土壤磷循环
第8章-土壤氮、磷循环与环境效应-环境土壤学
一、土壤磷的含量、形态分级 及其植物有效性
1.1 土壤中磷的含量
➢地壳中磷的平均含量约为0.122% (按P计， 下同）。 ➢一般岩石含磷量变动在1.0-1.2 g/kg。 玄武岩发育的土壤全磷含量通常较高，而 花岗岩发育的土壤全磷含量较低。 ➢我国土壤全磷含量一般为0.022-0.109%, 最低可小于0.004%，高的可达0.175%。 ➢在自然土壤中的全磷含量决定于母质类 型、成土作用和土壤磷的淋失情况，而在 耕作土壤中主要受耕作施肥的影响。
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施用氮肥对土壤健康质量的影响
➢ 对于氮肥来说，最易引起土壤变化的性质就是pH。连续施 用氮肥会导致土壤pH降低，在酸性土壤上问题尤为明显。
➢ 酸 性 土 壤 交 换 性 钙 含 量 低 ， 每 加 入 100kg 硫 酸 铵 就 需 要 110kg的碳酸钙去中和由于氮肥所产生的酸度。如果不施加 石灰校正土壤酸度，锰和铝的过量释放将会产生对植物的 毒害作用
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） • 粘粒对铵的固定 • 生物固定 • 氮素淋洗
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土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
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土壤氮素损失 ——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
土壤磷循环
土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有 的平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根 有竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
四、土壤磷的沉淀和溶解
• 土壤中磷化合物的沉淀作用也是磷在土壤中被固定
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
（二）提高土壤磷有效性的途径
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可 减少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。
2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减 少了土壤对磷的吸附。
② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固 定态磷释放为可溶态。 ③ 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对 磷酸根的吸附。 ④ 有机质分解产生的CO2，溶于水形成H2CO3，增加钙、镁、 磷酸盐的溶解度。
• 土壤中的磷可随地表径流流失，也可被淋 溶流失。 • 磷流失造成水体污染。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的 有效性。 2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减 少了土壤对磷的吸附。 ② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固 定态磷释放为可溶态。
合理施用磷肥是减少磷对环境影响的主要措施。科学制定 施肥用量；重点施在旱作上；等。
3、土壤淹水
① 酸生土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了 它们对磷的固定；碱性土壤pH有所下降，能增加磷酸钙的溶解 度；反之，若淹水土壤落干，则导致土壤磷的有效性下降。 ② 土壤氧化还原电位(Eh)下降，高价铁还原成低价铁，磷 酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。
土壤中氮、硫、磷的循环与环境质量
①Ca-P（钙磷），以磷灰石为主
