[高等教育]第六章 土壤养分
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耕作学第六章养地概述与方法
耕作学 第六章 养 地
（四）耕地土壤贫瘠化
耕地土壤贫瘠化是指耕地在利用过程中，投入到耕地中的养 分物质数量不足以弥补同期由于作物收获、水土流失等原因 造成的从耕地中移走的养分物质数量，从而导致土壤肥力和 土地生产力下降的现象。
1．土壤有机质作为土壤肥力的基础物质，在协调水、肥、气、 热各肥力因子之间关系方面起着十分重要的作用，它的含量 高低在一定程度上代表着土壤肥力的高低，决定着土地的生 产力水平。然而，燃料短缺，人们将秸杆等物质大量地用做 燃料而导致向农田有机物质投入减少，土壤培肥变得很困难。
近年来又实行了基本农田保护制度，耕地面积减少的势头得 到了一定程度的控制，但每年减少量仍在30万hm2以上，土 地的连年大量减少，已经成为我国经济持续稳定发展的主要 限制因子之一。
耕作学 第六章 养 地
2. 耕地减少的原因 ①农业用地内部调整，如把大块农田改为果园或改挖为鱼塘
等，大多数年份由于农业内部用地调整减少的农田面积约 占总农田面积减少量一半； ②城市建设、乡镇企业和农民建房及开发区建设占地严重； ③工矿用地面积增加，受开发热的影响，许多地方乱开采乱 占地，使耕地遭到破坏； ④交通用地增加，如高速公路建设及其他道路修建占地等。 应当指出，非农业用地一般具有不可恢复性，耕地一旦改 为它用，很难再复原为农田。
耕作学 第六章 养 地
（二）土地沙化 我国沙化土地面积约为33.4万km2，占全国土地
面积的3.5%O还有具有沙漠化潜在危险的土地160.7 万km2。
我国土地沙漠化的形成除自然因素外，人为造成的 草原植被破坏是土地沙漠化的直接原因。因此，沙漠 化以农牧交错带最为严重。地处我国西北内陆的新疆 沙漠化面积最大，约占其总土地面积的1/4；而内蒙 古自治区、甘肃省部分地区沙漠化面积增加迅速，目 前整个西北地区沙漠化面积以约每年10万km2的速 度扩展，其扩展方向是自西北向东南蔓延。
第六章土壤养分
东 北：1.5~3.5 黄淮海：0.3~1.0 西 北：0.4~1.0 长江中下游：
0.5~1.9 华南： 0.6~2.1 西南： 0.4~1.9 蒙新： 0.5~2.0 青藏： 0.5~2.7
二、土壤中3;(ammonium nitrogen)，NO3-（nitrate nitrogen) 或NO2-(nitrite nitrogen).
• 很多土壤不足1g/kg，如华北、西北大部分地区的 土壤；南方土壤的含氮量介于1~2g/kg之间。
②土壤组成对含N量的影响
• 有机质：呈正相关，O.M越高，氮素含量越高。 • 质地：粘重的土壤含氮量一般高于砂质土壤。
土壤氮素与土壤有机质分布相关
氮素含量（g/kg）
______________________
也含少量易分解的有机磷，易溶解的无机P （PO43-、HPO42-、H2PO4-）
pH5-9：以H2PO4-和HPO42-为主 pH<7.2：以H2PO4-为主 pH>7.2：以HPO42-为主。
2. 吸附态磷
• 配位体交换反应（酸性土壤）
OH
Fe
+ H2PO4-
O
OH
高岭 OH + H2PO4 OH
2．硝化作用（nitrification)
亚硝化微生物
• 2NH4++3O2
2NO2-+2H2O+4H++能量（亚硝化）
硝化微生物
• 2NO2-+O2
2NO3- +能量（硝化）
要求： ①土壤通气条件良好。 ②pH: 5.5 – 10, 最适pH: 7-9 。 ③温度适宜（最适25 ℃ －35℃）。
第六章土壤养分
0.5~1.9 华南： 0.6~2.1 西南： 0.4~1.9 蒙新： 0.5~2.0 青藏： 0.5~2.7
二、土壤中3;(ammonium nitrogen)，NO3-（nitrate nitrogen) 或NO2-(nitrite nitrogen).
