土壤中氮和磷的存在形态和特点
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
第三章-土壤氮素与环境
2、来自大气的干湿沉降
干湿沉降作用到达地表的NO2有0.4亿1.16亿吨，铵态氮为1.1亿~2.4亿吨，但各地 区的干湿沉降的差异很大。干湿沉降的氮一部 分直接进入河、湖等集水区，一部分参与土壤 氮循环，还有一部分汇入城市径流。
（2）虽然反硝化作用可以在较宽的温度范围内进行，但温度过高或过低 都不利于反硝化的进行；
（3）反硝化微生物需要有机物质作为电子供体和细胞能源，因此土壤中 的生物有效性直接影响反硝化速率；
（4）研究发现，免耕能促进反硝化作用，主要是与免耕时作物残茬的覆 盖有利于土壤保持较多的水分和提供能源物质有关；
（5）由于植物根系分泌物和脱落物进入土壤增加了碳源，以及植物根系 的活动使根系周围土壤的通气状况和水分条件以及pH与根外土壤不同， 因此植物根系能提高反硝化作用；
（6）氮肥施用量高时反硝化量明显高。
氮的吸附
土壤中各种形态的氮化合物，如氨态氮、硝态氮、有机态氮等均 能和土壤无机固相部分相互作用，被吸附或固定，在这三种形态 中，研究得比较多的是氨态氮和有机氮与土壤固相的作用。至于 硝态氮和亚硝态氮则一般被认为是带负电荷，吸附量甚微，或甚 至有负吸附现象。土壤固体部分对氨态氮的吸附可分为物理吸附、 化学吸附和物理化学吸附等几种类型。
环境科学等多个研究领域密切关注的问题。
土壤氮素由有机态氮和无机态氮组 成。前者为与碳结合的含氮物质．后者 为未与碳结合的含氮物质
在表层土中，有机态氮占土壤全氮的 90％左右，随看土层深度的加深．这一 比率迅速降低。
土壤无机态氮
土壤无机态氮包括铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物、氮气 等。铵态氮可分为土壤溶液中的铵，交换性铵和粘土矿物固定态 铵．固定态铵存在于2：l粘土矿物晶层间．其含量主要决定于土 壤的粘土矿物类型和土壤质地。对具有固定铵能力的土壤来说， 它是土壤中无机态氮的主体。硝态氮和亚硝态氮一般存在于土壤 溶液中，在一般土壤中亚硝态氮含量极低。
土壤中氮、磷、钾的测定
土壤中氮、磷、钾的测定摘要：土壤中氮、磷、钾是植物生长的主要养分元素，要了解土壤基本性质和肥力状况，氮、磷、钾含量是重要指标，所以在土壤分析中全量氮、磷、钾是常测项目。
本实验分别采用原子吸收光谱法测定了恰玛古土壤中的全钾，采用分光光度法测定总磷，采用扩散定氮法测定全氮。
结果表明：不同地区的全量元素含量相互都存在显著的差异用湿法消化五种恰玛古土壤中钾含量的测定结果：莎车县0.852 mg/g，柯坪县0.835 mg/g，伊宁市0.845 mg/g，哈密市0.810 mg/g，拜城0.811 mg/g。
磷含量的测定结果：莎车县0.045mg/g，柯坪县0.042 mg/g，伊宁市0.073 mg/g，哈密市0.046 mg/g，拜城0.042 mg/g。
氮含量的测定结果：莎车县0.0261mg/g，柯坪县0.0383 mg/g，伊宁0.1030mg/g，哈密市0.0986 mg/g，拜城0.0474 mg/g 。
平均回收率107.02%。
关键词：土壤;氮;钾;磷;测定方法前言土壤中氮、磷、钾等大量元素，是植物生长发育不可缺少的，虽然作物对这些元素需要的量相差很大，但是它们对作物生长发育起的作用同等重要，而且不可相互代替。
过多地使用某种营养元素，不仅会对作物产生毒害，还会妨碍作物对其它营养元素的吸收，引起缺素症 [1]。
钾作为植物生长必需的大量元素，对农作物的高产、优质和抗逆性有着举足轻重的作用。
通常作物体内钾含量一般为干物质重的1％～5％，约占灰分重量的50％左右。
作物吸钾量大而钾矿资源有限，使得我国农田土壤钾素多年来一直处于亏缺状态。
只有土壤全钾量的变化在理论上能准确反应土壤钾素变化[2]。
土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。
小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。
植物营养学复习资料
二章本章复习题：1. 影响植物体中矿质元素含量的因素主要是和。
2. 植物必需营养元素的判断标准可概括为性、性和性.3. 植物必需营养元素有种，其中称为植物营养三要素或肥料三要素。
4. 植物必需营养元素间的相互关系表现为和5。
植物的有益元素中，对于水稻、对于甜菜、对于豆科作物、对于茶树均是有益的。
三章1、截获定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至根表的过程。