氟磷灰石Ca5(PO4)3F 氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH 磷酸八钙Ca8H2(PO4)6 磷酸三钙Ca3(PO4)2 磷酸二钙CaHPO4 溶解度随pH降低而增大。
溶度积＝10-120.9 溶度积＝ 10-113.7 溶度积＝ 10-46.9 溶度积＝ 10-26.0 溶度积＝ 10-6.56
（1）植素类——植酸与钙、镁等离子结合而成。 （2）核酸类——含磷、氮的复杂有机化合物。 （3）磷脂类——醇、醚溶性的有机磷化合物。
• 2.无机磷：50~90％，PO43-
少量溶解、大都以吸附态和固体矿物态 存在
3种相互平衡的形态
溶解
吸附
矿物态
水溶态
吸附态
沉淀
解吸
(1)水溶态磷—土壤溶液中的磷
H2PO4-、HPO42-、PO43-，其相对浓度（比例）随溶液pH 而变化。
②Fe-P（铁磷） 以粉红磷铁矿FePO4·2H2O为代表，溶度积＝10-34.9。
③Al-P（铝磷） 以磷铝石AlPO4·2H2O为代表，溶度积＝10-30.5。 Fe-P和Al-P的溶解度随pH升高而增大。
④O-P（闭蓄态磷） 氧化铁胶膜包被的磷酸盐，无效磷。当Fe2O3胶膜还
原溶解后，磷被释放。
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ③对低温特别敏感；
④ 水分60~70%； ⑤ pH值要求在4.8~5.2
⑥C/N比适当。
2．氨的硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2HN4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
第章土壤氮磷循环与环境效应环境土壤学ppt课件
• 氮素的淋洗
硅铝片
2021/3/2
NH4+ 硅铝片
精品课件
淋 洗
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四. 土壤氮素流失与环境质量
氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
–适宜施氮量，避免盲目过量施氮 –氮肥深施、早作上表施氮肥(特别是尿素）立即适量灌
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土壤氮素的有效化
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发）
• 粘粒对铵的固定 • 生物固定
• 氮素淋洗
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土壤氮素有效化
——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。
包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类； • 非水解性有机氮30~50%，
主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
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无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过 5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失， 但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
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2021/3/2
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二. 土壤中氮素的形态
有机态氮
• 可溶性有机氮 < 5%； • 水解性有机氮50~70%； • 非水解性有机氮30~50%。
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
土壤中磷的释放名词解释
土壤中磷的释放名词解释在自然界中，磷是一种重要的营养元素，对于植物的生长和发育至关重要。
然而，磷的释放过程在土壤中却不容忽视。
对土壤中磷的释放进行名词解释，可以更好地理解这一过程的重要性和影响。
1. 磷：磷是一种化学元素，化学符号为P。
在生物体中，磷是构成核酸、脂肪酸、蛋白质和骨骼等生物分子的重要组成部分。
对于植物而言，磷是促进根系生长、组成DNA和RNA以及能量转移的必需元素。
