土壤学(第九章) 土壤养分循环.ppt

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1、第九章土壤养分循环第九章土壤养分循环土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系主要内容主要内容教学目标教学目标与要求与要求1.1.土壤氮素循环土壤氮素循环 （重点）（重点）2.2.土壤磷和硫的循环土壤磷和硫的循环 （重点）（重点）3.3.土壤中的钾钙镁土壤中的钾钙镁 4.4.土壤中的微量元素循环土壤中的微量元素循环 从养分的来源、含量、形态和转化从养分的来源、含量、形态和转化过程来掌握各种土壤养分。过程来掌握各种土壤养分。1.重点掌握土壤氮、磷的转化过重点掌握土壤氮、磷的转化过程，尤其是无效化过程；程，尤其是无效化过程；2.了解土壤钾、钙、镁的状况以及微了解土

2、壤钾、钙、镁的状况以及微量元素的重要性。量元素的重要性。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系生态生态环境环境质量质量地下水废废弃弃物物挥挥挥挥发发发发淋淋淋淋洗洗洗洗有机肥有机肥有机肥有机肥养分资源养分资源养分资源养分资源植物需求植物需求植物需求植物需求养分供应养分供应养分供应养分供应土壤养分资源土壤养分资源土壤养分资源土壤养分资源化肥养化肥养化肥养化肥养分资源分资源分资源分资源其它养其它养其它养其它养分资源分资源分资源分资源沉降、灌溉沉降、灌溉生物生物 固氮固氮土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 有有效效养养分

3、分能能够够直直接接或或经经过过转转化化被被植植物物吸吸收收利利用用的的土土壤壤养养分。分。速速效效养养分分在在作作物物生生长长季季节节内内，能能够够直直接接、迅迅速速为为植植物物吸吸收利用的土壤养分，称收利用的土壤养分，称速效养分。速效养分。无效养分无效养分不能被植物吸收利用的土壤养分，称不能被植物吸收利用的土壤养分，称无效养分。无效养分。土壤养分状况土壤养分状况是指土壤养分的含量、组成、形态分布和是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。有效性的高低。土土壤壤养养分分指指植植物物所所必必需需的的，主主要要是是土土壤壤来来提提供供的的营营养养元元素素就就叫叫做做土土壤壤养养分分。土土壤

4、壤养养分分是是土土壤壤肥肥力力的的物物质质基基础础，是是土土壤肥力的重要组成因素。壤肥力的重要组成因素。土壤养分的基本概念土壤养分的基本概念土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 亚农（亚农（Arnon）1954年对植物年对植物“必需必需”的养料的养料元素定了三条标准：元素定了三条标准：（1）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能）如果缺少这种元素，植物就不能生长或不能完成生命周期完成生命周期 （2）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具）这种元素不能被其他元素所代替，它有所具有的营养作用有的营养作用 （3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接）这种养料

5、元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。的作用。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 土壤养分循环是土壤养分循环是“土壤圈土壤圈”物质循环的重物质循环的重要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件。命周期的必要条件。大量元素养分大量元素养分：N、P、K Ca、Mg、S(中量元素养分中量元素养分)微量元素养分微量元素养分：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、Ni土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系CO2O2H2OO2N、P、K、Ca、Mg、SFe、Mn、Cu、Z

6、n、B、MoCl、Ni土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 土壤养分可以反复循环利用，典型的土壤养土壤养分可以反复循环利用，典型的土壤养分再循环过程包括：分再循环过程包括：（1）生物从土壤中吸收养分；）生物从土壤中吸收养分；（2）生物的残体归还土壤；）生物的残体归还土壤；（3）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；（4）养分再次被生物吸收。）养分再次被生物吸收。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系一、陆地及土壤生态系统中的氮循环一、陆地及土壤生态系统中的氮循环

7、第一节土壤氮素循环第一节土壤氮素循环土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系二、土壤氮的获取、形态和转化二、土壤氮的获取、形态和转化（一）土壤氮素含量及影响因素（一）土壤氮素含量及影响因素 1.土壤氮素含量土壤氮素含量 耕作土壤：耕作层耕作土壤：耕作层(0.05%0.5%)心土层、底土层心土层、底土层(0.02%)草地、林地：草地、林地：0.5%0.6%。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系我国不同地区耕层土壤氮素含量状况我国不同地区耕层土壤氮素含量状况地地 区区利用情况利用情况全全 氮氮(g/kgg/kg)地地 区区

