土壤中肥料迁移规律相关研究

1、土壤中肥料迁移相关研究土壤中肥料迁移相关研究 - -膨润土、微生物膨润土、微生物土地退化综述1肥料利用现状及新技术2肥料养分运移机制3缓释及膨润土应用研究4微生物及菌肥应用研究5目目 录录现状分析现状分析农田肥力农田肥力降低降低农田农田污染污染系列系列土壤问题土壤问题人工辅助能人工辅助能过量投入过量投入农田保护农田保护/ /保育不力保育不力农田管理农田管理/ /利用不当利用不当土地退化综述土地退化综述土地退化土地退化 指在各种自然或人为因素影响下发生的土壤质量、 生产力及可持续性下降甚至完全丧失的过程。水土流失水土流失/38.6%/38.6%土壤盐渍化土壤盐渍化土壤污染土壤污染土地退化突出问题

2、土壤肥力土壤肥力土地退化综述土地退化综述肥料利用现状肥料利用现状肥料利用现状及新技术肥料利用现状及新技术肥料利用率低 肥料通过挥发、淋溶和径流等途径损失 影响因素施肥量、施肥种类、土壤特性、作物种类。肥料利用率肥料利用率氮肥氮肥磷肥磷肥钾肥钾肥百分比（百分比（% %）30-3530-3520203030土壤肥力下降、农作物品质降低、环境污染严重 -系列土地问题传统技术传统技术肥料利用现状及新技术肥料利用现状及新技术肥料施用量的合理性肥水调控及施肥技术平衡施肥实时实地肥料管理（深度&时序）农田养分精准配方施肥农田养分精准配方施肥全面科学性施肥方法全面科学性施肥方法肥料配施肥料配施（有（有/ /无

3、机无机& & 生物菌肥）生物菌肥）增效技术增效技术（缓缓/ /控释材料）控释材料）效果效果：同时解决过量施肥与施肥不足的问题；：同时解决过量施肥与施肥不足的问题；充分利用土壤和环境养分实现充分利用土壤和环境养分实现养分资源高效利用养分资源高效利用新技术新技术土壤中土壤中N N素营养的存在形态及生物有效性素营养的存在形态及生物有效性植物可吸收利用的植物不可直接吸收利用的肥料养分运移机制肥料养分运移机制-N-N土壤中土壤中N N素的转化过程素的转化过程u氮素的矿化与生物固持作用+43NHNH )微生物（矿化）微生物（固持）有机态氮无机态氮（、影响因素：能源物质的种类和数量、土壤水热气条件影响因素：

4、能源物质的种类和数量、土壤水热气条件u铵的粘土矿物固定与释放(吸附与解吸)吸附释放交换性铵非交换性铵影响因素：粘土矿物类型、土壤质地、土壤影响因素：粘土矿物类型、土壤质地、土壤pHpH值、铵值、铵 的浓度、其他阳离子和有机质等的浓度、其他阳离子和有机质等肥料养分运移机制肥料养分运移机制-N-Nu硝化作用与反硝化作用-+32222N H+O2N O+H O +4H 硝 化 细 菌-223NO +H ONO2H2e 硝化细菌通气良好-3222NONONON ON影响因素：土壤水、热、气条件、影响因素：土壤水、热、气条件、pHpH值、土壤活性有机质含量值、土壤活性有机质含量、硝态氮浓度施入肥料种类和

5、数量、耕作制度和植物根系等、硝态氮浓度施入肥料种类和数量、耕作制度和植物根系等通气良好u氨挥发+4333NHNH /HNHNH液相气相大气影响因素：土表水层铵和氨的浓度、温度、风速、影响因素：土表水层铵和氨的浓度、温度、风速、pHpH值等值等肥料养分运移机制肥料养分运移机制-N-N氮肥损失的主要途径氮肥损失的主要途径铵态氮肥、尿素转化后的氨挥发氨挥发；硝态氮肥和尿素的直接淋失直接淋失；水田中反硝化作用反硝化作用所引起的气态氮损失。不可直接被植物吸收利用不可直接被植物吸收利用 可被植物吸收利用可被植物吸收利用难溶性磷化合物难溶性磷化合物吸附态磷吸附态磷弱酸溶性磷化合物弱酸溶性磷化合物土壤磷的存在

