土壤养分的生物有效性.ppt
土壤肥料学PPT课件
土壤微生物、酶活性等影响土壤肥力和作物健康。
土壤生物性质
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肥料是作物生长所需养分的主要来源，包括氮、磷、钾等大量元素和钙、镁、硫等中量元素以及铁、锌、铜等微量元素。
提供养分
有机肥料可以改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力。
改善土壤
合理施肥可以促进作物生长，提高产量和品质。
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农业废弃物主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、水产养殖废弃物等。这些废弃物如果不加以处理利用，不仅占用土地资源，还可能对环境和人类健康造成威胁。
农业废弃物可以通过堆肥发酵、沼气发酵、生物质能源转化等途径进行资源化利用。其中，堆肥发酵是一种将农业废弃物转化为有机肥料的方法，沼气发酵则是将废弃物转化为清洁能源的方法。此外，生物质能源转化技术也可以将废弃物转化为生物柴油、生物燃气等能源产品。
提高产量和品质
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土壤是作物生长的基础，提供水分、养分和空气等必要条件。
肥料是土壤养分的补充，可以提高土壤肥力和作物产量。
作物通过根系吸收土壤中的水分和养分，同时与土壤微生物相互作用，影响土壤肥力和健康状况。
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05
CHAPTER
土壤改良与培肥措施
缓控释肥料
水溶性肥料
功能性肥料
注意事项
养分含量高，溶解性好，适用于滴灌、喷灌等节水灌溉方式。
具有特定功能的肥料，如抗旱、抗寒、抗病等。
选择适合作物和土壤的新型肥料；按照推荐用量施用，避免浪费和环境污染。
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03
CHAPTER
施肥原理与技术
土壤养分的有效性
土壤养分的有效性1. 引言土壤养分是农作物生长发育所必需的物质供应之源，对于农业生产至关重要。
然而，养分的有效性是影响农作物生长的关键因素之一。
有效的养分供应可以促进农作物的健康生长和高产，而无效的养分供应则会浪费资源并导致环境污染。
因此，研究土壤养分的有效性对于优化农业生产和可持续发展具有重要意义。
2. 养分的来源土壤养分的来源主要包括有机肥、化肥和土壤自然矿物等。
有机肥是指来源于动植物残体和粪便等的有机物质，其含有丰富的营养元素，如氮、磷、钾等。
化肥是通过化学合成得到的化合物，一般包含氮肥、磷肥和钾肥等。
土壤中的自然矿物及其分解产物也可以提供一些必需养分。
这些养分来源的不同特点也会影响养分的有效性。
3. 养分的转化和释放养分在土壤中的转化和释放过程是影响养分有效性的关键环节。
土壤中的微生物和土壤动物参与了养分的分解和转化过程。
有机肥被分解成无机形式的养分，而化肥中的养分则被土壤微生物转化为可被植物吸收利用的形式。
此外，土壤中的酸碱度、水分和温度等环境因素也会影响养分的转化和释放过程。
4. 土壤养分的吸收和利用农作物通过根系吸收土壤中的养分，并将其利用于生长和发育过程。
根系的生长状态、形态和分布等与土壤环境以及农作物自身的遗传特性相关。
农作物对于不同养分的吸收和利用能力也存在差异。
养分的贡献率与吸收速率等因素决定了养分的有效性。
5. 养分的损失和浪费养分的损失和浪费是影响养分有效性的重要因素之一。
在农业生产过程中，养分会发生流失、淋失和挥发等现象。
土壤侵蚀、水侵蚀和大气挥发等因素都会导致养分的损失和浪费。
此外，不合理的施肥和养分管理措施也会导致养分的浪费和环境污染。
6. 提高土壤养分有效性的方法为了提高土壤养分的有效性，需要采取一系列的措施。
首先，合理施肥是关键。
根据不同的农作物需求和土壤特点，选择合适的肥料种类和施肥时间。
其次，加强土壤养分管理和保护。
保持土壤覆盖、改善土壤结构以增加养分的持留能力。
土壤学第九章-土壤养分循环ppt课件
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