8、利用情况利用情况全全 氮氮(g/kgg/kg)东北黑土地区东北黑土地区蒙新地区蒙新地区青藏地区青藏地区黄土高原地区黄土高原地区黄淮海地区黄淮海地区长江中下游地长江中下游地区区旱旱 地地水水 田田旱旱 地地早早 地地早早 地地旱旱 地地水水 田田旱旱 地地茶茶 园园水水 田田1.503.481.503.500.521.950.522.660.400.970.300.990.400.940.511.150.601.080.801.88华中红壤地区华中红壤地区西南地区西南地区华南、滇南地区华南、滇南地区旱旱 地地茶园、橘园茶园、橘园水水 田田旱旱 地地水水 田田旱旱 地地胶胶 园园水水 田田0.60

9、1.190.671.000.701.790.361.330.611.920.701.830.601.560.802.062.影响土壤氮素含量的因素影响土壤氮素含量的因素 （1）有机质含量）有机质含量 氮素主要存在于有机质中，二者呈平行正相关关系。氮素主要存在于有机质中，二者呈平行正相关关系。（2）植被）植被:归还氮素、固定氮素归还氮素、固定氮素土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 （3）气候）气候主要是水、热条件引起有机质的分解与合成主要是水、热条件引起有机质的分解与合成（4）质地）质地 质地愈粘重、有机质含量愈高质地愈粘重、有机质含量愈高（5）地势）地

10、势 主要是引起水热条件变化主要是引起水热条件变化（二）土壤氮素的获取（二）土壤氮素的获取 1.生物固氮（自生、共生和联合固氮）生物固氮（自生、共生和联合固氮）2.雨水和灌溉水带入氮雨水和灌溉水带入氮 3.施肥（有机肥和化学氮肥）施肥（有机肥和化学氮肥）土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（三）土壤氮的形态及其有效性（三）土壤氮的形态及其有效性 土壤全氮土壤全氮含氮总量，其中含氮总量，其中95%以上为有机态氮以上为有机态氮。土壤的全氮和有机质含量之间存在高度正相关关系土壤的全氮和有

11、机质含量之间存在高度正相关关系 四川耕地土壤全氮分级面积统计（第二次土壤普查资料）四川耕地土壤全氮分级面积统计（第二次土壤普查资料）土土 壤壤 面面积积 构构 成成（%）土土 壤壤 全全 氮氮 分分 级级（N，g/kg）高高(1.5)中等中等(1.51.0)较低较低(1.00.75)低低(0.75)水田土壤水田土壤17.858.420.92.9旱地土壤旱地土壤14.922.728.234.2土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系1.无机态无机态N 表土占表土占12%，最多，最多58%，底土可达，底土可达30%。可。可反映土壤供氮能力。反映土壤供氮能力。无机

12、态氮包括无机态氮包括NH4+N、NO3-N、NO2-N。旱地土壤无机氮一般以旱地土壤无机氮一般以NO3-N较多，淹水土壤较多，淹水土壤则以则以NH4-N占优势。占优势。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.有机态氮有机态氮 占全氮占全氮9298%，平均，平均95%。大部分是腐殖物质。大部分是腐殖物质。它们需经微生物分解矿化成无机氮后才能为植物吸它们需经微生物分解矿化成无机氮后才能为植物吸收利用。收利用。包括水溶性氮、水解性氮、非水解性氮。包括水溶性氮、水解性氮、非水解性氮。土壤氮的形态及其有效性土壤氮的形态及其有效性 土土 壤壤全全 氮氮（N）无机氮（

13、无机氮（NO3-、NH4+）5%速效氮速效氮有有 机机 氮氮水溶性有机氮水溶性有机氮5%水解性有机氮水解性有机氮5070%缓效氮缓效氮难矿化有机氮难矿化有机氮3050%土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（四）土壤中氮的转化（四）土壤中氮的转化 1.有机氮的矿化有机氮的矿化（氨化）过程氨化）过程 氨氨基基化化复复杂杂的的含含氮氮有有机机化化合合物物降降解解为为简简单单的的氨基化合物。氨基化合物。氨化氨化简单的氨基化合物分解成氨简单的氨基化合物分解成氨(NH3/NH4+)2.铵的硝化铵的硝化 NH4+NO3-分两步分两步 亚硝酸微生物亚硝酸微生物 2NH4

