第八章

土壤氮素土壤磷素土壤鉀素土壤中微量元素的循環(huán)主要內(nèi)容土壤養(yǎng)分三要素：在植物所必須的營養(yǎng)元素中，C、H、O大約占植株干重的95%。碳主要來自與大氣中的二氧化碳，而H、O則來自與土壤中的水分，氧可來自空氣，氮則除豆科作物外大部分取源于土壤。氮磷鉀三要素，簡稱土壤養(yǎng)分三要素，其所以重要就在于必需經(jīng)常調(diào)節(jié)其供不應求的狀況，而不是指它們在植物營養(yǎng)中所起的作用。土壤養(yǎng)分循環(huán)：指來自土壤的元素通常可以反復的在循環(huán)和利用，典型的再循環(huán)過程，包括：生物從土壤中吸收養(yǎng)分；生物的殘體歸還土壤；在土壤微生物的作用下，分解生物殘體，釋放養(yǎng)分；養(yǎng)分再次被生物吸收。一.土壤中氮素含量及其影響因素二.土壤中氮素的存在形態(tài)及其有效性三.土壤中氮素的循環(huán)轉化及其調(diào)節(jié)第一節(jié)：土壤氮素循環(huán)Zouetal.,2010115.7GgN2O-Nyr-1210.5GgN2O-Nyr-1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放的2/3以上來自肥料的施用（Chengetal.,2011）施用氮肥是提高作物產(chǎn)量不可替代的措施之一；氮肥的施用已經(jīng)在區(qū)域和全球尺度上對大氣、氣候變化、水體、生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了深刻的負面影響。而我國的情況更為嚴重。（一）

土壤中氮素的含量

我國耕地土壤含氮一般在0.02%-0.2%之間；高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而華北、西北大部分地區(qū)的土壤耕層含氮量不足0.1%；南方土壤的含氮量介于二者之間。

一般把土壤含氮量>0.2%者為高；0.2%-0.1%之間者中；0.1%-0.05%者為低，<0.05%者為極低。一般把作物在不施氮區(qū)的全年生長期所吸收的氮量為土壤供氮能力的良好指標。一.土壤中氮素的含量及其影響因素（二）

土壤中氮含量的影響因素二.土壤中氮素的存在形態(tài)及其有效性2.無機態(tài)氮土壤無機態(tài)氮占全氮1-2%（1-50ppm）。最多不超過5-8%；（1）銨態(tài)氮（NH4-N）在土壤里有三種存在形式：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)。（2）硝態(tài)氮（NO3-N）在土壤主要以游離態(tài)存在。（3）亞硝態(tài)氮（NO2-N）主要在嫌棄性條件下才有可能存在，而且數(shù)量也極少。在土壤中主要以游離態(tài)存在。3.游離態(tài)氮（N2）：一般不計算在土壤氮素之內(nèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)三.土壤氮素的循環(huán)轉化及其調(diào)節(jié)1礦化作用；2生物固氮作用；3銨的粘土礦物固定作用；4固定態(tài)銨的釋放作用；5硝化作用；6腐殖質(zhì)形成作用；7氨和銨的化學固定作用；8腐殖質(zhì)穩(wěn)定化作用（一）土壤氮素的有效化過程1.有機態(tài)氮的礦化過程

含氮的有機化合物，在多種微生物的作用下降解為簡單的氨態(tài)氮的過程。條件：真菌，細菌放線菌等；在通氣性良好；溫度較高；水分60%-70%；pH值適中；C/N比適當2.硝化過程氨、胺、酰胺硝態(tài)氮化合物（1）亞硝化作用條件：

亞硝化細菌（專性自養(yǎng)型微生物）

通氣：良好O2<5%pH5.5-10（7-9），<4.5受抑制水分：50%-60%溫度：35℃，<2℃STOP!養(yǎng)分：Cu，Mo等促進消化作用的進行。缺鈣，不利。亞硝酸分解反應土壤中的銨態(tài)氮在堿性條件下，很容易以NH3的形式直接從土壤表面損失掉。3.粘粒礦物對銨的固定我國北方土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態(tài)氮較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不大。4.生物固定5.硝酸鹽的淋洗四、土壤氮的調(diào)控

1、維持土壤氮素平衡土壤氮以有機態(tài)氮為主，土壤有機質(zhì)平衡是氮素平衡的基礎。（1）有機肥與無機氮肥（化肥）配合施用。有機質(zhì)C/N＞3030～15＜15氮的固定量＞礦化量固定量＝礦化量固定量＜礦化量補充化肥補充有機質(zhì)

