第四章1土壤養(yǎng)分N

上節(jié)回顧1、名詞解釋：地質(zhì)大循環(huán)、生物小循環(huán)2、土壤形成的因素？3、主要成土過程包括哪些？4、土壤分類?地質(zhì)大循環(huán)：裸露地表的巖石礦物風化后，其風化產(chǎn)物經(jīng)淋溶、搬運、沉積，最后又形成巖石的循環(huán)過程.生物小循環(huán)：生物在地質(zhì)大循環(huán)的基礎上，得到巖石風化產(chǎn)物中的養(yǎng)分，以構成生物有機體，生物死亡后經(jīng)微生物的分解又重新釋放出養(yǎng)分，再供下一代生物吸收利用的循環(huán)過程.上節(jié)回顧土壤形成的因素？上節(jié)回顧母質(zhì)、氣候、生物、地形、時間1.氣候是決定因素，決定土壤類型的分布規(guī)律；2.生物是主導因素，影響土壤肥力的發(fā)育；3.地形是調(diào)節(jié)因素，影響土壤成土的強度；4.母質(zhì)是遺傳因素，影響土壤本底特性；5.時間是發(fā)展因素，影響土壤的發(fā)育階段；1）原始成土過程2）有機質(zhì)積聚過程3）粘化過程4）鈣積和脫鈣過程5）鹽化脫鹽過程6）堿化與脫堿過程7）富鋁化過程8）灰化過程9）潛育化和潴育化過程10）白漿化過程11）熟化過程12）退化過程

主要成土過程(p53-56)上節(jié)回顧脫硅富鋁化過程黃棕壤粘膜灰化層黑鈣土鈣積層上節(jié)回顧潴育化水稻土潛育化水位下降后出現(xiàn)“紅棕色銹層”水位上升后形成“蘭灰色層”

靜水浸泡強還原上節(jié)回顧1）淋溶層（腐殖質(zhì)層、A層）表層生物活動最強烈腐殖質(zhì)積累較多顏色暗，結構好部分物質(zhì)往下層淋溶土壤的發(fā)生層次上節(jié)回顧土壤的發(fā)生層次2）淀積層（B層）

上部淋溶下來的物質(zhì)及下部的水溶性物質(zhì)，聚積沉淀。反映遷移的物質(zhì)種類和遷移特點，能較完整的反映成土過程的特征，為診斷層。上節(jié)回顧土壤的發(fā)生層次3）母質(zhì)層（C層）一般巖石風化或地質(zhì)沉積物4）覆蓋層（A0層）林地的枯枝落葉層，A層之上上節(jié)回顧土壤分類

磚紅壤磚紅壤是我國最南端熱帶濕潤氣候條件下，強富鐵鋁化過程形成的地帶性土壤。主要分布區(qū)在雷州半島南部、海南島、南沙、西沙群島、云南西雙版納的中低山和丘陵地帶。因富含氧化鐵而呈磚紅色，但不同母質(zhì)上發(fā)育的磚紅壤其紅色鮮艷程度不同。發(fā)育在海岸堆積物上的磚紅壤發(fā)育在花崗巖上的磚紅壤發(fā)育在玄武巖上的磚紅壤磚紅壤特性：磚紅壤的粘粒含量很高，質(zhì)地粘重，但由于氧化鐵和氧化鋁膠體形成的結構體，致使土壤的滲透性還比較好，滯水現(xiàn)象不嚴重；由于高度風化，土壤呈強酸性（pH4.5～5.0），植物養(yǎng)分貧瘠。磚紅壤的透水土壤結構磚紅壤內(nèi)的螞蟻巢穴磚紅壤利用：磚紅壤熱量條件最好，是我國唯一能夠生產(chǎn)橡膠和咖啡的地區(qū)；糧食作物一年兩熟到三熟；荔枝、龍眼、香蕉、楊桃、菠蘿密等熱帶水果、花卉和冬季蔬菜是優(yōu)勢作物。

