1、第九章土壤養(yǎng)分循環(huán)、生物、微生物分解、綠色植物合成、養(yǎng)分元素體土壤體、風化作用、潤濕作用、巖石、江海、沉淀作用、主要內(nèi)容(重點):教育目標和要求：教育方式和手段：課程的預定和進度：1 .土壤氮循環(huán)(重點)2.土壤中的鉀元素鈣元素鎂4 .土壤中的微量元素體循環(huán)重點把握土壤氮、磷的轉(zhuǎn)化過程，特別是無效化過程，了解土壤鉀元素、鈣元素、鎂的狀況和微量元素體的重要性。 以幻燈片、漫動畫演示為例進行分析，授課數(shù)： 4小時，土壤養(yǎng)分是植物所必需的，主要由土壤提供的營養(yǎng)素稱為土壤養(yǎng)分。 土壤養(yǎng)分是土壤肥力的物質(zhì)基礎是土壤肥力的重要組成部分。 土壤養(yǎng)分的基本概念是指土壤來源的元素體通?？膳c重復資源再生結(jié)合利用的

2、典型的資源再生過程。 在包括生物從土壤吸收養(yǎng)分在內(nèi)的生物殘渣返還給土壤的土壤微生物的作用下，分解生物殘渣，釋放養(yǎng)分的養(yǎng)分再次被生物吸收。 土壤養(yǎng)分循環(huán)，一、作物必要營養(yǎng)素，作物必要營養(yǎng)素，亞農(nóng)(arson )于1954年對植物“需要”的營養(yǎng)素制定了三個標準： (1)缺乏該元素體，植物就不能生長或不能完成生命周期。 (2)該元素體具有營養(yǎng)作用，不能替代其他元素體。 (3)該營養(yǎng)素在植物代謝過程中有直接作用。 Mo是所有的高等植物和大部分的微生物必要的Na和Co是藻類，細菌和高等植物必要的Ca，b，Cl是高等植物必要，微生物，特別是真菌的成長不需要。 另外，鋇、硅、鋁、碘元素和鎵的一些元素體只對少

3、數(shù)植物是必要的。 由于農(nóng)作物多為高等植物，所以必要營養(yǎng)元素一般具有1.6:c、o、h、n、k、p、s、Ca、Mg、Fe、b、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl中最重要的。 但是，通過實驗證明這些個這一點是困難的。 除了c、h、o三個元素體之外，所有植物需要的元素體都是n、p、k、Mg、s、Fe、Mo、Zn、Cu，這是盧米斯和舒爾在1973年最初使用的名稱。 習慣標準：大量元素體：植物對該元素體的需求量超過1%。 前九個是。 前9個占干燥體重的大多數(shù)，也就是植物的吸收量多，通常占植物干燥重量的幾千分到幾十%。 微量元素體：植物對該元素體的需求低于植物干燥重量的0.1%。 大量的元素體和微量元素體、土壤

4、養(yǎng)分三要素在對植物必要營養(yǎng)的元素體中，c、h、o約占植物干燥重量的95%。 碳主要來源于大氣中的二氧化碳，h、o來源于土壤中的水分，氧來源于空氣。 氮除豆科作物外，大部分來源于土壤。 簡稱氮磷酸鉀元素三要素、土壤養(yǎng)分三要素。 因此重要的是，不能發(fā)揮作物營養(yǎng)的作用，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)不需要供給的狀況。 第一節(jié)土壤氮循環(huán)、1含量的中國耕地土壤氮含量一般在0.02%0.2%之間，很少超過0.2%，大部分低于0.1%。 華北、西北大部分地區(qū)土壤耕層氮含量低于0.1%南方土壤氮含量介于兩者之間。 一般地，土壤氮含量0.2%為“高”的0.2%0.1%之間為“中”的0.1%0.05%為“低”，0.05%為“極低”

