.1%0.08-0.1%时时，土土壤壤常出现供常出现供P P不足，施磷肥有增产效果。不足，施磷肥有增产效果。土壤有效磷以土壤有效磷以P P素含量为标准素含量为标准P P2.292.29=P=P2 2O O5 5，P P2 2O O5 50.440.44=P=P土壤供磷状况以土壤有效磷含量表示：土壤供磷状况以土壤有效磷含量表示：中性或石灰性土壤：中性或石灰

12、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，有效磷不足有效磷不足我国土壤有效磷素含量分布图我国土壤有效磷素含量分布图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）磷素的生理作用磷磷是是植植物物细细胞胞核核的的重重要要组组成成成成分分，主主要要集集中在植物的中在植物的种子种子中。中。磷磷对对提提高高

13、植植物物抗抗病病性性，抗抗寒寒性性及及抗抗旱旱能能力力有良好作用。有良好作用。磷还能促进根系发育。磷还能促进根系发育。（三）土壤中磷的形态（三）土壤中磷的形态 土壤无机磷土壤无机磷 50509090 土壤有机磷土壤有机磷 10105050水水溶性溶性P P铁铝结合态铁铝结合态P P闭蓄态闭蓄态P P钙的磷酸盐钙的磷酸盐含含P P矿物矿物土壤磷土壤磷1 1 有机磷有机磷 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。土壤中有机磷含量一般低于无机磷。土壤中有机磷含量一般低于无机磷。土土壤壤中中有有机机磷磷

14、，大大多多要要经经微微生生物物作作用用，使使之之转转化化为为无无机机态态有有效效磷磷，才才能能被被植植物物吸吸收收利用。利用。2 2 无机态磷无机态磷 inorganic phosphorusinorganic phosphorus1 1）磷酸钙，镁类化合物）磷酸钙，镁类化合物（即钙磷、镁磷）（即钙磷、镁磷）2 2）磷磷酸酸铁铁和和磷磷酸酸铝铝类类化化合合物物（即即铁铁磷磷、铝铝磷）磷）3 3）闭蓄态磷）闭蓄态磷闭蓄态磷闭蓄态磷由由氧氧化化铁铁或或氢氢氧氧化化铁铁胶胶膜膜包包被被着着的的磷磷酸酸盐盐（以以铁铁盐盐为为主主，也也有有少少量量铝铝盐盐和和钙钙盐盐），称闭蓄态磷。称闭蓄态磷。闭闭蓄蓄

15、态态磷磷占占无无机机磷磷的的比比例例很很大大，尤尤其其在在强强酸酸性性土土壤壤中中，往往往往超超过过50%50%，砖砖红红壤壤中中甚甚至至可高达可高达90%90%。闭蓄态磷一般对植物无效。闭蓄态磷一般对植物无效。（四）磷的有效性（四）磷的有效性1 1 速效磷速效磷2 2 迟效磷迟效磷3 3 极迟效磷极迟效磷1 1 速效磷速效磷指指植植物物根根系系能能吸吸收收的的H H2 2POPO4 4-，HPOHPO4 42-2-，POPO4 43-3-等等阴阴离离子子，含含量量很很低低，一一般般只只有有几几个个几几十十个个ppmppm。速效磷含量可作为土壤供磷指标：速效磷含量可作为土壤供磷指标：5mg/k

16、g 20mg/kg 20mg/kg 极高极高2 2 迟效磷迟效磷指指溶溶解解度度低低，植植物物根根系系不不能能直直接接吸吸收收，但但经经过过一一段段时时间间后后，较较易易转转化化为为磷磷酸酸根根离离子子的磷化合物。的磷化合物。包包括括磷磷酸酸八八钙钙CaCa8 8H H2 2（POPO4 4）6 6，新新近近形形成成的的FeFe，AlAl，MnMn等等的的磷磷酸酸盐盐及及正正在在矿矿质质化化的的有有机机磷化合物磷化合物。占全磷的占全磷的10-20%10-20%。3 3 极迟效磷极迟效磷一一般般植植物物很很难难吸吸收收利利用用的的化化合合物物，包包括括磷磷灰灰石石，老老化化的的FeFe，AlAl