2、质流定义：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分离子向根表迁移的过程.影响因素:与蒸腾作用呈正相关与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关3、问题：植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面?1。
截获：钙、镁 (少部分） 2. 质流：氮 (硝态氮)、钙、镁、硫 3。
扩散：氮、磷、钾4、质外体和共质体的概念对于植物的吸收和运输而言，植物体可以分为二部分：（1）质外体（Apoplast）－－指细胞原生质膜以外的空间,包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。
（2）。
共质体（Symplast)－－指原生质膜以内的物质和空间，包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。
（3)胞间连丝：相邻细胞之间的原生质丝，是细胞之间物质运输的主要通道.5、影响植物吸收养分的因素一、介质中养分浓度二、温度三、光照四、水分五、通气状况六、介质反应七、离子理化性状和根的代谢作用八、离子间的相互作用九、苗龄和生育阶段（植物营养的阶段性）6、被动吸收定义：膜外养分顺浓度梯度 (分子）或电化学势梯度 (离子）、不需消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地)进入原生质膜的过程。
7、主动吸收定义：膜外养分逆浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。
机理(2) 离子泵假说 (Hodges，1973)①离子泵（ion’s bump)：是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶,它能逆电化学势将某种离子“泵入”细胞内，同时将另一种离子“泵出"细胞外。
土壤碳氮磷分布特征
土壤碳氮磷分布特征
《土壤碳氮磷分布特征》
土壤是地球上最重要的自然资源之一，它不仅支撑着植物生长，还承载着大量的有机质和养分。
其中碳、氮、磷是土壤中重要的元素，它们的含量和分布特征对土壤的质量和植物生长起着重要作用。
在土壤中，碳的分布特征主要体现在有机质中。
有机质是土壤中最重要的碳源，它来源于植物残体和微生物的降解产物。
土壤中的有机质含量可以反映土壤的肥力和生物活性水平。
一般来说，有机质含量高的土壤更适合植物生长，并且能够更好地保持土壤水分和改善土壤结构。
氮是植物生长的重要元素，它主要存在于有机质和无机氮的形式。
土壤中的氮含量通常取决于有机质的分解速度和土壤中微生物的活性。
在一般情况下，有机质含量高的土壤通常也含有较高的氮，这对植物的生长十分有利。
磷是植物生长的另一个重要元素，它的分布特征主要影响着土壤的磷素供应能力。
土壤中的磷主要来自于岩石和有机物的磷酸盐，它对植物的生长和开花结果都十分重要。
一般来说，磷含量高的土壤更适合植物的生长，而磷含量低的土壤则需要通过施肥等手段来提高土壤的磷素供应能力。
总的来说，土壤中的碳、氮、磷分布特征对土壤的肥力和植物生长起着重要作用。
了解土壤中这些元素的含量和分布特征，有助于我们更好地利用土壤资源，提高土壤质量，并且更科学地进行农业生产。
土壤养分循环
第十章土壤养分循环土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。
土壤元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程包括：（1）生物从土壤中吸收养分（2）生物的残体归还土壤（3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分（4）养分再次被生物吸收一、土壤氮素循环（一）氮素循环由两个重叠循环构成，一是大气层的气态氮循环，几乎所有的气态氮对大多数植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的有效氮。
另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。
（二）土壤的氮的获得（来源）1土壤氮的获得（来源）（1）土壤母质中的矿质元素（2）大气中分子氮的生物固定大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。
（3）雨水和灌溉水带入的氮灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。
大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。
（4）施用有机肥和化学肥料2土壤N存在形态土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。
有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。
