《土壤养分状况》 (2)ppt课件

1、第第1010章章 土壤营养土壤营养 一一 土壤营养概述土壤营养概述 二二 土壤中的大量元素土壤中的大量元素macroelementsmacroelements 三三 土壤中的微量元素土壤中的微量元素microelementsmicroelements一一 土壤营养概述土壤营养概述 一、植物营养元素一、植物营养元素 二、土壤营养来源二、土壤营养来源 三、土壤营养耗费途径三、土壤营养耗费途径一、植物营养元素一、植物营养元素 土壤营养是指那些主要依托土壤供应的植土壤营养是指那些主要依托土壤供应的植物生长所必需的营养元素。物生长所必需的营养元素。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、

2、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。后13种称为矿质营养。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo 根据植物需求量大小，土壤营养元素可分根据植物需求量大小，土壤营养元素可分为大量元素，中量元素和微量元素。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 微量元素痕量元素：微量元素痕量元素：FeFe，MnMn，CuCu，ZnZn，B B，ClCl，MoMo 有人提出，有人提出，Si, Ni, NaSi, Ni, Na也是植物必需营养也是植物必需营养元素，其中元素，其中SiSi属大量元素，属

3、大量元素，Ni, NaNi, Na属微量属微量元素。元素。目前以为植物必需营养元素有目前以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 主要吸收形状主要吸收形状 主要来源主要来源 在干物质中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

4、0.2微量营养元素微量营养元素微量元素微量元素 吸收形状吸收形状主要来源主要来源含量含量Cl Cl- 土壤土壤0.01Fe Fe3 Fe2 土壤土壤0.01Mn Mn2+土壤土壤0.005B BO33- B4O72-土壤土壤0.002Zn Zn2+土壤土壤0.002Cu Cu+ Cu2+土壤土壤0.0006Mo MoO42-土壤土壤0.00001二、土壤营养的来源二、土壤营养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营养大气降水降尘和地下水矿质营养生物固生物固N biological N-fixationN biological N-fixation

5、对耕作土而言，营养还来源于人工施肥、对耕作土而言，营养还来源于人工施肥、灌溉和农药残留。灌溉和农药残留。大气沉降大气沉降施肥、施肥、灌溉灌溉凋落凋落物归物归还还三、土壤营养的耗费途径三、土壤营养的耗费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

6、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 四土壤中氮的形状四土壤中氮的形状 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 氮在土壤中的含量氮在土壤中的含量 我国土壤含氮量全氮普通在我国土壤含氮量全氮普通在0.4-0.4-3.8g/kg3.8g/kg之间，不同土壤全氮含量有很大差之间，不同土壤全氮含量有很大差别。土壤有机质含量丰富的土壤，含氮量别。土壤有机质含量丰富的土壤，含氮量较高。较高。 氮素肥料施用过多往往呵斥江河湖泊水体氮素肥料施用过多往往呵斥江河湖泊水体的富营养化的富营养化(eutrophicat

7、ion)(eutrophication)和地下水硝和地下水硝态氮态氮NO3-NNO3-N累积从而呵斥污染。累积从而呵斥污染。 普通把土壤含氮量普通把土壤含氮量 0.2%者为者为“高；高；0.2%0.1%之间者为之间者为“中；中；0.1%0.05%者为者为“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

8、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复原过程。生的一系

9、列生化复原过程。2223NONNONONO4 4 化学脱氮过程化学脱氮过程硝酸盐在一定条件下所进展的纯化学分解过程。硝酸盐在一定条件下所进展的纯化学分解过程。 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双分解作用。时的双分解作用。 NH4NO2 2H2O + N2 + 718NH4NO2 2H2O + N2 + 718千卡千卡 5 5 铵态氮的晶穴固定铵态氮的晶穴固定 NH4+NH4+直径与直径与2 2：1 1型粘土矿物晶架外表孔穴型粘土矿物晶架外表孔穴的大小相近，能够堕入晶穴内而变成固定的大小相近，能够堕入晶穴内而变成固定态铵。态铵。

10、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-NH2-NH2，经过微生物，经过微生物和植物的吸收同化，转化成有机态氮。和植物的吸收同化，转化成有机态氮。六氮的循环六氮的循环土壤氮素的调控： C/N比 施肥 激发效应： 1.施用新颖的有机物质激发土壤原来有机质的分解；留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 三土壤中磷的形状三土壤中磷的形