反硝化的临界Eh约为334mv，最适pH为7.0～8.2， pH小于5.2～5.8的酸性土壤，或高于8.2～9.0的碱性 土壤，反硝化作用显著下降。
有机肥
养分资源
挥
发
淋 洗
地下水
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤养分的基本概念
土壤养分－指植物所必需的，主要是土壤来提供的营养元 素就叫做土壤养分。土壤养分是土壤肥力的物质基础，是土 壤肥力的重要组成因素。
有效养分－能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养 分。
速效养分－在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸 收利用的土壤养分，称速效养分。
（3）这种养料元素在植物的代谢过程中具有直接 的作用。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
土壤养分循环是“土壤圈”物质循环的重 要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生 命周期的必要条件。
有机质C/N
＞30
30～15
＜15
氮的固定量＞矿化量 固定量＝矿化量 固定量＜矿化量
补充化肥
补充有机质
（2）应用“激发效应”调节土壤有机质和氮素平 衡
有机质丰富的土壤，施用绿肥等新鲜有机肥 产生正激发效应。
有机质缺乏的土壤，施用富含木质素的粗有
机肥，产生负激发效应。
《土壤的生态作用》课件
该区域土壤的生态功能
水分涵养
该区域土壤具有良好的涵养水源 的能力，能够有效地保持水分， 为植物生长提供必要的水分条件
。
土壤侵蚀控制
该区域土壤具有较强的抗侵蚀能力 ，能够有效地防止水土流失，保护 地表土壤和生态环境。
生物多样性维持
该区域土壤为多种植物和动物提供 了栖息地，是生物多样性的重要维 持者。
土壤氮与植物生长
土壤中的氮是植物生长的 重要养分，植物通过根部 吸收土壤中的氮来维持正 常的生理功能。
土壤氮与水体健康
土壤中的氮也是水体的重 要来源，过量的氮会导致 水体富营养化，影响水生 生物的生存。
土壤在磷循环中的作用
土壤中磷的吸附与释放
01
土壤中的磷通常以磷酸盐的形式存在，通过吸附和解吸过程来
续利用。
PART 04
案例研究：特定区域的土 壤生态状况
REPORTING
该区域的土壤组成与性质
土壤类型
该区域主要分布着黄壤、 红壤和砂质壤土等不同类 型的土壤。
土壤质地
该区域土壤质地较为多样 ，既有粘土，也有砂土和 壤土。
土壤肥力
该区域土壤肥力中等，有 机质含量较高，但部分地 区存在养分不足的问题。
土壤中的生物多样性
土壤中的生物种类繁多，包括细菌、真菌、蚯蚓、昆虫等，它们共 同构成了复杂的生物群落。
土壤对生物的保护作用
土壤能够为植物提供保护，防止其被风吹倒、动物啃食等。
土壤在碳循环中的作用
土壤中碳的储存和释放
土壤碳与农业可持续性
土壤是全球碳循环的重要组成部分， 能够储存大量的碳，并在微生物的作 用下释放到大气中。
保水能力。
土壤的有机质
土壤有机质是指存在于土壤中的所有有机物质， 包括动植物残体、微生物及其分解产物。
（土壤学讲义）第10章土壤养分循环
第十章土壤养分循环第一节土壤氮素循环第二节土壤磷和硫的循环第三节土壤中的钾钙镁第四节土壤中的微量元素循环第五节土壤养分平衡及有效性循环第一节土壤氮素一、陆地及土壤生态系统中的氮循环（一）陆地生态系统中的氮形态大气中氮以分子态氮（N2）和各种氮氧化物（NO2、NO、N2O）等形式存在。
其中N2占78% ，生物作用下转化为土壤和水体生物有效态（铵态氮和硝态氮）（二）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高等植物无效，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氮素，使它转化成为生物圈中的有效氮。
二是土壤氮的内循环1-矿化作用 2-生物固氮作用 3-铵的粘土矿物固定作用4-固定态铵的释放作用 5-硝化作用6-腐殖质形成作用 8-腐殖质稳定化作用7-氨和铵的化学固定作用二、土壤氮的获得和转化（一）土壤氮的获得1、大气中分子氮的生物固定2、雨水和灌溉水带入的氮3、施用有机肥和化学肥料（二）土壤中N的转化1、氮的形态---无机态氮和有机态氮（1）土壤无机态氮铵态氮（NH4+-N）硝态氮（NO3--N）（2）有机态氮 --主要存在形态，占全N的95%以上水溶性有机氮按溶解度大小分水解性有机氮非水解性有机氮2、土壤氮素的转化（1）有机氮的矿化矿化过程分两个阶段：第一阶段：氨基化阶段即复杂的含氮化合物(如氨基糖、蛋白质、核酸等)经微生物酶的系列作用下，逐渐分解而形成简单的氨基化合物。