• 很多土壤不足1g/kg，如华北、西北大部分地区的 土壤；南方土壤的含氮量介于1~2g/kg之间。
②土壤组成对含N量的影响
• 有机质：呈正相关，O.M越高，氮素含量越高。 • 质地：粘重的土壤含氮量一般高于砂质土壤。
土壤氮素与土壤有机质分布相关
氮素含量（g/kg）
______________________
也含少量易分解的有机磷，易溶解的无机P （PO43-、HPO42-、H2PO4-）
pH5-9：以H2PO4-和HPO42-为主 pH<7.2：以H2PO4-为主 pH>7.2：以HPO42-为主。
2. 吸附态磷
• 配位体交换反应（酸性土壤）
OH
Fe
+ H2PO4-
O
OH
高岭 OH + H2PO4 OH
2．硝化作用（nitrification)
亚硝化微生物
• 2NH4++3O2
2NO2-+2H2O+4H++能量（亚硝化）
硝化微生物
• 2NO2-+O2
2NO3- +能量（硝化）
要求： ①土壤通气条件良好。 ②pH: 5.5 – 10, 最适pH: 7-9 。 ③温度适宜（最适25 ℃ －35℃）。
第六章土壤养分
自然地理学 第六章 土壤
• 侵入体是指土壤中不是由成土过程所产生，而是由于 外界进入的特殊物质。土体侵入体的分类比较简单， 可分为四大类
四、土壤物质
• 土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤 水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的， 它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有 机整体
（一）土壤矿物质
1. 原生矿物：土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程 度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的 化学组成和结晶构造均未改变。 2. 次生矿物： 次生矿物是由原生矿物经风化后重新形 成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变，而不同 于原来的原生矿物。
• 土壤有机质在土壤肥力中的作用
1. 土壤有机质是植物养料的源泉 2. 土壤有机质具有离子代换作用、络合作用和缓冲 作用 3. 土壤有机质能改善土壤物理性质 4. 土壤有机质是植物生长激素
（三）土壤水分
• 土壤水分（Soil moisture）是土壤的重要组成成分之 一。它不仅是植被生活不可缺少的生存因子，而且它 和可溶性盐构成土壤溶液，成为向植物供给养分的介 质。 1. 土壤水分的来源及其耗损 土壤水分主要来自大气 降水、灌溉水、地下水。此外，水汽的凝结也会增加 土壤水分的含量，但这种水分含量很少，不占重要地 位。土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和蒸 腾，水分渗漏和径流损失等，其中地面蒸发和水分渗 漏最为重要。
式中П代表土壤；К代表气候；О代表生物；Г代表岩石；Р代表地形；Т 代表时间。
• 本世纪40年代美国土壤学者詹尼（H.Jenny）提出与道 库恰耶夫相似的函数关系式： s =f (cl,o,r,p,t…)
式中s代表土壤；cl代表气候；o代表生物；r代表地形；P代表母质；t 代表时间；点号代表尚未确定的其他因素。
(2)有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物 等大分子有机化合物。
四、土壤物质
• 土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤 水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的， 它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有 机整体
（一）土壤矿物质
1. 原生矿物：土壤原生矿物是指各种岩石受到不同程 度的物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原来的 化学组成和结晶构造均未改变。 2. 次生矿物： 次生矿物是由原生矿物经风化后重新形 成的新矿物，其化学组成和构造都经过改变，而不同 于原来的原生矿物。
• 土壤有机质在土壤肥力中的作用
1. 土壤有机质是植物养料的源泉 2. 土壤有机质具有离子代换作用、络合作用和缓冲 作用 3. 土壤有机质能改善土壤物理性质 4. 土壤有机质是植物生长激素
（三）土壤水分
• 土壤水分（Soil moisture）是土壤的重要组成成分之 一。它不仅是植被生活不可缺少的生存因子，而且它 和可溶性盐构成土壤溶液，成为向植物供给养分的介 质。 1. 土壤水分的来源及其耗损 土壤水分主要来自大气 降水、灌溉水、地下水。此外，水汽的凝结也会增加 土壤水分的含量，但这种水分含量很少，不占重要地 位。土壤水分的消耗主要有土壤蒸发、植物吸收和蒸 腾，水分渗漏和径流损失等，其中地面蒸发和水分渗 漏最为重要。
式中П代表土壤；К代表气候；О代表生物；Г代表岩石；Р代表地形；Т 代表时间。
• 本世纪40年代美国土壤学者詹尼（H.Jenny）提出与道 库恰耶夫相似的函数关系式： s =f (cl,o,r,p,t…)
式中s代表土壤；cl代表气候；o代表生物；r代表地形；P代表母质；t 代表时间；点号代表尚未确定的其他因素。
(2)有机胶体：包括腐殖质、有机酸、蛋白质及其衍生物 等大分子有机化合物。
【学习】第六章土壤胶体与土壤保肥供肥性一节-新
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举 例：
-1
-1
-1
-1
Al+3
Si
Si
Al
-1
-1
-1 -1
-1
-1 -1
-1
-1
图 6-4
整同理pp晶t 代换过程
代换条件
中心离子 大小相近
电性相同(电价不同） 改变了化学组成， 代换结果 不破坏晶形构造。 产生的电荷：永久电荷
整理ppt
（3）矿物晶格断键
矿物在风化破碎的过程中，化学价 健断裂，其晶格边缘的离子，有一部分 未被中和，这就产生了剩余价键，它以 负电荷居多。
在土壤中，直径小于2微米（或1微米）的固 体土粒为土壤胶体。
土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分 散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、 吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。
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（二）土壤 胶体种类
土壤胶体按其成分和来源可分为无机胶体、有机 胶体和有机无机复合体。
1、无机胶体（矿质胶体）
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（1）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠而 成，故称为1：1型矿物。