6、形态及生物有效性土壤磷的存在形态及生物有效性闭蓄态磷闭蓄态磷水溶性磷化合物水溶性磷化合物速效磷肥料养分运移机制肥料养分运移机制-P-P土壤土壤控制体控制体土壤中土壤中P P素的转化过程素的转化过程u磷的释放 物理、化学、生物过程解吸难溶性磷酸盐可溶性磷酸盐 吸附态磷可利用磷影响因素：微生物活性、有机肥料分解、土壤水、热、气条件等影响因素：微生物活性、有机肥料分解、土壤水、热、气条件等u磷的固定+ 铁铝氧（最主要的固化物（酸性土壤）碳酸钙（碱性土壤）微生物生长利用微生物死定形式）亡铁、铝酸性土壤磷酸铁、铝沉淀速效磷钙、镁中性、碱性土壤磷酸十钙沉淀吸附固定：溶液中磷酸根吸附态磷生物固定：可化学固定

7、：溶性磷微生物细胞可溶性磷肥料养分运移机制肥料养分运移机制-P-Pu磷的转化微 生 物 （ 矿 化 ）微 生 物 （ 固 持 ）有 机 磷水 溶 性 磷影响因素：土壤类型、铁铝离子含量、钙镁离子含量、微生物活影响因素：土壤类型、铁铝离子含量、钙镁离子含量、微生物活性等性等影响因素：土壤微生物活性、温度、影响因素：土壤微生物活性、温度、pHpH值等值等 磷肥磷肥的主要损失途径是磷的固定过程，主要是化学固定过程。肥料养分运移机制肥料养分运移机制-P-P土壤中钾的存在形态及生物有效性土壤中钾的存在形态及生物有效性肥料养分运移机制肥料养分运移机制-K-K土壤中土壤中K K素的转化过程素的转化过程u钾的

8、释放 微生物分泌有机酸、无机酸含钾长石类矿物水溶性钾、交换性钾影响因素：微生物活性、土壤水、热、气条件等影响因素：微生物活性、土壤水、热、气条件等u钾的固定/ 粘土矿物晶格电荷吸附水溶性钾 交换性钾固定态钾影响因素：粘土矿物类型、土壤水分状况、影响因素：粘土矿物类型、土壤水分状况、pHpH值、赔补值、赔补离子状况等离子状况等 钾肥钾肥施入土壤后的损失途径主要是径流和淋溶损失及土壤和生物固定。肥料养分运移机制肥料养分运移机制-K-K缓释缓释定义定义缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究缓释肥应用理论基础V V养分释放养分释放 V V肥料转化肥料转化生物生物降解降解化学键化学键断裂断裂扩散出

9、扩散出物理障碍物理障碍吸附吸附扩散扩散缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究缓释肥技术路线 膨润土膨润土 又名斑脱岩，皂土或者膨土岩，重要的非金属矿产又名斑脱岩，皂土或者膨土岩，重要的非金属矿产 其主要矿物成分是其主要矿物成分是蒙脱石蒙脱石，含量在，含量在85-90%85-90%。 蒙脱石蒙脱石：（AlAl2 2MgMg3 3）SiSi4 4O O1010OHOH2 2.nH.nH2 2O O 硅氧硅氧四面体片四面体片- - 2 2铝铝( (镁镁) )氧氧( (羟基羟基) )八面体片八面体片- - 1 1层状层状硅酸盐硅酸盐缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究膨润土简介膨润土结构

10、特征缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究二维纳米层状结构A1-O:2Si-OTOT层间域层间交换/吸附/聚合/催化等反应膨润土应用理论基础缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究数以一千计的蒙脱石结构单兀层堆垛Si-O： Si4+ A13+Al-O：A13+ Mg2+ Fe2+离子交换 Si-OAl-O 断Al-OH 裂水环境(碱性)破键吸附性A13+OH- (A1O3)3-水环境(碱性)离解八面体分解永永久久电电负负性性吸附特性阳离子交换容量稳定交换状态巨大的比表而积 膨润土与土壤成分的关系 - 膨润土（蒙脱石） 矿物 土壤 膨润土与土壤阳离子交换的关系 -粘土矿物（蒙脱石） 阳

11、离子交换量 土壤肥力 膨润土的固氮、固钾作用 - NH3或 N2 NH4+(K+) 有效态成分 膨润土固定有机质的作用 膨润土中的植物营养元素(K/P/Ca/Mg/Mn/Fe/Zn/Cu/Cr/Ti)蒙脱石吸附H+膨润土在土壤体系应用缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究膨润土插层技术方法缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究聚合物单体聚合物单体/ /离子键离子键化学键化学键物理扩散物理扩散范德华力范德华力光光/ /超声波超声波/ /微波微波诱导聚合诱导聚合均均/ /异裂异裂自由基自由基膨润土肥料插层作用机理缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究TOTTOT层间结构层间结构范

