第四章-土壤圈层中的物质循环与环境效应

第四章土壤循环和环境影响，大量营养元素(Macronutrients):C，H，O，N，P，K，Ca，mg，s；微量元素(micronutrients): Fe，Cu，Zn，b，Mo，Mn，Cl，营养素的循环，有害元素的循环，土壤水分的循环，很多元素大分子，微量元素在自然中氮的分布，2，土壤的无机状态氮，少量，表土中一般不超过总氮的1-2%，最高不超过5-8%。 含量在季节、白天、晚上、晴朗、雨天有变化。1。铵(NH4 -N)吸附在带负电荷的土壤胶体上，成为可交换离子，不容易丢失。NH4在水田比较稳定，干燥的土壤通风良好，温度、湿度、反应适当的话，氨氮在几天内转化为硝酸盐氮。第一节，土壤的氮循环，离子状态：水溶液交换状态存在：土壤胶体可以吸附，交换后被植物吸收，固定铵：粘性矿物晶格结构，被困在晶体层间孔内，对植物的吸收和利用不容易，硝化细菌很难硝化。2.硝酸氮(NO3-n)水溶性，土壤溶液的主要成分为植物直接吸收养分。作为负离子，不吸附在土壤上，容易失去。亚硝酸盐氮(NO2-n)可以短期存在，数量不多。通风良好的土壤，一般不存在。No2-n水溶性、负离子状态、土壤超过一定量，可能对植物造成危害。NO3-和NO2-容易引起地下水污染的损失。存在形态、交换铵、土壤溶液中的铵和硝酸盐氮是植物氮的直接来源，通常被称为快速影响氮，是通过酸、碱或酶处理直接生成水解或铵化合物的有机状态氮。第三，有机氮(organicnitrogen)、土壤中氮的主要形态占总氮的95%以上，容易根据溶解度大小和水解难度分为3类；1 .水溶性有机氮，一般不超过总氮的5%的一些简单的游离氨基酸、胺盐和酰胺化合物。没有直接吸收，水解后释放铵离子，是植物的快速氮源。2 .可水解有机氮、水溶性有机氮和可水解有机氮的总量可以是总氮的50-70%。蛋白质和多邻苯二甲酸酯核蛋白植物营养的氮源物质、延迟氮源氨基糖、水解有机氮可根据化学成分的特性分为三类。3.未水解的有机氮酸碱条件下也未水解的有机氮。通过微生物的作用将简单氨基化合物分解为氨的过程，有机氮矿化的两个阶段。根据条件，还会制造有机酸、酒精、醛等比较简单的中间产品。有机氮矿化的第一阶段。4、土壤中的氮转化(Ntransformationinsoils)，1 .有机氮的矿化过程，氨基化，复合含氮有机化合物，简单含氮有机化合物，铵，铵化，土壤微生物降解土壤有机氮形成铵或氨的过程，R R CHN H2 coh rch2 oh NH3能量或r CHN rch NH2 cooh H2Orch cooh NH3能量，第一阶段：硝化，氨，胺，酰胺等转化为亚硝酸盐，反应：2。 通过硝化、氨、特定胺、酰胺等微生物的作用，分两个阶段转化为硝酸氮化合物。，第二阶段：硝化，硝态氮转化为硝态氮，其反应是，通过硝化和生物脱氮等多种微生物对硝态氮的一系列生化还原过程，其反应如下。N2O、N2、NO进入大气层，成为环境问题。3 .生物脱氮，4 .化学脱氮工艺；氨态氮和亚硝酸盐氮的双重分解；pH5-6.5；高温干燥的土壤环境；亚硝酸盐和-氨基化合物相互氧化，氨态氮和亚硝酸盐氮的双重分解；乙酸的酸性，可能不存在于土壤中rn h2h NO2，Roh h22，Roh h22氨-氮结晶点固定作用，氨-氮离子直径和2: 1粘着性矿物结晶框架表面的孔大小相似，可能陷入静坐，陷入固定态铵，或失去植物有效性。6 .有机物对硝西氮的化学固定，土壤有机质的木质素及其衍生物和腐殖质等亚硝酸盐和反应，将亚硝酸盐氮固定为有机物成分的一部分，5，土壤氮的循环及其环境意义，施肥：化学和有机氮肥：粪尿、粪便、堆肥。绿肥、枯叶等化学和有机氮肥、枯枝落叶和其他各种有机含氮生物固氮：固氮菌的作用大气中闪电和固氮灌溉数主要取决于地区、季节和降雨量。1 .来源，2 .氮损失，气流：挥发度与风速成正比；温度：土壤pH:高，挥发性；质感：沙子易挥发。CEC:越小，挥发性越强。肥料氮的种类和应用方法：nh4h co 3(NH4)2so 4n H4 no 3 nh4c lco(NH2)2，(1)氨的挥发，影响因素，2。