土壤中氮和磷的存在形态和特点
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。
土壤养分的三要素
土壤养分的三要素
土壤养分的三要素是指：氮、磷、钾。
氮、磷、钾三要素，简称土壤养分三要素其之所以重要就在于必需经常调节其供不应求的状况，而不是指它们在作物营养中所起的作用。
一、什么是土壤养分
土壤养分是指植物所必需的，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。
具体也有如下分类：
1.有效养分：指能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养分。
2.速效养分：指在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸收利用的土壤养分，称速效养分
3.无效养分：指不能被植物吸收利用的土壤养分，称A 土壤养分状况一是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。
二、土壤养分的来源
1.矿物( 岩石 )风化所释放的养分。
2.通过各种形式归还到土壤中的有机质。
3.降水及降水的淋洗作用。
4.生物固氮。
5.人工施肥、灌溉等。
三、土壤养分的形态及有效性
1.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。
2.交换态:被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。
3.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。
4.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。
5.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。
四、土壤养分的消耗
1.植物吸收。
2.大淋溶损失。
3.地表径流(水流失)。
第二节土壤磷素与磷肥
（一）根据土壤条件合理分配和施用磷肥
缺磷土壤 在有效磷低（速效磷含量<10mg/kg）的土壤中，如生土地、远薄 地，盐碱地、有机质含量低，施用有机肥少的土壤中要重点分配 和施用磷肥。 土壤氮磷比 在供磷水平低，氮磷比大（N/P2O5＞3）的土壤中施用磷肥增 产显著，而在供磷水平高，氮磷比小的土壤上施用磷肥，效果 较差。 土壤酸碱性 土壤的pH值在6.0～7.5之间，有效磷含量高，可少施或不施；而 在偏酸或偏碱性的土壤中，应选择适宜的磷肥品种合理施用.
地壳平均全磷（P2O5）0.28％；土 壤0.04-0.25％，低者，砖红壤、浸蚀型 红壤小于0.01％；高者，黄土母质0.2%、 海南岛达0.4％。
（二）磷的形态
1、有机态磷 为磷酸肌醇、磷脂和核酸及磷蛋白中的磷(约占1/2)，另一半不清楚）。 占全磷10%~15%，仅少数能直接吸收利用，大部分转化为无机磷后才可利用。 2、无机态磷占全磷50~90%。按溶解性大小分3种： （1）水溶性磷：主要是钾、钠、钙、镁的一代磷酸盐类。可溶速效。如： K2HPO4、NaH2PO4、Ca(H2PO4)2（一钙）、Mg (H2PO4)2。6—40PPM。 （2）弱酸溶性磷：金属离子的二代磷酸盐，不溶于水，可溶于2%柠檬酸。如： CaHPO4 （二钙）、Mg HPO4。 水溶性磷和弱酸溶性磷占全磷1-2%。统称有效磷。 （3）难溶性磷肥：不溶于水和弱酸，溶于强酸，不能直接吸收利用。主要是： 磷酸八钙[Ca8(H2P4)6]、磷酸十钙[Ca10(PO4)6.F2]、羟基磷灰石 [Ca10(PO4)6.(OH)6] 、氯磷灰石[Ca10(PO4)6.Cl2] 、盐基性磷酸铝等 [AlPO4.Al(OH)3]。 • 按其所结合的阳离子的不同分为4类： Ca—P；Fe—P；Al—P；O—P（闭蓄态磷）。
土壤指标(全氮、全磷、全钾、有机质、速效磷、速效钾、解性氮、PH)
全氮、全磷、全钾、有机质、速效磷、速效钾、解性氮、PH一、土壤全氮的测定—凯氏定氮法一、目的1、掌握土壤中全氮含量测定的方法。
2、了解测定土壤全氮的原理二、原理土壤中的氮大部分以有机态（蛋白质、氨基酸、腐殖质、酰胺等）存在，无机态（NH4+ 、NO3 - 、NO2- ）含量极少，全氮量的多少决定于土壤腐殖质的含量。
土壤中含氮有机化合物在还原性催化剂的作用下，用浓硫酸消化分解，使其中所含的氮转化为氨，并与硫酸结合为硫酸铵。
给消化液加入过量的氢氧化钠溶液，使铵盐分解蒸馏出氨，吸收在硼酸溶液中，最后以甲基红-溴甲酚绿为指示剂，用标准盐酸滴定至粉红色为终点，根据标准盐酸的用量，求出分析样品中的含氮全量。
三、试剂：1、混合催化剂：称取硫酸钾100g、五水硫酸铜10g、硒粉1g。
均匀混合后研细。
贮于瓶中。
2、比重1.84浓硫酸。
3、40%氢氧化钠：称400g氢氧化钠于烧杯中，加蒸馏水600ml，搅拌使之全部溶解。
4、2%硼酸溶液：称20g硼酸溶于1000ml水中，再加入2.5ml混合指示剂。