5、。 一般來說，作物不施氮地區(qū)的年生長期間吸收的氮量作為土壤供氮能力的好指標。 固氮作用主要依賴微生物，氮的固定微生物可分為共生和自生兩種。 (1)與豆科作物共生的氮的固定，其氮的固定能力很強。 1020斤/畝(2)的自體氮的固定菌可分為好氧和厭氧。 好氧氮的固定能力強，熱帶林地達1030斤/畝，來源于2的土壤中的氮關(guān)聯(lián)不來源于土壤礦元素。 產(chǎn)生了生物固氮作用。對農(nóng)田來說，土壤氮素的來源不僅有上述兩種方法，包括： (1)含固氮作用的自體氮的固定、共生固氮、聯(lián)合氮的固定；(2)降水；(3)灌水； 這些個是土壤氮肥的主要來源。 1植被和氣候一般：草本植物木本植物草本植物：豆科非豆科木本植物：闊葉木本

6、群落針葉林，影響土壤氮含量的因素，一般溫度越高有機質(zhì)分解越快，OM含量越低，n越少大氣濕度越高，有機質(zhì)分解越慢，OM積累越多，n越多。 2土壤有機質(zhì)含量土壤氮和土壤有機質(zhì)具有正相關(guān)關(guān)系。 土壤氮含量約占土壤有機質(zhì)含量的5%。 1有機氮占總氮的大部分，為9298%。 有機氮的礦化率只有36%。 (1)可溶性有機氮為5%，主要游離氨基酸、胺鹽(速效氮)及酰胺類化合物(2)水解作用性有機氮為5070%，經(jīng)酸或酶催化劑處理. 蛋白質(zhì)和肽類、核蛋白質(zhì)類、氨基糖類(3)的非水解作用性有機氮為3050%，主要為雜環(huán)態(tài)氮、縮胺類、二土壤氮的存在形態(tài)、二無機態(tài)氮土壤無機氮占總氮的12%(150ppm )。 最大

7、58%； (1)阿摩尼亞態(tài)氮(NH4 )在土壤中有游離態(tài)、交換狀態(tài)、固定狀態(tài)三種存在方式。 (2)硝態(tài)氮(NO3-N )主要以游離態(tài)存在于土壤中。 (3)亞硝態(tài)氮(NO2-N )主要只能在厭氧條件下存在，而且數(shù)量極少。 土壤中主要以游離態(tài)存在。 3游離態(tài)氮(N2 )、N2、NH4、粘粒、NO3-、NO2-、動植物殘體半穩(wěn)定態(tài)有機n土壤生物，揮發(fā)損失、化學和生物固氮、放出、礦物固定、還原、硝化、還原、亞硝化、合成作用、阿摩尼亞化作用、淋失、吸收、焚燒或生物遺體分解、損失、化學合成、 脫硝化作用、植物、生物固定、三土中氮的轉(zhuǎn)化和循環(huán)、三土中氮的轉(zhuǎn)化、一)土壤氮的有效化過程1有機態(tài)氮的礦化過程含有氮

8、的有機化合物，在許多微生物的作用下分解成簡單的阿摩尼亞態(tài)氮的過程。 條件：亞硝化細菌(專業(yè)性自營養(yǎng)型微生物)通氣：良好的O2 5% pH 5.5 - 10 (7-9)、4.5被抑制的水分： 5060%溫度： 35 2 STOP！ 養(yǎng)分： Cu、Mo等促進硝化作用的發(fā)展。 因鈣元素不足不利。 (2)硝化作用硝化微生物2NO2- O2 2NO3- 40公里卡在(以Nitrobacter為主)條件：硝化細菌(以Nitrobacter為主)其他亞硝化作用、通氣良好條件下硝化作用速度亞硝化作用起銨化作用，因此在正常土壤中亞硝態(tài)氮和阿摩尼亞態(tài)氮積累較少。 反硝化作用的條件為：1)具有反硝化能力的細菌、反硝

9、化目前已知為3.3屬，多為異養(yǎng)型，一些為化學自養(yǎng)型，但在許多農(nóng)田里并不重要；2 )有機c化合物、還原性硫化物、分子氫等適宜的電子供體有效碳的影響最大；3 )厭氧條件與農(nóng)田的持水量大小密切相關(guān)(1)亞硝酸裂解反應3hno32nh2o條件：酸性越強分解越快。 (2)阿摩尼亞態(tài)氮的揮發(fā)在堿性條件下，nh4ohnh3h2o土壤中的阿摩尼亞態(tài)氮在堿性條件下，以NH3的形式容易從土壤表面直接損失。 2化學反硝化素過程主要是指強酸反應、溫度高、水分量低等特殊情況下，亞硝酸與其他化合物(包括有機化合物)發(fā)生化學反應生成分子態(tài)氮和一氧化氮的過程，在3粘粒礦物固定銨的中國北方的土壤中，能夠固定銨的粘粒礦物較多，