2. 土壤：土壤是指地球表面的一层可供植物生长利用的物质，由矿物质、有机质、水分、空气和生物等组成。
作为植物生长的基质，土壤中的养分含量对植物的生长至关重要。
3. 磷肥：磷肥是一种含有高磷含量的化肥，用于弥补土壤中磷元素的不足。
磷肥的主要成分是磷酸盐，包括单磷酸盐、二磷酸盐和三磷酸盐等。
磷肥可以提供植物所需的磷元素，促进植物的生长和发育。
4. 磷循环：磷循环指的是磷在自然界中的转化和迁移过程。
这个过程包括磷的吸收、固定、释放和再吸收等环节。
磷循环可以维持磷的平衡，保证植物能够获得足够的磷元素。
5. 磷的吸收和释放：植物根系可以通过根毛吸收土壤中的磷元素。
当土壤中的磷含量较高时，植物的吸收速率就会减缓。
相反，当土壤中的磷含量较低时，植物会增加磷的吸收速率。
此外，土壤微生物也能够释放磷元素，促进植物的磷吸收。
6. 磷的固定和再吸收：在土壤中，磷可以以有机磷和无机磷的形式存在。
有机磷是指与有机物质结合形成的磷，例如有机酸和磷酯等。
无机磷是指以无机盐的形式存在的磷，例如磷酸盐和磷酸等。
土壤中的有机磷和无机磷在形成过程中可以相互转化。
植物通过根系再次吸收土壤中被固定的磷，实现了磷的再循环。
7. 磷的释放影响：磷的释放过程会受到多种因素的影响。
土壤pH值、有机质含量、土壤温度和湿度等因素都会影响土壤中磷的释放速率。
此外，植物类型和生长发育阶段对土壤中磷的释放也有一定影响。
对于农业生产而言，科学合理的施肥和土壤管理措施能够在一定程度上控制磷的释放，提高磷的利用效率。
不同密度及林龄杉木人工林土壤磷循环功能基因phoc和phod的变化规律
不同密度及林龄杉木人工林土壤磷循环功能基因phoc和phod的变化规律【知识】不同密度及林龄杉木人工林土壤磷循环功能基因phoc和phod的变化规律导语：杉木人工林作为中国主要的人工造林类型之一，对于改善生态环境和保护土壤资源起到了重要作用。
然而，近年来人们对于杉木人工林中土壤磷循环的研究相对较少。
本文将分析不同密度及林龄杉木人工林土壤磷循环功能基因phoc和phod的变化规律，探讨其对于降低土地退化、促进土壤肥力的意义。
目录：一、磷循环在土壤生态系统中的重要性及机制二、杉木人工林对土壤磷循环功能基因的影响2.1 杉木人工林密度对磷循环功能基因的影响2.2 杉木人工林林龄对磷循环功能基因的影响三、杉木人工林土壤磷循环功能基因变化规律的解读3.1 phoc基因变化规律的分析3.2 phod基因变化规律的分析四、不同密度及林龄杉木人工林土壤磷循环功能基因变化的意义五、个人观点与总结一、磷循环在土壤生态系统中的重要性及机制磷是土壤肥力的重要指标之一，能够影响植物的生长发育和养分吸收。
在土壤生态系统中，磷的循环主要通过磷循环功能基因来实现。
磷酸根酶（phosphatase）是负责水解有机磷酯、底物是无机磷化合物生成有机磷酸酪氨酸（Pi）的酶，即phoc基因。
而磷酸二酯酶（phosphodiesterase）是负责水解底物是有机磷酯生成Pi的酶，即phod基因。
这两种酶的功能对于磷循环在土壤中的进行至关重要。
二、杉木人工林对土壤磷循环功能基因的影响2.1 杉木人工林密度对磷循环功能基因的影响杉木人工林的密度是影响磷循环功能基因的一个关键因素。
随着杉木人工林密度的增加，磷循环功能基因的丰度和活性也会相应增加。
研究表明，较高密度的杉木人工林可以提高phoc和phod基因的表达水平，加速土壤磷的循环速率，从而促进土壤磷的有效利用和提高土壤肥力。
2.2 杉木人工林林龄对磷循环功能基因的影响杉木人工林的林龄也会对磷循环功能基因产生影响。
土壤中总磷注意事项
土壤中总磷注意事项土壤中的总磷是指土壤中包括有机磷和无机磷在内的一切磷的总量。
总磷是土壤养分中的重要组成部分，对于植物生长起到重要的作用。
了解土壤中总磷的含量和注意事项，有助于合理使用肥料和改良土壤，提高植物的生长质量和产量。
下面是一些关于土壤中总磷的注意事项：1. 合理施肥：总磷是植物生长的重要养分之一，但过量施用磷肥可能会导致磷的积累和浪费。
因此，在施肥时应根据土壤中总磷的含量和植物对磷的需求进行合理的施用量。
土壤中总磷含量较高时，可以适量减少磷肥的施用量，以避免浪费和环境污染。
2. 磷的定位施肥：土壤中的总磷含量不仅仅影响植物对磷的吸收利用，也会影响磷的迁移和循环。
因此，进行磷肥的施用时，应该根据植物的需求和土壤中总磷的含量，选择合适的施肥方式和施肥位置。
避免将过量的磷肥集中施用在一个位置，以减少养分的流失和浪费。
3. 考虑土壤的磷供应能力：土壤中总磷的含量会受到土壤性质和磷肥的施用影响。
一些土壤中总磷含量较低，可能需要补充磷肥以满足植物的生长需求。
