土壤学-第9章土壤养分循环课件

第八章提问1、什么叫潜性酸？表示其大小的指标是什么？2、土壤缓冲性的概念？和意义？3、交换性Al3＋和H+何者是南方土壤酸化的主要原因，为什么?4、在砂质和粘质土壤上施入同品种等量的化肥，在何种土壤上见效快？为什么?5、对于等量的交换性Ca2+而言，它在酸性土上的有效高？还是在碱性土上的有效性高？为什么？华中农业大学资源与环境学院－吕国安第八章提问1、什么叫潜性酸？表示其大小的指标是什么？华中农业第九章土壤养分循环

SoilNutrientCycling第九章土壤养分循环

SoilNutrientCycl土壤养分－是指主要依靠土壤来供给的植物必需营养元素。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土壤肥力的重要组成部分，是四大肥力因素之一。

土壤养分的基本概念在植物必需的17种营养元素中：（碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼、氯和镍

）

碳、氢、氧、氮四种元素约占植物体干重的95％。

碳主要来自空气中的二氧化碳；

氢来自水；

氧可来自水，也可来自空气；

氮除豆科作物大部分取自于根瘤菌固定空气中的氮外，其它所需的矿质养料都是作物从土壤中吸取的。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤养分－是指主要依靠土壤来供给的植物必需营养元素。土壤有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养分

速效养分－在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸收利用的土壤养分。

无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。

土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。土壤养分的基本概念华中农业大学资源与环境学院－吕国安有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的速效养分作物所必需的营养元素

亚农（Arnon）1954年对植物“必需”的养料元素定了三条标准：

（1）如果缺少这种元素，植物就不能正常生长或不能完成生命周期

（2）这种元素不能被其他元素所代替，它有其本身所具有的营养作用。

（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安作物所必需的营养元素17种必需的营养元素一般根据植物体内含量的多少划分为大量营养元素和微量营养元素：大量元素（macronutrients）：C、H、ON、P、K、S、Mg、Ca（9种）微量元素（micronutrients）：B、Cl、Mn、Fe、Cu、Zn、Mo、Ni（8种）17种必需的营养元素一般根据植物体内含量的多少划分为大量营养

这是路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于1973年首先使用的名称。按习惯标准：

大量元素：植物对这种元素的需要量超过1%。前九种属之。前九个占干体重的绝大多数，即植物吸收的数量大，通常占植物干重千分几到百分之几十。

微量元素：植物对这种元素的需要小于植物干重的0.1%。

大量元素和微量元素华中农业大学资源与环境学院－吕国安这是路密斯（Loomis）和许尔（Shull）于

土壤养分三要素氮、磷、钾称为“氮、磷、钾三要素”或“肥料三要素”。简称土壤养分三要素。其所以重要就在于必需经常调节其供不应求的状况，而不是指它们在作物营养中所起的作用。华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤养分三要素氮、磷、钾称为“氮、磷、钾三要

指来自土壤的养分元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程。包括：①生物从土壤中吸收养分；②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，释放养分；④养分再次被生物吸收。土壤养分循环是土壤圈物质循环的重要组成部分，是一个复杂的生物地球化学循环过程。华中农业大学资源与环境学院－吕国安指来自土壤的养分元素通常可以反复的再循环和利用,典型本章要求要求深刻理解和熟练掌握的重点内容有：

1、土壤中各种养分的含量、形态和转化规律。2、影响土壤养分有效性的因素。3、土壤养分状况的调节途径。4、土壤养分的动态平衡。要求一般理解和掌握的内容有：

土壤养分的含量。难点：土壤养分的循环与转化，养分的调节，影响土壤养分有效性的因素。本章要求本章内容第一节土壤氮素循环

第二节土壤磷和硫的循环

第三节土壤中的钾钙镁第四节土壤中的微量元素循环第五节土壤养分平衡及有效性本章内容第一节土壤氮素循环

第二节土壤磷和硫的循环

第第一节土壤氮素循环

SOILNITROGENCYCLING第一节土壤氮素循环

SOILNITROGENCYCLIN第一节土壤氮素循环

SOILNITROGENCYCLING第一节土壤氮素循环

SOILNITROGENCYCLIN土壤氮素循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤氮素循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安一、土壤氮的来源、形态和含量

Sources、formsandcontentofSoilNitrogen

一、土壤氮的来源、形态和含量

Sources、forms

1．含量

土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和农业措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影响，变异性很大。我国耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之间，高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土壤耕层含N量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之间。（如表11-1）。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安1．含量华中农业大学资源与环境学院－吕国安含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0.05%<0.05%

