土壤肥料学：土壤养分

土壤肥力上节回顾1、名词解释：土壤养分、土壤养分形态、硝化、反硝化2、土壤氮素的形态及有效性？3、土壤氮素损失的途径有哪些？4、农业生产中如何维护土壤氮素平衡？

土壤养分－指植物所必需的，主要是土壤来提供的营养元素就叫做土壤养分。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土壤肥力的重要组成因素。

土壤养分形态－速效养分、缓效养分、无效养分。

土壤氮来源1．有机氮的矿化：水解、氨化和硝化2、土壤的脱氮：反硝化、硝酸盐的淋失、氨的挥发。3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有机质的缩合固定、铵的粘土矿物晶层间固定。土壤氮素转化***反硝化作用N2N的生物化学固定NH3+H+=NH4

铵的晶格固定与释放NO3N2N2O植物吸收固NNITROGEN硝化细菌亚硝化细菌硝化作用NO2N循环淋失有机氮的矿化NH4++OH-→NH3↑+H2O氨挥发1、土壤有机氮的矿质化土壤中的有机氮化合物，在微生物的作用下逐步分解，最终产生铵盐的过程.土壤氮素转化***2、硝化作用氨或铵盐，在通气良好的条件下，经过微生物氧化生成硝态氮的过程.2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H2亚硝化微生物NO2-+O2→2NO3-硝化微生物4、反硝化作用嫌气条件下，硝酸盐在反硝化微生物作用下被还原为氮气和氮氧化物的过程。2HNO32HNO22NO2N2ON2-2H2O+2H2O-H2O-H2O硝酸亚硝酸氧化氮氧化亚氮氮气条件：①严格嫌气条件，土壤溶液的溶解氧浓度O2<5%

②最适pH7-8.2

③含水量超过田间持水量④有大量易分解的有机质3、土壤氨的挥发NH4++OH-→NH3↑+H2O5、土壤氮素固定

土壤中各种形态的氮转化和迁移，暂时失去生物有效性的过程（1）NH4+晶格固定（2）有机质对亚硝态氮的化学固定作用（3）无机氮的生物固定土壤氮素转化***投入支出农田土壤氮平衡土壤氮素的主要调控措施

加强生物固氮用养结合，发展豆科植物，增加N素来源

提高N素再循环率秸秆、粪肥等废弃物还田

提高N肥利用率适宜施用量、施用时期、施肥方法

改变C/N比，协调供氮第一节土壤养分之土壤磷素土壤磷含量、来源及影响因素含量土壤磷的形态及其有效性（重点）土壤磷的转化（重点难点）土壤供磷能力及其调节第一节土壤养分之土壤磷素（一）含量一般来说，土壤的磷素含量都在2.0g/kg以下，红壤、黄壤含磷只有0.4g/kg。我国土壤全磷的含量在0.2~1.1g/kg之间。从总体来说，自北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的。土壤磷含量、来源及影响因素含量（二）来源

土壤中的磷是由岩石风化而来的。原生矿物的含磷量为0.012g/kg左右。土壤磷含量、来源及影响因素含量土壤磷含量、来源及影响因素含量（三）影响土壤磷含量的因素

（1）母质玄武岩发育的土壤全磷含量较高花岗岩发育的土壤全磷含量较低

（2）土壤质地

相同母质的土壤，质地黏重>质地轻

（3）土壤有机质

土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。有机态磷的含量占全磷的25~56%左右。土壤磷的形态及其有效性土壤中磷的存在形态植素类：占有机磷1/5~1/3；来源于植物并经微生物的改造。含量变幅很大，一般占全磷的25-50%。20-30%的有机磷形态不清楚。核酸类：占有机磷5-10%。直接来源于生物残体特别是为生物体中的核蛋白质分解物。磷脂类：量很少，<有机磷总量的1%；醇溶性和醚溶性含磷化合物，易分解利用。1、有机态磷土壤磷的形态及其有效性2、无机态磷土壤磷的形态及其有效性闭蓄态磷（O-P）：氧化铁胶膜包被着的磷酸盐。矿物态磷：几乎全为正磷酸盐。磷酸铁和磷酸铝类化合物（Fe-P及Al-P)磷酸钙（镁）类化合物(Ca-P)吸附态磷：吸附在土壤固相表面的磷，可被交换进入溶液中。水溶态磷：一价磷酸根的盐类，磷酸一钙、磷酸二钙等。土壤磷的形态及其有效性我国几种土壤中无机磷形态组成土壤pH占无机磷的%Al-PFe-PCa-PO-P砖红壤及赤红壤4.5~5.50~1.52.5~140.9~5.384~94红壤4.5~5.50.3~5.715~261.5~1652~83黄棕壤6~73.7~1025~2713~2045~57黄潮土7.5~8.516~410~0.763~6531~35塿土8~8.53.4~6.90~0.561~7112~20我国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土壤磷的形态及其有效性磷的释放：有机态磷和难溶性磷酸盐，在一定条件下转化为可溶性一价磷酸根和二价磷酸根状态，可供生物吸收利用过程固磷作用：土壤中有机磷经矿化后变成无机磷酸盐，与其他来源的无机磷酸盐一同随土壤酸碱度和氧化还原条件变化进行转化，从可溶状态转化为难溶状态土壤磷的转化土壤磷的固定机制①化学沉淀固定②表面吸附固定