10、其土壤中銨極少，南方水田中銨態(tài)較多，能固定銨的黏土礦物較少。 因此，銨的黏土礦物固定在我國的意義不大。4生物固定5、硝酸鹽的沖刷、4、土壤氮的控制、(1)碳氮比的影響、(2)施肥的影響、(3)淹水、灌溉的影響、(1)水田斷面不同水平氮的形態(tài)不同2 .水田中無機氮以阿摩尼亞態(tài)氮為主3 .反硝化作用明顯的第3節(jié)土壤磷和硫的循環(huán)、(1)土壤中的磷原生礦物的磷含量為0.12%左右。 (二)土壤磷含量和影響因素1土壤磷含量一般來說，土壤磷含量均在0.2%以下，紅壤、黃壤磷含量僅為0.04%。 我國土壤總磷含量在0.02%0.11%之間。 總體上，從北向南，土壤磷含量逐漸減少。 2影響土壤磷含量的因素(1

11、)母質(zhì)中礦物成分的差異基性巖酸性巖堿堆積體的酸性堆積體，如石灰性風化體組成的紅土的磷含量遠高于紅土。 (2)土壤質(zhì)量不同土壤細粒部分中含有的磷主要是二次磷化合物。 (3)P在土壤剖面上的分布，從上到下，磷的含量逐漸下降。 原因磷遷移率低的植物根系向富積有機膠體或無機膠體的磷酸根的吸附作用，上層很強。 (3)土壤中磷的存在形態(tài)土壤磷素可分為有機磷和有機磷兩種類型。 有機磷含量占總磷的1020%左右。 1有機磷化合物主要為植酸(肌醇六磷酸)或植酸類、核蛋白質(zhì)或核酸及磷類化合物。 易溶性磷酸鹽有水溶性和弱酸性兩種。 易溶性磷酸鹽來源于化學肥料，而難溶性磷酸鹽的溶解。 一般來說，由于磷酸鹽的溶解性，將

12、難溶性磷酸鹽，例如氟磷灰石、羥基磷灰石等分布于石灰性土壤中的大頭針磷鐵元素礦和磷鋁石較多。 1土壤磷的有效化過程有機磷和難溶性磷酸鹽在一定條件下轉(zhuǎn)化為植物可利用的水溶性或弱酸性磷酸鹽的過程，通常稱為磷的釋放。 (四)土壤磷的轉(zhuǎn)化、易溶性或速效磷酸鹽轉(zhuǎn)化為難溶性遲效性和緩效性的過程通常被稱為磷的固定。 土壤中磷的固定非常普遍。 2土壤磷的無效化過程；(1)化學沉淀機理；該固磷作用發(fā)生在土壤固相表面。 具體而言，表面交換反應(pH 5.56.5 )通過土壤固相表面的OH-和溶液中的磷根交換，表面上次的生化反應在土壤CaCO3的核的表面通過化學反應、吸附形成CaHPO4的膜狀沉淀。 正絡離子吸附機理

13、(中性土壤)、(2)表面反應機理(3)將磷在土壤中固定在大頭針的磷鐵元素礦后，當土壤的局部pH升高時，在大頭針的磷鐵元素礦表面形成非晶質(zhì)體的氧化鐵薄膜，并復蓋原磷的機理稱為存儲機理。 Fe(OH)3 PKs=3738大頭針克林鐵元素礦： PKs=3335凝膠膜中有鐵元素鋁質(zhì)、鈣元素質(zhì)。 (4)生物固定有機質(zhì)的C/P比為20013001，微生物的C/P比小于土壤有機質(zhì)時可以進行生物固定。 如果土壤中的磷過少，會對磷素、微生物、作物產(chǎn)生競爭。 特點：表聚合性暫時無效的無機磷有機磷。 (五)土壤磷的調(diào)節(jié)，1、活性磷和磷的固定，只有不溶性磷化合物和粘粒和有機質(zhì)中保持的靜態(tài)磷稱為靜態(tài)磷，這一部分的磷占土