第二阶段：氨化作用即在微生物作用下，各种简单的氨基化合物分解成氨的过程。
氨化作用于可在不同条件下进行：O2 RCOOH +NH3+CO2+QRCHNH2COOH + 2H---RCH2COOH +NH3+QH2O RCHOHCOOH+NH3+Q（2）铵的硝化硝化作用：是指土壤中大部分NH4+通过微生物作用氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。
2NH4++3O2-------2NO2-+2H2O+4H++Q2NO2-+O2-------2NO3-+Q（3）无机态氮的生物固定定义：矿化作用生成的铵态氮、硝态氨和某些简单的氨基态氮，通过微生物和植物的吸收同化，成为生物有机体组成部分，称为无机态N的生物固定（又称为生物固持）（4）铵离子的矿物固定定义：是指离子直径大小与2：1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接近的铵离子，陷入晶架表面的孔穴内，暂时失去了它的生物有效性，转变为固定态铵的过程。
3土壤养分的生物有效性研究方法
第3章土壤养分的生物有效性研究方法第一节土壤有效养分的概述一、土壤有效养分概念的提出“有效养分”(available nutrient)概念的提出，最早来自于土壤化学家。
在对土壤进行了大量的化学分析之后，发现土壤中各种营养元素的全量是很丰富的。
但是，其中绝大部分对植物却是无效的。
由于当时这一概念尚处于笼统与模糊状态，许多人回避这一术语。
经过大半个世纪以后，随着农业增产对科学施肥的要求不断提高，随着土壤学、植物学、植物营养学等多学科的共同关注与交叉研究的发展，关于“土壤养分有效性”(soil nutrient availability)或“土壤养分生物有效性"(soil nutrient bioavailability)，无论是在概念的确立与延伸方面，还是在测定方法与定量化的研究方面都有了长足的进展。
1、原初定义“土壤有效养分"(soil available nutrient)，是指土壤中能为当季作物吸收利用的那一部分养分。
当季2、化学有效养分在土壤化学分析基础上建立起来的“有效养分”概念：是指土壤中那些能被植物根系吸收的无机态养分以及在植物生长期内由有机态释放出的无机态养分。
如土壤中的氮、硫等元素绝大部分足以有机形态存在，可以通过矿化作用转化为无机形态。
3、生物有效养分20世纪下半叶，随着植物营养学与植物生理学的发展，对于“土壤有效养分”的研究不只停留于养分形态的化学分析，而是延伸到：（1）植物根如何从土壤中获取养分的过程，以及植物从土壤中能得到多少养分，进而提出了矿质态养分向根迁移的方式与速率问题。
（2）植物根系对土壤养分的生物有效性的影响，以及“根际”与“土体”之间养分有效性的差异等。
（3）植物与土壤养分有效性相互作用的综合研究，提出并发展了“土壤养分生物有效性”概念。
美国土壤学家S.A.Barber教授在他的“土壤养分生物有效性”专著中指出：“生物有效养分(bioavailable nutrient)，系指存在于土壤的离子库中，在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。
第十二章 土壤养分 10.19
5．提高土壤中有效磷的途径
（3） 土壤淹水 土壤淹水还原pH向中性趋近（稀释作用），酸性土壤pH上升 促使活性铁、铝氧化物的沉淀，减少磷的固定；碱性土pH降 低，增加磷酸钙的溶解度。 土壤淹水Eh下降，高价铁还原成低价铁，磷酸低铁的溶解度 较高，可增加磷的有效度。
6．土壤硫的来源及含量
主要来源：母质、灌溉水、大气沉降和施肥等。 矿质土壤含硫量一般在0.1~0.5 g/kg之间，随有机质含量增加而 增加。 土壤有效硫（S）分级为:
3．土壤中磷的形态
矿质态磷：几乎全为正磷酸盐。
土 壤 磷 形 态
磷酸钙（镁）类化合物(Ca—P)
磷酸铁和磷酸铝类化合物（Fe—P及Al—P) 闭蓄态磷（ O—P ）：氧化铁胶膜包被着的磷酸盐。 有机态磷：含量变幅很大，一般占全磷的25-50%。 20-30%的有机磷形态不清楚。
