《土壤磷素养分与磷肥》课件

土壤养分与施肥主要内容概述土壤氮素养分土壤磷素养分土壤中的钾素养分土壤中的微量元素养分土壤中的钙镁硫素养分第一节概述一、植物生长必需的营养元素植物体内可检测出的元素有70余种，但并非都是植物生长所必需的，植物必需营养元素必须满足以下三条标准：确定必需营养元素的三条标准*•必要性：缺少这种元素植物就不能完成其生命周期•不可替代性：缺少这种元素后，植物会出现特有的症状，而其它元素均不能代替其作用，只有补充这种元素后症状才会减轻或消失。•直接性：这种元素是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。对于植物生长具有必需性、不可替代性和作用直接性的化学元素称为植物必需营养元素；其它元素则是非必需营养元素。非必需营养元素中一些特定的元素，对特定植物的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，这些元素为有益元素。例：豆科作物-钴；藜科作物-钠；硅藻和水稻-硅目前国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo资料来源：中国农业大学李晓林十六种营养元素同等重要，具有不可替代性；N、P、K素有“肥料三要素”之称；有益元素对某些植物种类所必需，或是对某些植物的生长发育有益。需要注意的问题——二、土壤养分的来源与消耗（一）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。（二）消耗1、植物吸收；2、淋溶损失;NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的土壤胶体表面对NH4+为正吸附，而保持于土壤中；对NO3-为负吸附（排斥作用），易被淋失。3、地表径流（水土流失）；4、还原成气体进入大气。在缺氧条件下，NO3-在反硝化细菌作用下还原为NO、N2O、N2的过程。NO3-→NO2-→NO→N2O→N2氨态氮挥发损失主要发生在碱性土壤中NH4+＋OH-NH3↑＋H2O第二节土壤氮素养分一、土壤氮的含量土壤含氮量范围一般为0.01％—1.0%，与有机质含量成密切正相关。我国东北土壤有机质丰富，表层含氮量多在0.1％—0.5％之间。二、土壤中氮的形态与植物有效性有机态氮：存在于土壤有机物质中的氮，一般占全氮的95%以上。难矿化有机氮：腐殖质氮为主，占全氮的80%左右，为迟效性氮。易矿化有机氮：生物残体及其半分解产物中的有机氮，近期内可矿化，有效性易发挥。可溶性有机氮：少量游离氨基酸等，约0.1～几个mg/kg,对植物直接有效。矿质态氮：一般由有机氮矿化而来，大都不足全氮的5%。固定态铵：土壤粘土矿物中固定的铵离子，含量一般几十～几百mg/kg，一般迟效。吸附态铵：被土壤胶体表面所吸附的铵，一般十几～几十mg/kg，速效。水溶态氮：溶于土壤溶液中的NH4+和NO3-，对植物直接有效。——NH4+、NO3-是植物吸收的主要形式。三、土壤氮素养分指标全氮全部氮素含量，含量范围见前述。此指标时间稳定性好。在自然土壤中，是氮素养分供应的较好指标；在老耕地中，由于腐殖质态氮所占比例高，故全氮往往不能很好地反映土壤供氮水平。碱解氮很容易矿化的有机氮（简单蛋白质和有机酸等）为主，也包含速效氮。含量范围几十至上千mg/kg，稳定性较好，能较好地反映土壤近期的供氮水平。速效氮形态包括铵态氮和硝态氮两部分，前者为吸附代换态铵和水溶性铵，后者为水溶性硝态氮。含量范围几至几十mg/kg，对植物有效性高，但因含量太低，往往由于植物和微生物吸收等原因而季节波动性极大。四、土壤中的氮素循环1、土壤中的氮素来源：★生物固氮（微生物）★化学固氮（化肥）土壤中的氮素★降水（闪电氧化）——自然界中的氮约94%在岩石圈中，不参与循环。其余6%中的大部分诸存于大气中，只有少量的氮参与循环。