17、，MnMn的的磷磷酸酸盐盐及及稳稳定定的有机化合物的有机化合物。约占全磷的约占全磷的80-90%80-90%。上上述述3 3种种磷磷维维持持着着如如下下的的动动平平衡衡关系：关系：速效磷速效磷 迟效磷迟效磷 极迟效磷极迟效磷土壤中磷的转化土壤中磷的转化 施肥施肥 有机态磷有机态磷(影响矿化率的因素影响矿化率的因素)H2PO4 无定形磷酸盐无定形磷酸盐 结晶态磷酸盐结晶态磷酸盐HPO42 闭蓄态磷闭蓄态磷(有效性降低有效性降低)吸附态磷吸附态磷矿物矿化矿物矿化Eh交替变化交替变化老化老化生物生物 矿化矿化固定固定 作用作用化学沉淀化学沉淀释放作用释放作用解吸解吸 吸持吸持 作用作用 固定固定施肥

18、施肥 矿物矿物 难容性难容性 (有机、无机有机、无机)矿化矿化 磷释放磷释放 植物吸收植物吸收 生物固定生物固定 化学沉淀化学沉淀 闭蓄态固定闭蓄态固定 淋失淋失 吸附固定吸附固定 我国磷肥的利用率平均为我国磷肥的利用率平均为1025 土壤有效磷土壤有效磷（五）（五）影响土壤磷有效性的因素影响土壤磷有效性的因素1)pH1)pH2)2)土壤有机质数量及分解状况土壤有机质数量及分解状况3)3)土壤中土壤中FeFe3+3+，AlAl3+3+，MnMn2+2+等离子的数量等离子的数量4)4)微生物活动微生物活动5 5）土壤温度和湿度）土壤温度和湿度1)pH1)pH可可能能是是影影响响磷磷的的固固定定的

19、的最最重重要要因因素素，pHpH值值为为6.5-7.56.5-7.5，磷的有效性最高。，磷的有效性最高。2)2)土壤有机质数量及分解状况土壤有机质数量及分解状况有机质能增加有机质能增加P P的有效性的有效性。有有机机质质分分解解的的某某些些中中间间产产物物能能与与AlAl3+3+，FeFe3+3+，MnMn2+2+，CaCa2+2+等等形形成成螯螯合合物物，从从而而减减少少磷磷的的化化学学固固定；定；有有机机质质分分解解产产生生的的有有机机酸酸，可可增增加加石石灰灰性性土土壤壤中固定态中固定态P P的有效性。的有效性。3)3)土土壤壤中中FeFe3+3+，AlAl3+3+，MnMn2+2+等等

20、离离子的数量子的数量这这些些离离子子数数量量多多，P P被被固固定定的的机机率率大大，有有效效性则要降低。性则要降低。4)4)微生物活动微生物活动微微生生物物可可促促进进有有机机态态P P的的矿矿化化和和分分解解，从从而而促进促进P P的有效性的有效性5 5）土壤温度和湿度）土壤温度和湿度温度高，湿度大，有机磷的矿化速度快。温度高，湿度大，有机磷的矿化速度快。磷肥的利用率磷肥的利用率磷肥当季利用率磷肥当季利用率10-30%10-30%，但有后效。累积叠加，但有后效。累积叠加利用率可达利用率可达86%86%。利用率低的原因：利用率低的原因：水溶性磷的固定、磷在土壤中移动性小水溶性磷的固定、磷在土

21、壤中移动性小。提高土壤磷素有效性的途径提高土壤磷素有效性的途径1.1.调节土壤调节土壤pHpH2.2.增加有机质增加有机质有机胶体的被覆作用有机胶体的被覆作用有机胶体络合作用有机胶体络合作用有机酸的溶解作用有机酸的溶解作用有机阴离子与磷酸根竞争专性吸附点有机阴离子与磷酸根竞争专性吸附点3.3.土壤淹水土壤淹水4.4.集中施肥集中施肥 土壤中的钾土壤中的钾（一）含量（一）含量（二）钾素的生理功能（二）钾素的生理功能（三）土壤中钾的形态（三）土壤中钾的形态（四）土壤中钾的转化（四）土壤中钾的转化（一）含量（一）含量我我国国土土壤壤全全钾钾量量（K K2 2O O）远远高高于于N N，P P含含量量

22、，而而且且变变幅很大，少的只有万分之几，多的可达幅很大，少的只有万分之几，多的可达4-5%4-5%。红红壤壤、砖砖红红壤壤等等风风化化强强烈烈，是是含含钾钾量量最最低低的的土土壤壤种种类类。华华南南砖砖红红壤壤地地区区土土壤壤全全钾钾最最少少，平平均均不不足足0.5%0.5%西西北北，华华北北，东东北北黄黄土土母母质质地地区区的的旱旱地地土土壤壤含含钾钾较多，平均为较多，平均为2-2.5%2-2.5%左右。左右。我我国国地地域域性性分分布布规规律律：由由北北向向南南、由由西西向向东东渐减渐减，东南地区东南地区土壤多缺钾。土壤多缺钾。（二）钾素的生理功能（二）钾素的生理功能钾钾能能加加速速植植物