（2）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附阳 离子 能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量 只有3-15cmol.Kg-1。
（3）当晶架重叠时，晶层一面全是OH，另一 面全是O， 晶层间通过氢键联接，使晶层间距离固 定而不易膨胀，因而水分子和养分离子很难进入晶 层之间。
二层硅氧片与一 层铝氧片重叠 而成。即1：1 型铝氧片上再 倒置一层硅氧 片与之重叠， 又称三片型。
（3）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上 下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分子 和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。 （4）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比 表面积为700-800m2/g。这就使含蒙脱石类矿物 多的土壤，其粘结性、粘着性、可塑性都很强，对 耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的栗钙 土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区的灰褐 土中也含有蒙脱石。
举 例：
-1
-1
-1
-1
Al+3
Si
Si
Al
-1
-1
-1 -1
-1
-1 -1
-1
-1
图 6-4
整同理pp晶t 代换过程
代换条件
中心离子 大小相近
电性相同(电价不同） 改变了化学组成， 代换结果 不破坏晶形构造。 产生的电荷：永久电荷
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（3）矿物晶格断键
矿物在风化破碎的过程中，化学价 健断裂，其晶格边缘的离子，有一部分 未被中和，这就产生了剩余价键，它以 负电荷居多。
在土壤中，直径小于2微米（或1微米）的固 体土粒为土壤胶体。
土壤胶体是土壤中最细小、最活跃、高度分 散的部分，它的组成和性质对土壤结构，酸碱性、 吸附性等理化性状及保肥供肥性均有很大影响。
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（二）土壤 胶体种类
土壤胶体按其成分和来源可分为无机胶体、有机 胶体和有机无机复合体。
1、无机胶体（矿质胶体）
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（1）晶层是由一层硅氧片和一层铝氧片重叠而 成，故称为1：1型矿物。
（2）晶架内部没有或极少同晶代换，故吸附阳 离子 能力小，保肥性较弱，一般阳离子代换量 只有3-15cmol.Kg-1。
（3）当晶架重叠时，晶层一面全是OH，另一 面全是O， 晶层间通过氢键联接，使晶层间距离固 定而不易膨胀，因而水分子和养分离子很难进入晶 层之间。
二层硅氧片与一 层铝氧片重叠 而成。即1：1 型铝氧片上再 倒置一层硅氧 片与之重叠， 又称三片型。
（3）胀缩性大，吸湿能力强。因为它的晶层上 下两面都是氧原子，通过氧键联接力很弱，水分子 和养分离子易于进入晶层之间，使晶体膨胀。 （4）矿物外形呈片状，有巨大的内外表面积，比 表面积为700-800m2/g。这就使含蒙脱石类矿物 多的土壤，其粘结性、粘着性、可塑性都很强，对 耕作不利。蒙脱石类在东北的黑钙土和华北的栗钙 土中含量较多，华北地区的褐土和西北地区的灰褐 土中也含有蒙脱石。
《土壤养分》课件
《土壤养分》课件
contents
目录
土壤养分基本概念土壤养分的来源土壤养分的转化与循环土壤养分的有效性土壤养分的测定与评价土壤养分与植物生长的关系
土壤养分基本概念
CATALOGUE
01
土壤中植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等。
养分
养分来源
养分形态
土壤矿物质、有机质和大气沉降等。
包括水溶性、交换态和难溶性等。
土壤水分是植物吸收水分和养分的主要来源之一，它对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤水分的含量和分布对土壤养分的溶解、扩散和植物吸收等过程具有重要影响，因此合理的水分管理对于提高土壤养分的有效性具有重要意义。
大气沉降是指大气中的气体和颗粒物通过自然沉降和风力作用等途径进入土壤的过程。
大气沉降为土壤提供了氮、磷、硫等元素以及其他有益的营养物质，对土壤养分的补充和平衡具有重要作用。
土壤矿物质是土壤养分的主要来源之一，包括硅酸盐、氧化物、硫化物等，它们为植物提供必需的矿质元素，如氮、磷、钾等。
有机质是土壤中重要的养分来源之一，它包括动植物残体和微生物等有机物质，这些有机物质在分解过程中释放出大量的养分。
有机质对土壤的物理性质、保水能力和土壤微生物活性等方面也有重要影响，是维持土壤健康的重要因素之一。
合理施肥可以提高作物的产量，过少或过多施肥都可能导致产量下降。
养分对产量的影响
不同养分对植物品质的影响不同，如氮肥过多可能导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响品质。
养分对品质的影响
THANKS制定合理的施肥计划。
施肥计划
通过合理施肥和有机物料投入，保持土壤养分的平衡。
养分平衡管理
定期监测土壤养分状况，及时调整施肥计划，确保土壤养分的持续供应。
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目录
土壤养分基本概念土壤养分的来源土壤养分的转化与循环土壤养分的有效性土壤养分的测定与评价土壤养分与植物生长的关系
土壤养分基本概念
CATALOGUE
01
土壤中植物生长所需的营养元素，如氮、磷、钾等。
养分
养分来源
养分形态
土壤矿物质、有机质和大气沉降等。
包括水溶性、交换态和难溶性等。
土壤水分是植物吸收水分和养分的主要来源之一，它对植物的生长和发育具有重要影响。
土壤水分的含量和分布对土壤养分的溶解、扩散和植物吸收等过程具有重要影响，因此合理的水分管理对于提高土壤养分的有效性具有重要意义。
大气沉降是指大气中的气体和颗粒物通过自然沉降和风力作用等途径进入土壤的过程。
大气沉降为土壤提供了氮、磷、硫等元素以及其他有益的营养物质，对土壤养分的补充和平衡具有重要作用。
土壤矿物质是土壤养分的主要来源之一，包括硅酸盐、氧化物、硫化物等，它们为植物提供必需的矿质元素，如氮、磷、钾等。
有机质是土壤中重要的养分来源之一，它包括动植物残体和微生物等有机物质，这些有机物质在分解过程中释放出大量的养分。
有机质对土壤的物理性质、保水能力和土壤微生物活性等方面也有重要影响，是维持土壤健康的重要因素之一。
合理施肥可以提高作物的产量，过少或过多施肥都可能导致产量下降。
养分对产量的影响
不同养分对植物品质的影响不同，如氮肥过多可能导致蔬菜硝酸盐含量超标，影响品质。
养分对品质的影响
THANKS制定合理的施肥计划。
施肥计划
通过合理施肥和有机物料投入，保持土壤养分的平衡。
养分平衡管理
定期监测土壤养分状况，及时调整施肥计划，确保土壤养分的持续供应。
第六章 土壤圈..