14、+3O2 2NO2-+2H2O+4H+硝酸微生物硝酸微生物 2NO2-+O2 2NO3-土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 3.无机态氮的生物固定无机态氮的生物固定 无机氮（无机氮（NH4+、NO3-）有机氮（生物有机体）有机氮（生物有机体）4.4.铵离子的矿物固定铵离子的矿物固定 NHNH4 4+离子半径为离子半径为0.148nm0.148nm，与与2121型粘土矿物晶型粘土矿物晶层表面六角形孔穴半径层表面六角形孔穴半径0.140nm0.140nm接近，陷入层间的孔接近，陷入层间的孔穴后，转化为固定态铵。穴后，转化为固定态铵。土壤学土壤学资源环境学院

15、土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系三、土壤氮的损失三、土壤氮的损失 1.淋洗损失（淋洗损失（NO3的淋失）的淋失）NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的土壤胶体表易溶于水，带负电荷的土壤胶体表面对面对NH4+为正吸附，而保持于土壤中；对为正吸附，而保持于土壤中；对NO3-为负为负吸附（排斥作用），易被淋失。吸附（排斥作用），易被淋失。2.反硝化作用反硝化作用，又称生物脱氮作用又称生物脱氮作用 在缺氧条件下，在缺氧条件下，NONO3 3-在反硝化细菌作用下还原在反硝化细菌作用下还原为为NONO、N N2 2O O、N N2 2的过程。的过程。NONO3 3-NONO2 2-NO

16、NNON2 2ONON2 2 土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 反反硝硝化化的的临临界界EhEh约约为为334mv334mv，最最适适pHpH为为7.07.08.28.2，pHpH小小于于5.25.25.85.8的的酸酸性性土土壤壤，或或高高于于8.28.29.09.0的的碱碱性性土壤，反硝化作用显著下降。土壤，反硝化作用显著下降。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系3.氨态氮挥发损失氨态氮挥发损失 主要发生在碱性土壤中主要发生在碱性土壤中 NH4+OH-NH3H2O四、土壤氮的调控四、土壤氮的调控 维持土壤氮

17、素平衡维持土壤氮素平衡防氮损失、提高氮肥利用防氮损失、提高氮肥利用率率避免有害物质积累避免有害物质积累 1.维持土壤氮素平衡维持土壤氮素平衡 氮以有机态氮为主，有机质平衡是氮素平衡的基础。氮以有机态氮为主，有机质平衡是氮素平衡的基础。（1）有机肥与无机氮肥（化肥）配合施用。）有机肥与无机氮肥（化肥）配合施用。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系有机质有机质C/N 30 3015 15氮的固定量矿化量氮的固定量矿化量 固定量矿化量固定量矿化量 固定量矿化量固定量矿化量 补充化肥补充化肥 补充有机质补充有机质（2）应用）应用“激发效应激发效应”调节土壤有机质

18、和氮素平调节土壤有机质和氮素平衡衡 有机质丰富的土壤，施用绿肥等新鲜有机肥有机质丰富的土壤，施用绿肥等新鲜有机肥产生正激发效应。产生正激发效应。有机质缺乏的土壤，施用富含木质素的粗有有机质缺乏的土壤，施用富含木质素的粗有机肥，产生负激发效应。机肥，产生负激发效应。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.防止土壤氮的损失防止土壤氮的损失 “南南铵铵北北硝硝”。水水田田土土壤壤不不施施硝硝态态化化肥肥和和避避免频繁的干湿交替。氮肥深施，碱性土少施碳铵。免频繁的干湿交替。氮肥深施，碱性土少施碳铵。应用氮肥增效剂（硝化抑制剂）。应用氮肥增效剂（硝化抑制剂）。3.

19、避免有害物质避免有害物质NO2-的积累的积累 亚硝酸盐是人的致癌物质和植物的有害物质，亚硝酸盐是人的致癌物质和植物的有害物质，其产生和积累条件为：其产生和积累条件为：土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（1）Eh NH4+NO2-（亚硝化过程）亚硝化过程）EO0.345V NO2-NO3-（硝化过程）硝化过程）EO0.421V 硝化过程要求的通气条件较亚硝化过程高，若通硝化过程要求的通气条件较亚硝化过程高，若通气条件不足以完成硝化过程，即可造成亚硝酸盐的暂气条件不足以完成硝化过程，即可造成亚硝酸盐的暂时积累。时积累。（2）pH 硝化细菌比亚硝化细菌对硝化

