土壤養(yǎng)分以及氮

1、首頁本次課標(biāo)題土壤養(yǎng)分授上上課班2010農(nóng)綜課 時(shí)第十周 11月5日第5.6節(jié)課地116級(jí)間點(diǎn) 八、教 學(xué) 目 的了解土壤養(yǎng)分的來源、類型、移動(dòng)。2.土壤氮磷的轉(zhuǎn)化，微量兒素的循環(huán)。教學(xué) 目從養(yǎng)分的來源、含量、形態(tài)和轉(zhuǎn)化過程來掌握各種土壤養(yǎng)分。重點(diǎn)掌握土壤氮磷的轉(zhuǎn)化過程，尤其是無效化過程，了解土壤鉀鈣鎂的標(biāo)狀況以及微量兀素的重要性。重 點(diǎn)八、 難 點(diǎn)八、重 點(diǎn)：土壤養(yǎng)分的供應(yīng)狀況難 點(diǎn)：NPK的缺素癥教學(xué)方法教學(xué)方法：講授、案例討論教學(xué)結(jié)合。板 書 設(shè) 計(jì)一、土壤養(yǎng)分的來源二、土壤養(yǎng)分的類型三、土壤養(yǎng)分的移動(dòng)四、土壤氮磷的轉(zhuǎn)化過程五、微量兀素第一部分：導(dǎo)課：土壤養(yǎng)分是土壤肥力的因素之一，了解土

2、壤養(yǎng)分的供應(yīng)狀況， 才能正確的評(píng)價(jià)土壤肥力。第二部分：學(xué)習(xí)新內(nèi)容【步驟一】宣布教學(xué)內(nèi)容、目的（時(shí)間：5分鐘）板書：土壤養(yǎng)分引導(dǎo)語：假設(shè)你要評(píng)價(jià)土壤肥力，應(yīng)該要了解土壤養(yǎng)分的哪些狀況？【步驟二】引入，講授（時(shí)間：70分鐘）土壤養(yǎng)分循環(huán)是“土壤圈”物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中 維持生物生命周期的必要條件。營養(yǎng)元素的地質(zhì)大循環(huán)：指營養(yǎng)元素在陸地與海洋之間循環(huán)的過程。地質(zhì)大 循環(huán)使?fàn)I養(yǎng)元素從封閉不溶態(tài)變成可溶態(tài)，實(shí)現(xiàn)了營養(yǎng)元素的釋放。營養(yǎng)元素的生物小循環(huán)：指營養(yǎng)元素在生物體和土壤之間循環(huán)變化的過程。 生物按其生理需要有選擇地將巖石圈、水圈和大氣圈中分散的營養(yǎng)元素加以富 集，使?fàn)I養(yǎng)元素脫離

3、大循環(huán)的軌道而免于淋失，不斷富集在土壤表面。土壤植物營養(yǎng)的研究證實(shí)：生物體中含有的90余種元素，其中已經(jīng)被肯定 的植物生長發(fā)育的必要元素16種：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、 鐵、錳、銅、鋅、鉬、氯。其中碳、氫和氧主要來自大氣和水，其余元素則來自 土壤。來自土壤的元素通常可以反復(fù)的再循環(huán)和利用，典型的再循環(huán)過程包括：1、生物從土壤中吸收養(yǎng)分；2、生物的殘?bào)w歸還土壤；3、在土壤微生物的作用 下，分解生物殘?bào)w，釋放養(yǎng)分；4、養(yǎng)分再次被生物吸收。一、土壤養(yǎng)分的概念1、指植物所必須的，主要是土壤來提供的營養(yǎng)元素就叫做土壤養(yǎng)分。土壤養(yǎng)分 是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，是土壤肥力的重要組成因素。2、土壤