第六章
土壤圈
第一节 土壤圈的物质组成及特性 第二节 土壤形成与地理环境间的关系 第三节 土壤分类及空间分布规律 第四节 土壤类型特征
第五节 中国土壤系统分类体系之间的参比
第六节 土壤资源的合理利用和保护
第一节 土壤圈的物质组成及特性
一、土壤概述
1、土壤的定义 地球陆地表面能够生长植物的疏松表层。由于人类对土 壤的利用方式不同，常对土壤产生不同的概念。 2、土壤肥力 土壤供应和协调植物正常生长所需的养分、水分、空气、 温度的能力。 3、土壤质量
2、影响
（1）性质：土壤继承了成土母质的特性，成土母质中的矿
物成分、元素组成影响土壤的性质。 （2）养分状况：矿质元素 （3）土壤质地：土壤机械组成
（二）气候因素
影响土壤的组成、土壤发育的速度、土壤中有机质的积
累。 （三）生物因素 生物是土壤中有机质的来源，不同的植被类型下发育的 土壤类型不同。 （四）地形因素 地形通过影响水热条件影响土壤发育过程，同时不同的 地形部位成土母质不同，因而土壤发育有差异。
4、澳大利亚土壤分布规律
土壤分布呈半环状、自北、东、南三面向内陆和西部依 次分布热灰化土、红壤和砖红壤、变性土、红棕壤、红褐土、 灰钙土、荒漠土。
第四节 土壤类型特征
一、有机土
有机土是在地面积水或长期土壤水分饱和，生长水生植
物的条件下，以泥炭化成土过程为主，富含有机质的土壤。
1、成土环境：潮湿潴水低地
2、成土过程：泥炭积累过程和潜育化过程 3、主要诊断层和诊断特性：潮湿的水分状况、具有草 根层、泥炭层、腐泥层、潜育层。 了解其他各类土壤的成土环境、成土过程、特性。
二、人为土
人为土是人为耕作灌溉、施肥培育活动下创造的具有新
土壤圈
第一节 土壤圈的物质组成及特性 第二节 土壤形成与地理环境间的关系 第三节 土壤分类及空间分布规律 第四节 土壤类型特征
第五节 中国土壤系统分类体系之间的参比
第六节 土壤资源的合理利用和保护
第一节 土壤圈的物质组成及特性
一、土壤概述
1、土壤的定义 地球陆地表面能够生长植物的疏松表层。由于人类对土 壤的利用方式不同，常对土壤产生不同的概念。 2、土壤肥力 土壤供应和协调植物正常生长所需的养分、水分、空气、 温度的能力。 3、土壤质量
2、影响
（1）性质：土壤继承了成土母质的特性，成土母质中的矿
物成分、元素组成影响土壤的性质。 （2）养分状况：矿质元素 （3）土壤质地：土壤机械组成
（二）气候因素
影响土壤的组成、土壤发育的速度、土壤中有机质的积
累。 （三）生物因素 生物是土壤中有机质的来源，不同的植被类型下发育的 土壤类型不同。 （四）地形因素 地形通过影响水热条件影响土壤发育过程，同时不同的 地形部位成土母质不同，因而土壤发育有差异。
4、澳大利亚土壤分布规律
土壤分布呈半环状、自北、东、南三面向内陆和西部依 次分布热灰化土、红壤和砖红壤、变性土、红棕壤、红褐土、 灰钙土、荒漠土。
第四节 土壤类型特征
一、有机土
有机土是在地面积水或长期土壤水分饱和，生长水生植
物的条件下，以泥炭化成土过程为主，富含有机质的土壤。
1、成土环境：潮湿潴水低地
2、成土过程：泥炭积累过程和潜育化过程 3、主要诊断层和诊断特性：潮湿的水分状况、具有草 根层、泥炭层、腐泥层、潜育层。 了解其他各类土壤的成土环境、成土过程、特性。
二、人为土
人为土是人为耕作灌溉、施肥培育活动下创造的具有新
B732-土壤肥料学-第四章 土壤的肥力要素-土壤养分
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接的作用。
其中第一条最重要。但要通过实验来证明这几点往往很困 难。除了C、H、O三元素外，还有九种元素对所有的植物 都是必需的：N、P、K、Mg、S、Fe、Mo、Zn、Cu
Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；
Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同亚硝化 作用
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
(2)化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
A . 亚硝酸分解反应
所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
三、土壤养分的形态及有效性
• 水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高， 很容易被作物吸收。
• 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效 性高。
• 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K，有效性较低。
• 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难 被利用，基本无效。
三、土壤钾的转化
其中第一条最重要。但要通过实验来证明这几点往往很困 难。除了C、H、O三元素外，还有九种元素对所有的植物 都是必需的：N、P、K、Mg、S、Fe、Mo、Zn、Cu
Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；
Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同亚硝化 作用
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
(2)化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
A . 亚硝酸分解反应
所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
三、土壤养分的形态及有效性
• 水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高， 很容易被作物吸收。
• 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效 性高。
• 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K，有效性较低。
• 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难 被利用，基本无效。
三、土壤钾的转化
第六章土壤养分的生物有效性.