11、状 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要素影响土壤磷有效性的要素一土壤中磷的含量一土壤中磷的含量 我国土壤全我国土壤全P PP2O5P2O5约在约在0.3-3g/kg0.3-3g/kg之间，之间，变幅很大。变幅很大。 就全国主要土类而言，大体上有从南向北就全国主要土类而言，大体上有从南向北逐渐添加的趋势。从东到西也有添加的趋逐渐添加的趋势。从东到西也有添加的趋势。势。 普通当土壤全普通当土壤全P P低于低于0.08-0.1%0.08-0.1%时，土壤时，土壤常出现供常出现供P P缺乏，施磷肥有增产效果。缺乏，施磷肥有增产效果。 土壤有效磷以土壤有

12、效磷以P P素含量为规范素含量为规范 P P2.29=P2O52.29=P2O5，P2O5P2O50.44=P0.44=P土壤供磷情况以土壤有效磷含量表示：土壤供磷情况以土壤有效磷含量表示： 中性或石灰性土壤：中性或石灰性土壤：P10mg/kgP10mg/kg，有效磷缺乏，有效磷缺乏 酸性土壤：酸性土壤：P15mg/kgP15mg/kg，有效磷缺乏，有效磷缺乏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)Dar

13、k red: 10 mg/kg (severely deficient)二磷素的生理作用二磷素的生理作用 磷是植物细胞核的重要组成成分，主要集磷是植物细胞核的重要组成成分，主要集中在植物的种子中。中在植物的种子中。 磷对提高植物抗病性，抗寒性及抗旱才干磷对提高植物抗病性，抗寒性及抗旱才干有良好作用。有良好作用。 磷还能促进根系发育。磷还能促进根系发育。三土壤中磷的形状三土壤中磷的形状 土壤无机磷土壤无机磷 50 509090 土壤有机磷土壤有机磷 10 105050 水溶性水溶性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

14、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。 土壤中有机磷含量普通低于无机磷。土壤中有机磷含量普通低于无机磷。 土壤中有机磷，大多要经微生物作用，使土壤中有机磷，大多要经微生物作用，使之转化为无机态有效磷，才干被植物吸收之转化为无机态有效磷，才干被植物吸收利用。利用。2 2 无 机 态 磷无 机 态 磷 i n o r g a n i c i n o r g a n i c phosphorusphosphorus 1 1磷酸钙，镁类化合物即钙磷、镁磷磷酸钙，镁类化合物即钙磷、镁磷 2 2磷

15、酸铁和磷酸铝类化合物即铁磷、铝磷酸铁和磷酸铝类化合物即铁磷、铝磷磷 3 3闭蓄态磷闭蓄态磷闭蓄态磷闭蓄态磷 由氧化铁或氢氧化铁胶膜包被着的磷酸盐由氧化铁或氢氧化铁胶膜包被着的磷酸盐以铁盐为主，也有少量铝盐和钙盐，以铁盐为主，也有少量铝盐和钙盐，称闭蓄态磷。称闭蓄态磷。 闭蓄态磷占无机磷的比例很大，尤其在强闭蓄态磷占无机磷的比例很大，尤其在强酸性土壤中，往往超越酸性土壤中，往往超越50%50%，砖红壤中甚至，砖红壤中甚至可高达可高达90%90%。 闭蓄态磷普通对植物无效。闭蓄态磷普通对植物无效。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

16、速效磷速效磷 指植物根系能吸收的指植物根系能吸收的H2PO4-H2PO4-，HPO42-HPO42-，PO43-PO43-等阴离子，含量很低，普通只需几个等阴离子，含量很低，普通只需几个 几十个几十个ppmppm。 速效磷含量可作为土壤供磷目的：速效磷含量可作为土壤供磷目的： 5mg/kg 20mg/kg 20mg/kg 极高极高2 2 迟效磷迟效磷 指溶解度低，植物根系不能直接吸收，但指溶解度低，植物根系不能直接吸收，但经过一段时间后，较易转化为磷酸根离子经过一段时间后，较易转化为磷酸根离子的磷化合物。的磷化合物。 包括磷酸八钙包括磷酸八钙Ca8H2Ca8H2PO4PO46 6，新近构成的，

17、新近构成的FeFe，AlAl，MnMn等的磷酸盐及正在矿质化的有等的磷酸盐及正在矿质化的有机磷化合物。机磷化合物。 占全磷的占全磷的10-20%10-20%。3 3 极迟效磷极迟效磷 普通植物很难吸收利用的化合物，包括磷普通植物很难吸收利用的化合物，包括磷灰石，老化的灰石，老化的FeFe，AlAl，MnMn的磷酸盐及稳定的磷酸盐及稳定的有机化合物。的有机化合物。 约占全磷的约占全磷的80-90%80-90%。上述上述3 3种磷维持着如下的动平衡种磷维持着如下的动平衡关系：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 (影响矿化率影

18、响矿化率的要素的要素) 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 生生物固定物固定 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要素影