等级

高中低极低一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的氮量为土壤供氮能力的良好指标。华中农业大学资源与环境学院－吕国安含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0生物固氮雨水和灌溉施肥：有机肥和化肥2、来源华中农业大学资源与环境学院－吕国安生物固氮2、来源华中农业大学资源与环境学院－吕国安氮素的来源

1．生物固氮作用

土壤中有固氮作用的微生物有三大类：

（1）共生固N菌

包括根瘤菌和一些放线菌、蓝藻菌，与豆科作物共生为主，固N能力强。温带耕地中：紫花苜蓿每年每公顷固N量约为225~300kg三叶草根瘤菌固N约为150~210kg紫云英根瘤菌固N约为90~112kg绿萍—蓝藻为150~225kg华中农业大学资源与环境学院－吕国安氮素的来源1．生物固氮作用土壤中有固氮作用的微生物有三大（2）自身固氮菌

有两种：分为好气性和嫌气性细菌，它们均需要有机质作为能源。还有具有光合作用能力的蓝绿藻也能自生固N，自生固N菌的固N能力不高，在温带耕地土壤中好气自生固N菌的固N量每年每公顷只有7.5~45kg，在热带森林地约为75~225kg，草地约45~450kg。嫌气性自生固菌的固N能力不如好气性固N菌强，但它在水田中对土壤氮素的补给具有重要意义。（3）联合固N菌

某些固N微生物与植物根系有密切关系，有一定的专一性，但不如共生关系那样严格，如固N螺菌与玉米，多黏杆菌与小麦都有较强的亲和性，能联合固氮。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安（2）自身固氮菌有两种：分为好气性和嫌气性细菌，它2．大气降水及雷电现象

NO2、N2O、NO和NH3；烟道排出的氮化物；N2、H2通过雷电合成NH3随降水一起输入土壤。据测定在温带随降水进入土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年。

3．由灌溉水输入的氮

地下水中NO3-，高达10mgL-1，群众称为“肥水”。

4．施用肥料

包括农家有机肥料和化学氮素肥料

华中农业大学资源与环境学院－吕国安2．大气降水及雷电现象NO2、N2O、NO和NH3；烟道排SoilOrganicN(R-NH2)SoilInorganicN(NH4+,NO3-)氮的来源：NH4+Colloid晶格释放生物固氮有机残体化肥N大气中的氮灌溉降雨Colloid华中农业大学资源与环境学院－吕国安SoilSoil氮的来源：NH4+Colloid晶格释放生物3、形态形态组分相对含量有效性有机态有机物质、腐殖质>95%迟（无）效无机态溶液中的NO3-、溶液和胶体上的NH4+、气态<5%速效华中农业大学资源与环境学院－吕国安3、形态形态组分相对含量有效性有机态有机物质、腐殖质1．有机态氮占全氮的绝大部分，92~98%。有机氮的矿化率只有

3~6%。（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50~70%，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30~50%，主要可能是杂环态氮、缩胺类土壤氮素的存在形态华中农业大学资源与环境学院－吕国安1．有机态氮土壤氮素的存在形态华中农业大学资源与环境学院－吕2．无机态氮

土壤无机氮占全氮1~2%(1~50ppm)。最多不超过5~8%；

（1）铵态氮(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（NO3-N）在土壤主要以游离态存在。

（3）亚硝态氮（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（N2）

华中农业大学资源与环境学院－吕国安2．无机态氮华中农业大学资源与环境学院－吕国安4、土壤氮素含量的影响因素(1)植被

土壤氮素含量与土壤有机质丰缺程度一般呈正相关,故土壤氮素的累积取决于进入土壤的有机物质数量。一般：草本植物>木本植物豆科植物>禾本科植物阔叶植物>针叶植物落叶植物>常绿植物

(2)气候对有机质的累积有极大的影响。其中起决定作用的是温度和湿度。温度越高，有机质分解越快，OM含量低，N少。湿度越高，有机质分解越慢，OM累积多，N多。

(3)质地粘土>壤土>砂土

(4)地形和地势地形和地势影响土壤水、热条件的再分布地势愈高,含氮量愈多土壤氮素南坡低于北坡

(5)耕作措施及其它华中农业大学资源与环境学院－吕国安4、土壤氮素含量的影响因素(1)植被土壤氮素含量与土壤有二、土壤N循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安二、土壤N循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安（一）固氮作用