20、细菌比亚硝化细菌对pH反应敏感。反应敏感。NO2-易在易在pH7.3的碱性环境积累。的碱性环境积累。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（3）游离）游离NH4+的影响的影响 氨氨对对硝硝化化细细菌菌的的抑抑制制作作用用大大于于对对亚亚硝硝化化细细菌菌，大大量量施施用用铵铵态态氮氮肥肥（特特别别是是NH4HCO3），易易造造成成NO2-积累。积累。旱育秧旱育秧NO2-可使水稻幼苗出现青枯病可使水稻幼苗出现青枯病 当当NO2-5mg/kg时，青枯开始出现时，青枯开始出现 15mg/kg时，青枯很快出现。时，青枯很快出现。NO2-可使小麦、玉米烧种、烂芽、烂根

21、和幼苗死亡可使小麦、玉米烧种、烂芽、烂根和幼苗死亡土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系第二节第二节 土壤磷土壤磷(phosphor)和硫和硫(sulfur)的循的循环环 一、土壤磷的形态和数量一、土壤磷的形态和数量 P2O5%=P%2.291 P%=P2O5%0.44 我国土壤全磷（我国土壤全磷（P）含量一般为含量一般为0.21.1g/kg，并有从并有从南到北渐增的地域变化趋势。南到北渐增的地域变化趋势。（一）无机态磷（一）无机态磷 3 3种相互平衡的形态种相互平衡的形态 溶解溶解 吸附吸附 矿物态矿物态 水溶态水溶态 吸附态吸附态 沉淀沉淀 解吸解吸

22、土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系1 1.水溶态磷水溶态磷土壤溶液中的磷土壤溶液中的磷 H H2 2POPO4 4-、HPOHPO4 42-2-、POPO4 43-3-，其相对浓度（比例）其相对浓度（比例）随溶液随溶液pHpH而变化。而变化。H2PO4-HPO42-H+，pK27.2 当当土土壤壤溶溶液液pH=7.2时时，H2PO4和和HPO42各各占一半占一半 pH7.2时以时以H2PO4为主为主 pH7.2时以时以HPO42为主。为主。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 水溶性磷离子是植物根系可直接吸收利用

23、的磷，水溶性磷离子是植物根系可直接吸收利用的磷，但根际微域土壤多呈酸性，主要吸收但根际微域土壤多呈酸性，主要吸收H2PO4离子。离子。水溶态磷还包括部分聚合态磷酸盐和某些有机水溶态磷还包括部分聚合态磷酸盐和某些有机磷化合物。磷化合物。2.吸附态磷吸附态磷 土壤固相表面吸附的磷酸根离子，主要是配位体土壤固相表面吸附的磷酸根离子，主要是配位体交换吸附（专性吸附）交换吸附（专性吸附）土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系3.矿物态磷矿物态磷 占土壤无机态磷的占土壤无机态磷的99%以上。石灰性土以磷酸以上。石灰性土以磷酸钙盐（钙盐（CaP）为主，酸性土以磷酸铁盐（

24、为主，酸性土以磷酸铁盐（FeP）和磷酸铝盐（和磷酸铝盐（AlP）为主。为主。酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化物及其水合物。物及其水合物。石灰性土壤的方解石（石灰性土壤的方解石（CaCO3）对磷的配位对磷的配位交换吸附也较为常见。交换吸附也较为常见。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 氟磷灰石氟磷灰石Ca5(PO4)3F 溶度积溶度积10120.9 氢氧磷灰石氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH 溶度积溶度积 10113.7 磷酸八钙磷酸八钙Ca8H2(PO4)6 1046.9 磷酸三钙磷酸三钙Ca3(PO4)2

25、1026.0 磷酸二钙磷酸二钙CaHPO4 106.56 溶解度随溶解度随pH降低而增大。降低而增大。（1 1）CaP（钙磷），以磷灰石为主钙磷），以磷灰石为主土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（2 2）FeFeP P（铁磷）铁磷）以粉红磷铁矿以粉红磷铁矿FePOFePO4 42H2H2 2O O为代表，溶度积为代表，溶度积101034.934.9 （3）AlAlP P（铝磷）铝磷）以磷铝石以磷铝石AlPOAlPO4 42H2H2 2O O为代表，溶度积为代表，溶度积101030.530.5 FeP FeP和和AlPAlP的溶解度随的溶解度随pHpH升