土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常总被称为速效态氮。
3土壤中氮的转化（1）有机态氮的矿化过程含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程矿化过程：第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。
土壤中氮和磷的形态提取方案
土壤中氮和磷的形态提取方案一、磷磷以无机磷和有机磷两大类形式存在，其中无机磷的存在形式可以进一步分为易交换态磷或弱吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、闭蓄态磷、钙结合磷、原生碎屑磷。
也有学者将无机磷分为可溶性磷、铁结合态磷、铝结合态磷、钙结合态磷、闭蓄态磷。
由于有机磷分离和鉴定困难，因此许多学者将有机磷看作一个形态。
1、砂质土壤中水溶性磷提取方法的比较目前，水溶性磷的提取方法和条件还没有统一，常用的提取剂除去离子水外，还有0．01 mol·l-1CaCl的中性盐。
用去离子水直接提取时，因电介质浓度太低，提取物经离心后仍可保留较多的细胶体，这些细胶体不能通过普通滤纸过滤而消除，必须采取0．45μm微孔膜过滤才能有效地去除胶体物质，因此，许多研究采用稀溶液来替代去离子水来提取水溶性磷。
但当土壤溶液中引入高浓度的钙离子时，溶液中的正磷酸根可与Ca离子作用形成溶解度较低的化合物，这可能会影响土壤水溶性磷的提取效果，而采用稀KCl可能避免这一问题。
用0．02 mol·l-1KCl提取水溶性磷操作方便，提取量与用去离子水提取0．451μm微孔膜过滤的磷接近，是砂质土壤水溶性磷较为理想的提取方法。
而用去离子水提取仅过普通滤纸因滤液中残留胶体可使水溶性磷提取量偏高，用0．01 mol·1-1CaCl2提取，因ca2+浓度较高，可抑制土壤磷素的释放，使水溶性磷提取量偏低。
2、磷形态顺序提取分析方法许多磷形态化学顺序提取法得到了运用。
它的原理是利用不同化学浸提剂的特性，将沉积物中各种形态的无机磷加以逐级分离。
它的原理是利用不同化学浸提剂的特性，将沉积物中各种形态的无机磷加以逐级分离。
是在Tessier等研究结果基础上发展起来的顺序提取方法——BCR顺序提取方法。
欧共体标准物质局（BCR，现名欧共体标准测量与检测局）为解决由于不同的学者使用的流程各异、缺乏一致的实验步骤和相关标准物质、世界各地实验室的数据缺乏可比性等问题，欧盟委员会通过建立标准，测量和测试框架发起了一个综合性项目，主要目的是：①设计一个合理的顺序提取流程；②测试内部试验研究中所选用的流程；③鉴定沉积物标准物质中的磷元素。
土壤弱酸提取态
土壤弱酸提取态一、土壤弱酸提取态的概念土壤中的养分主要以无机养分和有机养分两种形式存在，其中无机养分又可以分为离子态（可溶性态）和固体态（固定态）。
土壤弱酸提取态是指土壤中与弱酸提取剂反应后，以水溶液形式存在的无机养分物质。
弱酸提取剂通常是乙酸或氢氧化铵等，它们可以模拟土壤中的弱酸环境，与固定态的无机养分发生化学反应，将其转化为可溶性态。
土壤弱酸提取态的主要成分包括氮、磷、钾、钙、镁等养分元素，它们对植物的生长发育起着至关重要的作用。
二、土壤弱酸提取态的特性1. 可溶性养分含量高土壤弱酸提取态中的养分物质以水溶液形式存在，因此其含量往往比固定态要高。
尤其是在土壤中存在一定酸性物质的情况下，有助于提高土壤中弱酸提取态的养分浓度，为作物的吸收利用提供了更为有利的条件。
2. 易迁移性强土壤弱酸提取态的养分物质存在于土壤水溶液中，具有较强的迁移性。
一旦土壤水分条件发生改变，这些可溶性养分就可能被溶解到土壤水中，被带走至地下水或流入河流湖泊，从而产生环境污染。
因此，合理利用土壤弱酸提取态中的养分，对土壤环境的保护十分重要。
3. 对植物生长发育有重要影响土壤弱酸提取态中的养分是植物生长发育的关键物质，它们的含量和比例直接影响着植物的吸收利用效率和产量品质。
充分了解土壤弱酸提取态中养分的特性，有助于科学调控土壤中的养分供应，提高作物的生产力。
三、土壤弱酸提取态的影响因素1. 土壤pH值土壤pH值是影响土壤弱酸提取态养分含量的重要因素。
一般来说，土壤pH值偏酸性时，土壤中弱酸提取态养分的含量相对较高；而土壤pH值偏碱性时，土壤中弱酸提取态养分的含量相对较低。
因此，合理调控土壤pH值，对养分的有效利用十分重要。
2. 土壤类型不同类型的土壤中弱酸提取态养分的含量和比例也有所不同。
比如，砂质土壤中通常含有较低的弱酸提取态养分，而粘壤土壤中则含有较高的弱酸提取态养分。
因此，在进行土壤养分管理时，需要根据土壤的类型特点来有针对性地进行施肥和调理。
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土壤养分含量以及存在形态和特点