4、養(yǎng)分循環(huán)指來自土壤的元素通?？梢苑磸?fù)的再循環(huán)和利用，典型的再循環(huán)過程包括： 生物從土壤中吸收養(yǎng)分 生物的殘?bào)w歸還土壤在土壤微生物的作用下，分解生物殘?bào)w，釋放養(yǎng)分。養(yǎng)分再次被生物吸收。二、土壤養(yǎng)分的分類廠必需營養(yǎng)元素：有C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、B16 種按營養(yǎng)特點(diǎn)分 有益元素：如Si、Na、Co等毒害元素：如Pb、Cd、Hg等1、依據(jù)作物的生理需求分為：A：必需營養(yǎng)元素：亞農(nóng)1954年對植物必須的養(yǎng)料元素定了三條標(biāo)準(zhǔn)：如果缺少這種元素，植物就不能生長或不能完成生命周期。這種元素不能被其它元素所代替，它有所具有的營養(yǎng)作用。這種養(yǎng)料元素在植物的代謝

5、過程中具有直接的作用。其中第一條最重要。但要通過實(shí)驗(yàn)來證明這幾點(diǎn)，很困難。有這些元素師植 物必須的：有 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、 Cu、Mo、Cl、B 16 種目前國內(nèi)外公認(rèn)的高等植物所必需的營養(yǎng)元素有16種。它們是碳、氫、氧、 氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、金目、氯。竦I （1987年新發(fā) 現(xiàn)的）必需營養(yǎng)元素又分為大量元素和微量元素大量元素、中量元素和微量元素分組原則：根據(jù)植物體內(nèi)含量的多少分為（0.1%）大量營養(yǎng)元素：含量占干物重的0.1%以上C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9 種微量營養(yǎng)元素：微量營養(yǎng)元素含量一般在0.1%以下Fe、

6、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni 8 種按植物需要的量區(qū)分如下：大量元素植物十重的0.X%X0%碳（C）氫（日）氧（O）氮（N）磷（P）鉀（K）中量元素 植物十重的0.1%1%鈣（Ca）鎂（Mg）硫（S）微量元素植物十重的0.000X%0.0X%鐵（Fe）硼（B）錳（Mn）銅（Cu）鋅（Zn）鉬（Mo）氯（Cl）竦（Ni）B：有益營養(yǎng)元素：Si對與甘蔗（可以提高含糖量），Na對于棉花和甜菜，三、土壤養(yǎng)分形態(tài)速效態(tài)養(yǎng)分按有效程度分緩效態(tài)養(yǎng)分遲效態(tài)養(yǎng)分水溶態(tài)的有效小分子及礦質(zhì)離子 土壤膠體吸附的交換性離子 易風(fēng)化的礦物中的養(yǎng)分 易礦化的有機(jī)物中的養(yǎng)分 難風(fēng)化的礦物中的養(yǎng)分 難礦化的有機(jī)物中的

7、養(yǎng)分根據(jù)在土壤中存在的化學(xué)形態(tài)分為:1、水溶態(tài)養(yǎng)分：土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機(jī)化合物 大部分無機(jī)鹽離子，K+，NO3-，Ca2+2、代換態(tài)養(yǎng)分：是水溶態(tài)養(yǎng)分的來源之一3、礦物態(tài)養(yǎng)分：大多數(shù)是難溶性養(yǎng)分，有少量是弱酸溶性的（對植物有效）4、有機(jī)態(tài)養(yǎng)分：礦質(zhì)化過程的難易強(qiáng)度不同根據(jù)植物對營養(yǎng)元素吸收利用的難易程度分為：速效養(yǎng)分：不經(jīng)轉(zhuǎn)化就可被植物直接吸收利用的養(yǎng)分遲效養(yǎng)分：不能直接利用，只有經(jīng)分解轉(zhuǎn)化為速效態(tài)才能被植物利用的養(yǎng)分根據(jù)對作物有效性分為3種類型:有效養(yǎng)分：能夠直接或經(jīng)過轉(zhuǎn)化被植物吸收利用土壤養(yǎng)分。速效養(yǎng)分：在作物生長季節(jié)內(nèi)，能夠直接、迅速被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分。 無效養(yǎng)分

