第四章 土壤肥力

第四章土壤肥力第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五一、土壤养分1、土壤养分：由土壤提供的植物生长所必须的营养元素。

2、土壤养分分类：

大量元素和微量元素大量元素、中量元素和微量元素

MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoMnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoNi第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

目前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、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。镍MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo必需营养元素Ni镍：1987年，P.H.Brown等第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五营养元素的来源Ni第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五二、土壤养分来源1、土壤养分的基本来源——矿物岩石风化

P、K、Ca、Mg、Fe、B、Mo、Cu、Mn、S等2、土壤养分的主要来源——土壤有机质分解3、土壤养分的其他来源生物固氮、大气降水、人工施肥、灌溉等N灰分元素凋落物灌、草、伐根等保存聚集第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五三、土壤养分的有关概念

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－不能被植物直接吸收利用，且较难向速效养分形态转化的土壤养分。

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。

迟效（缓效）养分－

不能直接利用，只有经缓慢分解转化为速效态才能被植物利用的养分第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

土壤中的大量元素氮素是构成一切生命体的重要元素在植物生产中，植物对氮的需要量较大:肥料三要素氮素肥料施用过剩会造成江湖水体富营养化、地下水硝态氮（NO3-N)积累及毒害等。一、土壤中的氮第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五1、土壤中氮的来源：生物固氮、降水、灌溉、施肥等

土壤氮素的60%来自生物固氮。

降水带入氮素，据测定在温带随降水进入土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年（一）土壤中氮的来源和含量地下水中NO3-，高达10mgL-1，群众称为“肥水”。

包括农家有机肥料和化学氮素肥料

第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和林业措施（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。2、土壤中氮的含量：

含N量>0.2%0.2-0.1%0.1-0.05%<0.05%

等级

高中低极低耕种土壤：0.074%自然土壤：0.115%河北省（一）土壤中氮的来源和含量与有机质含量有密切关系第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五分为无机态和有机态两大类

1．无机态氮

土壤中无机N数量很少，表土占全氮量的1.0%~2.0%，最多不超过5.0%~8.0

%，表土以下的土层含量更少。

铵态氮（NH4+）有三种存在形态：游离态、交换态、固定态硝态氮（NO3-）能直接被植物吸收利用，易流失，不宜在水田中施用亚硝态氮（NO2-）主要以游离态存在

游离氮（NH3）以分子态存储在土壤水溶液中（二）土壤中氮的形态第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五2．有机态氮

土壤中的氮主要以有机态为主，一般可占全氮量的95%以上。按其溶解度和水解难易程度可分为以下三类：

（1）水溶性有机氮

不超过全氮的5%，很容易水解游离态氨基酸、胺盐、酰胺类化合物

（2）水解性有机氮用酸、碱或酶处理能水解成简单的易溶性氮化合物

约占全氮量的50%~70%①蛋白质及多肽类（30%~50%）——氨基酸和氨基

②核蛋白质类（迟效氮源）

③氨基糖类（约占水解氮的7%-18%）

第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（3）非水解性有机氮(不溶于水，用酸、碱处理不水解

)

杂环态氮化物糖与铵的缩合物铵或蛋白质与木质素类物质作用形成复合物。

无机氮NH4+－NNO3-－NNO2-－N水溶性氮5％水解性氮50－70％非水解性氮30－50％有机氮（占全氮的95－98％）土壤氮第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（三）土壤中氮的转化氮的转化途径：土壤有机质的矿质化土壤氨的挥发硝化和反硝化作用土壤氮素固定第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（一）矿化作用1.定义：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。2.过程：

有机氮

氨基酸

NH4＋－N＋有机酸

异养微生物水解酶

氨化微生物水解、氧化、还原、转位第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（二）硝化作用1.

定义：土壤中的NH4＋或NH3，在通气良好的条件下，经过微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象2.过程：

NH4＋＋O2

NO2－＋4H＋

2NO2－＋O22NO3－亚硝化细菌硝化细菌第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（三）反硝化作用

(1)定义：嫌气条件下，将硝酸盐或亚硝酸盐还原为气体分子态氧化物(2)过程：NO3－

NO2－

N2、N2O、NO(3)最适条件：含氮量5～10％，新鲜有机质丰富

pH5～8，温度30～35oC，通气状况

硝酸盐还原细菌反硝化细菌第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（四）无机氮的固定作用1.定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象，也可被粘土矿物固定或与有机质结合。2.过程：

铵态氮硝态氮

生物固定生物固定有机氮

硝化作用硝酸还原作用第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五(五）氨的挥发损失1.定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4＋转化为NH3而挥发的过程2.过程：

NH4＋

NH3

＋H＋3.影响因素：①pH值NH3挥发60.1%71.0%810.0%950.0%OH－

H＋第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五(六）硝酸盐的淋洗损失

NO3－－N随水渗漏或流失，可达施入氮量的5～10％结果：氮素损失(无效化),并污染水体(富营养化)第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五二、土壤中的磷梨树缺磷第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五土壤中磷的主要来源于矿物质，在长期的风化和成土过程中，经过生物的积累而逐渐聚积到土壤的上层土壤有机质

开垦后，则主要来源于施用磷肥

1、土壤中磷的来源：（一）土壤中磷的来源和含量2、土壤中磷的含量：我国大多数土壤表层（0-20cm）的含磷量变动在0.02%-0.11%之间，不同土壤类型变幅很大。第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

从总体看，我国自南而北或自东而西土壤含磷量呈递增趋势。以华南的砖红壤含磷量最低，东北的黑土、黑钙土和内蒙的栗钙土含磷量最高，华中的红、黄壤以及华北的褐土、棕壤介于以上二者之间。（耕作施肥影响）全磷含量受母质类型和成土过程的双重影响，但由于土壤磷的迁移率小，因而仍表现出明显的地带性分布规律