氮损失，(2)反硝化，有机碳的供给状态NO3-供给(20g/ml，0级反应，与浓度无关)水分和通风状态(水分植物带来的重金属，肥料带来土壤重金属积累)。2.应用土壤酸化板结、生理酸性肥料，为平衡阴阳离子吸收不平衡、阳离子阴离子、电荷，分泌植物根氢离子，使土壤酸化。酸化后，土壤中的钙流失，土壤结构被破坏，判决。3 .使土壤养分比例不平衡，农产品质量超标，长期部分施用氮肥，土壤中氮过多，磷、钾不足。特别是菜园。氮肥施用过量，蔬菜，尤其是叶菜作物的硝酸盐含量超标。4.土壤微生物活性下降，5，施肥引起的环境问题的对策，1。源头控制对策型肥料开发、施肥技术(肥料量、时间、方法等)、钾细菌等微生物资源的开发、利用、有机农业的开发。上海新辉农场有机香波，5，肥料引起的环境问题的对策，2。移动过程控制措施利用生态技术，利用土壤氮、磷的损失、Bayrestoration、生态缓冲区、湿地生态系统、工程技术，利用土壤氮、磷的损失、排水网、沉砂池、渗坑等、氧化塘等、各种含硫矿物：黄铁矿、sphalerite这种矿物在一定条件下溶解，释放无机状态离子，被植物吸收或转化为其他形式。有机物质自然降水，特别是酸沉降区。灌溉水，第三节，土壤硫循环，第一，土壤硫源，含量和形态，1。来源、肥料、乌鲁木齐(mg/L)、含硫肥料组成、有机硫碳结合硫硫-硫氨基酸；非碳结合硫-硫酸脂化合物无机状态硫：可溶吸附状态-在粘土、铁-铝氧化物等上吸附，对土壤s的吸附能力低，容易浸出。矿物状态-石膏(CaSO4.2H2O)、石盐(MgSO4.7H2O)、glauber (Na2SO4)或FeS2，3 .形态，2 .含量，总量在0.01%到0.5%之间，1。有机硫的矿化和固定有机物的C/S300-400可以产生生物硫。2 .矿物的吸附和解吸可以在铁、铝氧化物和水合氧化物、水-铝英石和1:1粘土矿物丰富的土壤中被带正电荷的土壤胶体吸附，但可以容易地被吸附的SO42-其他负离子交换。，3 .硫化物和元素硫的氧化土壤Eh和pH值是影响硫化物氧化的重要因素。第二，土壤硫转化，第三，土壤硫循环，土壤硫平衡，土壤硫输入的主要方法是：大气无机硫(SO2)沉淀。含硫矿物和生物有机物土壤硫输出：植物吸收和土壤淋溶。第四节，土壤碳循环，第一，土壤碳的重要性，土壤有机碳的转化为大气补充CO2，是大气碳的来源和储存库，调节大气中二氧化碳浓度，特别是温室效应与土壤碳的转化直接相关。土壤碳对植物营养没有直接影响，植物从大气中吸收二氧化碳，土壤碳对植物营养、土壤肥力和环境很重要。第一，通过改善土壤碳的重要性、土壤物理特性，形成土壤团聚体的高水分储备，通过一定的渗透性，降低土壤容重土壤生命的养分来源，保持土壤的养分，减少碳的来源和吸收，减少大气碳的平衡和吸收，对全球气候变化有重要影响。第四节，土壤碳循环，第二节，土壤碳含量，自然碳库(1pg=1015g)海洋中的碳：39000pg大气中的碳：750pg陆地中的碳：2200pg普通砂质土0-100cmm碳3.1kg/下雨或灌溉时，气功力发达的土壤吸收了很多雨水或灌溉水，不会引起地表径流或上部停滞现象。毛细管孔(0.02-0.002毫米)用作毛细管，孔中的水具有较大的毛细管电导率，容易被植物吸收。植物的细根、原生动物和真菌很难进入毛孔内，但植物的根和一些细菌可以在其中活动。非活动或无效孔(根的吸收力，无效水；膜状水的内层所施加的力的渗透率，过多的水分正在流失土壤。供水能力土壤渗透速度，水分进入土壤。滴灌，喷灌，渗透灌溉，水资源最大化。主要推动力为：基质电位，重力潜力为定律：不饱和达西定律，土壤水分渗透，渗透：液态水流入土壤的过程，土壤水分的再分配：土壤水分随着重力、吸力倾斜和温度梯度作用而持续移动。3.水分入土和再分配，4 .气体水的运动，推动水蒸气的气压的列车，水压的高处向气压低的地方或温度高的地方扩散。土壤蒸发是水蒸气的扩散运动。表现为土壤水分的扩散和水蒸气的凝结。水蒸气扩散，现在地下水埋深，白天