26、高而增大。升高而增大。（4 4）OPOP（闭蓄态磷）闭蓄态磷）氧化铁胶膜包被的磷酸盐，无效磷。当氧化铁胶膜包被的磷酸盐，无效磷。当FeFe2 2O O3 3胶膜还原溶解后，磷被释放。胶膜还原溶解后，磷被释放。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（二）有机态磷（二）有机态磷 土土壤壤有有机机磷磷含含量量变变化化大大，一一般般占占土土壤壤表表层层全全磷磷的的2080%，随土壤有机质含量增加而增加。，随土壤有机质含量增加而增加。有有机机磷磷一一般般需需经经矿矿化化为为无无机机磷磷后后才才能能被被植植物物吸吸收利用。收利用。1.植素类植素类 植植酸酸与与钙钙、镁

27、镁等等离离子子结结合合而而成成。一一般般占占土土壤壤有有机磷总量的机磷总量的2030%。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.核酸类核酸类 含含磷磷、氮氮的的复复杂杂有有机机化化合合物物。多多数数报报道道占占土土壤壤有有机磷总量的机磷总量的110%。3.磷脂类磷脂类 醇、醚溶性的有机磷化合物，一般约占土壤有醇、醚溶性的有机磷化合物，一般约占土壤有机磷总量的机磷总量的1%。容易分解矿化为磷酸。容易分解矿化为磷酸。4.4.未知形态未知形态 土壤有机磷的分解决定于微生物活性及其适宜土壤有机磷的分解决定于微生物活性及其适宜环境，尤其是土温，低温限制其分解和有效

28、化。环境，尤其是土温，低温限制其分解和有效化。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系二、土壤磷循环与转化二、土壤磷循环与转化 （一）土壤磷的循环（一）土壤磷的循环 土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（二）（二）土壤磷的转化土壤磷的转化1.成土过程中磷的转化成土过程中磷的转化 在成土过程中，母质的磷矿物（主要是磷灰石）在成土过程中，母质的磷矿物（主要是磷灰石）风化释放水溶态磷，并被次生矿物吸附固定，进而形风化释放水溶态磷，并被次生矿物吸附固定，进而形成新的矿物态磷。成新的矿物态磷。随随着着土土壤壤矿矿物物风风化化程程

29、度度的的提提高高，CaP逐逐渐渐减减少少，FeP和和OP逐逐渐渐增增多多，而而AlP在在各各类类土土壤壤中中所所占占的比重均较小。的比重均较小。成成土土过过程程中中由由于于生生物物作作用用，土土壤壤中中出出现现有有机机磷磷，并随有机质积累而增加。并随有机质积累而增加。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系土土 壤壤pH无无 机机 磷磷 形形 态态 构构 成成 比比 例例（%）AlPFePCaPOP褐褐 土土8.08.53.46.90.00.561711220黄黄 潮潮 土土7.58.51.64.10.00.763653135黄黄 棕棕 壤壤6.07.03.

30、710252713204557红红 壤壤4.55.50.35.715261.5165283砖砖 红红 壤壤4.55.50.01.52.5140.95.38494我国几种土壤的无机磷形态构成（引自我国几种土壤的无机磷形态构成（引自中国土壤中国土壤）土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.耕地土壤中可溶性磷酸盐的转化耕地土壤中可溶性磷酸盐的转化 可溶性化学磷肥可溶性化学磷肥主要是主要是Ca(H2PO4)2，施入施入土壤后，很快转变为不溶性磷，称为磷的固定。土壤后，很快转变为不溶性磷，称为磷的固定。磷肥在土壤中的生物利用率一般只有磷肥在土壤中的生物利用率一般只

31、有1020%，远较氮、钾肥低，磷的固定是主要原因。，远较氮、钾肥低，磷的固定是主要原因。磷肥在石灰性土中与钙结合形成溶解度低的磷肥在石灰性土中与钙结合形成溶解度低的CaP，最终成为磷灰石。在酸性土则主要形成溶解最终成为磷灰石。在酸性土则主要形成溶解度低的度低的FeP和和OP。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（三）土壤磷的调节三）土壤磷的调节1.活性磷和磷的固定活性磷和磷的固定（1 1）土壤磷可分为活性磷和非活性磷）土壤磷可分为活性磷和非活性磷 土土壤壤全全磷磷中中，活活性性磷磷只只占占极极小小部部分分，且且与与全全磷磷无相关性，非活性磷则占无相关性，