土壤形态
一、根据在土壤中存在的化学形态分为
（1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。
（2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。
（3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。
（4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。
二、氮的形态与转化
1、氮的形态：（全氮含量0.02%——0.3%）
（1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1—50mg/kg （2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用；
B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程；
C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。
（3）气态氮：
2、氮的转化：
有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用；
铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和
微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。
土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。
小分
子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。
土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。
大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。
无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。
土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。
在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。
部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。
土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。
三、磷的形态与转化
1、形态（土壤全磷0.01%——0.2%）
（1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%；
（2）无机磷：（占全磷20%—85%）
根据溶解度分为三类
A、水溶性磷：
一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01——
1mg/kg。
在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。
B、弱酸溶性磷：
主要是碱土金属的二代磷酸盐即CaHPO4和MgHPO4，存在于中性和微酸性土壤中。
不溶于水而溶于弱酸溶液中，植物可吸收利用；数量为几十mg/kg。
水溶性和弱酸溶性磷为速效磷。
C、难溶性的无机磷化合物，占无机磷的绝大部分。
植物很难利用。
在中性和碱性土壤（石灰性土壤）以磷酸钙、磷酸镁、磷酸八钙、磷灰石等形式存在；在酸性土壤中，以磷酸铁、磷酸铝、磷铁矿和磷铝石等形式存在。
土壤养分含量
养分含量因土而异，变化极大，主要取决于成土母质类型、有机质含量和人为因素的影响。
中国耕作土壤的主要养分含量为：氮0.03～0.35％;磷
(P
2O
5
)0.04～0.25％；钾(K
2
O)0.1～ 3％；其他养分的含量通常分别在百万分之
几或十万分之几左右。
土壤养分的总贮量中，有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分称有效养分；其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分称潜在养分。
一般而言，土壤有效养分含量约占土壤养分总贮量的百分之几至千分之几或更少。
故在农业生产中，作物经常出现因某些有效养分供应不足而发生缺素症的现象（见植物缺素症）。
据统计，中国耕地几乎普遍缺乏有效氮素，近2/3的耕地缺乏有效磷素，有1/3的耕地缺乏有效钾，必须借助肥料以弥补其不足。
附表：土壤养分分级表
土壤养分分级表。