因此，在进行土壤改良和施肥时，应该综合考虑土壤的磷供应能力，合理选择磷肥的类型和施用量，以提高养分利用效果和减少资源浪费。
4. 增加土壤的磷效益：土壤中的磷含量不仅与土壤肥力有关，也与土壤中的磷有效性有关。
磷在土壤中通常以无机形态和有机形态存在，其中无机磷对植物的吸收利用更为直接有效。
因此，可以通过改善土壤质地和pH值，提高土壤中磷的有效性，增加土壤的磷效益。
5. 防止磷的流失和污染：土壤中过量的磷肥施用和不当的土壤管理可能会导致磷的流失和污染。
土壤中过高的磷含量会增加磷的排放风险，进而对水体环境造成污染。
因此，应该采取适当的措施来减少磷的流失，如合理排水、覆盖物和绿色耕作等。
综上所述，土壤中总磷是植物生长的重要养分之一，合理的施肥、定位施肥、考虑土壤的磷供应能力、提高土壤的磷效益以及防止磷的流失和污染等注意事项，能够提高土壤中总磷的利用效果和减少资源浪费，为植物的生长提供适宜的磷供应。
磷循环过程及其对海洋生态系统和全球气候变化的影响
磷循环过程及其对海洋生态系统和全球气候变化的影响磷是生命不可或缺的元素之一，它对维持生物体的生长和发育以及能量转化过程至关重要。
磷循环是指磷在地球系统中的循环过程，包括从岩石和土壤中的磷矿物质溶解释放出来，进入陆地生态系统和海洋生态系统。
磷的存在与分布对海洋生态系统和全球气候变化产生着重要影响。
首先，磷在海洋生态系统中扮演着关键角色。
海洋中的磷来源主要是河流和陆地侵蚀过程中的泥沙以及大洋底部的沉积物。
这些磷源通过水循环进入海洋，成为海洋生物的营养来源。
磷是DNA和ATP等核酸和蛋白质的重要组成部分，对海洋生物体的生长、繁殖和能量代谢有着重要影响。
磷限制是海洋生物生长的一个重要限制因素之一，海洋中的磷浓度较低时，海洋生物的生产力和多样性都会受到限制。
其次，磷循环还与海洋生态系统的富营养化过程密切相关。
富营养化是指水体中营养盐如磷、氮等过量输入，导致藻类和植物过度繁殖的现象。
磷是富营养化的主要限制因子之一。
由于人类活动的不当排放和过剩化肥的使用，大量的磷进入河流和海洋中，导致了富营养化现象，特别是在河口和湾区。
富营养化会引发藻类大量繁殖，形成藻华，使水体中的氧气供应受限，导致水体缺氧，威胁到海洋生态系统中其他生物的生存。
此外，藻华还会对海洋中的光照条件造成遮挡，影响水下植物的光合作用，并对渔业资源造成重大损失。
另外，磷循环还在全球气候变化中扮演着重要的角色。
磷是海洋生态系统中碳循环和氮循环的关键环节之一。
磷对海洋生物生产原生产者的生长有重要影响，而原生产者则通过光合作用吸收二氧化碳，将其从大气中固定到海洋中，起到一定的缓解全球变暖的作用。
此外，磷还与海洋酸化过程密切相关。
随着全球变暖和碳排放的增加，大气中的二氧化碳被溶解到海洋中，导致海洋的酸碱度下降，形成海洋酸化。
磷在海洋酸化过程中起到了双重作用。
一方面，海洋酸化会降低磷的溶解度，使其更难被海洋生物吸收和利用。
另一方面，海洋酸化也会影响磷的循环过程，加速磷从海洋中释放出来，进一步加剧富营养化问题。
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Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
（二）陆地生态系统中磷的循环
磷循环主要在土壤、植物和微生物中进行
肥料磷
沉淀
沉淀态磷 溶解
固定
土壤 溶液磷
吸解 附吸
吸附态磷
生物固定 矿化
生物结 合态磷
有效态 有机磷
无效态 有机磷
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
我国土壤有效磷素含量分布图
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸盐，核蛋白或 核酸以及磷脂类化合物。
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤磷解吸的机Βιβλιοθήκη 主要有：1）化学平衡反应土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有的 平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根有 竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
四、土壤磷的沉淀和溶解
• 土壤中磷化合物的沉淀作用也是磷在土壤中被固定 的重要机理。
• 土壤溶液中磷浓度较高，有大量可溶性阳离子存在 ，和土壤pH较高或较低时，沉淀作用是引起磷固定 的决定因素。
