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第九章土壤养分第一节土壤养分概述第二节土壤中的大量元素第三节土壤中的微量元素第四节土壤和植物的营养诊断11、大量营养元素：有效形态、评价标准2、微量营养元素：有效形态、评价标准、影响微量元素有效性的因素本章提示2第一节、土壤养分概述1、土壤养分：由土壤提供的植物生长所必须的营养元素。2、土壤养分分类：大量元素和微量元素大量元素、中量元素和微量元素一、土壤养分3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。镍MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo必需营养元素Ni镍：1987年，P.H.Brown等4必需营养元素的分组5大量元素植物干重的0.X%~X0%碳（C）氢（H）氧（O）氮（N）磷（P）钾（K）中量元素植物干重的0.1%~1%钙（Ca）镁（Mg）硫（S）微量元素植物干重的0.000X%~0.0X%铁（Fe）硼（B）锰（Mn）铜（Cu）锌（Zn）钼（Mo）氯（Cl）镍（Ni）必需元素的分类按植物需要的量区分如下：6肥料三要素氮、磷、钾土壤中的有效含量不能满足植物生长发育需求，需要施肥进行补充。必需养分元素间的相互关系同等重要不可替代7营养元素的来源Ni8二、土壤养分来源9三、土壤养分形态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根据在土壤中存在的化学形态分为：根据植物对营养元素吸收利用的难易程度分为：速效养分：不经转化就可被植物直接吸收利用的养分迟效养分：不能直接利用，只有经分解转化为速效态才能被植物利用的养分10四、土壤养分的有关概念有效养分－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。迟效（缓效）养分无效养分－不能被植物吸收利用的土壤养分。土壤养分状况－是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。11五、土壤养分转化与消耗1、养分形态的转化养分的有效化过程养分的固定过程。2、养分的消耗土壤内部复杂的转化过程；植物吸收利用；损失：淋失；气态损失；侵蚀流失；人为活动引起的损失；12土壤氮素转化过程与氮素循环示意图13第二节土壤中的大量元素氮素是构成一切生命体的重要元素在植物生产中，植物对氮的需要量较大:肥料三要素氮素肥料施用过剩会造成江湖水体富营养化、地下水硝态氮（NO3-N)积累及毒害等。一、土壤中的氮141、土壤中氮的来源：生物固氮、降水、灌溉、施肥等土壤氮素的60%来自生物固氮。三叶草固氮量45—670KgN/ha/a。固氮的树木80—500KgN/ha/a降水带入氮素10—20KgN/ha/a，据测定在温带随降水进入土壤的NO3-和NH4+约为15.0kg/公顷/年（一）土壤中氮的来源和含量15土壤中氮素的含量受自然因素（气候、地形及植被）和林业措施（耕作、施肥、灌溉及利用方式）的影响，变异性很大。我国耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之间，高于0.2%的很少，大部分低于0.1%。而华北、西北大部分地区土壤耕层含N量不足0.1%；南方土壤的含N量介于二者之间。2、土壤中氮的含量：P207表10-2含N量0.2%0.2-0.1%0.1-0.05%0.05%等级高中低极低（一）土壤中氮的来源和含量与有机质含量有密切关系16分为无机态和有机态两大类1．无机态氮土壤中无机N数量很少，表土占全氮量的1.0%~2.0%，最多不超过5.0%，表土以下的土层含量更少。铵态氮（NH4+）有三种存在形态：游离态、交换态、固定态硝态氮（NO3-）能直接被植物吸收利用，易流失，不宜在水田中施用亚硝态氮（NO2-）主要以游离态存在固定态、游离态（空气）（二）土壤中氮的形态172．有机态氮土壤中的氮主要以有机态为主，一般可占全氮量的95%以上。