8、：不能被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分。土壤養(yǎng)分狀況：指土壤養(yǎng)分的含量、組成、形態(tài)分布和有效性的高低。四、土壤養(yǎng)分的來源1 土壤礦質(zhì)土粒風(fēng)化所釋放的養(yǎng)分土壤有機(jī)質(zhì)分解釋放的養(yǎng)分大氣降水帶入土壤的養(yǎng)分施肥（包括化學(xué)肥料和有機(jī)肥料中的養(yǎng)分）生物的作用，土壤微生物的固氮，植物根系對養(yǎng)分的富集 灌溉水中的養(yǎng)分等1、土壤養(yǎng)分的基本來源礦物巖石P、K、Ca、Mg、Fe、B、Mo、Cu、Mn、S 等2、土壤養(yǎng)分的主要來源森林凋落物3、土壤養(yǎng)分的其他來源生物固氮、大氣降水、人工施肥、客土、灌溉等雷電從氮到一氧化氮和二氧化氮，煙道排氣，含氮有機(jī)物質(zhì)的燃燒，銨化物的 揮發(fā)。五、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與消耗養(yǎng)分的移動(dòng)方式：土壤中的養(yǎng)

9、分必須遷移到根系表面才能被植物吸收利用。質(zhì)流：養(yǎng)分借助于根系吸收的水分而被運(yùn)輸?shù)礁档谋砻?。如NO3一、Ca2 +、Mg2 +擴(kuò)散：有些養(yǎng)分由于植物的強(qiáng)烈吸收，致使根系附近的濃度低于附近的土體， 這樣這些養(yǎng)分在濃度梯度力的推動(dòng)下，由高濃度的土體相低濃度的根系表面遷 移。如K+等，鋼筆水滴到清水里。2、養(yǎng)分形態(tài)的轉(zhuǎn)化養(yǎng)分的有效化過程.養(yǎng)分的固定過程。3、養(yǎng)分的消耗J 土壤內(nèi)部復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程；J植物吸收利用；J損失：淋失；氣態(tài)損失；侵蝕流失；人為活動(dòng)引起的損失；第二節(jié)土壤中的大量元素一、土壤中的氮氮素是構(gòu)成一切生命體的重要元素在植物生產(chǎn)中，植物對氮的需要量較大：肥料三要素氮素肥料施用過剩會(huì)造成江湖

10、水體富營養(yǎng)化、地下水硝態(tài)氮（NO3-N）積累 及毒害等。（一）土壤中氮的來源和含量1、土壤中氮的來源：生物固氮生物殘?bào)w灌溉水和雨水?dāng)y帶施用有機(jī)肥和化肥（1） 土壤氮素的60%來自生物固氮。三葉草固氮量45670KgN/ha/a。固氮的樹木80500 KgN/ha/a（2）降水帶入氮素1020 KgN/ha/a，據(jù)測定在溫帶隨降水進(jìn)入土壤的NO3-和 NH4+約為15.0kg/公頃/年（3）地下水中NO3-，高達(dá)10mgL-1，群眾稱為“肥水”。（4）包括農(nóng)家有機(jī)肥料和化學(xué)氮素肥料2、土壤中氮的含量：土壤中氮素的含量受自然因素（氣候、地形及植被）和林業(yè)措施（耕作、施 肥、灌溉及利用方式）的影響，

11、變異性很大。我國耕地土壤含N量一般都在0.02%-0.2%之間，高于0.2%的很少，大部分 低于0.1%。而華北、西北大部分地區(qū)土壤耕層含N量不足0.1%；南方土壤的含 N量介于二者之間。（二）土壤中氮的形態(tài)分為無機(jī)態(tài)和有機(jī)態(tài)兩大類固定態(tài)、游離態(tài)（空氣）1、無機(jī)態(tài)氮土壤中無機(jī)N數(shù)量很少，表土占全氮量的1.0%2.0%,最多不超過5.0%, 表土以下的土層含量更少。銨態(tài)氮（NH4+）有三種存在形態(tài)：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)硝態(tài)氮（NO3-）能直接被植物吸收利用，易流失，不宜在水田中施用亞硝態(tài)氮（NO2-）主要以游離態(tài)存在有機(jī)態(tài)氮土壤中的氮主要以有機(jī)態(tài)為主，一般可占全氮量的95%以上。按其溶解度和水