（三）不同迁移方式对植物养分供应的贡献
在植物养分吸收总量中，通过根系截获 的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是 植物根系获取养分的主要途径。 不同各种营养元素，不同供应方式的贡 献是各不相同的，钙、镁和氮（ NO 3 - ）主要 靠质流供应，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是 主要的迁移方式。在相同蒸腾条件下，土壤 溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。
按吸收效率将作物分为3类：高、中、低效
（三）根系深度与底层土壤养分的有效性
根系分布深度关系着植物从土壤剖面中获 取养分的深度和有效空间。 通常农作物的根深为50-100cm。 植物种类差异和环境因素对根系分布深度 有很大影响： 多年生植物比1年生植物根深 1 年生植物根大部分集中与 0 － 30cm 的表土 层，通常在开花期停止生长 植物可以从底土中吸收养分，不同生育期 有差异
决于植物的蒸腾率和土壤溶液中该养分的浓 度。
凡是影响植物蒸腾作用的因素均会影响质 流的速率，如：温度、光照、相对湿度等。
植物通过质流获取的养分可以由以下公式计
算：
土壤溶液 全生 质流获得养 ＝ 1 植物吸
土壤养分的长距离迁移主要靠质流。
(二)扩散(diffusion)
当根系截获和质流作用不能满足植物需求 时，随根系不断的吸收可使根表有效养分浓度 明显降低，并在根表垂直方向上出现养分浓度 梯度差，从而引起土壤养分顺浓度梯度向根表 迁移。 土壤养分的扩散作用具有速度慢、距离短 的特点。 土壤养分的扩散速率主要取决于养分的扩 散系数。
土壤交换性钾含量 （K+cmol/kg）
0.41 4.10
土壤含水量
4% 2 40 10% 4 55 20% 8 78 30% 10 75
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第六章 土壤养分
土壤氮素 土壤磷素 土壤钾素
高等植物所必需的营养元素，除C，H， O主要来自大气之外，其余元素主要靠土 壤供应，包括： 大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S 微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B 所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
土壤养分的存在形态
1、化学沉淀机制
游离磷酸根与Fe2+、Al3+、Ca2+等离子及 其氧化物和氢氧化物形成磷酸铁、铝、 钙等沉淀的过程。 如： Fe3+ + H2PO4- + 2H2O=2H+ +Fe(OH)2H2PO4
2、表面反应机制
在酸性条件下，H2PO4-与土壤固相表面 的OH发生配位体交换反应而被吸附。但 与这种方式而被吸附的磷酸根在碱性条 件下仍然是有效的。
5、酸度
在中性或微酸性的土壤中，有机N的矿化 最强。 酸性土壤施用石灰，能明显增加有机N的 矿化。
6、施肥
施用化肥会促进有机质的分解，有利于 有机N的释放，还能提高土壤N的利用率。 施用新鲜有机肥料，会促进难分解有机N 的矿化。
第二节、土壤磷素
一、形态与含量 （一）形态 1、有机磷 2、无机磷
2、硝酸盐淋失
NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附， 所以容易随渗漏水淋失 这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的 主要途径。
3、氨的挥发
土壤中的NH3，NH4+与土壤中的碱性物 质作用形成的NH3的挥发； 挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身 分解产生NH3挥发；
质地粘重、腐植质含量高、含水量高、 石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥 发少。
（2）磷酸铁、铝化合物（Fe-P，Al-P）
存在于酸性和强酸性的土壤中 磷酸铁多于磷酸铝
（3）闭蓄态磷（O-P）
被氧化铁胶膜包被的磷酸盐，称为闭蓄 态磷。 在氧化铁胶膜未去除之前，磷酸盐难以 被利用； 在淹水还原的条件下，氧化铁胶膜因还 原而溶解，其中的磷有效性提高。
闭蓄态磷在红壤中居多，有的可占无机 磷的90%以上。 南方水稻土中的闭蓄态磷约占无机磷的 40-70%。
（二）形态
可以分为三种形态： 1、矿物态K：指存在于矿物晶格中的K，约占全K 的90%以上。只有在矿物被风化后才有效，属 于无效态K。 2、缓效态K：指被固定在粘粒矿物晶层中的K和 存在于部分黑云母中的K。它们一般不被作物 直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之 释放出来。 3、速效K：包括水溶性和交换性K，仅占全K的12%。
无机态N
一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过 5-8%。 主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸 收利用
（二）含量
土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性， 全N一般占有机质含量的5%左右。 除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量 大都在0.2%以下。
二、土壤氮素的转化
三种主要转化过程： --有机N的矿化作用； --脱N作用； --氮素的固定作用。
三、影响土壤有效N的因素
有机质含量和全氮含量 质地 温度 湿度 酸度 施肥
1、有机质含量与全氮量
有机N是土壤全N的主要来源，有效N随 土壤全N和有机质含量的升高而升高；
2、质地
粘质土壤有机质含量高，但有机质的分 解较慢，所产生的有效N也较少。
砂质土壤有机含量较低，但有机质的分 解较快，所产生的有效N较多。
3、温度
有机质矿化率随温度的升高而升高。 冬季土温低，有机质矿化率较低，土壤 有效N较少。 春季和初夏，矿化率迅速上升，土壤有 效N显著升高。
4、湿度