19、响土壤磷有效性的要素 1)pH1)pH 2)2)土壤有机质数量及分解情况土壤有机质数量及分解情况 3)3)土壤中土壤中Fe3+Fe3+，Al3+Al3+，Mn2+Mn2+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 能够是影响磷的固定的最重要要素，能够是影响磷的固定的最重要要素，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情况土壤有机质数量及分解情况 有机质能添加有机质能添加P P的有效性。的有效性。 有机质分解的某些中间产物能与有机质分解的某些中间产物能与Al

20、3+Al3+，Fe3+Fe3+，Mn2+Mn2+，Ca2+Ca2+等构成螯合物，从而减等构成螯合物，从而减少磷的化学固定；少磷的化学固定； 有机质分解产生的有机酸，可添加石灰性有机质分解产生的有机酸，可添加石灰性土壤中固定态土壤中固定态P P的有效性。的有效性。3) 3) 土壤中土壤中Fe3+Fe3+，Al3+Al3+，Mn2+Mn2+等等离子的数量离子的数量 这些离子数量多，这些离子数量多，P P被固定的机率大，有效被固定的机率大，有效性那么要降低。性那么要降低。4) 4) 微生物活动微生物活动 微生物可促进有机态微生物可促进有机态P P的矿化和分解，从而的矿化和分解，从而促进促进P P的有

21、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，但有后效。累积叠加利用率可达叠加利用率可达86%86%。 利用率低的缘由：利用率低的缘由： 水溶性磷的固定、磷在土壤中挪动性小。水溶性磷的固定、磷在土壤中挪动性小。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.调理土壤调理土壤pHpH2.2.添加有机质添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协作用有机胶体络协作用有机酸的溶解作用有机酸的溶解作用有机阴离子

22、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 三土壤中钾的形状三土壤中钾的形状 四土壤中钾的转化四土壤中钾的转化一含量一含量 我国土壤全钾量我国土壤全钾量K2OK2O远高于远高于N N，P P含量，而且变含量，而且变幅很大，少的只需万分之几，多的可达幅很大，少的只需万分之几，多的可达4-5%4-5%。 红壤、砖红壤等风化剧烈，是含钾量最低的土壤红壤、砖红壤等风化剧烈，是含钾量最低的土壤种类。华南砖红壤地域土壤全钾最少，平均缺乏种类。华南砖红壤地域土壤全钾最少，平均缺乏

23、0.5%0.5% 西北，华北，东北黄土母质地域的旱地土壤含钾西北，华北，东北黄土母质地域的旱地土壤含钾较多，平均为较多，平均为2-2.5%2-2.5%左右。左右。我国地域性分布规律：由北向南、由西向东我国地域性分布规律：由北向南、由西向东渐减，东南地域土壤多缺钾。渐减，东南地域土壤多缺钾。二钾素的生理功能二钾素的生理功能 钾能加速植物对二氧化碳的同化过程，促钾能加速植物对二氧化碳的同化过程，促进碳水化合物的转移，促进蛋白质的合成进碳水化合物的转移，促进蛋白质的合成和细胞的分裂和细胞的分裂 加强植物抗病力，减少植物蒸腾，提高抗加强植物抗病力，减少植物蒸腾，提高抗旱性。旱性。三土壤中钾的形状三土壤

24、中钾的形状 1 1 无效态钾无效态钾 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 存在于难于风化的矿物中的钾，如白云母，存在于难于风化的矿物中的钾，如白云母，正长石，斜长石中的钾，约占土壤全钾量正长石，斜长石中的钾，约占土壤全钾量的的90%90%以上。以上。2 2 缓效钾缓效钾 被被2 2：1 1型层状粘土矿物所固定的钾以及水型层状粘土矿物所固定的钾以及水云母，黑云母中的钾。普通占全钾的云母，黑云母中的钾。普通占全钾的2-6%2-6%。这部分钾植物不能直接吸收，但它易于转这部分钾植物不能直接吸收，但它易于转化为速效态钾，并与速效钾坚持一定动平化为速效态钾，并与速效钾坚持

25、一定动平衡关系。衡关系。3 3 速效钾速效钾 主要指土壤溶液中的主要指土壤溶液中的K+K+和吸附在土壤胶体和吸附在土壤胶体上的钾离子。植物易于吸收利用。上的钾离子。植物易于吸收利用。 速效钾占土壤全钾的千分之几到速效钾占土壤全钾的千分之几到1-2%1-2%。而。而其中吸附在胶体上的钾离子交换性钾其中吸附在胶体上的钾离子交换性钾占速效钾的占速效钾的90%90%。 速效钾含量程度分级速效钾含量程度分级 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，防止在施用化学钾肥时，应分次，适量，防止一次过量；一次过量； 宜条施或穴施，提高钾的饱和度，