上圖為磚紅壤區(qū)的農(nóng)作物香蕉和

甘蔗上圖磚紅壤區(qū)的荔枝，左圖菠蘿密，右圖橡膠林赤紅壤赤紅壤發(fā)生與分布：赤紅壤是南亞熱帶濕熱氣候條件下，較強富鐵鋁化過程形成的地帶性土壤。其富鐵鋁化過程強度、土壤養(yǎng)分和酸性介于紅壤和磚紅壤之間。赤紅壤主要分布在南嶺以南至雷州半島北段。赤紅壤特性：赤紅壤的粘粒含量很高，質(zhì)地粘重，但由于氧化鐵和氧化鋁膠體形成的結構體，致使土壤的滲透性還比較好，滯水現(xiàn)象不嚴重；由于高度風化度高，土壤呈較強酸性，pH5.0左右，植物養(yǎng)分貧瘠。右上角圖為赤紅壤斷面左圖為林下赤紅壤右圖為侵蝕的赤紅壤剖面赤紅壤天然植被：赤紅壤為常綠季雨林，主要有荷木、榕樹、杜英等，地被植物多厥類。赤紅壤地區(qū)榕樹赤紅壤利用：赤紅壤區(qū)可種植龍眼、荔枝、甘蔗、洋桃、香蕉、芒果等，還可以種植藥材，首烏、杜仲、靈芝、三七等，大田作物一年兩熟到三熟，為我國冬季蔬菜的產(chǎn)地。赤紅壤旱地種杜仲赤紅壤區(qū)荔枝林赤紅壤旱地種楊桃紅壤紅壤發(fā)生與分布：紅壤為中亞熱帶濕潤季風氣候，富鐵鋁化作用下形成的地帶性土壤。主要分布于北緯25°～31°的中亞熱帶低山丘陵區(qū)，大約北起長江，南至南嶺，包括云南高原的廣大地區(qū)和貴州高原的低山區(qū)。紅壤特性：紅壤的粘粒含量很高，質(zhì)地粘重，但由于氧化鐵和氧化鋁膠體形成的結構體，致使土壤的滲透性還比較好，滯水現(xiàn)象不嚴重；土壤風化度高，酸性到強酸性（pH5.0～5.5），植物養(yǎng)分貧瘠。上圖：紅壤區(qū)油茶紅壤利用：紅壤區(qū)以稻麥棉為主，一年兩熟或一年三熟，并廣泛栽培有毛竹、油茶、油桐、柑桔等人工林，是重要的糧、棉、油、茶、柑枯和蠶絲的生產(chǎn)基地。上圖：紅壤區(qū)柑橘園下圖紅壤茶園黑土黑土發(fā)生與分布：黑土是溫帶濕潤或半濕潤季風氣候下、腐殖質(zhì)化形成的具有深厚的黑色腐殖質(zhì)層的地帶性土壤。黑土主要分布于小興安嶺西南麓、長白山西麓，即嫩江、哈爾濱、長春一線；年均氣溫約3.5～6℃，降水量500～600mm。黑土特性：黑土具有深厚的松軟的腐殖質(zhì)表層，該層有機質(zhì)含量很高，開墾前達5～8%，水穩(wěn)性微團粒結構，疏松多孔；土壤中性到微酸性，pH6.5～7.0，植物養(yǎng)分水平高。左圖黑土剖面，腐殖質(zhì)層明顯與下面的土層過渡右圖黑土剖面的腐殖質(zhì)層與下面的土層過渡不明顯，腐殖質(zhì)淋溶深黑土利用：目前，黑土基本都已開墾為農(nóng)田，盛產(chǎn)大豆、高粱、玉米、小麥，是我國的主要商品糧基地。黑土開墾以后，在施肥不足的情況下，有機質(zhì)含量下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)障礙主要是春旱和早霜問題。