32、非活性磷则占95%以上。以上。（2 2）土壤活性磷）土壤活性磷有效磷（速效磷）有效磷（速效磷）包括可被植物吸收的水溶态磷，部分或全部吸包括可被植物吸收的水溶态磷，部分或全部吸附态磷和易矿化有效态有机磷以及某些易溶解的沉附态磷和易矿化有效态有机磷以及某些易溶解的沉淀态磷酸盐。淀态磷酸盐。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系（3 3）土壤有效磷在化学上的意义）土壤有效磷在化学上的意义 土壤有效磷：能与土壤有效磷：能与3232P P进行同位素交换或被某些进行同位素交换或被某些化学试剂提取的磷。化学试剂提取的磷。其实其实“有效磷有效磷”的化学涵义并不确定，因为同

33、的化学涵义并不确定，因为同一土壤用不同化学试剂提取的一土壤用不同化学试剂提取的“有效磷有效磷”含量差异含量差异很大，由此提出的土壤有效磷的丰缺指标也不相同。很大，由此提出的土壤有效磷的丰缺指标也不相同。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系不同方法不同方法(提取剂提取剂)测定的土壤有效磷丰缺指标比较测定的土壤有效磷丰缺指标比较(P,mg/kg)有效磷分级有效磷分级碳酸氢钠法碳酸氢钠法盐酸盐酸-氟化铵法氟化铵法施磷肥反应施磷肥反应低低515显显 著著中等中等5101524较显著较显著较高较高10182430不显著不显著高高182530无无 效效注意注意：土壤

34、有效磷须说明测定方法。：土壤有效磷须说明测定方法。四川耕地土壤有效磷（碳酸氢钠法）含量分级面积四川耕地土壤有效磷（碳酸氢钠法）含量分级面积 有效磷有效磷(P，mg/kg)水田土壤水田土壤(%)旱地土壤旱地土壤(%)547.965.151046.523.2105.611.7土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 土壤有效磷缺乏临界值（土壤有效磷缺乏临界值（P，mg/kg）旱旱地地作作物物一一般般为为10，水水稻稻为为5，因因为为土土壤壤淹淹水水后后，部分非活性磷将转化为有效磷。部分非活性磷将转化为有效磷。四川水田土壤近四川水田土壤近1/2缺磷，旱地土壤近缺磷

35、，旱地土壤近90%缺磷。缺磷。土壤活性磷与非活性磷在一定条件下相互转化。土壤活性磷与非活性磷在一定条件下相互转化。固定固定 活性磷活性磷 非活性磷非活性磷有效化有效化 有机质有机质C/P200可分解释放有效无机磷。可分解释放有效无机磷。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 2.2.提高土壤磷有效性的途径提高土壤磷有效性的途径 （1 1）酸性土壤施用石灰，调节其）酸性土壤施用石灰，调节其pHpH至至6.56.56.86.8，减少土壤对磷的固定。减少土壤对磷的固定。（2 2）增加土壤有机质，减少磷的固定）增加土壤有机质，减少磷的固定 有机阴离子与磷酸根竞争固

36、相表面专性吸有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位。附点位。有机酸等螯合剂与有机酸等螯合剂与Ca、Fe、Al螯合，促使螯合，促使其磷酸盐中磷的释放。其磷酸盐中磷的释放。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 腐殖质包被铁、铝氧化物等胶体表面，减少腐殖质包被铁、铝氧化物等胶体表面，减少其对磷的吸附。其对磷的吸附。有机质分解产生的有机质分解产生的CO2，使，使CaP碳酸化而增碳酸化而增加溶解度。加溶解度。（3 3）土壤淹水还原可明显提高磷有效性）土壤淹水还原可明显提高磷有效性酸性土壤淹水还原酸性土壤淹水还原pHpH上升促使活性铁、铝氧上升促使活性铁、铝氧化

37、物的沉淀，减少磷的固定，碱性土化物的沉淀，减少磷的固定，碱性土pHpH降低，增降低，增加加CaPCaP的溶解度。的溶解度。土壤淹水土壤淹水Eh下降，铁被还原，使部分下降，铁被还原，使部分FeP和和OP活化为有效磷。活化为有效磷。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 3.磷肥施用注意问题磷肥施用注意问题 （1）集中施肥（减少与土壤接触面），与有机肥）集中施肥（减少与土壤接触面），与有机肥配合施用，施用于作物近根区（磷的移动性小）。配合施用，施用于作物近根区（磷的移动性小）。（2）水旱轮作的磷肥施用，旱）水旱轮作的磷肥施用，旱(作作)重，水重，水(稻稻)轻。