23、物对对二二氧氧化化碳碳的的同同化化过过程程，促促进进碳碳水水化化合合物物的的转转移移，促促进进蛋蛋白白质质的的合合成成和细胞的分裂和细胞的分裂增增强强植植物物抗抗病病力力，减减少少植植物物蒸蒸腾腾，提提高高抗抗旱性。旱性。（三）土壤中钾的形态（三）土壤中钾的形态1 1 无效无效态钾态钾2 2 缓效钾缓效钾3 3 速效钾速效钾1 1 无效态钾无效态钾存存在在于于难难于于风风化化的的矿矿物物中中的的钾钾，如如白白云云母母，正正长长石石，斜斜长长石石中中的的钾钾，约约占占土土壤壤全全钾钾量量的的90%90%以上。以上。2 2 缓效钾缓效钾被被2 2：1 1型型层层状状粘粘土土矿矿物物所所固固定定的的

24、钾钾以以及及水水云云母母，黑黑云云母母中中的的钾钾。一一般般占占全全钾钾的的2-6%2-6%。这这部部分分钾钾植植物物不不能能直直接接吸吸收收，但但它它易易于于转转化化为为速速效效态态钾钾，并并与与速速效效钾钾保保持持一一定定动动平平衡关系。衡关系。3 3 速效钾速效钾主主要要指指土土壤壤溶溶液液中中的的K K+和和吸吸附附在在土土壤壤胶胶体体上上的钾离子的钾离子。植物易于吸收利用。植物易于吸收利用。速速效效钾钾占占土土壤壤全全钾钾的的千千分分之之几几到到1-2%1-2%。而而其其中中吸吸附附在在胶胶体体上上的的钾钾离离子子（交交换换性性钾钾）占速效钾的占速效钾的90%90%。速效钾含量水平分

25、级速效钾含量水平分级30mg/kg 30mg/kg 极低极低30-60mg/kg 30-60mg/kg 较低较低60-100mg/kg 60-100mg/kg 中等中等100-160mg/kg 100-160mg/kg 较高较高大于大于160mg/kg 160mg/kg 极高极高在施用化学钾肥时，应分次，适量，避免在施用化学钾肥时，应分次，适量，避免一次过量；一次过量；宜条施或穴施，提高钾的饱和度，增加钾宜条施或穴施，提高钾的饱和度，增加钾的有效度；的有效度；不宜面施，应深施或施后盖土，以减少受不宜面施，应深施或施后盖土，以减少受干湿交替影响而固定。干湿交替影响而固定。三三 微量元素微量元素

26、microelementsmicroelements概念概念土壤中各微量元素的状况土壤中各微量元素的状况概念概念微微量量元元素素是是指指植植物物必必须须但但需需要要量量很很少少的的元元素素，主主要要包包括括B B，MoMo，CuCu，ZnZn，FeFe，MnMn，CoCo，ClCl等，既有金属元素，也有非金属元素。等，既有金属元素，也有非金属元素。各各微微量量元元素素在在土土壤壤中中的的含含量量一一般般较较低低，为为百万分之几到万分之几。百万分之几到万分之几。微微量量元元素素的的总总量量往往往往不不能能反反映映其其供供应应水水平平，与植物生长关系密切的是有效含量。与植物生长关系密切的是有效含量

27、。土壤中微量元素状况土壤中微量元素状况1 Fe1 Fe2 2 MnMn3 Cu3 Cu4 Zn4 Zn5 B5 B6 Mo6 Mo土土壤壤微微量量元元素素含含量量范范围围，有有效效形形态态及及主主要要来源来源土土壤壤微微量量元元素素含含量量范范围围，有有效效形形态及主要来源态及主要来源土壤有效硼分级土壤有效硼分级 含硼量含硼量(mg/kg)丰缺程度丰缺程度 2.0 很高很高土壤活性锰分级土壤活性锰分级 活性锰含量活性锰含量(mg/kg)丰缺程度丰缺程度 300 很高很高土壤有效锌分级土壤有效锌分级 有效锌含量有效锌含量(mg/kg)(mg/kg)评价评价 5.0 很高很高土壤有效铜分级：土壤有效铜分级：有效铜有效铜(mg/kg，DTPA提取提取)评价评价 1.0 高高土壤有效钼分级：土壤有效钼分级：土壤含量土壤含量mg/kg 评价评价 0.30 很高很高 土壤有效铁分级：土壤有效铁分级：有效铁含量有效铁含量mg/kg 评价评价 10 高高