灰漠土灰漠土發(fā)生、特性與分布：灰漠土是溫帶荒漠或荒漠草原區(qū)形成的地帶性土壤，成土母質(zhì)多為黃土狀沖積物，地表有孔狀結皮，土壤質(zhì)地為粉砂壤或砂壤；土壤淋洗微弱，因此石膏和易溶鹽在剖面中分異不明顯，pH8.4～9?；夷练植荚跍貛Ц珊担ń邓?00～200mm）的準葛爾盆地南部、天山北麓山前傾斜平原與古老沖積平原、甘肅的河西走廊中，西段的祁連山山前平原和阿拉善高原?；夷林脖唬夯夷羺^(qū)天然植被為旱生和超旱生的灌木與半灌木，如假木賊、琵芭柴、蒿、豬毛菜等，覆蓋度一般小于5～10％?；夷辆坝^上圖為灰漠土區(qū)新疆生產(chǎn)建設兵團種植棉花灰漠土利用：灰漠土只有在利用引水（雪山融水與地下水）灌溉時，才能種植作物，是典型的綠州農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應利用氣候資源優(yōu)勢，種植經(jīng)濟瓜果和棉花，但要防止次生鹽漬化。對于大部分灰漠土來說，土地利用主要還是放牧業(yè)，但生產(chǎn)力也很低，要防止超載過牧、造成風蝕沙化與草場退化?；夷羺^(qū)新疆生產(chǎn)建設兵團墾荒種植的雕塑灰漠土區(qū)維族農(nóng)民種植的哈密瓜

棕漠土棕漠土發(fā)生、特性與分布：棕漠土是暖溫帶荒漠景觀下形成的土壤。母質(zhì)多是戈壁灘，地表礫石覆蓋，礫石下有多孔狀結皮－鱗片層，土壤中多礫石，某些棕漠土有鹽分積累，甚至有鹽磐。棕漠土主要分布在塔里木盆地四周山前傾斜平原與古老沖積平原，河西走廊的最西段。棕漠土植被：棕漠土區(qū)天然植被為超旱生的肉汁、深根的小半灌木與灌木，如琵芭柴、假木賊、麻黃、戈壁黎等，覆蓋度不到1％。

棕漠土剖面鹽磐棕漠土剖面，剖面中有兩層鹽磐上圖為棕漠土景觀上圖為在戈壁上打坎兒井，利用地

下水進行灌溉左圖為灰漠土種植葡萄棕漠土利用：棕漠土區(qū)氣候極端干旱（降水量<50mm），只有灌溉，才能種植作物。這里光照熱量條件優(yōu)越，只要有水灌溉，生產(chǎn)力還是相當高的，糧食作物可以一年兩熟，棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。由于土壤質(zhì)地粗，多礫石，漏水嚴重，應采用滴灌等節(jié)水灌溉措施，這對防止次生鹽漬化也很重要。棕漠土地區(qū)大部分是未利用土地，有放牧業(yè)存在，但生產(chǎn)力極低。第四章土壤肥力土壤肥力狹義：指土壤供給植物養(yǎng)分的能力廣義：土壤為植物生長提供和協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力營養(yǎng)條件：水分和養(yǎng)分環(huán)境條件：溫度、空氣、濕度、酸堿度、松緊度和潔凈度等因素肥力基本因素：水、肥、氣、熱主要內(nèi)容第一節(jié)土壤養(yǎng)分第二節(jié)土壤水分第三節(jié)土壤空氣第四節(jié)土壤熱量第五節(jié)土壤緩沖性第六節(jié)土壤的保肥性與供肥性第七節(jié)土壤肥力因素相互關系本章重點1、養(yǎng)分的有效性2、土壤氮、磷的轉(zhuǎn)化及其影響因素3、土壤水量的表示方法與計算4、土壤空氣組成的特點第一節(jié)土壤養(yǎng)分2002年，蘄春耕作土壤的自身養(yǎng)分難以滿足豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要

土壤養(yǎng)分－指植物所必需的，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，是土壤肥力的重要組成因素。

速效養(yǎng)分－能夠直接被植物吸收利用或通過便捷的形態(tài)轉(zhuǎn)化后就能被植物吸收利用的養(yǎng)分形態(tài)

無效養(yǎng)分－不能被植物吸收利用的土壤養(yǎng)分，且較難向速效養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)化的養(yǎng)分