按其溶解度和水解难易程度可分为以下三类：18（3）非水解性有机氮(不溶于水，用酸、碱处理不水解)杂环态氮化物糖与铵的缩合物铵或蛋白质与木质素类物质作用形成复合物。19（三）土壤中氮的转化（1）有机态氮的氨化：（2）NH4+－N的硝化：旱地通气条件下，铵态氮转化为硝态氮。（3）NO3-－N的反硝化：通气不良情况下，硝态氮转化为N2、N2O等，是土壤氮素的损失过程。（4）无机态氮的生物固定（5）无机态氮的晶格固定与释放、吸附与解吸20表3-8化肥氮在冬小麦季的去向Table3-8Thefateofnitrogenfertilizerinwinterwheatseason处理Treatment作物吸收Cropuptake0～100cm土壤残留Soilresidue损失Losses吸收量Nuptake(kg/hm2N)利用率Recoveryrate(%)残留量Residue(kg/hm2N)残留率Residuerate(%)损失量Losses(kg/hm2N)损失率Lossesrate(%)N7533.6d44.926.0c34.715.3c20.4N15072.6c48.440.2c26.837.2b24.8N22599.4b44.282.2b36.543.4b19.3N300113.2a37.7117.2a39.169.6a23.2氨挥发：小麦：1-7%，玉米：2-8.5%21土壤氮素转化过程与氮素循环示意图22（四）土壤中氮的有效性23（1）、土壤全氮：凯氏消煮（2）、剖面无机氮：0—100cm的NO3-N+NH4-20mg/kg20-40mg/kg40mg/kg（Nmin）（3）、土壤碱解氮：60mg/kg60-120mg/kg120mg/kg土壤诊断土壤氮素丰缺指标（化学分析方法）24土壤硝态氮速测箱N-kit25玉米缺氮2627二、土壤中的磷梨树缺磷2829土壤中磷的主要来源于矿物质，在长期的风化和成土过程中，经过生物的积累而逐渐聚积到土壤的上层土壤有机质开垦后，则主要来源于施用磷肥1、土壤中磷的来源：（一）土壤中磷的来源和含量2、土壤中磷的含量：我国大多数土壤表层（0-20cm）的含磷量变动在0.04%-0.25%之间，不同土壤类型变幅很大。全磷含量虽然受人为因素的影响变幅很大，但由于土壤磷的迁移率小，因而仍表现出明显的地带性分布规律30从总体看，我国自南而北或自东而西土壤含磷量呈递增趋势。以华南的砖红壤含磷量最低，东北的黑土、黑钙土和内蒙的栗钙土含磷量最高，华中的红、黄壤以及华北的褐土、棕壤介于以上二者之间。（耕作施肥影响）31（二）土壤中磷的形态1．土壤中的有机磷化合物（简称有机磷）土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷一般有机磷含量约占全磷量的10%~25%在侵蚀严重的红壤中不足10%，而东北地区的黑土有机磷的含量较高，可达70%以上。粘质土有机磷含量比砂质土高322．无机磷化合物（用P表示）（1）磷酸钙（镁）类化合物（Ca—P）磷酸一钙Ca(H2PO4)2磷酸二钙CaHPO4磷酸三钙Ca3(PO4)2磷酸八钙磷酸十钙羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH磷灰石、它们是石灰性或钙质土壤中磷酸盐的主要形态33（2）磷酸铁和磷酸铝化合物（Fe—P,Al—P）在酸性土壤中常见主要有粉红磷铁矿Fe(OH)2H2PO4、磷铝石Al(OH)2H2PO4，它们溶解度极小。在水稻土和沼泽土中，常有蓝铁矿，绿铁矿存在。34风化程度较高的南方砖红壤、红壤中，以O—P占的比重最大，最高可达90%以上，其次是Fe—P,Al—P;Ca—P很少。风化程度较低的北方石灰性土壤中，Ca—P所占比例大，约在60%以上，其次是O—P;Al—P和Fe—P极少。我国主要土壤类型中，一般分布有以下规律：35（三）土壤中磷的转化（2）无机磷的生物化学固定：(磷的固定)易溶性或速效态磷酸盐转化为难溶性迟效态和缓效态的过程，通常称之为磷的固定。