酸性土中Fe、Al氧化物、粘粒矿物表面与H2PO42-发生专性吸附③闭蓄固定④生物固定土壤磷的转化土壤磷的转化——固磷作用机制

①化学沉淀机制酸性土壤：Fe,Mn,Al等离子与土壤可溶性磷酸根形成沉淀。碱性或中性土壤：Ca,Mg等离子与土壤可溶性磷酸根形成沉淀。

非专性吸附：通过静电引力吸附到土壤胶体表面。

物理吸附

可被其他阴离子代换解吸重新进入土壤溶液中专性吸附：铁铝氧化物、层状硅酸盐矿物、有机质-Al-Fe复合体和碳酸钙等。

化学吸附，具有专一性。②表面吸附固定土壤磷的转化——固磷作用机制土壤磷的转化——固磷作用机制③闭蓄固定土壤中的磷酸盐被不溶性的氧化铁和不溶性钙质包被而失去有效性，称为闭蓄固定。

土壤磷的转化——固磷作用机制④生物固定有机质C/P比为200∶1~300∶1，当微生物的C/P比小于土壤有机质时，就可产生生物固定。当土壤中的磷太少时，对磷素、微生物和作物就会发生竞争。土壤供磷能力及其调节***1、调节土壤环境，促进磷素释放酸性土壤施用石灰，调节其pH至6.5～6.8。增加土壤有机质，减少磷的固定有机酸等螯合剂与Ca、Fe、Al螯合，促使磷的释放。腐殖质包被铁、铝氧化物等胶体表面，减少其对磷的吸附。有机质分解产生的CO2，使Ca-P碳酸化而增加溶解度。土壤淹水还原可明显提高磷有效性酸性土壤淹水还原pH上升促使活性铁、铝氧化物的沉淀，减少磷的固定，碱性土pH降低，增加Ca—P的溶解度。土壤淹水Eh下降，铁被还原，使部分Fe—P和O—P活化为有效磷。土壤供磷能力及其调节***2、防止土壤侵蚀，减少磷素损失3、科学施用磷肥，提高磷的利用率集中施用，可叶面喷施，减少P固定与有机肥配合施用选择适宜的方法和时期施用第一节土壤养分之土壤钾素第一节土壤养分之土壤钾素土壤钾含量、来源及影响因素含量土壤钾的形态及其有效性（重点）土壤钾的转化（重点难点）土壤供钾能力及其调节我国土壤全钾（K2O）含量一般在20gK/kg左右，

石灰性土壤可高达30g/kg以上，而红壤、砖红壤可低于2gK/kg。

呈现南低北高、东低西高的趋势土壤全钾量比全氮、全磷含量高。土壤钾含量、来源及影响因素

钾盐是钾肥的主要来源，而钾盐的储量和开采年限有限。据2008年统计结果，按照年开采250万t（K2O）的速度，我国现有钾盐储量可开采66年。（王静康，2008）（1）母质富钾矿物：①长石类--正长石、钾微斜长石等，含钾约7-12%。云母类--白云母、黑云母，含钾约5-9%。③伊利石类、绿泥石等，紫色土含钾较丰富土壤钾含量、来源及影响因素土壤钾含量、来源及影响因素（2）气候-生物条件 北方＞南方 高温多雨地区<干燥区（3）质地 粒径越小，含K越多； 质地越粘，含K越多。（4）耕作施肥

秸秆还田有利于土壤钾增加土壤钾形态(占全钾%)非交换性钾（1～10%）矿物钾(90～98%)交换性钾（1～2%）水溶性钾（很少）无效钾缓效钾速效钾土壤钾的形态及其有效性原生矿物、次生矿物中占全K量>90%无效黑云母、粘土矿物（水云母等）占全K量<10%缓效胶体表面占全K量<2%占速效钾90%以上土壤钾的形态及其有效性土壤钾的转化植物吸收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%)解吸吸附随水流失土壤钾的释放：土壤中无效钾和缓效钾有效化的

