《土壤学》课件第6章 土壤养分

1、1第六章 土壤养分第一节 土壤养分有关概念第二节 土壤氮素第三节 土壤磷素第四节 土壤钾素第五节 土壤钙镁硫和微量元素2本章要求了解土壤养分的有关概念重点掌握土壤氮、磷、钾养分3第一节 土壤养分有关概念一、植物营养元素（Nutrient element ） 植物体中有90余种元素 1、必需元素的标准 不可缺少起直接营养作用特定的缺素症状不可替代4缺氮症状柑桔缺氮叶均匀变淡绿色 茶树缺氮叶张变薄，叶片变小，叶色变草黄或浅黄色；生长缓慢，驻芽出现早、时间长；叶片寿命缩短，提早脱落，产量显著下降。严重缺氮的茶树，发芽轮次凌乱，有的芽长期驻而不发，生长停滞。5缺磷症状茶树缺磷限制芽叶中的糖分的运转，利

2、于花青素等的形成，芽叶出现暗红或紫红色。严重缺磷，生长迟缓，逐步出现褐色，变得枯燥而脆弱。老叶先呈暗绿色，逐渐失去光泽，最后枯黄而脱落。6缺钾症状茶树缺钾生长缓慢，落叶增加，“鸡爪枝”增多，老叶发脆，一折即断，产量严重下降。严重时叶缘焦灼，出现浅褐或浅灰色病变，叶子卷曲，大量诱发炭疽病和云纹叶枯病等。7第一节 土壤养分有关概念 2、必需元素17种必需营养元素碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锌、铜、锰、钼、硼、氯、镍有益营养元素Si、Na、Se、 Co、Al一、植物营养元素（Nutrient element ）8第一节 土壤养分有关概念 3、必需营养元素分为3类6 种大量元素C、O、H、

3、N、P、K植物体含量百分之几 3种中量元素Ca、Mg、S植物体含量千分之几 8 种微量元素Fe、Cu、Mn、Zn、B、Mo、Cl、Ni植物体含量万分之几 一、植物营养元素（Nutrient element ）9植物体中必需营养元素含量(鲜重)营养元素含量营养元素含量氧(O)70铁(Fe) 0.02碳(C)18氯(Cl) 0.01氢(H)10锰(Mn) 0.001氮(N)0.3锌(Zn) 0.0003 钙(Ca)0.3钼(Mo) 0.0003钾(K)0.3铜(Cu) 0.0002镁(Mg) 0.07硼(B) 0.0001磷(P) 0.07镍（Ni） 0.00005硫(S) 0.0510第一节 土

4、壤养分有关概念二、土壤养分（soil nutrient） 1、含义指主要依靠土壤供给植物的必需营养元素除C、H、O外的所有元素 2、根据相对数量分为3类 土壤中多，植物需要不多Fe、Ca、Mg，随意吸收土壤中少，植物需要也少Cu、Mn、Zn、S、B、Mo、Cl、Ni，基本满足土壤中少，植物需要多N、P、K，需施肥补充称为肥料三要素11肥料三要素12第一节 土壤养分有关概念3、根据化学形态分类矿物态：一般无效固定态：迟（缓）效有机态：缓效，作用多交换态：土壤中有效养分的主体水溶态：有效性最高二、土壤养分（soil nutrient）13第一节 土壤养分有关概念4、根据吸收难易分类1）速效养分能为

5、植物直接利用的养分能溶于水，呈离子态土壤溶液中离子 交换性离子 二、土壤养分（soil nutrient）14第一节 土壤养分有关概念2）迟效养分不能直接吸收利用水难溶性包括O.M.、土壤矿物、难溶性无机盐经长时间分解转化后，小部分可利用3）可相互转化全量养分=速效养分+迟效养分二、土壤养分（soil nutrient） 4、根据吸收难易分类15第一节 土壤养分有关概念 5、土壤养分的来源土壤矿物质土壤有机质大气降水、坡渗水和地下水施肥和灌溉二、土壤养分（ soil nutrient ）16第一节 土壤养分有关概念6、土壤养分含量表示方法养分元素的含量全量养分： g/kg速效养分： mg/kg