第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（二）土壤中磷的形态1．土壤中的有机磷化合物（简称有机磷）

土壤磷素按化学分类可分为两大类：有机磷

无机磷

一般有机磷含量约占全磷量的25%~56%在侵蚀严重的红壤中不足10%，而东北地区的黑土有机磷的含量较高，可达70%以上。粘质土有机磷含量比砂质土高

主要有：植素类核酸类磷酯类70~80%左右不明态有机态磷

20-30%尚有：来源：动物、植物、微生物和有机肥料第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五2．无机磷化合物：含量：占土壤全磷量的50～75％可分为：矿物态、吸附态和水溶态。（1）矿物态按其所结合主要阳离子性质不同，可分为三类：第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五②磷酸铁和磷酸铝化合物（Fe—P,Al—P）

在酸性土壤中常见主要有粉红磷铁矿Fe(OH)2H2PO4、磷铝石Al(OH)2H2PO4，它们溶解度极小。在水稻土和沼泽土中，常有蓝铁矿Fe3(PO4)28H2O，绿铁矿Fe3(PO4)2Fe(OH)2存在。③闭蓄态磷（O—P）

氧化铁或氢氧化铁胶膜包被的磷酸盐，这种磷在酸性土壤中所占比例很大，往往超过50%。在石灰性土壤中不溶性钙化合物所包被的难溶性磷酸盐也多达15-30%。第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（2）吸附态指受土粒表面引力作用被吸附在土壤固相表面的磷，其中可交换的磷较为重要。（3）水溶态以H2PO4－和HPO42－为主，溶解态的磷酸盐可被植物吸收利用。第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五风化程度较高的南方砖红壤、红壤中，以O—P占的比重最大，最高可达90%以上，其次是Fe—P,Al—P;Ca—P很少。风化程度较低的北方石灰性土壤中，Ca—P所占比例大，约在60%以上，其次是O—P;Al—P和Fe—P极少。

我国主要土壤类型中，一般分布有以下规律：第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

施肥

有机态磷(影响矿化率的因素)

H2PO4－无定形磷酸盐结晶态磷酸盐HPO42－闭蓄态磷(有效性降低)

吸附态磷矿物矿化Eh交替变化老化生物矿化固定作用化学沉淀释放作用解吸吸附作用固定（三）土壤中磷的转化第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五活化菌根菌根土壤难溶性无机磷释放的途径

土壤难溶磷Ca-PAl-PFe-P可溶性磷50-80%酸化螯合酸化螯合有机肥带入的微生物分泌物解磷菌生理酸性肥料CO2第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五目标：减少土壤有效磷的固定和损失，增加土壤中有效磷的含量1.调节土环境，促进磷素释放（1）调节土壤酸碱度（2)增加土壤有机质含量（3）土壤淹水2.防止土壤侵蚀，减少磷素损失3.科学施用磷肥，提高磷的利用率（四）土壤供磷能力的调节第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五烟草三、土壤中的钾三要素品质元素第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（一）土壤中钾的来源和含量岩石矿物风化施肥1、土壤中钾的来源：第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五2、土壤中钾的含量：（一）土壤中钾的来源和含量0.5～2.5%K2O平均为1.2%K2O我国自北向南，自西向东含钾量是逐渐减少的趋势华南地区，其平均水平<0.3%

（玄武岩、凝灰岩、浅海沉积物——砖红壤）红黄壤地区为1.2%长江中下游地区的水稻土地区可达1.7%北方的土壤一般>2%河北：1.92%135和150mg/kg

东北、内蒙的黑土可达2.6%这主要是和地区的成土母质、气候-生物条件、质地、耕作施肥等因素有关第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（二）土壤中钾的形态土体里的钾完全是矿质态的，没有有机态。钾在土壤里的化学形态有以下几种：1．水溶性钾

存在于土壤水溶液中的K离子，是植物钾素营养的直接来源。土壤溶液中的K在0.2～10mmolL-1范围内，这些K仅够生长旺盛的作物用1～2天。2．交换性钾

土壤胶体表面所吸附的钾，能用醋酸铵、氯化镁等盐溶液提取，并在相当短时间内从交换点上被交换下来。是土壤速效K的主体，占90%以上。

这两者处于动态的平衡。第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五3．非交换性钾

是存在于层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘上的K，即那些处在强吸附点上不能为上述盐溶液在短时间内提取的K。是土壤在持续种植条件下钾的主要来源（直接贮备库），也称缓效态K。4．矿物态钾

又称难溶性钾，指含钾原生矿物，如长石、云母中钾，不溶于水，不易被溶液中的阳离子所代换，有效性低。（潜在储备）也称无效态K。占全钾量的90-98%第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

缓慢风化作用（极微）风化作用（极微）（三）土壤中钾的转化钾的固定释放、固定第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（四）土壤供钾能力及其调节1.土壤供钾能力2.土壤供钾能力的调节第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五

土壤中的微量元素微量元素：铁、锰、铜、锌、硼、氯

、钼第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五一、土壤中微量元素的来源及含量1、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影响因素：成土母质：主导因素。

Fe、Mn、Cu、Zn含量在基性岩浆岩>

酸性岩浆岩母质；沉积岩母质上发育的土壤，硼元素含量较高，土壤质地：砂质土壤微量元素含量一般都较低。土壤有机质：络合反应，使微量元素富集。2、土壤中微量元素的含量第三十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五（1）水溶态

一般含量很低。

（2）交换态

一般土壤中交换态微量元素含量不高，少的不足1g/g，多的可达几十g/g。

（3）专性吸附态Cu2+、Zn

2+、MoO42-、H4BO4-。

（