2、土壤中（有效性）氮的固定微生物固定粘土矿物固定化学固定3、土壤中的氮素损失挥发损失（NH3）土壤中的氮素氮的淋失（NO-3）反硝化脱氮（N2）环境问题土壤中氮素循环示意图、第三节土壤磷素养分一、土壤磷的形态和数量P2O5%=P%×2.291P%=P2O5%×0.44我国土壤全磷（P）含量一般为0.2～1.1g/kg，并有从南到北渐增的地域变化趋势。（一）无机态磷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。H2PO4-HPO42-＋H+，pK2＝7.2当土壤溶液pH=7.2时，H2PO4-和HPO42-各占一半pH＜7.2时以H2PO4-为主pH＞7.2时以HPO42-为主。水溶性磷离子是植物根系可直接吸收利用的磷，但根际微域土壤多呈酸性，主要吸收H2PO4－离子。2、吸附态磷土壤固相表面吸附的磷酸根离子，主要是配位体交换吸附（专性吸附）。酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化物及其水合物。石灰性土壤的方解石（CaCO3）对磷的配位交换吸附亦为常见。3、矿物态磷占土壤无机态磷的99%以上。石灰性土以磷酸钙盐（Ca-P）为主，酸性土以磷酸铁盐（Fe-P）和磷酸铝盐（Al-P）为主。（1）Ca-P（钙磷），以磷灰石为主氟磷灰石Ca5(PO4)3F溶度积＝10-120.9氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH溶度积＝10-113.7磷酸八钙Ca8H2(PO4)6溶度积＝10-46.9磷酸三钙Ca3(PO4)2溶度积＝10-26.0磷酸二钙CaHPO4溶度积＝10-6.56溶解度随pH降低而增大。（2）Fe-P（铁磷）以粉红磷铁矿FePO4·2H2O为代表，溶度积＝10-34.9。（3）Al-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。（4）O-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。(二)有机态磷土壤有机磷含量变化大，一般占土壤表层全磷的20%～80%，随土壤有机质含量增加而增加。一般需经矿化为无机磷后才能被植物吸收利用。土壤有机磷的化学组成，目前大部分为未知，已知者主要有3种。（1）植素类——植酸与钙、镁等离子结合而成。一般占土壤有机磷总量的20%～30%。（2）核酸类——含磷、氮的复杂有机化合物。多数报道占土壤有机磷总量的1～10%。（3）磷脂类——醇、醚溶性的有机磷化合物，一般约占土壤有机磷总量的1%。容易分解矿化为磷酸。土壤有机磷的分解决定于微生物活性及其适宜环境，尤其是土温，低温限制其分解和有效化。二、土壤磷循环与转化（一）土壤磷的循环土壤磷循环示意图（二）土壤磷的转化1、成土过程中磷的转化成土过程中由于生物作用，土壤中出现有机磷，并随有机质积累而增加。随着土壤矿物风化程度的提高，Ca—P逐渐减少，Fe—P和O—P逐渐增多，而Al—P在各类土壤中所占的比重均较小。在成土过程中，母质的磷矿物（主要是磷灰石）风化释放水溶态磷，并被次生矿物吸附固定，进而形成新的矿物态磷。土壤pH无机磷形态构成比例（%）Al-PFe-PCa-PO-P褐土8.0～8.53.4～6.90.0～0.561～7112～20黄潮土7.5～8.51.6～4.10.0～0.763～6531～35黄棕壤6.0～7.03.7～1025～2713～2045～57红壤4.5～5.50.3～5.715～261.5～1652～83砖红壤4.5～5.50.0～1.52.5～140.9～5.384～94我国几种土壤的无机磷形态构成（引自《中国土壤》）2、土壤中可溶性磷酸盐的转化可溶性化学磷肥—主要是Ca(H2PO4)2，施入土壤后，很快转变为不溶性磷，称为磷的固定。磷肥在土壤中的生物利用率一般只有10%～20%，远较氮、钾肥低，磷的固定是主要原因。磷肥在石灰性土中与钙结合形成溶解度低的Ca-P，最终成为磷灰石。在酸性土则主要形成溶解度低的Fe-P和O-P。