土壤肥料学：土壤养分

土壤肥力土壤肥力狭义：指土壤供给植物养分的能力广义：土壤为植物生长提供和协调营养条件和环境条件的能力营养条件：水分和养分环境条件：温度、空气、湿度、酸碱度、松紧度和洁净度等因素肥力基本因素：水、肥、气、热主要内容第一节土壤养分第二节土壤水分第三节土壤空气第四节土壤热量第五节土壤缓冲性第六节土壤的保肥性与供肥性第七节土壤肥力因素相互关系本章重点1、养分的有效性2、土壤氮、磷的转化及其影响因素3、土壤水量的表示方法与计算4、土壤空气组成的特点第一节土壤养分2002年，蕲春耕作土壤的自身养分难以满足丰产优质的需要

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。

速效养分－能够直接被植物吸收利用或通过便捷的形态转化后就能被植物吸收利用的养分形态

无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分，且较难向速效养分形态转化的养分

缓效养分－不易被植物吸收，但可以缓慢释放出来转化为速效养分第一节土壤养分土壤养分含量的表示方式1、以元素表示，如N、P、K；注意与肥料中养分表示相区别。2、单位：g·kg-1、mg·kg-13、原来的单位：%，ppm(partpermillion)基本淘汰。第一节土壤养分土壤养分三要素PNK第一节土壤养分之土壤氮素土壤氮含量、来源及影响因素含量土壤氮素形态及其有效性（重点）土壤氮素转化（重点难点）农田土壤氮平衡土壤氮素调节我国农田耕层土壤平均含氮量为1.05g/kg，非耕地为1.43g/kg土壤含氮量>2.0g/kg者为“高”1.0-2.0g/kg之间者为“中”0.5-1.0g/kg者为“低”<0.5g/kg者为“极低”土壤氮含量、来源及影响因素含量土壤氮含量地区变化范围（g/kg）地区变化范围（g/kg）东北黑土区1.5-3.5华南地区0.6-2.1黄淮海地区0.3-1.0西南地区0.4-1.9西北黄土区0.4-1.0内蒙古新疆干旱地区0.5-2.0长江中下游地区0.5-1.9青藏高寒地区0.5-2.7我国主要地区表层土壤平均氮含量土壤氮含量、来源及影响因素含量土壤氮含量土壤氮含量、来源及影响因素含量土壤氮来源太湖地区大气干湿沉降和灌溉水输入农田的氮素数量1．植被与气候一

般：草本植物＞木本植物

草本植物：豆

科＞非豆科

木本植物：阔叶林＞针叶林 一般而言：温度愈高，有机质分解愈快，OM含量低，N少；

湿度愈高，有机质分解愈慢，OM积累的多，N多。土壤氮含量、来源及影响因素含量土壤氮影响因素2．土壤有机质含量土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的含量大致占土壤有机质含量的5%左右。3．质地 质地砂性土壤性土粘性土

N%低高4．地形及地势耕作利用方式：经济林(茶、柑桔等)<相应旱地；

水稻土>相应旱地土壤氮影响因素1、有机氮（占全氮的95%以上）①水溶性有机氮（<5%）游离氨基酸、铵盐、酰胺类化合物②水解性有机氮（50%-70%）在酸、碱或酶作用下能水解成简单的易溶性氮化合物的有机物

主要有蛋白质、多肽类、核蛋白类和氨基糖类土壤氮素形态及其有效性③非水解性有机氮（30%-50%）

不溶于水、用酸、碱处理也不能水解，对植物是无效的

杂环态氮化物、糖与胺的缩合物以及木质素类物质等复杂结构的含氮有机化合物土壤氮素形态及其有效性1、有机氮（占全氮的95%以上）2、无机氮（占全氮的1.0%-2.0%）①主要是NH4+，NO3-（或NO2-）②NH4+和NO3-均易溶于水，能直接被植物吸收利用③旱地以NO3-为主，水田以NH4+为主④

NH4+还可以固定态存在于矿物晶格中土壤氮素形态及其有效性3、气态氮只有经过微生物的固定才能转化为植物N源土壤氮素形态及其有效性

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NITROGENCYCLE

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NstatesNO3NitrateionNO2NitriteionNONitricoxideoxideN2ONitrousoxideoxideN2DinitrogengasVariousstatesofNNITROGEN

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)Nfromairisfixedbymicrobesandlightning.NFixationNITROGENNitrogenFixation

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NfromOrganicMatterNisreleasedfromorganicmatterdecomposition.MineralizationMineralization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①氨基化aminization蛋白质→R-NH2+CO2+其它产物十能量(蛋白水解酶)

多肽②氨化作用ammonificationR-NH2+H2O→NH3+R-OH+能量好气、嫌气条件均可进行，偏酸性土壤环境。好气分解速度快，累积的中间产物（有机酸）少。DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationNH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3N2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENOxidationofNH4toNO3isnitrification.NitrobactorNitrosomonasNitrificationNO2Twokindsofbacteriaareinvolvedin

two

steps.硝化作用（nitrification)硝化作用（nitrification）***

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土壤氮素转化硝化作用(nitrification)

亚硝化微生物2NH4++3O22NO2-+2H2O+4H++能量（亚硝化）硝化微生物2NO2-+O22NO3-+能量（硝化）

要求：①土壤通气条件良好。②最适pH值7-8(偏碱)③温度35℃左右。硝化作用可作为旱地土壤熟化程度的标志。三

土壤氮素的转化

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。DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationNH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3N2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENInwater-loggedsoil,NO3transformstogaseousN,andthislosstoairisdenitrification.NitrobactorNitrosomonasNitrificationNO2Steps:NO2--NO--N2OandN2反硝化作用（denitrification）***

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土壤氮素转化反硝化作用denitrification

-2H2O+2H+

+4H++4H+N22HNO32HNO2H2N2O2

+2H+-H2O

-2H2O-2H2O（次亚硝酸）N2O2NO

-H2O+2H2O-4H+

即NO3-N转化为N2、N2O、NO等而逸失的过程。(反硝化细菌)条件：严格嫌气条件，最适pH7-8.2（偏碱性）①Soilair，O2<5%②含水量超过田间持水量③有大量易分解的有机质

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGEN硝态氮的淋失土壤氮素淋洗土壤氮素转化土壤氨的挥发NH4++OH-→NH3↑+H2OpH<6时，以NH4+形态存在；

pH~7时，6%NH3；

pH9.2~9.3时，NH3与NH4+各50%；土壤氮素转化（三）土壤氮素的转化

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。

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NfromNH4WhentheprocessreverseswithplantandmicrobialusesImmobilizationMineralization生物固定

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENClayFixationofNH4粘土矿物晶层间固定5、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我国农田土壤氮平衡状况农田土壤氮平衡1、目前土壤N素存在的主要问题土壤氮素调节化肥N多，有机N少；农田有机N少，菜田多；利用率低；环境危害

2、土壤氮素调节的方向

增加贮备控制供应强度减少损失提高利用率土壤氮素调节3、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，协调供氮土壤氮素调节减少氨挥发损失的途径1、改进施肥技术（1）深施通过减少表层土壤或田面水中肥料氮的浓度来减少氮素损失，尤其是粒肥深施效果最好。（2）以水带氮法把氮肥表施后，