S之生物固定化作用(Immobilization)-磷

SoilScienceLesson8NutrientCyclingNutrientCycling(營(yíng)養(yǎng)要素循環(huán))植物生長(zhǎng)所需之要素氮的循環(huán)磷和硫鉀、鈣和鎂微量要素土壤與植物營(yíng)養(yǎng)(Utilizationofsoil)EssentialElements(必需營(yíng)養(yǎng)元素)：在植物正常生長(zhǎng)過(guò)程中所不行缺少的元素依攝取量之大小分：Macronutrients(巨量要素)：C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、KMicronutrients(微量要素)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、ClC、H、O→取自空氣與水其餘要素→取自土壤土壤供應(yīng)這些要素之實(shí)力→土壤肥力(soilfertility)InorganicStoreavailablepool(有效的；可利用的)Ionsinthesoilsoln.例如：NH4+、H2PO4-、NO3-、K+、Ca2+“Exchangeableions”adsorbedbyclaymineralsandorganicmattere.g.NH4+-clayLessavailable略微可溶之化合物e.g.gypsum(石膏)、calcite(CaCO3)、難溶性之磷酸化合物被claylattices所固定或”nonexchangeable”之K+或NH4+Availablepool之Input土壤和巖石礦物之風(fēng)化降雨(precipitation)和dustfallout有機(jī)物之礦化(mineralization)有機(jī)廄肥(organicmanures)、有機(jī)和無(wú)機(jī)肥料(fertilizer)之施用氮素(Nitrogen):GainsofsoilN形態(tài)N2→植物不能干脆利用，Org-NNH4+、NO3-→植物可以吸取氮素循環(huán)及有效性土壤氮素之獲得與損失GainsofsoilNa.降雨：<1~5ppmNH4+b.肥料(fertilizers)和廄肥(manures)：硫銨，尿素c.生物固氮作用(biologicalN2-fixation)Free-livingN2fixersBacteria:Azotobacterspp.Blue-greenalgae;Nostocspp.GainsofsoilN(續(xù))SymbioticN2fixation豆科植物---根瘤菌Leguminosae---RhizobiumN2+8H++6e-+nMg?ATP→2NH4++nMg?ADP+nPO4LossesofsoilNCropRemovalLeaching(淋洗流失)gaseouslosses氨揮散作用(Ammoniavolatilization)高溫、高pH狀況下，NH3↑(NH2)2CO+2H2O(NH4)2CO32NH3↑+CO2+H2O(尿素，urea)脫氮作用(denitrification)NO3-NO2-N2O↑N2↑Facultativeanaerobicbacteria在厭氧狀態(tài)下NO3-↓NH4+NO3-↓Eutrophication(優(yōu)養(yǎng)化作用)C/N、C/P、C/S影響N、P、S之

生物固定化作用(Immobilization)C/N、C/P、C/S影響N、P、S之

生物固定化作用(Immobilization)磷（Phosphorus）形態(tài)有機(jī)態(tài)磷（Org.-P）無(wú)機(jī)態(tài)磷（Inorg.-P）H2PO4,HPO4-2,Fe-P,Al-P,Ca-P土壤中磷之原始來(lái)源為磷灰石（Apatite），次生來(lái)源在無(wú)機(jī)方面為Ca，F(xiàn)e，Al等之磷酸鹽。有機(jī)方面則如植物磷脂質(zhì)（phytin），核酸（nucleicacid）等。磷酸之有效性（phosphateavailability）植物自土壤溶液中吸取之磷，大多數(shù)是屬H2PO4-離子態(tài)。LabileP（活性P）AdsorbedP+SolutionPNon-labileP（非活性P）Pheldininsolublecompounds（e.g.hydroxyapatiteCa10(PO4)6(OH)2）orinorganicmatter.影響磷有效性之土壤因子SoilpH在鹼性土壤中，磷酸沉澱形成鈣化合物Ca2++PO4-3

OctacalciumphosphateCa4H(PO4)3?5H2O

Ca2++HPO4-2

HydroxylapatiteCa10(PO4)6(OH)2pH>7，pH↓，溶解度↑

PPT.影響磷有效性之土壤因子(續(xù))

在酸性土壤中pH＜1.4FePO4?2H2OStrengiteppt.pH＜3.1AlPO4?2H2OVarisciteppt.pH↑，溶解度↑AlPO4+3OH-Al(OH)3+PO43-

pH4.5~6，H2O+Al(H2O)63+[Al(OH)(H2O)5]2++H3O+HydroxyaluminumionPadsorptionsiteSoilpH,claycontent,sesquioxidecontent,andexchangeable-Al3+

均影響P之有效性。∵pH~6.5Pavailability最大[Hydroxyaluminumcomplex]2x+

H2PO4-Clayoccluded+Sulfur（硫）形態(tài)Org-SInorg-SSulfide（硫化物）SO42-(植物可吸取之形態(tài))土壤中硫之來(lái)源土壤礦物：鐵與銅之硫化物（特別是在排水受限制地區(qū)）大氣中硫（酸雨）：SO2H2SO4有機(jī)物硫化合物在土壤中之動(dòng)態(tài)礦質(zhì)化作用與固定化作用（MineralizationandImmobilization）C:Sratio硫之氧化與還原作用氧化H2S+2O2→H2SO42S+3O2+2H2O→2H2SO4

Thiobacillus降低土壤pH鉀（K）土壤中鉀之形態(tài)及有效性較不有效性（Relativelyunavailableform）90~98％長(zhǎng)石類，雲(yún)母類，此類礦物甚能抗拒風(fēng)化作用。速效性（Readilyavailableform）1~2％K+insoilsoln.+exchangeableK緩效性（Slowlyavailableform）被蛭石（Vermiculite），伊萊石（illite）等2:1礦物所固定之K+。（非交換性K）鉀之損失與獲得損失：Cropremoval:100kg/haLeachinganderosion獲得：返還作物殘根至土壤鉀肥之施用鈣（Ca）土壤中鈣之形態(tài)及有效性方解石，白雲(yún)石，鈣長(zhǎng)石，角閃石，磷灰石為土壤中主要含鈣礦物。CaCO3或CaSO4沉澱。A