湿度太高，有机质嫌气分解； 在通气良好而适度适当的情况下，有机 质矿化作用较强，产生的有效N较多。 湿度太高会引起反硝化作用，导致N的损 失。
1、pH
在酸性或碱性条件下，磷都遭受强烈的 固定。 pH6-7之间，土壤磷有效性最高。
2、有机质
有机质分解产物可以络合铁、铝等金属， 使被固定的P溶解出来 有机质含量高，土壤磷有效性也高
3、土壤Eh
淹水种稻， Eh降低，磷的有效性高； 但淹水对磷酸钙的溶解度的影响不明显。
4、土壤温度
二、土壤K的固定
--从速效K变成缓效K或无效K的过程，成为 K的固定。 --粘土矿物晶格的固定是最主要的固定方 式，晶格固定降低了K的有效性。
K的固定主要发生在2：1型粘土矿物中 不同的2：1型矿物对K的固定能力的大小 顺序如下： 蛭石>伊利石>蒙脱石 速效K丰富的土壤，频繁的干湿交替会促 进K的固定；而在速效K很缺乏、固定态K 又较多的条件下，频繁的干湿交替则可 能促进K的释放。
5、干湿交替： 过分干燥影响K离子向植物根部移动， 植物容易缺K。 干燥往往使部分土壤K被固定。 水份过多也导致土壤的缺K，其主要 原因是水溶性K的淋失。
1、反硝化作用
指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作 用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸 失的过程 2HNO3 2HNO2 N2O N2 2NO
反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，应设 法加以控制。 影响反硝化作用的主要土壤条件有： （1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强 烈。 （2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率， 最佳：7.5-8 （3）温度：最适30-35°C （4）有机质：含量高，反硝化作用强。
1、有机磷
土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从 <10%到80%。 有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷 脂类。 有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。
2、无机磷
可以分为三类： ---磷酸钙（镁）化合物 ---磷酸铁（铝）化合物 ---闭蓄态磷
（1）磷酸钙（镁）化合物（Ca-P）
主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中； 这些化合物是（依溶解度大小）： 氟磷灰石 羟基磷灰石 磷酸八钙 磷酸三钙 磷酸二钙：弱酸溶性，可利用 磷酸一钙：水溶性，可利用
三、影响土壤有效K的因素
1、全K量： 全K量与有效K没有必然的联系。但在其他性 质相似的情况下，全K量高的土壤，有效K也较 高。 2、母质： 母质是土壤有效K的重要来源。母质含云母、 长石多的，供K能力较强。风化度高的土壤，K 的淋失严重，故K的有效性较低。
3、质地：砂粒供K能力微弱，粉砂粒供K 能力较强，粘粒的含K量和供K潜力都较 强。因此，质地粘重的土壤的供K能力较 强。砂土容易出现缺K现象。 4、土壤吸收性和pH：吸附量高的土壤可 以保存较多的K，因此供K能力较强。 酸性土壤有效K含量比中性和碱性土壤 低。
水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很 高，很容易被作物吸收。 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有 效性高。 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中 的K，有效性较低。 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解， 难被利用，基本无效。 有机态：主要存在于有机质和微生物中的养分， 经过转化以后，才能被吸收。
温度升高，有机P分解加快，有效P升高
5、土壤矿质胶体的性质
无定形氧化物>结晶氧化物>1:1型粘土 矿物>2:1型粘土矿物
第三节、土壤K素
一、形态和含量
（一）含量 土壤K的含量比N，P高。我国多数土壤 全K含量变化在15-20g/kg。最低的为广 西的砖红壤，仅3.6g/kg，最高的为吉林 的风沙土，达26.1g/kg。
(三)氮素的固定作用
通过矿物的、生物的或化学的作用将土 壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状 态的过程，称为氮素的固定过程。 包括微生物对氮素的同化作用、2：1型 矿物对NH4+的晶格固定作用、以及土壤 某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学 固定作用。 这种作用是暂时的，在适合的条件下， 可以重新释放。
（二）含量
我国土壤全磷含量一般在0.02-0.11%（P） 之间。 我国土壤全磷含量从南到北逐渐增高， 砖红壤的全磷量小于0.004%。 全磷含量与磷的有效性之间没有必然联 系。全磷含量高，不等于有效磷含量也 高。
二、土壤的固磷作用及其机制
目前我国一般作物对化学磷肥的利用率 不到30%，最重要的原因是因为土壤对 磷具有强大的固磷能力。 将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或 缓效态磷的过程，称为磷的固定作用。 土壤对磷的固定作用主要有四种： 化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机 制、生物固定机制。
第一节、土壤氮素
一、土壤氮素的形态和含量 （一）形态 1、有机态 2、无机态
有机态氮
是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的 95%以上； 按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种： （1）水溶性有机态N：〈5%，易水解称为速效 N； （2）水解性有机N：50-70%，可以被酸、碱、 酶水解成为可溶性或无机态N。 （3）非水解性有机N：〉30%，不溶于水，也不 能被酸、碱、酶水解。
3、闭蓄机制