緩效養(yǎng)分－不易被植物吸收，但可以緩慢釋放出來轉(zhuǎn)化為速效養(yǎng)分第一節(jié)土壤養(yǎng)分土壤養(yǎng)分含量的表示方式1、以元素表示，如N、P、K；注意與肥料中養(yǎng)分表示相區(qū)別。2、單位：g·kg-1、mg·kg-13、原來的單位：%，ppm(partpermillion)基本淘汰。第一節(jié)土壤養(yǎng)分土壤養(yǎng)分三要素PNK第一節(jié)土壤養(yǎng)分之土壤氮素土壤氮含量、來源及影響因素含量土壤氮素形態(tài)及其有效性（重點）土壤氮素轉(zhuǎn)化（重點難點）農(nóng)田土壤氮平衡土壤氮素調(diào)節(jié)我國農(nóng)田耕層土壤平均含氮量為1.05g/kg，非耕地為1.43g/kg土壤含氮量>2.0g/kg者為“高”1.0-2.0g/kg之間者為“中”0.5-1.0g/kg者為“低”<0.5g/kg者為“極低”土壤氮含量、來源及影響因素含量土壤氮含量地區(qū)變化范圍（g/kg）地區(qū)變化范圍（g/kg）東北黑土區(qū)1.5-3.5華南地區(qū)0.6-2.1黃淮海地區(qū)0.3-1.0西南地區(qū)0.4-1.9西北黃土區(qū)0.4-1.0內(nèi)蒙古新疆干旱地區(qū)0.5-2.0長江中下游地區(qū)0.5-1.9青藏高寒地區(qū)0.5-2.7我國主要地區(qū)表層土壤平均氮含量土壤氮含量、來源及影響因素含量土壤氮含量土壤氮含量、來源及影響因素含量土壤氮來源太湖地區(qū)大氣干濕沉降和灌溉水輸入農(nóng)田的氮素數(shù)量1．植被與氣候

一

般：草本植物＞木本植物

草本植物：豆

科＞非豆科

木本植物：闊葉林＞針葉林

一般而言：溫度愈高，有機質(zhì)分解愈快，OM含量低，N少；

濕度愈高，有機質(zhì)分解愈慢，OM積累的多，N多。土壤氮含量、來源及影響因素含量土壤氮影響因素2．土壤有機質(zhì)含量土壤氮素和土壤有機質(zhì)二者呈正相關關系。土壤氮素的含量大致占土壤有機質(zhì)含量的5%左右。3．質(zhì)地 質(zhì)地砂性土壤性土粘性土

N%低高4．地形及地勢耕作利用方式：經(jīng)濟林(茶、柑桔等)<相應旱地；

水稻土>相應旱地土壤氮影響因素1、有機氮（占全氮的95%以上）①水溶性有機氮（<5%）游離氨基酸、銨鹽、酰胺類化合物②水解性有機氮（50%-70%）在酸、堿或酶作用下能水解成簡單的易溶性氮化合物的有機物

主要有蛋白質(zhì)、多肽類、核蛋白類和氨基糖類土壤氮素形態(tài)及其有效性③非水解性有機氮（30%-50%）

不溶于水、用酸、堿處理也不能水解，對植物是無效的

雜環(huán)態(tài)氮化物、糖與胺的縮合物以及木質(zhì)素類物質(zhì)等復雜結構的含氮有機化合物土壤氮素形態(tài)及其有效性1、有機氮（占全氮的95%以上）2、無機氮（占全氮的1.0%-2.0%）①主要是NH4+，NO3-（或NO2-）②NH4+和NO3-均易溶于水，能直接被植物吸收利用③旱地以NO3-為主，水田以NH4+為主④

NH4+還可以固定態(tài)存在于礦物晶格中土壤氮素形態(tài)及其有效性3、氣態(tài)氮只有經(jīng)過微生物的固定才能轉(zhuǎn)化為植物N源土壤氮素形態(tài)及其有效性

1．有機氮的礦化：水解、氨化和硝化2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有機質(zhì)的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。土壤氮素轉(zhuǎn)化NITROGENCYCLE

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NstatesNO3NitrateionNO2NitriteionNONitricoxideoxideN2ONitrousoxideoxideN2DinitrogengasVariousstatesofNNITROGEN

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)Nfromairisfixedbymicrobesandlightning.NFixationNITROGENNitrogenFixation