38、轻。（3）酸性土壤施碱性磷肥（钙镁磷肥等），碱性）酸性土壤施碱性磷肥（钙镁磷肥等），碱性土施酸性磷肥（过磷酸钙等）。土施酸性磷肥（过磷酸钙等）。（4）氮磷配合）氮磷配合 豆科作物以磷增氮。豆科作物以磷增氮。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系三、土壤硫的含量和形态三、土壤硫的含量和形态1.土壤硫的含量（土壤硫的含量（S）土壤硫主要来源：母质、灌溉水、大气沉降土壤硫主要来源：母质、灌溉水、大气沉降和施肥等。和施肥等。岩浆岩含硫量较低；岩浆岩含硫量较低；沉积岩含硫量较高。沉积岩含硫量较高。矿质土壤含硫（矿质土壤含硫（S）量一般在量一般在0.10.5g/kg之

39、之间，随有机质含量增加而增加。间，随有机质含量增加而增加。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 植植物物对对硫硫的的需需要要量量和和矿矿质质土土壤壤含含硫硫量量都都与与磷磷相相类类似似，但但土土壤壤缺缺硫硫现现象象不不如如缺缺磷磷现现象象常常见见，主要原因：主要原因：（1 1）土壤对硫的固定远不如磷；）土壤对硫的固定远不如磷；（2 2）施肥、雨水、灌溉水等可向土壤补给一）施肥、雨水、灌溉水等可向土壤补给一定的硫定的硫 2.土壤硫的形态土壤硫的形态 无机态硫和有机态硫两大类无机态硫和有机态硫两大类 土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土

40、地资源与农业化学系 难溶态硫难溶态硫:FeS2、ZnS、等固态矿物态等固态矿物态(1)无机态硫无机态硫 水溶性硫水溶性硫:土壤溶液中的土壤溶液中的SO42-,有时有有时有S2-吸附态硫吸附态硫:胶体吸附胶体吸附SO42-与溶液与溶液SO42-平衡平衡(2)有机态硫有机态硫 其含量随土壤有机质增加而增加。其含量随土壤有机质增加而增加。在湿润地区，土壤硫以有机硫为主，我国南方在湿润地区，土壤硫以有机硫为主，我国南方10省土壤有机硫占全硫省土壤有机硫占全硫86%(四川四川)94%(福建福建)。北方干旱、半干旱地区土壤则以无机硫北方干旱、半干旱地区土壤则以无机硫(CaSO4、Na2SO4)为主。为主。

41、土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系中国南方十省土壤全硫和有效硫含量中国南方十省土壤全硫和有效硫含量省区省区全全 硫硫有效硫有效硫有机硫有机硫有机硫有机硫占全硫占全硫(%)(mgkg-1土土)四川四川江西江西广东广东福建福建浙江浙江湖南湖南贵州贵州广西广西海南海南云南云南平均平均207（256）222（295）230（275）366（265）292（318）283（384）480（369）278（447）295（49）294（163）299.2(2821)31.3（834）22.5（803）34.7（762）27.3（578）33.9（623）32.8（

42、895）66.7（736）27.1（903）24.2（150）36.7（634）34.3（6918）178（256）202（294）206（274）343（265）258（317）250（384）419（367）249（445）273（49）262（162）266.8（2813）86.091.089.693.788.488.387.389.692.289.189.2注：括号内数字为样品数注：括号内数字为样品数土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 3 3.有效硫的含量有效硫的含量 土壤有效硫包括水溶态和吸附态土壤有效硫包括水溶态和吸附态SOSO4 42 2

43、，而水而水溶态溶态S S2 2则对植物根系有害。则对植物根系有害。土壤有效硫（土壤有效硫（S S）分级为分级为:高：高：303050mg/kg50mg/kg 中：中：161630mg/kg30mg/kg，可满足作物需要可满足作物需要 低：低：16mg/kg16mg/kg，作物容易出现缺硫现象作物容易出现缺硫现象 土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 葱、姜、蒜是需硫较多的作物，蒜苔缺硫葱、姜、蒜是需硫较多的作物，蒜苔缺硫会导致抽苔率低。会导致抽苔率低。在富含有机硫的水田土壤，在淹水还原条在富含有机硫的水田土壤，在淹水还原条件下形成件下形成H2S、FeS等

44、有害物质，在氧化条件下等有害物质，在氧化条件下则形成酸性硫酸盐，如则形成酸性硫酸盐，如Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，等，导致土壤强烈酸化。导致土壤强烈酸化。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 四、土壤硫的循环和转化四、土壤硫的循环和转化 在土壤硫的循环中，硫酸盐（在土壤硫的循环中，硫酸盐（SO42）有特别的地位。有特别的地位。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系1.土壤硫的输入与输出土壤硫的输入与输出 （1）土壤硫的输入）土壤硫的输入 大气无机硫（大气无机硫（SO2）的沉降）的沉降 含硫矿物质含硫矿物