NitrogenFixationN2+6H++6e-2NH3（一）固氮作用

NitrogenFixationN21、共生固氮

Symbioticnitrogenfixation豆科植物：固氮细菌（苜蓿根瘤菌、三叶草根瘤菌…）豆科植物（紫花苜蓿、三叶草、大豆、苕子）根瘤豆科植物供养固氮细菌，固氮细菌固氮华中农业大学资源与环境学院－吕国安1、共生固氮

Symbioticnitrogenfix结构根瘤菌根瘤华中农业大学资源与环境学院－吕国安结构根瘤菌根瘤华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院－吕国安共生关系：植物光合作用向根瘤菌提供C源根瘤菌向植物提供NÞ共生根瘤菌organic-CN2organic-N华中农业大学资源与环境学院－吕国安共生关系：植物光合作用向根瘤菌提供C源Þ共生根瘤菌org固氮量：紫花苜蓿»100-250kgN/ha/yr大豆和豌豆

»较低施氮肥

降低氮的固定华中农业大学资源与环境学院－吕国安固氮量：紫花苜蓿华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院－吕国安共生固氮–非豆科微生物放线菌-Frankia

植物：非豆科木本双子叶植物与固氮放线菌Frankia共生形成根瘤固氮,这些植物对绿化荒山、防止水土流失和保护生态环境等具有重要的作用,它们是陆地生态系统中的重要供氮者.（能与25个属的植物共生固氮，如桤木、杨梅、苏铁、罗汉松等）

华中农业大学资源与环境学院－吕国安共生固氮–非豆科微生物华中农业大学资源与环境学院－吕国2、非共生固氮

NonsymbioticN-fixation*细菌和蓝绿藻blue-greenalgae-好气和嫌气-固氮量很低:5-50kg/ha/yr

-与土壤中有效N有关华中农业大学资源与环境学院－吕国安2、非共生固氮

NonsymbioticN-fixatio（二）矿化作用和同化作用

Mineralizationvs.Immobilization1、概念：土壤中的有机氮在土壤微生物的作用下逐渐分解成氨的过程。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）矿化作用和同化作用

Mineralizationvs2、步骤：有机氮氨基化作用aminizationR—NH2NH3ammonification氨化作用H2O华中农业大学资源与环境学院－吕国安2、步骤：有机氮氨基化作用aminizationR—NH2N3、条件：通气和嫌气条件营养条件（异养型的微生物、细菌、真菌和放射菌）温度敏感pH4.8~5.2华中农业大学资源与环境学院－吕国安3、条件：通气和嫌气条件华中农业大学资源与环境学院－吕国安4、铵离子的去向与土壤胶体上的阳离子进行阳离子交换被晶格固定和土壤有机质形成氨基和酰氨基.挥发硝化同化华中农业大学资源与环境学院－吕国安4、铵离子的去向华中农业大学资源与环境学院－吕国安同化作用：土壤中的无机态N被土壤微生物（或植物）吸收转变为有机氮的过程。华中农业大学资源与环境学院－吕国安同化作用：土壤中的无机态N被土壤微生物（或植物）吸收转变为有（三）硝化作用

Nitrification 1、概念：氨在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下氧化成硝酸的过程。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（三）硝化作用

Nitrification 1、概念：氨在亚2、步骤：亚硝化细菌nitrosomonas+3O2+O2硝化细菌nitrobacter（1）亚硝化作用（nitrosification）（2）硝化作用（nitrification）华中农业大学资源与环境学院－吕国安2、步骤：亚硝化细菌nitrosomonas+3O2+O3、特点：需要分子态氧的参加酸化吸附态的转化成非吸附态的华中农业大学资源与环境学院－吕国安3、特点：需要分子态氧的参加华中农业大学资源与环境学院－吕国4、条件好气条件（空气中氧气的含量不能小于5%）温度25~35℃湿度：田间持水量的50%~70%pH:5.5~10，最适：7~9营养：Cu和Mo有利，但过量的NH4+有害华中农业大学资源与环境学院－吕国安4、条件好气条件（空气中氧气的含量不能小于5%）华中农业大学（四）反硝化作用

Denitrification 1、概念：土壤中硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成氧化氮或氮气的过程。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（四）反硝化作用