核酸类：占有机磷5-10%。直接来源于生物残体特 别是为生物体中的核蛋白质分解物。
性的高低。
气 态 损 失 NH3
湿沉降 NO3干沉降 NOx NH4+ 4 N2 NOx
N2 收获 灌施 水肥 枯枝落叶 吸收 矿化 固持 风化 固持 粘粒矿物 地下水
NH4+
NH3
径流 氨 挥 发 硝化
NO3-
腐殖质 微生物 可交换态 固定态
淋 洗
NO3-
第一节
1．含量
土壤氮素循环
氮素是“肥料三要素”之首。
（K2O）钾含量一般0.5～2.5%，平均为1.2% ，自南向北、自 东向西增加。
土壤钾形态(占全钾%)
非交换性钾 （2～8%） 交换性钾 （1～2%） 水溶性钾 （很少）
形态
矿物钾 (90～98%)
土壤养分的有效性
土壤养分的有效性引言土壤作为植物生长的基础，其中养分的提供对植物生长有着重要的影响。
土壤养分的有效性指的是这些养分在土壤中的存在形式是否能够被植物吸收利用。
土壤养分的有效性与土壤质地、养分来源、气候和植物类型等因素密切相关。
在本文中，将讨论影响土壤养分有效性的因素以及提高土壤养分有效性的方法。
影响土壤养分有效性的因素土壤质地土壤质地对土壤养分的存在形式和有效性有着重要的影响。
不同的土壤质地会影响土壤的性质和结构，导致土壤中养分的存在形式和可利用性不同。
例如，粘土质地的土壤中的养分大多以吸附态存在，不容易被植物吸收利用，而砂土质地的土壤中的养分多存在于土壤溶液中，容易被植物吸收利用。
养分来源土壤中的养分来源主要包括有机质和无机化合物。
有机质作为一种天然养分来源，其分解产生的营养物质往往具有较高的稳定性和生物可利用性。
而如同普通化肥等无机化合物的养分往往在土壤中很容易发生转化变化，从而影响其有效性。
气候气候条件是影响土壤养分有效性的主要因素之一。
气候干旱或过于潮湿都会对土壤中养分的水平和分布产生影响，进而影响其有效性。
例如，在干旱气候下缺少足够的水分，植物无法吸收土壤中的养分，从而导致土壤中养分的浓度下降。
植物类型植物类型对土壤养分的有效性也有一定的影响。
不同类型的植物具有不同的生长需求，例如，一些蔬菜作物对土壤的氮、磷、钾需求比较大，而这些元素的有效性也会随着植物类型的变化而不同。
提高土壤养分有效性的方法合理施肥选择适量合适种类的肥料是提高土壤养分有效性的关键。
不同作物对养分的需求不同，因此需要根据植物类型和土壤状况进行合理施肥。
合理施肥能够提高土壤养分的利用效率，减少养分的浪费。
增加土壤有机质含量增加土壤有机质含量可以提高土壤养分的生物可利用性，改善土壤结构和保持土壤水分。
有机质含量高的土壤更容易让植物根系吸收，提高土壤养分的有效性。
避免过度灌溉过度灌溉会导致土壤中养分的溶解度增高，从而使得养分向下淋失、流失，降低土壤养分的有效性。
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（二）扩散
当根系截获和质流作用不能想植物提供足 够的养分时，根系不断的吸收可使根表有 效养分的浓度明显降低，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运输。土壤养分的 扩散作用具有速度慢距离短的特点。扩散 速率主要取决于扩散系数。
1、植物根的特性
形态结构 直根系 须根系 根毛
水分吸收 蒸腾 (ml/cmx10)
氯离子(mg/kg)
土体
根际
0.38
310
410
0.46
360
430
0.82
430
660
0.94
440
640
根表
580 650 970 1280
钠离子(mg/kg)
土体
根际
220
340
280
330
360
490
380
570
根表
410 450 680 900
根表电导率 (uS/cm)
影响根际pH变化的因素：氮素形态 共生 固氮作用[根瘤] 养分胁迫 根际微生物
根际pH值变化与养分有效性：提高难溶性 养分的有效性
3、根际氧化还原电位
小麦、玉米等旱地作物：根际Eh一般降低 50-100mV。
水稻：根际Eh增高上根的通气组织。
4、根分泌物
概念：植物生长过程中根向生长基质中释 放的有机物质的总称。
一、 化学浸提的有效养分
（一）化学有效养分的提取 提取土壤有效养分的化学浸提剂因营养元 素和土类型的不同而异。提取原理在化学 法之外，还有物理化学方法（如电超滤 法）。
（二）化学有效养分测定值的相对性 不同化学浸提方法所测出的“有效养分” 的数值在很大程度上取决于浸提剂的类型， 不同方法间缺乏相互比较的基础。
根际