12、德华力范德华力氢键氢键能量干扰能量干扰肥料肥料基团基团/ /离子离子层间层间能量平衡能量平衡电荷平衡电荷平衡破坏破坏基团基团/ /离子离子与氢键与氢键结合结合间距变大间距变大引力减弱引力减弱稳定稳定功能结构功能结构膨润土缓释肥发展趋势缓释肥及膨润土应用研究缓释肥及膨润土应用研究膨润土 作为物理缓释材料 更好的膨胀性和阳离子交换性等特征 广泛应用于不同土壤状况的改良 起到改善肥料利用率、保水保肥等多重功效但是 对其改性处理寻求更好的品质更显尤为重要无机无机改性改性有机有机改性改性有机金属配合物有机金属配合物钠化处理钠化处理层间距增大层间距增大 表面电荷增加表面电荷增加 比表面积增加比表面积增加疏

13、水性增强疏水性增强去除有机物能力增强去除有机物能力增强吸附性能大幅提高吸附性能大幅提高复合改性改性复合改性改性双重性能双重性能改改性性施加到土壤中的微生物到底有多少是有活性的呢？微生物营养体系（1）温度温度（2）水活度和渗透压（3）酸碱度酸碱度（4）氧气和Eh值（5）超声波（6）化学药剂 .（1）水水（2）碳源碳源（3）氮源氮源（4）矿质养料（磷、钾、磷、钾、 硫.）（5）生长因子 .环境因素营养物质来源微生物及菌肥应用研究微生物及菌肥应用研究微生物菌肥研究发展趋势 土壤微生物是土壤的重要组成部分，在生态系统传热和传质方面起到重要的推动作用，有利于维持生态系统结构与功能的平衡。土壤微生物的四大

14、作用：（1）促进土壤结构形成（2）高效分解有机质（3）分解矿物（解磷、解钾）（4）固氮微生物应用研究微生物应用研究1、微生物固氮作用：+23N +e+H +ATPNH +ADP+Pi 固氮微生物2、硝化作用：-+32222NH +O2NO +H O+4H 硝化细菌第一步：-223NO +H ONO2H2e 硝化细菌第二步：3、氮素的矿化与生物固持作用：+43NHNH ) 微生物（矿化）微生物（生物固持）有机态氮无机态氮（、微生物及菌肥应用研究微生物及菌肥应用研究固氮微生物的作用机理1、难溶性无机磷的溶解作用： 解磷微生物在代谢过程中可分泌多种有机酸，如草酸、琥珀酸、延胡索酸、羟基乙酸、乳酸和柠

15、檬酸等。有机酸降低土壤pH值使难溶磷酸盐Ca3(po4)溶解与Ca2+、Fe3+、Fe2+、Al3+等离子螯合使难溶磷酸盐溶解解磷微生物的作用机理微生物及菌肥应用研究微生物及菌肥应用研究2、有机磷的降解矿化作用和生物固持作用 植酸酶、核酸酶微生物代谢产物1、有机磷酸盐（磷酸酯）可溶性磷微生物（矿化）微生物（固持）有机磷水溶性磷 微生物生长利用微生物死亡2、可溶性磷微生物细胞可溶性磷微生物及菌肥应用研究微生物及菌肥应用研究细菌增值矿物颗粒细菌代谢产物胞外多糖形成细菌-矿物复合体细菌-矿物复合体微环境的变化细菌与矿物相互作用细菌对矿物的溶蚀作用矿物颗粒晶格发生变形及崩解作用钾离子的释放矿物的溶解机械降解作用化学降解作用吸附作用细菌对钾离子的吸收细胞裂解微生物及菌肥应用研究微生物及菌肥应用研究解钾微生物的作用机理 微生物菌肥是指一类含有活体微生物的特定肥料，应用于农业生产中，能够使作物获得特定的肥料效应。微生物菌肥的核心物质是活性微生物施加微生物菌肥的主要作用是： 增加土壤中微生物（主要是解磷、解钾、固氮微生物）的量，促进肥料中N/P/K 转化为可被植物吸收的状态，从而提高肥料利用率。微生物及菌肥应用研究微生物