Denitrification 1、概念：2、过程：2、过程：3：条件：嫌气（土壤空气中的氧气含量小于1%）湿度：淹水有利有机质含量：高（异养型，还原需要能量）pH：7~8.2温度：30~35℃NO3-，NO2-，N2O的存在（基质，电子接受体）华中农业大学资源与环境学院－吕国安3：条件：嫌气（土壤空气中的氧气含量小于1%）华中农业大学资注意!!!*代谢还原不是反硝化作用，因为没有产生氮气。NO3-生物NO3-®

NH4+

organic-N-N被还原成蛋白质的形态华中农业大学资源与环境学院－吕国安注意!!!*代谢还原不是反硝化作用，因为没有产生氮气。旱地土壤中能否存在反硝化作用？局部存在嫌气条件；施用过量的有机质；根际范围内。即使在通气良好的旱地土壤中，氮肥的反硝化损失可达15%以上。华中农业大学资源与环境学院－吕国安旱地土壤中能否存在反硝化作用？局部存在嫌气条件；即使在通气良反硝化作用带来的问题植物有效氮的损失；增加了大气中N2O的含量。反硝化作用的益处：减少了NO3-和NO2-对地下水的污染。华中农业大学资源与环境学院－吕国安反硝化作用带来的问题植物有效氮的损失；反硝化作用的益处：减少（五）氮的淋失

NitrogenLeaching华中农业大学资源与环境学院－吕国安（五）氮的淋失

NitrogenLeaching华中农业大Nitrogen(nitrate)Leaching富营养化Eutrification华中农业大学资源与环境学院－吕国安Nitrogen(nitrate)Leaching富营（六）氨的挥发

AmmoniaVolatilization尿素Urea:CO(NH2)2→NH3↑+CO2+H2O氨或铵离子NH4OH（NH3·H2O）→NH3↑＋H2O

华中农业大学资源与环境学院－吕国安（六）氨的挥发

AmmoniaVolatilization有利于氨挥发的条件pH值高；CEC低；质地轻；土壤含水量低；施肥深度浅。华中农业大学资源与环境学院－吕国安有利于氨挥发的条件pH值高；华中农业大学资源与环境学院－吕国（七）晶格固定CrystallatticefixationofnitrogenP=层面I=层间e=边华中农业大学资源与环境学院－吕国安（七）晶格固定P=层面I=层间2：1型蒙脱石华中农业大学资源与环境学院－吕国安2：1型蒙脱石华中农业大学资源与环境学院－吕国安发生固定的条件：粘土矿物类型水分条件氨离子的数量华中农业大学资源与环境学院－吕国安发生固定的条件：粘土矿物类型华中农业大学资源与环境学院－吕国水分条件湿干华中农业大学资源与环境学院－吕国安水分条件湿干华中农业大学资源与环境学院－吕国安三、土壤氮素调节三、土壤氮素调节土壤氮素的调控华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤氮素的调控华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤氮素调节

有效化过程：氨化和硝化作用无效化过程：反硝化、氨挥发、化学脱氮作用缓效化过程：晶格固定

1．利用有机物质C/N比值与土壤有效氮的相互关系，来调节土壤氮素状况（如图所示）

C/N30，30~15，15

2．人为施用肥料一是施用化学氮肥，以增加土壤有效氮素的不足。二是施用鲜嫩的秸秆、绿肥等，因C/N很小，开始分解就有多余的氮素供给，又能激发原有有机质的分解，称为激发效应。同时，施用矿质氮肥后，也有激发效应。目前，这一现象的机理不十分清楚。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤氮素调节有效化过程：氨化和硝化作用1．利用有机物质C/C/N华中农业大学资源与环境学院－吕国安C/N华中农业大学资源与环境Alfalfa,peas,grassLowC:N(highNcontent)华中农业大学资源与环境学院－吕国安Alfalfa,peas,grassLowC:N(hstraw,bark,sawdustHighC:N(lowN)华中农业大学资源与环境学院－吕国安straw,bark,sawdustHighC:N(

施肥华中农业大学资源与环境学院－吕国安施肥华中农业大学资源与环境学院－

淹水、灌溉1、在水田剖面的不同层次上，氮素的形态不同；2、在水田中无机氮素以铵态氮为主；3、反硝化作用明显；华中农业大学资源与环境学院－吕国安淹水、灌溉1、在水田剖面的不同层次上，氮素的形第二节土壤磷和硫的循环