土壤中磷浓度较低，溶液中阳离子浓度也较低的情 况下，吸附作用才占主导地位。
不同体系控制：在石灰性土壤及中性土壤中，由钙 镁体系控制； 在酸性土壤中，由铁铝体系控制。
闭蓄态磷（O-P）
缺点：不知道化合物的确切组成 不适用于石灰性土壤
我国主要土壤类型中，一般分布有以下规律：
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。
物吸收。
磷酸肌醇
植酸酶 磷酸酶
肌醇+H3PO4
卵磷脂→磷酸甘油+胆碱+脂肪酸
水解
甘油+H3PO4
核蛋白→核酸+蛋白质
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷+H3PO4
有机磷矿化是土壤 微生物、磷酸酶等 共同作用的结果， 其速率受微生物活 性影响。
2. 土壤磷的生物固定
➢ 生物残体（有机质）中磷含量低于0.2%时，则发 生纯生物固定
➢ C/P比值大时（≥300），产生生物固定
三、土壤磷的吸附和解吸
• 土壤对磷化合物的吸附作用分为：专性吸附和非 专性吸附。
• 非专性吸附：酸性条件下，土壤中铁铝氧化物带 正电，通过静电引力吸附磷酸根离子
M-OH + H+
M-[OH2]+
M-[OH2]+ + H2PO4-
M-[OH2]+●H2PO4-
不影响磷酸根对作物的有效性
专性吸附：磷酸根离子作为配位体与土壤胶体表面 的-OH基或-OH2基发生的配位体交换，而被吸附在 胶体表面。
专性吸附不管黏粒带正电荷还是负电荷，均能发生。 过程较缓慢，短期磷仍保持着相当大的有效性。随着 时间的延长，形成晶体状态，磷的有效性则大大降低。
土壤磷的解吸
吸附状态的磷重新进入土壤溶液的过程，是土壤磷释放作用的 重要机理之一。
态磷释放为可溶态。 ③ 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷
酸根的吸附。 ④ 有机质分解产生的CO2，溶于水形成H2CO3，增加钙、镁、
磷酸盐的溶解度。
六、土壤磷的调控
有效磷（活性磷），是指土壤中可被植物吸收利用的 磷组分。它包括全部水溶性磷、部分吸附态磷、一部 分微溶性的无机磷和易矿化的有机磷等。
五、土壤磷的流失
• 土壤中的磷可随地表径流流失，也可被淋 溶流失。
• 磷流失造成水体污染。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的
有效性。
2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少
了土壤对磷的吸附。 ② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定
做法是使用不同的浸提剂，以区分不同组分的磷。
浸提剂 1 mol/L NH4Cl 0.5 mol/L NH4F 0.1 mol/L NaOH 0.25 mol/L H2SO4 0.3 mol/L 柠檬酸钠和连二硫酸钠
磷的形态 水溶磷和松结合态磷 磷酸铝类化合物（Al-P） 磷酸铁类化合物（Fe-P） 磷酸钙（镁）类化合物（Ca-P）
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
植酸及植素
核酸类
磷脂类
2 无机磷
• 占主导地位，占土壤全磷量的50-90% • 除少量水溶态外，绝大部分以吸附态或矿物态存在
水溶态磷是植物利用的直接磷源
磷酸根离子类型和pH
由于土壤含磷化合物极复杂，直接鉴定较困难，人们 通常采用化学方法将无机磷进行形态分级。
那些不溶性磷化合物和保持在黏粒或有机质中的固持 态磷称为固定磷（非活性磷），占土壤全磷的95%以 上。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
（二）提高土壤磷有效性的途径
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减 少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。
2、土壤有机质
① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少 了土壤对磷的吸附。
第十章 土壤元素的生物 地球化学循环
土壤中化学元素以能 量为驱动力，沿土壤生物-大气进行物质循 环传递的过程称为土 壤元素的生物地球化 学循环。
第三节 土壤磷的生物地球化学循环
一、土壤磷循环 （一）土壤中磷的含量
地壳中磷的平均含量约为0.12%，自然土壤中的全磷含量决定于 母质类型，而耕作土壤中主要受磷肥施用的影响。