12、解 難易程度可分為以下三類：（1）水溶性有機(jī)氮不超過全氮的5%，很容易水解游離態(tài)氨基酸、胺鹽、酰胺類化合物（2）水解性有機(jī)氮用酸、堿或酶處理能水解成簡單的易溶性氮化合物約占全氮量的50%70%（3）非水解性有機(jī)氮（不溶于水，用酸、堿處理不水解）（三）土壤中氮的轉(zhuǎn)化1、有機(jī)氮的礦化氨化過程氨基化一一復(fù)雜的含氮有機(jī)化合物降解為簡單的氨基化合物。氨化簡單的氨基化合物分解成氨（NH3/NH4+）2、銨的硝化：NH4+-NO3-分兩步亞硝酸微生物2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H+硝酸微生物2NO2-+ O22NO3 -3、無機(jī)態(tài)氮的生物固定4、銨離子的礦物固定NH4+離子半徑為0.148nm，

13、與2： 1型粘土礦物品層表面六角形孔穴半徑0.140nm接近，陷入層間的孔穴后，轉(zhuǎn)化為固定態(tài)銨。三、土壤氮的損失1、淋洗損失（NO3-的淋失）NH4+、NO3-易溶于水，帶負(fù)電荷的土壤膠體表面對NH4+為正吸附，而 保持于土壤中；對NO3-為負(fù)吸附（排斥作用），易被淋失。2、反硝化作用，又稱生物脫氮作用在缺氧條件下，NO3-在反硝化細(xì)菌作用下還原為NO、N2O、N2的過程。NO3-fNO2-fNOfN2OfN2反硝化的臨界Eh約為334mv，最適pH為7.08.2, pH小于5.25.8的酸 性土壤，或高于8.29.0的堿性土壤，反硝化作用顯著下降。3、氨態(tài)氮揮發(fā)損失主要發(fā)生在堿性土壤中NH4

14、+OH- NH3 t+H2O（四）土壤氮素的調(diào)控：1、維持土壤氮素平衡土壤氮以有機(jī)態(tài)氮為主，土壤有機(jī)質(zhì)平衡是氮素平衡的基礎(chǔ)。（1）有機(jī)肥與無機(jī)氮肥（化肥）配合施用。（2）應(yīng)用“激發(fā)效應(yīng)”調(diào)節(jié)土壤有機(jī)質(zhì)和氮素平衡施用新鮮的有機(jī)物質(zhì)激發(fā)土壤原來有機(jī)質(zhì)的分解；（注意與無機(jī)肥的配合 施用）施用礦質(zhì)氮肥促進(jìn)原來土壤有機(jī)氮的分解和釋放；有機(jī)質(zhì)豐富的土壤，施用綠肥等新鮮有機(jī)肥產(chǎn)生正激發(fā)效應(yīng)，促進(jìn)土壤原來有機(jī) 氮的礦化和更新。有機(jī)質(zhì)缺乏的土壤，施用富含木質(zhì)素的粗有機(jī)肥，產(chǎn)生負(fù)激發(fā)效應(yīng)，增加土 壤有機(jī)質(zhì)和氮的積累。2、防止土壤氮的損失“南銨北硝”。水田土壤不施硝態(tài)化肥和避免頻繁的干濕交替。氮肥深施（水田和 旱地

15、）。堿性土碳銨少施，防止氨的揮發(fā)損失。應(yīng)用氮肥增效劑（硝化作用抑制 劑）。3、避免有害物質(zhì)一NO2-的積累亞硝酸鹽是人的致癌物質(zhì)和植物的有害物質(zhì)。其產(chǎn)生和積累條件：（1） Eh NH4+-NO2-（亞硝化過程）E0=0.345VNO2-NO3- （硝化過程）E0=0.421V（2）pH硝化細(xì)菌比亞硝化細(xì)菌對pH反應(yīng)敏感。NO2-易在pH7.3的堿性環(huán)境積累。（3）游離NH4+的影響氨對硝化細(xì)菌的抑制作用大于對亞硝化細(xì)菌，大量施用銨態(tài)氮肥（特別是 NH4HCO3），易造成NO2-積累。旱育秧NO2-可使水稻幼苗出現(xiàn)青枯病當(dāng)NO2-5mg/kg時(shí)，青枯開始出現(xiàn)15mg/kg時(shí)，青枯很快出現(xiàn)。NO2