SoilPhosphorusandSulfur第二节土壤磷和硫的循环

SoilPhosphorusa土壤学-第9章土壤养分循环ppt课件黄瓜黄瓜土壤学-第9章土壤养分循环ppt课件水体的质量

富营养化藻类的生长-嫌气水体的质量富营养化（一）土壤P含量0.02%~0.11%（P）（P2O5）×0.44=P一、土壤磷的含量和形态华中农业大学资源与环境学院－吕国安（一）土壤P含量一、土壤磷的含量和形态华中农业大学资源与环境土壤磷含量土壤中磷素的来源自然土壤中的全磷最初来源是由岩石矿物风化而来的，原生矿物的含磷量为0.12%左右，主要取决于母质类型和风化成土条件；耕作土壤与施肥密切相关。土壤磷的含量及影响因素1．土壤磷的含量

一般来说，土壤的磷素含量都在0.2%以下，红壤、黄壤含磷只有0.04%。我国土壤全磷的含量在0.02%—0.11%之间。从总体来说，自北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的。华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤磷含量土壤中磷素的来源土壤磷的含量及影响因素华中农业大学2．影响土壤磷含量的因素

（1）母质中矿物成分的不同；

基性岩

＞

酸性岩

碱性沉积体＞酸性沉积体

如，由石灰性风化体形成的红壤的含磷量比别的红壤多得多。（2）土壤质地的差别

土壤细粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。

（3）P在土壤剖面上的分布华中农业大学资源与环境学院－吕国安2．影响土壤磷含量的因素华中农业大学资源与环境学院－吕国安

从上到下，磷的含量逐渐降低。原因

①磷的迁移率很低；②植物根系的富积；③有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，上层较强。④耕作制度和施肥的影响；华中农业大学资源与环境学院－吕国安从上到下，磷的含量逐渐降低。原因华中农业大学资源与（二）土壤中P的形态：总的分为：无机形态（无机磷）有机形态（有机磷）（1）无机磷形态水溶态P含量在0.003~0.3mg/L，以三种磷酸离子的不同比例存在，取决与溶液pH值。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）土壤中P的形态：华中农业大学资源与环境学院－吕国安acidsoilsalkalinesoils华中农业大学资源与环境学院－吕国安acidsoilsalkaline华中农业大学资源与环境学2.吸附态P*与土壤胶体产生强烈的吸附作用(专性吸附）-与铁铝氧化物的吸附 -硅酸盐粘土矿物的边面吸附(特别是与高岭石)华中农业大学资源与环境学院－吕国安2.吸附态P*与土壤胶体产生强烈的吸附作用(专性吸附）华占无机磷的99％以上。酸性土 Fe—P和Al—P FePO42H2O,（粉红铁矿）AlPO42H2O（磷铝石）石灰性和碱性土Ca—P和Mg—P闭蓄态P（OccludedP）O—P3.矿物态P华中农业大学资源与环境学院－吕国安占无机磷的99％以上。3.矿物态P华中农业大学资不同种类的Ca—PpH68溶解度高低有效性高低

Ca(H2PO4)2磷酸一钙CaHPO4磷酸二钙Ca3(PO4)2磷酸三钙Ca8H2(PO4)磷酸八钙Ca5(PO4)3OH

羟基磷灰石华中农业大学资源与环境学院－吕国安不同种类的Ca—PpH68溶解度高低有效性高低Ca(H（二）有机P有机P：20-80%（表土）植素类核酸类（nucleicacid）磷脂类（phospholipids）华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）有机P有机P：20-80%（表土）华中农业二、土壤磷循环与转化（一）土壤磷的循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安二、土壤磷循环与转化（一）土壤磷的循环华中农业大学资源与环境（二）土壤磷的转化磷的固定（P—Fixation)——土壤中的有效态P转化成无效态的P的过程。固磷机制：（1）化学沉淀机制Fe3++2H2PO4

-+2H2O→2H++Fe(OH)2H2PO4可溶的粉红磷铁矿（不溶的）华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）土壤磷的转化磷的固定（P—Fixation)—（2）表面反应机制土壤OHOHOH+H2PO4-土壤OHOHH2PO4华中农业大学资源与环境学院－吕国安（2）表面反应机制土壤OHOHOH+H2PO4-土壤OH（3）闭蓄机制H2PO4-HPO4=Fe(OH)3当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局部的pH升高，可在粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氢氧化铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。Fe(OH)3PKs=37~38 粉红磷铁矿：PKs=33~35 胶膜有铁铝质的、钙质的。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（3）闭蓄机制H2PO4-Fe(OH)3当磷在土壤中溶度积：土壤中Fe3+的含量与土壤的pH关系密切华中农业大学资源与环境学院－吕国安溶度积：土壤中Fe3+的含量与土壤的pH关系密切华中农业大(4）生物固定机制C:P>200:1~300:1