指土壤磷酸盐被不溶性的铁（铝）质或 钙质胶膜包被而失去有效性的过程。 胶膜的溶解度低于磷酸盐。
4、生物固定机制
指土壤中的有效磷被微生物吸收利用， 暂时失去有效性的过程。 当有机质分解后，磷又可以重新释放出 来。
三、影响磷素有效性 pH值 有机质 Eh值 土壤温度 土壤矿质胶体性质
（一）土壤有机N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。 以蛋白质为例： （1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最 后变为氨基酸的过程。 （2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为 NH3的过程。 （3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细 菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。
土壤氮素 土壤磷素 土壤钾素
高等植物所必需的营养元素，除C，H， O主要来自大气之外，其余元素主要靠土 壤供应，包括： 大量元素：N，P，K，Ca，Mg，S 微量元素：Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，B 所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
土壤养分的存在形态
1、化学沉淀机制
游离磷酸根与Fe2+、Al3+、Ca2+等离子及 其氧化物和氢氧化物形成磷酸铁、铝、 钙等沉淀的过程。 如： Fe3+ + H2PO4- + 2H2O=2H+ +Fe(OH)2H2PO4
2、表面反应机制
在酸性条件下，H2PO4-与土壤固相表面 的OH发生配位体交换反应而被吸附。但 与这种方式而被吸附的磷酸根在碱性条 件下仍然是有效的。
5、酸度
在中性或微酸性的土壤中，有机N的矿化 最强。 酸性土壤施用石灰，能明显增加有机N的 矿化。
6、施肥
施用化肥会促进有机质的分解，有利于 有机N的释放，还能提高土壤N的利用率。 施用新鲜有机肥料，会促进难分解有机N 的矿化。
第二节、土壤磷素
一、形态与含量 （一）形态 1、有机磷 2、无机磷
2、硝酸盐淋失
NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附， 所以容易随渗漏水淋失 这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的 主要途径。
3、氨的挥发
土壤中的NH3，NH4+与土壤中的碱性物 质作用形成的NH3的挥发； 挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身 分解产生NH3挥发；
质地粘重、腐植质含量高、含水量高、 石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥 发少。
（2）磷酸铁、铝化合物（Fe-P，Al-P）
存在于酸性和强酸性的土壤中 磷酸铁多于磷酸铝
（3）闭蓄态磷（O-P）
被氧化铁胶膜包被的磷酸盐，称为闭蓄 态磷。 在氧化铁胶膜未去除之前，磷酸盐难以 被利用； 在淹水还原的条件下，氧化铁胶膜因还 原而溶解，其中的磷有效性提高。
闭蓄态磷在红壤中居多，有的可占无机 磷的90%以上。 南方水稻土中的闭蓄态磷约占无机磷的 40-70%。
（二）形态
可以分为三种形态： 1、矿物态K：指存在于矿物晶格中的K，约占全K 的90%以上。只有在矿物被风化后才有效，属 于无效态K。 2、缓效态K：指被固定在粘粒矿物晶层中的K和 存在于部分黑云母中的K。它们一般不被作物 直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之 释放出来。 3、速效K：包括水溶性和交换性K，仅占全K的12%。
无机态N
一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过 5-8%。 主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸 收利用
（二）含量
土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性， 全N一般占有机质含量的5%左右。 除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量 大都在0.2%以下。
二、土壤氮素的转化
三种主要转化过程： --有机N的矿化作用； --脱N作用； --氮素的固定作用。
三、影响土壤有效N的因素
有机质含量和全氮含量 质地 温度 湿度 酸度 施肥
1、有机质含量与全氮量
有机N是土壤全N的主要来源，有效N随 土壤全N和有机质含量的升高而升高；
2、质地
粘质土壤有机质含量高，但有机质的分 解较慢，所产生的有效N也较少。
砂质土壤有机含量较低，但有机质的分 解较快，所产生的有效N较多。
3、温度
有机质矿化率随温度的升高而升高。 冬季土温低，有机质矿化率较低，土壤 有效N较少。 春季和初夏，矿化率迅速上升，土壤有 效N显著升高。
4、湿度
湿度太高，有机质嫌气分解； 在通气良好而适度适当的情况下，有机 质矿化作用较强，产生的有效N较多。 湿度太高会引起反硝化作用，导致N的损 失。
1、pH
在酸性或碱性条件下，磷都遭受强烈的 固定。 pH6-7之间，土壤磷有效性最高。
2、有机质
有机质分解产物可以络合铁、铝等金属， 使被固定的P溶解出来 有机质含量高，土壤磷有效性也高
3、土壤Eh
淹水种稻， Eh降低，磷的有效性高； 但淹水对磷酸钙的溶解度的影响不明显。
4、土壤温度
二、土壤K的固定
--从速效K变成缓效K或无效K的过程，成为 K的固定。 --粘土矿物晶格的固定是最主要的固定方 式，晶格固定降低了K的有效性。
K的固定主要发生在2：1型粘土矿物中 不同的2：1型矿物对K的固定能力的大小 顺序如下： 蛭石>伊利石>蒙脱石 速效K丰富的土壤，频繁的干湿交替会促 进K的固定；而在速效K很缺乏、固定态K 又较多的条件下，频繁的干湿交替则可 能促进K的释放。
5、干湿交替： 过分干燥影响K离子向植物根部移动， 植物容易缺K。 干燥往往使部分土壤K被固定。 水份过多也导致土壤的缺K，其主要 原因是水溶性K的淋失。