16、-可使小麥、玉米燒種、爛芽、爛根以及幼苗死亡棉花在生長過程中不僅需要氮磷鉀等大量元素，還需要吸收多種中微量元素，用 量雖不一，但不可缺乏，也不能過量太多。了解和掌握各種元素對棉花生長的作 用與影響，對科學(xué)施肥，節(jié)支增收意義重大。鈣：鈣是棉花植株細(xì)胞的重要組成物質(zhì)，是棉花生長不可缺少的元素之一。 鈣能中和植物新陳代謝過程中所形成的有機(jī)酸，有調(diào)節(jié)體內(nèi)的PH值的作用。鈣 對植物體內(nèi)氮的代謝有一定影響，能使植物維持正常的生理活動(dòng)，并能降低鈉、 鎂、鐵等離子的毒害作用。缺鈣時(shí)，棉花頂芽黃花枯死，新葉不能正常伸展，新長成的功能葉葉緣卷曲； 節(jié)間縮短，植株生長受阻。鎂：鎂存在于葉綠素、胞間層和果膠中，是葉綠

17、素的重要組成成分，缺鎂 植株無法進(jìn)行光合作用。鎂還是多種酶的成分和活化劑，能促進(jìn)植物體內(nèi)糖類的 轉(zhuǎn)化和維生素的形成及其他代謝過程；鎂還能促進(jìn)脂肪蛋白質(zhì)的合成提高產(chǎn)品質(zhì) 量。棉花缺鎂通常在花鈴期及繼后的生育期發(fā)生，癥狀為下位葉脈間組織失綠形 成黃色斑塊，有的可逐漸變?yōu)榧t色，甚至全葉呈紅色，但葉脈仍保持綠色，并可 見較清晰的網(wǎng)狀脈紋。鋅：鋅是棉花體內(nèi)一些酶的組分，也是許多酶在功能、結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)方面的 輔助因子。主要存在于葉綠體中的碳酸酐酶，其活性與體內(nèi)含鋅量有關(guān)，它參與 葉綠素形成，在光合作用和碳水化合物的形成中起重要作用。缺鋅時(shí)，棉花幼葉為青銅色，脈間失綠，葉片增厚、發(fā)脆、邊緣向上卷曲， 節(jié)間短，

18、植株小而呈叢生狀，生育期推遲。鐵：鐵在棉花營養(yǎng)生理上有個(gè)重要的功能，一是參與葉綠素合成，是光合 作用不可缺少的，二是參與細(xì)胞氧化還原反應(yīng)。棉花有氧呼吸不可缺少的細(xì)胞氧 化內(nèi)還原氧化酶、過氧化氫酶等都是含鐵酶，鐵氧還蛋白是含鐵的電子轉(zhuǎn)移蛋白， 參與光合作用、硝酸還原等過程中的電子傳遞。鐵與各種形態(tài)蛋白質(zhì)結(jié)合，構(gòu)成 棉株體內(nèi)最重要的電子傳遞系統(tǒng)，從而催化多種代謝過程。銅：銅是棉花體內(nèi)多種氧化酶的組成成分，對于棉花體內(nèi)氧化還原有重要 作用。含銅酶是葉綠體的組成成分，銅參與葉綠體內(nèi)光化學(xué)反應(yīng)。銅能提高氧化 酶的活性，還能促進(jìn)細(xì)胞壁的木質(zhì)化，從而提高棉花的抗病性。銅還能提高棉花 纖維的強(qiáng)度。錳：錳是許多金屬酶所必需的。錳參與棉花體內(nèi)氧化還原，起重要作用， 能活化棉花體內(nèi)許多酶系統(tǒng)。缺錳時(shí)，棉花幼葉先失綠，脈間灰黃或灰紅色，葉脈保持綠色。硼：硼為非作物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)成分。它對碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn)起重要作