有机质C/P比为200∶1~300∶1，当微生物分解C/P比大的土壤有机质时，微生物和作物对磷素就会发生竞争吸附，产生生物固定。

特点：①表聚性；②暂时无效；③把无机磷→有机磷。 华中农业大学资源与环境学院－吕国安(4）生物固定机制C:P>200:1~300（三）提高土壤有效磷的途径调节土壤酸碱度提高土壤有机质含量土壤淹水集中施肥，或与有机肥堆沤后施用。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（三）提高土壤有效磷的途径调节土壤酸碱度华中农业大学资源与环水溶性P植物有效性酸性土壤中中性和碱性土壤中调节土壤酸碱度华中农业大学资源与环境学院－吕国安水溶性植物有效性酸性土壤中中性和碱性土壤中调有效性较高的是在pH6-7华中农业大学资源与环境学院－吕国安有效性较高的是在pH6-7华中农业大学资源与环境学院2.提高土壤有机质含量作用：有机质含有有机P有机质的屏蔽作用有机酸的溶解作用华中农业大学资源与环境学院－吕国安2.提高土壤有机质含量作用：华中农业大学资源与环境学院－

土壤有机质的作用机理：

①有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少了土壤对磷的吸附。

②有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定态磷释放为可溶态。③腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷酸根的吸附。

④有机质分解产生的CO2,溶于水形成H2CO3,增加钙、镁、磷酸盐的溶解度。华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤有机质的作用机理：华中农业大学资源与环境学院－吕国安3.降低土壤的Eh值提高土温集中施肥，缩短与土壤根系的距离。华中农业大学资源与环境学院－吕国安3.降低土壤的Eh值华中农业大学资源与环境学院－吕国安

土壤淹水对提高磷有效性的机理

①酸生土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了它们对磷的固定；碱性土壤pH有所下降，能增加磷酸钙的溶解度；反之，若淹水土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。②土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低价铁,磷酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。③包被于磷酸表面铁质胶膜还原，提高了闭蓄态磷的有效度。华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤淹水对提高磷有效性的机理华中农业大学资源与SULFURINSOILS三、土壤硫三、土壤硫（一）概述*无机态硫和有机态硫*植物吸收SO4=*缺S症状植株矮小新叶发黄*环境问题： 酸化 -酸雨 -硫酸氧化华中农业大学资源与环境学院－吕国安（一）概述*无机态硫和有机态硫华中农业大学资源与环境学院－吕华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院－吕国安AcidMineDrainageResultofAcidMineDrainage华中农业大学资源与环境学院－吕国安AcidMineDrainageResultofAc（二）S的循环

（SulfurCycle）有机SS-2SO4-2(So)1.矿化2.同化3.氧化3444.还原植物&动物华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）S的循环

（SulfurCycle）有机SS-2SO土壤中硫的循环及转化

土壤硫的输入主要途径有:①大气无机硫(SO2)的沉降。②含硫矿物质和生物有机质土壤硫的输出：主要是植物吸收和土壤淋洗。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤中硫的循环及转化土壤硫的输入主要途径有1、有机硫的矿化和固定

有机质的C/S<300-400，则有利于有机硫的矿化，而C/S>300-400,则就有可能产生生物固硫。2、矿物质的吸附和解吸在富含铁、铝氧化物和水化氧化物、水铝英石及1:1型粘粒矿物为主的土壤，硫酸根(SO42-)有可能被带正电荷的土壤胶体所吸附,但吸附的SO42-容易被其它阴离子交换。

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。土壤硫转化主要包括:华中农业大学资源与环境学院－吕国安1、有机硫的矿化和固定2、矿物质的吸附和解吸3、硫化物和元

FeS2FeS+S(10.20)2FeS+2H2O+9/2O2Fe2O3+2H2SO4(10.21)2S+3O2+2H2O2H2SO4(10.22)S2-+2O2SO42-(10.23)华中农业大学资源与环境学院－吕国安华中农业大学资源与环境学院S的氧化和还原*氧化（Oxidation）S-2—(O2)→SO4-2

*自养型的微生物 从S的氧化中获得能量*酸化过程 SorS-2—(O2)→H2SO4华中农业大学资源与环境学院－吕国安S的氧化和还原*氧化（Oxidation）华中农业大学还原（Reduction）+e- +e-SO4-2So