吸附固定：非专性吸附、专性吸附化学沉淀：（1）有机态磷的矿化：（3）无机态磷的生物固定（4）难溶性磷的释放36活化菌根菌根土壤难溶性无机磷释放的途径可溶性磷50-80%酸化螯合酸化螯合有机肥带入的微生物分泌物解磷菌生理酸性肥料CO237（四）土壤中磷的有效性土壤中能直接或经转化为植物所利用的磷，称为有效磷。土壤中有效磷的形态主要有：1）土壤溶液中的磷酸根离子；2）包含在有机物中并较易分解的P；3）磷酸盐固相矿物中溶解的磷酸根离子；4）交换吸附态磷酸根离子。就有效P数量而言，以2）、3）两种形态最重要。在培肥较好的土壤中，有机P的重要性更大。而在一般土壤中，则以磷酸盐固相所释放出的P为主。速效态磷38土壤有效磷（mg/kg)作物反应3作物出现严重缺乏症，生长受抑制3-5对一切作物施磷有效5-10对水稻无效，其它作物有效10-15对水稻、小麦无效，对绿肥、油菜，蚕豆有效15-20对大多数作物无效，但对某些豆科绿肥可能有效20对一般作物施磷无效土壤有效磷含量分级指标（0.5MNaHCO3浸提)土壤诊断土壤磷素丰缺指标3-7mg/kg39东北土壤：5mg/kg5-15mg/kg15mg/kg森林土壤：变幅大：10-200mg/kg一般土壤：50mg/kg基本满足生长发育需要阔叶树、杉木：10-15mg/kg40烟草三、土壤中的钾三要素品质元素限制因素41缺钾的大豆籽粒4243（一）土壤中钾的来源和含量岩石矿物风化施肥1、土壤中钾的来源：442、土壤中钾的含量：（一）土壤中钾的来源和含量0.5～2.5%K2O平均为1.2%K2O我国自南向北含钾量是逐渐增加的趋势华南地区，其平均水平0.3%（玄武岩、凝灰岩、浅海沉积物——砖红壤）红黄壤地区为1.2%长江中下游地区的水稻土地区可达1.7%北方的土壤一般2%河北：1.92%135和150mg/kg东北、内蒙的黑土可达2.6%这主要是和地区的风化、成土条件、淋失状况等因素有关45（二）土壤中钾的形态土体里的钾完全是矿质态的，没有有机态。钾在土壤里的形态有以下几种：463．非交换性钾是存在于层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘上的K，即那些处在强吸附点上不能为上述盐溶液在短时间内提取的K。（直接贮备库）也称缓效态K。4．矿物态钾又称难溶性钾，指含钾原生矿物，如长石、云母中钾，不溶于水，不易被溶液中的阳离子所代换，有效性低。（潜在储备）也称无效态K。47（三）土壤中钾的转化钾的固定释放、固定、吸收、流失48钾的固定：水溶性钾或交换性钾进入粘土矿物晶层而被固定有效性降低的过程Pei钾的固定49（四）土壤中钾的有效性80-100mg/kg（1）、土壤速效钾(醋酸铵浸提—火焰光度计)（2）、缓效钾：硝酸消煮（供应潜力）50缺钙玉米苹果黑麦草51第三节土壤中的微量元素微量元素：铁、锰、铜、锌、钼、硼、氯52果树缺铁53苹果缺锌54梨、苹果等的“缩果病”55苹果缺铜56苹果缺锰57一、土壤中微量元素的来源及含量1、土壤中微量元素的来源土壤中微量元素主要来自岩石和矿物58（1）水溶态一般含量很低。（2）代换态一般土壤中交换态微量元素含量不高，少的不足，多的可达几十。（3）专性吸附态Cu2+、Zn2+、MoO42-、H4BO4-。（4）有机结合态的微量元素与土壤中的胡敏酸和富里酸形成的络合物。（5）铁、锰氧化物包被态钼+铁（近于矿物态）。二、土壤中微量元素的形态（6）矿物态指存在于矿物晶格中的微量元素。但大多数矿物的溶解度都很低。59元素极低低中丰高B0.250.25-0.50.5-1.01.0-2.02.0Cu0.10.1-0.20.2-1.01.0-1.81.8Fe2.52.5-4.54.5-1010-2020Mn5.05-1010-2020-3030Zn0.50.5-1.01.0-2.02.0-5.05.0微量元素丰缺标准（单位mg/kg）土壤中微量元素的全量并不能表征对植物是否充足，而微量元素的有效形态则与植物生长关系更为密切。缺乏临界值DTPA浸提60元素种类植物吸收的有效形态临界值缺乏状况mg/kg%Fe