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NfromOrganicMatterNisreleasedfromorganicmatterdecomposition.MineralizationMineralization土壤有機氮的礦質(zhì)化***

土壤中的有機氮化合物，在微生物的作用下逐步分解，最終產(chǎn)生銨鹽的過程。土壤氮素轉(zhuǎn)化①氨基化aminization蛋白質(zhì)→R-NH2+CO2+其它產(chǎn)物十能量(蛋白水解酶)

多肽②氨化作用ammonificationR-NH2+H2O→NH3+R-OH+能量好氣、嫌氣條件均可進行，偏酸性土壤環(huán)境。好氣分解速度快，累積的中間產(chǎn)物（有機酸）少。DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationNH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3N2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENOxidationofNH4toNO3isnitrification.NitrobactorNitrosomonasNitrificationNO2Twokindsofbacteriaareinvolvedin

two

steps.硝化作用（nitrification)硝化作用（nitrification）***

氨或銨鹽，在通氣良好的條件下，經(jīng)過微生物氧化生成硝態(tài)氮的過程土壤氮素轉(zhuǎn)化硝化作用(nitrification)

亞硝化微生物2NH4++3O22NO2-+2H2O+4H++能量（亞硝化）硝化微生物2NO2-+O22NO3-+能量（硝化）

要求：①土壤通氣條件良好。②最適pH值7-8(偏堿)③溫度35℃左右。硝化作用可作為旱地土壤熟化程度的標志。三

土壤氮素的轉(zhuǎn)化

1、有機氮的礦化：水解、氨化和硝化2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有機質(zhì)的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationNH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3N2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENInwater-loggedsoil,NO3transformstogaseousN,andthislosstoairisdenitrification.NitrobactorNitrosomonasNitrificationNO2Steps:NO2--NO--N2OandN2反硝化作用（denitrification）***

嫌氣條件下，硝酸鹽在反硝化微生物作用下被還原為氮氣和氮氧化物的過程土壤氮素轉(zhuǎn)化反硝化作用denitrification

-2H2O+2H+

+4H++4H+N22HNO32HNO2H2N2O2

+2H+-H2O

-2H2O-2H2O（次亞硝酸）N2O2NO

-H2O+2H2O-4H+

即NO3-N轉(zhuǎn)化為N2、N2O、NO等而逸失的過程。(反硝化細菌)條件：嚴格嫌氣條件，最適pH7-8.2（偏堿性）①Soilair，O2<5%②含水量超過田間持水量③有大量易分解的有機質(zhì)

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGEN硝態(tài)氮的淋失土壤氮素淋洗土壤氮素轉(zhuǎn)化土壤氨的揮發(fā)NH4++OH-→NH3↑+H2OpH<6時，以NH4+形態(tài)存在；

pH~7時，6%NH3；

pH9.2~9.3時，NH3與NH4+各50%；土壤氮素轉(zhuǎn)化（三）土壤氮素的轉(zhuǎn)化

1、有機氮的礦化：水解、氨化和硝化2、土壤的脫氮：反硝化、硝酸鹽的淋失、氨的揮發(fā)。3、土壤氮素的固定：微生物的同化固定、有機質(zhì)的縮合固定、銨的粘土礦物晶層間固定。

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NfromNH4WhentheprocessreverseswithplantandmicrobialusesImmobilizationMineralization生物固定

DenitrificationN2BiologicalandChemicalFixationAtmosphericNitrogen,78%NH3+H+=NH4

ClayFixationandReleaseNO3LeachingN2N2OImmobilization(usebytheplant)NITROGENClayFixationofNH4粘土礦物晶層間固定5、土壤氮素固定

土壤中各種形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化和遷移，暫時失去生物有效性的過程。（1）NH4+晶格固定（2）有機質(zhì)對亞硝態(tài)氮的化學固定作用（3）無機氮的生物固定土壤氮素轉(zhuǎn)化投入支出農(nóng)田土壤氮平衡我國農(nóng)田土壤氮平衡狀況農(nóng)田土壤氮平衡1、目前土壤N素存在的主要問