1、反硝化作用
指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作 用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸 失的过程 2HNO3 2HNO2 N2O N2 2NO
反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，应设 法加以控制。 影响反硝化作用的主要土壤条件有： （1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强 烈。 （2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率， 最佳：7.5-8 （3）温度：最适30-35°C （4）有机质：含量高，反硝化作用强。
1、有机磷
土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从 <10%到80%。 有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷 脂类。 有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。
2、无机磷
可以分为三类： ---磷酸钙（镁）化合物 ---磷酸铁（铝）化合物 ---闭蓄态磷
（1）磷酸钙（镁）化合物（Ca-P）
主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中； 这些化合物是（依溶解度大小）： 氟磷灰石 羟基磷灰石 磷酸八钙 磷酸三钙 磷酸二钙：弱酸溶性，可利用 磷酸一钙：水溶性，可利用
三、影响土壤有效K的因素
1、全K量： 全K量与有效K没有必然的联系。但在其他性 质相似的情况下，全K量高的土壤，有效K也较 高。 2、母质： 母质是土壤有效K的重要来源。母质含云母、 长石多的，供K能力较强。风化度高的土壤，K 的淋失严重，故K的有效性较低。
3、质地：砂粒供K能力微弱，粉砂粒供K 能力较强，粘粒的含K量和供K潜力都较 强。因此，质地粘重的土壤的供K能力较 强。砂土容易出现缺K现象。 4、土壤吸收性和pH：吸附量高的土壤可 以保存较多的K，因此供K能力较强。 酸性土壤有效K含量比中性和碱性土壤 低。
水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很 高，很容易被作物吸收。 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有 效性高。 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中 的K，有效性较低。 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解， 难被利用，基本无效。 有机态：主要存在于有机质和微生物中的养分， 经过转化以后，才能被吸收。
温度升高，有机P分解加快，有效P升高
5、土壤矿质胶体的性质
无定形氧化物>结晶氧化物>1:1型粘土 矿物>2:1型粘土矿物
第三节、土壤K素
一、形态和含量
（一）含量 土壤K的含量比N，P高。我国多数土壤 全K含量变化在15-20g/kg。最低的为广 西的砖红壤，仅3.6g/kg，最高的为吉林 的风沙土，达26.1g/kg。
(三)氮素的固定作用
通过矿物的、生物的或化学的作用将土 壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状 态的过程，称为氮素的固定过程。 包括微生物对氮素的同化作用、2：1型 矿物对NH4+的晶格固定作用、以及土壤 某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学 固定作用。 这种作用是暂时的，在适合的条件下， 可以重新释放。
（二）含量
我国土壤全磷含量一般在0.02-0.11%（P） 之间。 我国土壤全磷含量从南到北逐渐增高， 砖红壤的全磷量小于0.004%。 全磷含量与磷的有效性之间没有必然联 系。全磷含量高，不等于有效磷含量也 高。
二、土壤的固磷作用及其机制
目前我国一般作物对化学磷肥的利用率 不到30%，最重要的原因是因为土壤对 磷具有强大的固磷能力。 将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或 缓效态磷的过程，称为磷的固定作用。 土壤对磷的固定作用主要有四种： 化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机 制、生物固定机制。
第一节、土壤氮素
一、土壤氮素的形态和含量 （一）形态 1、有机态 2、无机态
有机态氮
是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的 95%以上； 按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种： （1）水溶性有机态N：〈5%，易水解称为速效 N； （2）水解性有机N：50-70%，可以被酸、碱、 酶水解成为可溶性或无机态N。 （3）非水解性有机N：〉30%，不溶于水，也不 能被酸、碱、酶水解。
3、闭蓄机制
指土壤磷酸盐被不溶性的铁（铝）质或 钙质胶膜包被而失去有效性的过程。 胶膜的溶解度低于磷酸盐。
4、生物固定机制
指土壤中的有效磷被微生物吸收利用， 暂时失去有效性的过程。 当有机质分解后，磷又可以重新释放出 来。
三、影响磷素有效性 pH值 有机质 Eh值 土壤温度 土壤矿质胶体性质
（一）土壤有机N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。 以蛋白质为例： （1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最 后变为氨基酸的过程。 （2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为 NH3的过程。 （3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细 菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。