（按体积比100:0.25加入混合指示剂）5、混合指示剂：称取溴甲酚绿0.5g和甲基红0.1克,溶解在100ml95%的乙醇中,用稀氢氧化钠或盐酸调节使之呈淡紫色，此溶液pH应为4.5。
6、0.01的盐酸标准溶液：取比重1.19的浓盐酸0.84ml，用蒸馏水稀释至1000ml，用基准物质标定之。
四、操作步骤1、消煮：在分析天平上准确称取通过60号筛的风干土0.5000g左右，移入干燥的凯氏瓶中，加入1.5g的还原性混合催化剂。
用注射器加入4ml浓硫酸，放到通风柜内的消煮器上消煮1.5h左右。
直至内容物呈清彻的淡蓝色为止。
2、蒸馏：消煮完毕后冷却。
将三角瓶置于冷凝管的承接管下，管口淹没在硼酸溶液中（三角瓶用2%的硼酸20ml作吸收剂），然后打开冷凝器中的水流，进行蒸馏。
在整个蒸馏过程中注意冷凝管中水不要中断，当接受液变蓝后蒸馏5min,将冷凝管下端离开硼酸液面，再用蒸馏水冲净管外。
第六章 土壤养分
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）
______________________
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
土壤养分的基本概念
土壤养分－由土壤提供的植物生长发育所必须 的营养元素。 植物体中含有90余种元素，生长发育必需元素 17种。
土壤养分的基本概念
二、土壤中的植物营养元素
1. 植物其必需的营养元素
C、O、H、N、 P、K、S、Ca、Mg、 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl 、Ni。
作物所必需的营养元素的标准
（二）施用肥料 1. 利用激发效应 施用新鲜幼嫩的秸秆、绿肥等，因其C/N很小， 一开始分解就有多余的氮素供给，同时又能 激发土壤原来有机质的分解。
可能是由于新鲜的有机能源物质促进了微生 物的繁殖和活动，改变了微生物区系，由微 生物产生的酶作用于腐殖质所致。
2. 注意施肥方式 在石灰性土壤上，施用铵态氮肥（NH4+）时，应 采取深施覆土，随施随灌水或分次施肥的方法， 以防止氨（NH3）的挥发损失。 对水稻田而言，应将铵态氮尽可能施入还原层， 使铵离子（NH4+）能被带负电的土壤胶体吸附以 防止它的损失。
五、土壤N素的调节
土壤N的 循环
大循环 小循环
a.有效化 b.损失 c.无效化
调节原理
充分利用小循环 周期短的特点， 提高N素利用率。
（一）根据有机质C/N进行调控
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述
土壤碳氮磷生态化学计量特征及影响因素概述1. 引言1.1 背景介绍土壤中的碳氮磷元素是构成土壤有机质和无机养分的重要组成部分，对土壤生态系统的健康稳定发挥着重要作用。
土壤中碳氮磷元素的含量和比例关系着土壤中微生物的活动、养分循环和生态系统的稳定性。
随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，土壤碳氮磷元素的含量和比例已经发生了较大变化，对土壤生态系统产生了一系列影响。
本文将系统概述土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素，探讨土壤碳氮磷之间的关系、生态系统的影响以及管理对土壤碳氮磷的影响，旨在加深对土壤生态系统的认识，为保护和改善土壤生态环境提供科学依据。
1.2 研究意义研究土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素具有重要的科学意义和实践价值。
了解土壤中碳氮磷元素的含量和比例，有助于揭示土壤养分的分布与循环规律。
不同元素的化学计量特征能够揭示土壤中生物元素的优势元素和限制元素，从而为合理施肥和农田管理提供科学依据。
研究土壤碳氮磷生态化学计量特征可以揭示土壤生态系统的结构和功能。
不同元素之间的相互关系和平衡对土壤生物多样性、生态系统稳定性和生产力等方面具有重要影响。
通过深入研究土壤碳氮磷之间的关系，可以为推动生态农业、生态恢复和土壤保护提供理论和实践支撑。
对土壤碳氮磷生态化学计量特征及其影响因素进行系统研究，有助于深化对土壤质量与健康的认识，促进可持续土壤利用和农业可持续发展。
通过理解土壤中碳氮磷元素的动态变化以及影响因素的作用机制，可以有效预防和解决土壤贫瘠、环境污染等问题，实现生态环境与经济效益的双赢局面。
2. 正文2.1 土壤碳氮磷生态化学计量特征土壤中的碳氮磷元素是构成生物体和维持生态系统稳定的重要营养要素，它们之间的化学计量特征对土壤生态系统的功能和结构具有重要影响。
土壤碳氮磷生态化学计量特征主要表现在以下几个方面：1. 碳氮磷含量比例：土壤中的碳氮磷元素含量不仅影响着土壤的肥力和生物多样性，还对土壤微生物活动和养分转化过程起着重要调控作用。
土壤养分循环
矿物固定态铵离子的含量与土壤中其他交换性阳离子的种类和性质有关， 尤其与钾离子的含量关系密切。土壤的干湿交替、酸碱度等对铵的矿物 固定或固定态铵的释放也有直接的影响。
在某些森林土壤O层和A层中大约有一半的氮以固定态铵或者与腐殖质化 学结合态的形式被固定。