14、壤全磷的95%以上，也稱為非活性磷。 土壤中被植物吸收的磷成分是土壤的有效磷、磷素轉(zhuǎn)化和循環(huán)、含磷的土壤母質(zhì)、易溶性磷酸鹽、水溶性磷酸鹽、河川湖的海的磷酸鹽、有機磷化物、難溶性磷酸鹽：、分解、生物吸收、分解、風化、堆積(1)在土壤酸鹽基度pH6.5-6.8之間，可以減少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。 (2)土壤有機質(zhì)有機陰絡離子和磷酸根競相在固相表面的吸附點，減少土壤對磷的吸附。 有機物分解產(chǎn)生的有機酸和其他鰲合劑的作用，使一部分固定狀態(tài)的磷釋放為可溶狀態(tài)。 腐殖質(zhì)在鐵元素、鋁氧化物等膠體表面形成保護膜，減少對磷酸根的吸附。 有機質(zhì)分解生成的CO2溶于水形成H2CO3，增加鈣元素、鎂、磷酸

15、鹽的溶解度。 (3)土壤淹水酸性土壤pH值上升會導致鐵元素、鋁形成氫氧化合物沉淀，減少對磷固定的堿性土壤pH值下降，能提高磷酸鈣元素的溶解度，相反淹水土壤干燥會降低土壤磷的有效性。 土壤氧化還原電勢(Eh )降低，昂貴的鐵元素還原成廉價的鐵元素，磷酸低，鐵元素溶解度高，磷有效度增加。 磷酸表面被復的鐵元素質(zhì)凝膠膜被還原，封閉狀態(tài)磷的有效度提高了。 第四節(jié)土壤中的鉀元素一、土壤中的鉀元素形態(tài)和含量；(一)土壤鉀元素素來源土壤鉀元素的巖石來源風化。 地殼巖石中，鉀元素含量遠高于磷，巖界總鉀元素含量平均為2.45%。 因此，在氮、磷、以外的三要素中，鉀元素在土壤中的含量最高。 (二)鉀元素元素形態(tài)1

16、礦物鉀元素土壤礦物中的鉀元素一般稱為結(jié)構(gòu)鉀元素，占總鉀元素量的92-98%。 鉀長石(KAlSi3O8)含有7.512.5%的鉀元素，微斜長石(CaI Na KAlSi3O8)含有7.0-11.5%的鉀元素，白云母(K(AlSi3O8)Al2(OH2F)2)含有6.0 %的5.9，二、非交換狀態(tài)鉀元素也稱為緩效鉀元素占總鉀元素量的2-8%。 3、交換狀態(tài)鉀元素是指吸附在土壤膠體表面的鉀元素絡離子。 土壤中的含量一般為40-600mg/kg，占土壤總鉀元素量的1-2%。 1土壤中的鉀元素含量遠遠超過氮、磷，幾乎不超過3% (K2O )。 中國自南向北含鉀元素量逐漸增加，如華南地轄區(qū)，其平均水平達到2%，東北、內(nèi)蒙的黑土達到2.6%。 這主要與地區(qū)風化、成土條件差異有關(guān)。 (3)土壤鉀元素含量和影響因素；(1)富母質(zhì)鉀元素礦物：長石類長石鉀元素微斜長石等鉀元素含量在約7- 12%之間。 云母類白云母黑云母的鉀元素含量約在5- 9%之間。 二次粘粒礦物水合云母(伊利類)綠泥石等四川紫色土鉀元素豐富，影響2鉀元素含量的因素；(2)風化和成土條件北方高溫、雨多，潤濕強度大，k。 (3)質(zhì)地粒徑越小，含k越多的面團兒越粘著，含k越多。 1鉀元素的有效化(1)礦物風化在土壤風化和土壤形成過程中產(chǎn)生的各種有機酸和無機酸會釋放含鉀元素礦物中的鉀元素。 所釋放的鉀元素均為水溶性速效鉀元素。 (4