S-2*嫌气的过程

微生物利用S作为电子接受体

通过硫酸还原细菌进行华中农业大学资源与环境学院－吕国安还原（Reduction）*S-2具有毒害作用：

-形成H2S气体

-与Pb,Cd,Zn反应生成有毒的化合物*绝大部分是异养型的微生物

-有机质提供能源华中农业大学资源与环境学院－吕国安*S-2具有毒害作用：华中农业大学资源与环境学院－吕国安第三节土壤中的钾钙镁PotassiumCalciumandMagnesiuminsoils第三节土壤中的钾钙镁PotassiumCalciuma一、土壤钾的形态和含量（一）含量土壤全K含量：0.5~2.5%(5~25g/kg)K×1.2=K2O影响含量的因素：母质风化及成土条件质地华中农业大学资源与环境学院－吕国安一、土壤钾的形态和含量（一）含量华中农业大学资源与环境学院－（二）形态及有效性形态有效性存在位置相对含量%水溶性钾交换性钾速效的溶液中的K胶体上的K1~2%非交换性钾缓效的黑云母、伊利石、蛭石和晶穴中的K1~10%矿物钾无效钾长石、白云母90~99%（二）形态及有效性形态有效性存在位置相对含量%水溶性钾速效的释放二、土壤钾的转化无效钾速效钾缓效钾淋失有机体固定吸收分解华中农业大学资源与环境学院－吕国安释放二、土壤钾的转化无效钾速效钾缓效钾淋失有机体固定吸收分解三、土壤钾的固定和释放及其影响因子（一）土壤钾的固定及影响因素钾的固定概念：土壤中的速效钾转化为缓效钾的过程。影响因素：粘土矿物类型土壤质地土壤水分条件土壤酸碱性（聚合铝离子的作用）华中农业大学资源与环境学院－吕国安三、土壤钾的固定和释放及其影响因子（一）土壤钾的固定及影响因以晶穴为固定条件，干湿交替为动力，将交换性K离子固定为非交换性K，失去生物学有效性。归纳：华中农业大学资源与环境学院－吕国安以晶穴为固定条件，干湿交替为动力，将交换性K离子固定为（二）土壤钾的释放及影响因子钾的释放：土壤中缓效钾转化为速效钾的过程。释放特点：①释放的速效性钾主要是来自固定态及黑云母种的易风化钾；②土壤交换性钾减少时，非交换性钾才释放；③转化的强度和数量取决于土壤速效钾和缓效钾的含量，缓效钾含量可作为土壤供钾潜力的指标；④干燥、灼烧和冰冻一般有利于钾的释放。华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）土壤钾的释放及影响因子钾的释放：土壤中缓效钾转化为速效（一）土壤中Ca的含量、形态和转化含量：地壳中钙的平均含量为36.4g/㎏(Ca),土壤中全钙的含量主要受成土母质、风化条件、淋溶强度、耕作利用方式的影响，不同的土壤差异很大。

形态：矿物态钙——存在于矿物晶格中的钙，占全Ca的40~90%，植物难以吸收利用交换性钙——土壤胶体表面吸附钙，植物可利用钙溶液钙——土壤溶液中的Ca离子，植物可利用钙转化：矿物态钙风化后以离子形态进入土壤溶液，一部分被土壤胶体吸附成为交换性钙，而交换性钙与溶液中的钙处在一种动态平衡之中。四、土壤中的钙镁华中农业大学资源与环境学院－吕国安（一）土壤中Ca的含量、形态和转化含量：地壳中钙的平均含量为（二）土壤中Mg的含量、形态和转化含量：地壳中镁的平均含量为19.3g/㎏(Mg),土壤中全镁的含量主要受成土母质、风化条件的影响，不同的土壤差异很大。形态：矿物态镁——占全Mg的40~90%，植物难以吸收利用交换性镁——土壤胶体表面吸附的镁，植物可利用的镁非交换性镁——能被酸提出的潜在镁溶液镁——土壤溶液中的Mg离子，植物可利用钙转化：矿物态镁↔非交换性镁↔交换性镁↔溶液镁华中农业大学资源与环境学院－吕国安（二）土壤中Mg的含量、形态和转化含量：地壳中镁的平均含量为（三）几个特点1、土壤中钙的含量大于镁；2、缺镁土壤常见于缺钙土壤；3、酸性土中钙镁较低，需要施肥补充4、南方酸性土壤缺钙镁的原因华中农业大学资源与环境学院－吕国安（三）几个特点1、土壤中钙的含量大第四节土壤中的微量元素循环图10－9土壤中的微量元素循环华中农业大学资源与环境学院－吕国安第四节土壤中的微量元素循环图10－9土壤中的微量元一、土壤中微量元素的来源