三、土壤中氮素的循环转化及其调节 （二）土壤氮素内部转化（氨化作用、硝化作用、固持） 一般把有机态氮转变成氨态氮和硝态氮的过程（氨化和硝化作用）统称 为矿化过程（nitrogen mineralization ）。
核酸是一类含磷、氮的复杂有机化合物，是直接从生物残体特别是微生 物体中的核蛋白质分解出来的。经微生物酶系作用分解为磷酸盐后即可 为植物吸收。
3、磷脂类（不足1%）
一类不溶于水而溶于醇或醚类的含磷有机化合物，普遍存在于动植物及 微生物体内。磷脂类化合物经微生物分解转化为有效磷后才能被植物利 用。
二、土壤中磷素的存在形态及其有效性 土壤无机磷：（占土壤全磷2/3~3/4） 1、难溶类磷酸盐类 （1）磷酸钙（镁）类化合物（以Ca-P表示） 指磷酸根在土壤中与钙、镁等碱土金属离子以不同比例结合形成的一系 列不同溶解度的磷酸钙、镁盐类。它们是石灰性或钙质土壤中磷酸盐的 主要形态。 在我国北方石灰性土壤中常见的磷酸盐有磷灰石[ Ca5(PO4)·F]、羟基磷灰 石[ Ca5(PO4)3·OH]、磷酸三钙[ Ca3(PO4)2]和磷酸八钙[Ca8(PO4)6·5H2O]、磷 酸十钙[ Ca10(PO4)6·(OH)2 ]。
土壤学 第九章---第十一章
第九章土壤酸碱性和氧化还原过程一、名词解释：1、土壤活性酸:土壤溶液中游离的H+所表现的酸度。
2、土壤潜性酸:指土壤胶体上吸附的H+和Al3+所引起的酸度。
3、土壤缓冲性:狭义：土壤抵抗酸碱物质，减缓pH变化的能力。
广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，包括对氧化还原、污染物质、养分等。
指抗衡外界环境变化的能力。
4、碱化度:指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率二、土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响如何？1.对土壤肥力的影响：1）对土壤微生物的影响土壤细菌和放线菌适宜于中性和微碱性环境；在强酸性土壤中真菌则占优势。
2）对土壤胶体带电性影响土壤环境pH 值高时，土壤胶体负电荷数量增多，相应于阳离子交换量也增加，土壤保肥性、供肥性增强。
3）对土壤养分有效性影响●在pH6.5附近，大多数营养元素的有效性都较高。
●N、K 、 S元素在微酸性、中性、碱性土壤中都较高。
●P元素在中性土壤中有效性最高， pH<5和pH>7时有效性降低。
●Ca和Mg在pH6.5-8.5有效性大，在强酸性和强碱性土壤中有效性较低。
●Fe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在酸性和强酸性高。
●Mo在酸性土壤中有效性较低，pH>6时有效性增加。
2.对植物生长的影响：不同植物对土壤酸碱反应的要求是不同的，各有一定的适应范围。
有些植物能适应较宽的pH值范围，有些植物却对土壤pH值非常敏感，这是各种植物在长期的自然选择中形成的。
大多数植物均适于在pH值4-9环境中生长。
三、简述酸性土、碱性土的改良。
1. 土壤酸性的调节:一般采用施石灰的办法。
农村烧柴后的草木灰中和酸性土效果也很好。
2.土壤碱性的调节用石膏来改良。
还可施用其它的化学物质如：硫磺（经土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸）和明矾（硫酸铝钾）、磷石膏、亚硫酸钙、硫酸亚铁、工业废料等，都能降低土壤碱性。
四、土壤为什么具有缓冲性？1. 土壤胶体的阳离子交换作用是土壤产生缓冲性的主要原因2.土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统3.土壤中两性物质的存在4. 在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用第十章土壤养分和肥料一、植物所必须的营养元素有哪些？1.大量元素：（1）C H O 天然营养元素（2）N P K 植物营养三要素或肥料三要素（3）Ca Mg S 中量元素2.微量元素：Fe Mn Zn Cu B Mo Cl (Ni)二、土壤养分的来源有哪些？矿物质，土壤有机质，其他来源如生物固氮、大气降水、施肥三、简述氮、磷、钾三种元素在土壤中的的形态以及不同形态对植物的有效性如何？1.土壤中的氮素以两类形态存在: 无机态氮和有机态氮，大部分的土壤氮以有机态存在。
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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%——%）
（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%——%）
（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——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～％;磷(P
2O
5
)～％；钾
(K
2
O)～ 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。