（三）土壤磷的调节1、活性磷和磷的固定（1）土壤磷可分为活性磷和非活性磷，土壤全磷中，活性磷只占极小部分，且与全磷无相关性，非活性磷则占95%以上。（2）土壤活性磷—有效磷（速效磷）包括可被植物吸收的水溶态磷，部分或全部吸附态磷和易矿化有效态有机磷以及某些易溶解的沉淀态磷酸盐。（3）土壤有效磷在化学上的意义土壤有效磷：能与32P进行同位素交换或被某些化学试剂提取的磷。其实“有效磷”的化学涵义并不确定，因为同一土壤用不同化学试剂提取的“有效磷”含量差异很大，由此提出的土壤有效磷的丰缺指标也不相同。不同浸提剂提取15种土壤所测得有效磷的平均含量1.Olsen法NaHCO324.92.Machiqin法(NH4)2CO323.93.Al-Abbas-法NaOH+Na2C2O430.44.双酸法HCl+H2SO429.45.MehlichIII法HAc+NH4NO3+NH4F+HNO3+EDTA70.16.Soltanpour法NH4HCO3+DTPA14.87.MeugepqkoB法(NH4)2C2O4+NH4HCO346.9测定方法浸提液种类有效磷（Pmg/kg）不同方法(提取剂)测定的土壤有效磷丰缺指标比较(P,mg/kg)有效磷分级碳酸氢钠法盐酸-氟化铵法施磷肥反应低＜5＜15显著中等5～1015～24较显著较高10～1824～30不显著高18～25＞30无效注意：土壤有效磷须说明测定方法。2、提高土壤磷有效性的途径（1）酸性土壤施用石灰，调节其pH至6.5～6.8。（2）增加土壤有机质，减少磷的固定有机酸等螯合剂与Ca、Fe、Al螯合，促使磷的释放。腐殖质包被铁、铝氧化物等胶体表面，减少其对磷的吸附。有机质分解产生的CO2，使Ca-P碳酸化而增加溶解度。（3）土壤淹水还原可明显提高磷有效性酸性土壤淹水还原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Ca—P的溶解度。土壤淹水Eh下降，铁被还原，使部分Fe—P和O—P活化为有效磷。（1）集中施肥（减少与土壤接触面），与有机肥配合施用，施用于植物近根区（磷的移动性小）。（2）酸性土壤施碱性磷肥（钙镁磷肥等），碱性土施酸性磷肥（过磷酸钙等）。（3）氮磷配合。豆科植物以磷增氮。3、磷肥施用注意问题第四节土壤钾素养分（指导自学）一、土壤钾的形态和含量土壤全钾（K2O）含量一般在20g/kg左右，石灰性土可高达30g/kg以上，而红壤、砖红壤则可低于2g/kg。我国土壤全钾量自南向北、自东向西增加。土壤钾的形态（占全钾%）非交换性钾（2％～8%）矿物钾(9％～98%)交换性钾（1％～2%）水溶性钾（很少）无效钾缓效钾速效钾1、矿物钾土壤胶体静电吸附的K+,与溶液中K+保持动态平衡，速效钾的主体。与非交换性钾之间也有某种平衡关系。3、交换性钾包括水云母和黑云母等固有的钾和2∶1型粘土矿物所固定的钾。可逐渐转化为植物吸收利用的速效钾。土壤缓效钾的分级指标：K＞600mg/kg600～300mg/kg＜300mg/kg高中低2、非交换性钾，又称缓效钾主要指原生矿物钾——结构钾，极难风化，为无效钾。4、水溶性钾（溶液钾）为植物可直接吸收的速效钾，数量很少。土壤速效钾与全钾含量之间无相关性。土壤速效钾含量（K，mg/kg）与钾肥肥效的关系土壤速效钾供钾水平作物对钾的反应＜30极低反应较明显30～60低一般有肥效60～100中一定条件下有肥效，肥效大小因作物、其它肥效配合、耕作制度和缓效钾含量而异100～160高施钾肥一般无效＞160极高不需施用钾肥二、土壤钾的转化及其调节（途径）三、土壤钾的固定和释放及其影响因子1、土壤钾的固定及影响因子土壤钾的固定：交换性钾→非交换性钾影响因子：（1）粘粒矿物类型（2∶1型粘粒矿物）；（2）土壤质地（粘粒含量）；（3）土壤的水分条件（强烈干燥和频繁干湿交替有利于钾的固定）；（4）土壤酸碱度（酸性土中水化铝离子阻塞晶层表面六角形孔穴，减少对钾的固定）。土壤钾的释放：非交换性钾→交换性钾、水溶性钾（1）释放钾主要来自固定态钾和黑云母中易风化钾。（2