过程，包括矿物钾的风化释放和非交换性钾的释

放。土壤钾素的固定：速效性钾转化为缓效钾，甚至

转化为结构钾的过程。土壤钾的转化1、土壤供K能力土壤供钾能力取决于土壤中速效钾和缓效钾的数量，各形态钾之间的转化速率也影响土壤供钾能力土壤供钾能力及其调节2、土壤供K能力调节因地、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K土壤供钾能力及其调节思考题

1、影响土壤磷素转化的因素有哪些？水田和旱地磷肥管理的差别？2、土壤钾素的转化与调节有何措施？第一节土壤养分之土壤钙、镁、硫和微量元素白菜缺钙一、土壤钙和镁1、来源与含量不同土壤母质，钙镁含量不同主要受气候、地表和植物等因素影响Ca微量～40g/kg，Mg1~40g/kg酸性土壤中，钙镁溶解度高，淋失强烈2、形态与有效性无机态矿物态：Ca40~90%，Mg70~90%代换态：Ca20~30%，Mg1~20%水溶态：湿润多雨地区缺乏一、土壤钙和镁

包括原生矿物和次生矿物，溶解度变化很大，其中石膏(CaSO4·2H2O)的溶解度较高，橄榄石[(Mg、Fe)2SiO4]等易风化释放镁。

两者均属有效态。代换态是吸附在胶体表面的。一般土壤交换性盐基以交换性Ca2+为主，其次为交换性Mg2+。水溶态一般数量很少，既与交换态处于交换平衡，也与某些矿物态处于溶解平衡。

土壤中钙、镁形态矿物态代换态水溶态一、土壤钙和镁

华北和西北地区土壤以及其它地区的石灰性土壤，富含钙、镁碳酸盐和硫酸盐，水溶态钙、镁可满足植物生长的需要。

南方酸性土壤，不仅不含钙、镁碳酸盐，土壤交换性钙、镁也较少，有效钙、镁不足，应适量施用石灰或钙、镁矿质肥料予以补充。土壤钙、镁的丰、缺状况一、土壤钙和镁二、土壤硫

1、来源与含量母质、灌溉、大气沉降、施肥0.18~5.0g/kg，平均为0.85g/kg岩浆岩发育土壤含硫量低，沉积岩高南方多雨地区缺乏二、土壤硫

2、形态无机态石灰性土壤占40~62%矿物态、吸附态、水溶态有机态东南湿润土壤占85~94%主要存在于动植物残体和腐殖质中二、土壤硫

湿润地区，以有机硫为主，南方10省统计，有机硫占全硫86%～94%。北方干旱、半干旱地区土壤则以无机硫(CaSO4、Na2SO4)为主。

富含有机硫的水田土壤，淹水还原条件下形成H2S、FeS等有害物质；氧化条件下则形成酸性硫酸盐，如Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3等，导致土壤强烈酸化。难溶态硫（FeS2、ZnS、等固态矿物态）水溶性硫（土壤溶液中的SO42-,有时有S2-）吸附态硫（胶体吸附SO42-与溶液SO42-平衡）土壤硫的形态有机态硫其含量随土壤有机质增加而增加。无机态硫

输入

输出

转化大气无机硫（SO2）的沉降含硫矿物质和有机质的输入植物吸收（SO42-）SO42-的淋失H2S的挥发有机硫的矿化和固定：C/S矿质硫（SO42-）的吸附和解吸硫化物和元素硫的氧化：氧化产生H2SO4，导致土壤酸化。Sulfurcyclinginsoils

3、土壤硫的循环与转化1.种类主要有:B、Zn、Cu、Mo、Fe、Mn、Cl2.含量

Fe:10-60g/kg(最高)Mn:0.04-5g/kgCu:4-150mg/kgZn:3-700mg/kgB:0-500mg/kgMo:0.1-6mg/kg(最低)三、土壤微量元素主要来源：岩石矿物，土壤微量元素的种类及其含量因母质而异。

其次是大气和土壤施肥等。主要损失：植物吸收和收获物带走，淋洗和侵蚀也造成损失。

三、土壤微量元素土壤中微量元素含量与成土母质有关元素含量（mg/kg）含元素较多的矿物B0~500，平均64粘土、千枚岩、云母片岩Zn0~790，平均100辉绿岩、千枚岩、花岗岩、石英岩、云母片岩Cu3~300，平均22闪长岩、辉绿岩、玄武岩Mn10~9478，平均710玄武岩、辉绿岩Mo0.1~6.0，平均1.7石英片岩三、土壤微量元素根据全国第二次土壤普查数据，结果显示土壤缺硼面积多在40%以上，缺锌面积多在20%以上，缺锰、缺铁、缺铜面积分别为10%、5%、1%左右三、土壤微量元素3．形态

矿物态交换态

Fe3+、Fe2+、Mn