45、质 有机质有机质（2）土壤硫的输出）土壤硫的输出 植物吸收（植物吸收（SO42）SO42的淋失的淋失 H2S的挥发。的挥发。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.土壤硫的转化土壤硫的转化（1）有机硫的矿化和固定）有机硫的矿化和固定 有机质有机质C/S300400有利于有机硫的矿有利于有机硫的矿化，反之则产生无机硫的生物固定。化，反之则产生无机硫的生物固定。（2）矿质硫（）矿质硫（SO42）的吸附和解吸的吸附和解吸（3）硫化物和元素硫的氧化：氧化产生）硫化物和元素硫的氧化：氧化产生H2SO4，导致土壤酸化。导致土壤酸化。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与

46、农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系第三节第三节 土壤中的钾钙镁土壤中的钾钙镁一、土壤钾一、土壤钾(potassium)的形态和含量的形态和含量 K2O%=K%1.2 K%=K2O%0.83 土壤全钾（土壤全钾（K2O）含量一般在含量一般在20g/kg左右，左右，石灰性土可高达石灰性土可高达30g/kg以上，而红壤、砖红壤则以上，而红壤、砖红壤则可低于可低于2g/kg。我国土壤全钾量自南向北、自东向我国土壤全钾量自南向北、自东向西增加。西增加。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系土壤钾的形态（占全钾土壤钾的形态（占全钾%）矿物钾矿物钾(9298%)

47、非交换性钾非交换性钾（28%）交换性钾交换性钾（12%）水溶性钾水溶性钾（很少）（很少）无效钾无效钾 缓效钾缓效钾 速效钾速效钾 1.矿物钾矿物钾(mineral potassium)无效钾无效钾(unavailable potassium)主要指原生矿物钾主要指原生矿物钾结构钾，极难风化。结构钾，极难风化。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系2.非交换性钾非交换性钾(non-exchangeable potassium)缓效钾缓效钾(slowly available potassium)包括水云母和黑云母等固有的钾和包括水云母和黑云母等固有的钾和2 1

48、型粘土矿物型粘土矿物所固定的钾。可逐渐转化为植物吸收利用的速效钾。所固定的钾。可逐渐转化为植物吸收利用的速效钾。土壤缓效钾的分级指标：土壤缓效钾的分级指标：K600mg/kg 600300mg/kg 300mg/kg 高高 中中 低低 土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系3.交换性钾交换性钾(exchangeable potassium)土壤胶体静电吸附的土壤胶体静电吸附的K+，与溶液中，与溶液中K+保持动态保持动态平衡，速效钾平衡，速效钾(rapidly available potassium)的主体。的主体。交换性钾与非交换性钾之间也有某种平衡关系。

49、交换性钾与非交换性钾之间也有某种平衡关系。4.水溶性钾水溶性钾(water-soluble potassium)植物可直接吸收的速效钾，数量很少。土壤速效植物可直接吸收的速效钾，数量很少。土壤速效钾与全钾含量之间无相关性。钾与全钾含量之间无相关性。土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系土壤速效钾含量（土壤速效钾含量（K K，mg/kgmg/kg）与钾肥肥效的关系与钾肥肥效的关系 土壤速效钾土壤速效钾供钾水平供钾水平作物对钾的反应作物对钾的反应30极低极低反应较明显反应较明显3060低低一般有肥效一般有肥效60100中中一一定定条条件件下下有有肥肥效效，肥肥

50、效效大大小小因因作作物物、其其它它肥肥效效配配合合、耕耕作作制制度度和和缓缓效效钾钾含含量而异量而异100160高高施钾肥一般无效施钾肥一般无效160极高极高不需施用钾肥不需施用钾肥土壤学土壤学资源环境学院土地资源与农业化学系资源环境学院土地资源与农业化学系 四川耕地土壤速效钾含量大部分为中、高水平四川耕地土壤速效钾含量大部分为中、高水平耕地土壤耕地土壤面积面积（%）土壤速效钾（土壤速效钾（K，mg/kg）1501501001005050水田土壤水田土壤1.0528.1161.659.19旱地土壤旱地土壤9.7537.0350.262.96四川耕地土壤速效钾分级面积统计（第二次土壤普查资料）四