6、与化肥养分表示不同化肥采用养分元素氧化物的含量1.0 P g/kg = 2.29 P2O5 g/kg (14662=2.29)1.0 K g/kg =1.2 K2O g/kg （9478=1.2）二、土壤养分（ soil nutrient ）17化肥采用养分元素氧化物表示养分含量18第二节 土壤N素（Nitrogen）一、土壤氮素的来源与含量 1、来源1）生物固N空气N2 有机态N自生、共生、联合固氮5300 kg/hm2.a2）大气、雨水和灌溉水雷电、降水溶解，222 kg/hm2.a3）施肥年使用约3000万吨4）根系富集表层聚集19土壤氮素的获得大豆根瘤菌固氮雷电固氮20第二节 土壤N素

7、（Nitrogen）2、含量与影响因素1.0 g/kg ，0.55.0 g/kg，主要存在于有机质中1）气候与地形温湿度含N量东北西北，山区平原2）植被与农业利用草本木本，豆科非豆科，水田旱地3）土壤质地与矿物类型粘土砂土 4）耕作与施肥耕翻、轮作、施肥一、土壤氮素来源与含量21土壤氮素与土壤有机质分布相关氮素含量（g/kg）_东 北：1.53.5黄淮海：0.31.0西 北：0.41.0长江中下游： 0.51.9华南： 0.62.1西南： 0.41.9蒙新： 0.52.0青藏： 0.52.722第二节 土壤N素（Nitrogen）3、形态1）无机态N占全N 10%化学形态NH4+、NO3-在土

8、壤中的状态固定态铵水溶性与交换性NH4+水溶性 NO3-水田和旱地不同水田以NH4+为主旱地以NO3-为主一、土壤氮素来源与含量速效N，占全N 12% 23第二节 土壤N素（Nitrogen）3、形态2）有机态N占全N 90%成分复杂蛋白质、多肽、核蛋白、氨基酸、氨基糖约一半不清楚：多聚体按水溶性分为3类水溶性：很少，低分子有机物水解性：主体非水解性：用酸碱不能水解，未知有机氮属于迟效氮碱解氮、速效氮一、土壤氮素来源与含量24第二节 土壤N素（Nitrogen）二、土壤N素的转化 1、有机氮的矿化（Mineralization） 定义：在微生物作用下有机氮分解转化为无机氮1）氨基化在微生物和酶

9、作用下，将蛋白质等逐级分解，最后变为氨基化合物的过程蛋白质多肽氨基酸/氨基糖2）氨化氨基化生成的氨基化合物，在酶的作用下进一步分解为氨的过程氨基酸NH3好气或厌氧条件都能进行年矿化率13%25第二节 土壤N素（Nitrogen） 2、铵的硝化（Nitrification）铵在亚硝化细菌、硝化细菌参与下转化为硝态氮两个过程：亚硝化、硝化NH4+NO2- NO3- 条件是氧化过程，需O2充足土壤水分适宜pH中性附近温度适宜（2535）引起土壤酸化二、土壤N素的转化26第二节 土壤N素（Nitrogen）3、无机氮的生物固定（Immobilization）生物固持：NH4+、NO3+、-NH2 生物

10、体植物和微生物竞争利于氮素保存和周转4、铵的矿物固定（Ammonium fixation ）铵离子2:1粘土矿物孔穴影响因素粘土矿物、质地、K、干湿交替、pH、NH4+浓度意义二、土壤N素的转化27第二节 土壤N素（Nitrogen）1、淋失和流失（Leaching and runoff）有效N径流流失NO3-在多雨地区淋失水田施NO3-、雨前施NO3- 效果差2、氨的挥发（Volatilization）NH4+易变成NH3 挥发受pH控制铵态N肥在碱性土壤中、与碱性物质混施易挥发防止措施：深施、造粒三、土壤N素的损失28第二节 土壤N素（Nitrogen） 3、反硝化（Denitrifica