是指受植物根系活动的影响，在物理、化 学和生物学性质上不同于土体的那部分微 域土区。根际的范围很小，一般在离根轴 表面数毫米之内。根际的许多的化学条件 和生物化学过程不同于原土体。其中最明 显的就是根际pH、氧化还原电位和微生物 活性的变化。
1、根际养分
累积 亏缺 持平 累积：当土壤溶液中养分浓度，植物蒸腾量大， 根对水分的吸收速率高于对养分的吸收速率， 导致养分在根际累积。如：Ca2+, NO3-, SO42-,Mg2+ 等。 玉米的水分吸收与根际钠、氯累积的关系
土壤养分供应强度与容量的示意图
（三）缓冲因素(缓冲容量)
表示土壤保持一定养分强度的能力。它关 系着养分供应的速度，反映强度随数量变 化的关系。可以用△Q/△I 的比率来表示， 比率越大，土壤养分的缓冲力就越强。
应用强度/容量关系描述土壤养分有效性， 可以从养分转化的动态过程来考虑养分的 有效性。
根分泌物的组成：渗出物， 分泌物， 粘 胶质，脱落物。
根系分泌物的影响因素：养分胁迫，根际 微生物，植物种类。
根分泌物对养分的活化作用：还原作 用 配合作用
粘胶质
土壤养分的生物有效性
第四章
土壤中各种营养元素的全量是很丰富的，但 其中绝大部分对植物是无效的，只有少部分 在短期内能被植物吸收的土壤养分才是植物 的有效养分。
土壤中的生物有效养分具有两个基本特点：
一是以矿质养分为主；
二是位置接近植物根表或短期内可以迁移到 根表的有效养分。
“土壤养分生物有效性”的含义有三方面：
截获是指根直接从所接触的土壤中获取养分 而不经过运输。截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根 系容积大小和土壤中有效养分的浓度。
土壤养分向根表的迁移有两种方式：即质流 和扩散。
（一）质流
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤 与土体之间出现明显水势差，土壤溶液中 的养分随水流向根表迁移。其特点是运输 养分数量多，养分迁移的距离长。养分通 过质流到达根部的数量取决于植物的蒸腾 率和土壤溶液中该养分的浓度。
两种不同容量土壤对K+缓冲力比较的图示
一、养分位置与有效性
土壤中有效养分只有达到根系表面才能为 植物Байду номын сангаас收，成为实际有效养分。对于整个 土体来说，植物根系仅占据极少部分空间， 平均根系土壤容积百分数大约为3%。因而。 养分的迁移对提高土壤养分的空间有效性 是十分重要的。
土壤中养分到达根表有两种机理：其一是根 对土壤养分的主动截获；其二是在植物生长 与代谢活动（如蒸腾、吸收等）的影响下， 土壤养分向根表的迁移。
根系深度 较深的根系有助于利用土壤深层 养分,是植物适应多种养分缺乏的重要途径
根系密度 单位土壤体积中根的总长度
2、影响根系生长的环境因素
土壤物理因素 土壤容重与根系生长 土壤养分状况 养分局部供应与根系生长养
分胁迫与根系生长 土壤pH值 在酸性土壤中，铝和重金属元
素的浓度很高，对根尖产生极强的毒害作 用。盐碱土 有机物 土壤中有机物分解过程中产生的化 感物质、乙烯等对根系生长有抑制作用。
1.38 2.28 3.79 5.02
亏缺
当土壤养分浓度低，植物蒸腾强度小，根 系吸收土壤溶液中养分的速率大于吸收水 分的速率时，根际即出现养分亏缺区。
玉米根际磷的亏缺
玉米根际磷的亏缺
2、根际pH值
根际pH变化的原因：根系及根际微生物的 呼吸 根分泌质子及有机酸 阴阳离子吸收 不平衡
（1）土壤中矿质态养分的浓度、容量与动 态变化；
（2）根对养分的获取与养分向根表迁移的 方式与速度；
（3）在根系生长与吸收的作用下，土壤中 养分的有效化过程以及环境因素对养分有 效化的影响。
第一节 土壤养分化学有效性
化学有效养分是指土壤中存在的矿质态养 分，主要包括可溶性的离子态与简单分子 态养分，易分解态和交换吸附态养分内以 及某些气态养分。化学有效养分通常可以 采用不同的化学方法从土壤中提取出来。
不同浸提剂提取15种土壤 所测得有效磷的平均含量
二 、养分的强度因素与容量因素
（一）养分的强度因素（I） 是指土壤溶液中养分的浓度。强度因素是土壤 养分内供应的主要因子。
（二）养分的容量因素（Q） 是指土壤中有效养分的数量，也就是不断补充强 度因子的库容量。 容量因素对强度因素的补充不仅取决于养分库容 里浪的大小，还决定于储存养分释放的难易程度。 这要受到土壤、水分、温度、通气等土壤条件以 及植物根系生长的影响。