有機質(zhì)豐富的土壤，施用綠肥等新鮮有機肥產(chǎn)生正激發(fā)效應，促進土壤原來有機氮的礦化和更新。有機質(zhì)缺乏的土壤，施用富含木質(zhì)素的粗有機肥，產(chǎn)生負激發(fā)效應，增加土壤有機質(zhì)和氮的積累?！澳箱@北硝”。水田土壤不施硝態(tài)化肥和避免頻繁的干濕交替。氮肥深施（水田和旱地）。堿性土碳銨少施，防止氨的揮發(fā)損失。應用氮肥增效劑（硝化作用抑制劑）。2、防止土壤氮的損失（2）應用“激發(fā)效應”調(diào)節(jié)土壤有機質(zhì)和氮素平衡

亞硝酸鹽是人的致癌物質(zhì)和植物的有害物質(zhì)。其產(chǎn)生和積累條件：（1）EhNH4+→NO2-（亞硝化過程）E0＝0.345VNO2-→NO3-

（硝化過程）E0＝0.421V（2）pH

硝化細菌比亞硝化細菌對pH反應敏感。

NO2-易在pH＞7.3的堿性環(huán)境積累。3、避免有害物質(zhì)—NO2-的積累（3）游離NH4+的影響氨對硝化細菌的抑制作用大于對亞硝化細菌，大量施用銨態(tài)氮肥（特別是NH4HCO3），易造成NO2-積累。旱育秧NO2-可使水稻幼苗出現(xiàn)青枯病當NO2-＞5mg/kg時，青枯開始出現(xiàn)＞15mg/kg時，青枯很快出現(xiàn)。

NO2-可使小麥、玉米燒種、爛芽、爛根以及幼苗死亡第二節(jié)土壤磷的循環(huán)

磷素的含量及其影響因素存在形態(tài)及其有效性循環(huán)轉化及其調(diào)節(jié)土壤中磷素的來源：土壤中的磷是由巖石分化而來的。原生礦物的含磷量為0.12%左右。1.土壤中磷的含量一般來說，土壤的磷素含量都在0.2%以下，紅壤、黃壤含磷只有0.04%。我國土壤全磷的含量在0.02%-0.11%之間。從總體來說，自北而南，土壤磷的含量是逐漸減低的。2影響土壤磷含量的因素（1）母質(zhì)中礦物成分的不同基性巖>酸性巖堿性沉積體>酸性沉積體（2）土壤質(zhì)地的差別土壤細粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物（3）P在土壤剖面上的分布從上到下，P的含量逐漸降低，原因：磷的遷移率很低植物根系的富集有機膠體或無機膠體對磷酸根的吸附作用，上層較強耕作制度和施肥的影響磷的循環(huán)轉化及其調(diào)節(jié)土壤磷的調(diào)節(jié)第三節(jié)：鉀素土壤中K的含量及其存在形態(tài)土壤中K的轉化與調(diào)節(jié)土壤中K的固定與釋放含量影響因素一、土壤鉀的形態(tài)和含量

非交換性鉀（2～8%）

土壤鉀的形態(tài)（占全鉀%）

礦物鉀(9～98%)

交換性鉀（1～2%）

水溶性鉀（很少）

無效鉀

緩效鉀

速效鉀

1、礦物鉀土壤膠體靜電吸附的K+,與溶液中K+保持動態(tài)平衡，速效鉀的主體。與非交換性鉀之間也有某種平衡關系。

3、交換性鉀

包括水云母和黑云母等固有的鉀和2∶1型粘土礦物所固定的鉀?？芍饾u轉化為植物吸收利用的速效鉀。土壤緩效鉀的分級指標：

K＞600mg/kg600～300mg/kg＜300mg/kg

高中低2、非交換性鉀，又稱緩效鉀主要指原生礦物鉀——結構鉀，極難風化，為無效鉀。4、水溶性鉀（溶液鉀）為植物可直接吸收的速效鉀，數(shù)量很少。土壤速效鉀與全鉀含量之間無相關性。土壤速效鉀含量（K，mg/kg）與鉀肥肥效的關系

土壤速效鉀供鉀水平作物對鉀的反應＜30極低反應較明顯30～60低一般有肥效60～100中一定條件下有肥效，肥效大小因作物、其它肥效配合、耕作制度和緩效鉀含量而異100～160高施鉀肥一般無效＞160極高不需施用鉀肥二、土壤鉀的轉化及其調(diào)節(jié)

三、土壤鉀的固定和釋放及其影響因子

1、土壤鉀的固定及影響因子土壤鉀的固定：交換性鉀→非交換性鉀影響因子：（1）粘粒礦物類型（2∶1型粘粒礦物）；（2）土壤質(zhì)地（粘粒含量）；（3）土壤的水分條件（強烈干燥和頻繁干濕交替有利于鉀的固定）；（4）土壤酸堿度（酸性土中水化鋁離子阻塞晶層表面六角形孔穴，減少對鉀的固定）。