11、tion ）反硝化细菌参与下NO3- 被还原的过程 NO3 NO2NON2ON2发生条件严重缺氧，含水量高，Eh南，西东母质、施肥、有机质0.40 g/kg以下，施P肥增产40我国土壤磷分布P2O5含量（g/kg）_平 均：0.42.5东 北：2.02.5黄淮海：1.21.6西 北：1.21.6红 壤：1.02.5砖红壤： 0.30.541第三节 土壤P素（Phosphorus）2、形态1）无机P占全磷的2/33/4水溶态磷含量极少，0.0030.3 mg/L以H2PO4- 和HPO42-为主，随pH变化是有效磷一、含量与形态42第三节 土壤P素（Phosphorus）2、形态1）无机P吸附态

12、磷含量也很少阴离子（OH-、SO3-、F-）交换吸附配位体交换吸附：专性吸附铁铝氧化物（OH，OH2）方解石（CaOH）一、含量与形态43第三节 土壤P素（Phosphorus）2、形态1）无机P矿物态磷无机P 的99以上石灰性土壤磷灰石：Ca5X(PO4)3其它磷酸钙盐：酸性土壤磷酸铁盐：粉红磷铁矿磷酸铝盐：磷铝石闭蓄态磷：O-P一、含量与形态44第三节 土壤P素（Phosphorus）我国几种土壤中无机磷形态与组成红壤： O-P Fe-P Ca-P、Al-P黄棕壤： O-P Fe -P 、 Ca-P Al-P石灰性土：Ca-P O-P Al-P Fe-P一、含量与形态土壤pH占无机磷的%A

13、l-PFe-PCa-PO-P砖红壤及赤红壤4.55.501.52.5140.95.38494红壤4.55.50.35.715261.5165283黄棕壤673.710252713204557黄潮土7.58.5164100.763653135塿土88.53.46.900.56171122045第三节 土壤P素（Phosphorus）2、形态 2）有机P一般占全P的2550%高者（东北）5080%，低者（红壤）10%决定于土壤O.M.含量主要成分大部分有机P成分未知植酸，20-50% ，其Ca、Mg盐为有效态核酸， 1-10% 磷酯等， 1% 一、含量与形态46第三节 土壤P素（Phosphoru

14、s）2、形态 2）有机P多数有机P较易转化为有效态一、含量与形态核蛋白蛋白质核酸磷酸嘌呤嘧啶核糖植物吸收47第三节 土壤P素（Phosphorus）有效磷的固定（固磷作用）1、化学沉淀酸性土壤：Fe、Al、Mn中、碱性土壤：Ca、Mg 2、表面吸附吸附静电引力暂时保存专性吸附酸性土壤：金属氧化物石灰性土壤：CaCO33、闭蓄固定4、生物固定二、转化与循环48第三节 土壤P素（Phosphorus）磷的有效化（磷的释放）1、有机磷化合物：磷酸植素植酸环己六醇磷酸核蛋白核酸核苷磷酸磷脂甘油脂肪酸磷酸卵磷脂甘油脂肪酸胆碱磷酸脑磷脂甘油脂肪酸胆胺磷酸2、无机磷酸盐：易溶磷酸盐石灰性土壤：磷石灰脱钙酸性

15、土壤：局部碱性条件下磷铁矿水解二、转化与循环49第三节 土壤P素（Phosphorus）二、转化与循环土壤溶液磷生物结合态磷有效态有机磷无效态有机磷吸附态磷沉淀态磷肥料磷生物固定矿化吸附解吸沉淀溶解有效磷或活性磷，5%50农田系统磷的循环51第三节 土壤P素（Phosphorus）三、影响土壤磷素有效性的因素1、土壤pH值影响磷酸离子形态pH 37，以H2PO4-为主pH 712，以HPO42-为主影响固P物质如Ca、Fe、Al的形态酸性土壤中有大量Fe、Al、Mn离子石灰性土壤中有大量Ca离子影响磷素有效性调节pH至中性52土壤pH对磷有效性的影响53第三节 土壤P素（Phosphorus）