土壤中微量元素主要来自岩石和矿物，母质不同的土壤，微量元素种类和含量不同（＜0.1mgkg-1）。植物必需的微量元素有铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯

和镍。酶和辅酶的成分或激活剂、作用专一。二、土壤中微量元素的形态（4级或6级）（一）水溶态（二）交换态（三）专性吸附态（四）有机态

（五）铁、锰氧化物包被态（六）矿物态华中农业大学资源与环境学院－吕国安一、土壤中微量元素的来源二、土壤中微量元素的形态（4级或6三、影响微量元素有效性的因素

1．土壤的酸碱度

在土壤正常的pH变幅内，对于阳离子型的微量元素（Fe、Mn、Cu、Zn）其溶解度随pH的下降而增大，有效度也随之增大。而对于阴离子型的微量元素如Mo，则相反。在强酸性土壤中，Fe、Mn、Cu、Zn有时会超出植物的忍耐范围，产生毒害。pH值升高，土壤的固定作用增强。

石灰性土壤，pH较高，CaCO3对微量元素的固定作用强，所以植物易于缺乏微量元素，如Fe、Mn、Cu、Zn、B，单施效果差。可以施用络合态微量元素或叶面喷施。华中农业大学资源与环境学院－吕国安三、影响微量元素有效性的因素1．土壤的酸碱度在土壤正常土壤微量元素养分有效性与pH的关系图华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤微量元素养分有效性与pH的关系图华中农业大学资源与环境学2．土壤氧化还原状况

土壤氧化还原状况可用Eh表示；

土壤的氧化还原状况主要影响那些具有多种化合价的元素，如Fe、Mn、Cu。随着土壤的氧化还原电位降低，土壤中还原态的物质增多，如还原态Fe、Mn的含量增加；不同的离子的氧化／还原电位是不同的；pH对Eh影响较大:酸性中性pH>8

MnMn2+Mn3+MnO2

在同样的电位下，不同离子被还原的次序、数量都是不一样的。华中农业大学资源与环境学院－吕国安2．土壤氧化还原状况土壤氧化还原状况可用Eh表示；3．有机质和微生物的活动

有机物络合，如泥炭对铜、锌的固定；生物固定。

4．质地

过量施用化学磷肥，可以导致一部分有效性的Fe、Mn、Cu、Zn等与磷酸根作用，形成沉淀，产生固定作用。

5.施肥质地较细含量高，作物微量元素缺乏症状在砂质土中比粘质土中常见华中农业大学资源与环境学院－吕国安3．有机质和微生物的活动有机物络合，如泥炭对铜、锌的固定；第五节土壤养分平衡及有效性

一、土壤养分的动态平衡过程

土壤溶液是植物吸取养分的主要介质，而且以吸收离子态养分为主。土壤溶液与固相土壤胶体（包括无机、有机和无机有机复合胶体）表面吸附的离子或分子、土壤有机质及生物有机体（主要微生物），以及土壤空气间相互影响，相互依存，土壤养分始终处在动态的平衡中（图9－4）。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安第五节土壤养分平衡及有效性一、土壤养分的动态平衡过程图9－4土壤中养分的动态平衡示意图

华中农业大学资源与环境学院－吕国安图9－4土壤中养分的动态平衡示意图华中农业大学资源与土壤溶液中养分元素与土壤固相矿物处于平衡状态土壤溶液中的养分元素与土壤胶体表面也保持着平衡土壤溶液的养分元素与有机质，微生物体之间保持着平衡

土壤气体也趋向于同土壤溶液保持平衡土壤溶液中养分元素与植物生长也趋向保持某种平衡关系

在作物生产中，植物从土壤溶液吸取矿质营养，养分元素随着农产品收获，不断从土壤中输出，就需对土壤溶液补充“缺乏”的元素，以维持其平衡。养分补给途径：一是靠固液间相互转化、移动，即靠土壤自身调节。二是靠人为施肥补给，补给多少要依据作物对养分的需要量、需肥规律和土壤有效养分的供应能力来确定。

华中农业大学资源与环境学院－吕国安土壤溶液中养分元素与土壤固相矿物处于平衡状态在作物生产中，二、土壤中养分向植物根的移动的方式1、