16、2、土壤胶体对P的吸附Fe、Al氧化物、粘粒矿物表面的-OH、-OH2等与H2PO42-发生配位体交换是酸性土壤P素有效性降低的主要原因3、有机质有机P矿化有效P多与H2PO42-等竞争吸附点位P吸附减少有机酸螯合固磷物质有效P升高形成Fe、Al氧化物保护膜P吸附减少有机酸、CO2溶解P盐有效P升高三、影响土壤磷素有效性的因素54第三节 土壤P素（Phosphorus）4、土壤淹水促进P有效化影响pH酸性土pH上升，Fe、Al氧化物沉淀碱性土pH下降，磷酸钙溶解增加磷酸铁磷酸亚铁铁质胶膜破坏5、土壤温度温度高，有效P释放快冷浸田、早稻缺磷四、提高土壤磷有效性的途径三、影响土壤磷素有效性的因素5

17、5第四节 土壤K素（Potassium）一、含量与来源平均 10 g/kg变幅大，525 g/kg，远高于N、P高温多雨地区砂粒主要存在于含K矿物中长石、云母伊利石、蛭石56中国土壤K素分布K2O含量（g/kg）_平 均：10东 北：20黄淮海：15西 北：15红 壤：1砖红壤： 557第四节 土壤K素（Potassium）1、水溶性K（Soluble potassium ）土壤溶液中25 mg/L2、交换性K（Exchangeable potassium ）胶体表面K+占全K量2% 40600 mg/kg速效K的主体开垦后降低二、形态速效钾58土壤开垦后交换性K降低59第四节 土壤K素（Po

18、tassium）二、形态3、非交换性K ( Non-exchangeable / Fixed potassium)次生粘土矿物、部分黑云母占全K量90%无效60可溶性K比交换性K能更好地表示土壤K的有效性61可溶性K随着作物生长而逐渐降低，缓冲性差的土壤作物生长中后期需要补充K缓冲性好的粘土缓冲性差的砂土水溶性 K62第四节 土壤K素（Potassium）三、转化与平衡各种形态K可相互转化矿物K其它K可忽略交换性K 水溶性K瞬间平衡非交换性K 速效K释放与固定63植物吸收土壤中K素的转化风化风化固定释放矿物钾(无效)交换钾(速效90%)非交换钾(缓效)溶液钾(速效10%)解吸吸附随水流失64第

19、四节 土壤K素（Potassium）四、固定与释放K的固定：交换性K非交换性KK的释放：非交换性K 交换性K、水溶性K65轻轻地附着在土壤颗粒表面的K非常容易被根系吸收66集约化种植进一步使K解吸，引起K的耗竭67施用K肥时，K会被粘土矿物脱尽K的层间晶格所捕获68第四节 土壤K素（Potassium）四、固定与释放影响土壤K固定的因素粘土矿物类型蛭石伊利石蒙脱石土壤质地重质地轻质地土壤水分条件干湿交替因土壤速效K含量而异土壤酸碱度692:1型粘土矿物有很强的固钾能力70土壤质地影响钾的固定，从而影响钾肥的有效性71土壤湿润条件下固钾少，根系吸收K多72适宜的水分条件固K减少，干燥和过湿的土壤

20、施K肥效果明显73第四节 土壤K素（Potassium）五、调节与管理1）主要问题可以被粘土矿物固定水溶性K易流失2）措施因地、因时施K肥分次施用K肥深施、条施、穴施熏土、冻垡、晒垡轮作、休闲缓效K74第五节 土壤钙镁硫和微量元素土壤一般不缺钙作物需钙多土壤有效钙比镁多施用石灰补充钙多酸性较强的土壤可能缺钙土壤钙以矿物态和简单盐形式存在角闪石、辉石、钙长石碳酸盐、硫酸盐一、土壤钙75植物缺钙症状黄瓜缺钙 白菜缺钙 76第五节 土壤钙镁硫和微量元素土壤镁比钙少得多土壤容易缺镁镁主要存在于矿物中白云石、角闪石、辉石西北、华北、干旱地区一般不缺钙镁南方酸性较强的土壤需要补充钙镁二、土壤镁77缺镁症状番茄缺镁白菜缺镁78第五节 土壤钙镁硫和微量元素1、来源与含量来源母质、灌溉、大气沉降、施肥含量0.10.5 g/kg，与磷相近沉积岩岩浆岩工矿区较高滨海盐渍土、沼泽土内陆土壤一般不缺硫土壤固硫少补充较多三、土壤硫7