土壤肥料學(xué)：土壤養(yǎng)分

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(zhǎng)提供和協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力營(yíng)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(guān)系本章重點(diǎn)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(jì)算4、土壤空氣組成的特點(diǎn)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(lái)提供的營(yíng)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。

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(wú)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(lái)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(lái)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(lái)源及影響因素含量土壤氮素形態(tài)及其有效性（重點(diǎn)）土壤氮素轉(zhuǎn)化（重點(diǎn)難點(diǎn)）農(nóng)田土壤氮平衡土壤氮素調(diào)節(jié)我國(guó)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(lái)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(zhǎng)江中下游地區(qū)0.5-1.9青藏高寒地區(qū)0.5-2.7我國(guó)主要地區(qū)表層土壤平均氮含量土壤氮含量、來(lái)源及影響因素含量土壤氮含量土壤氮含量、來(lái)源及影響因素含量土壤氮來(lái)源太湖地區(qū)大氣干濕沉降和灌溉水輸入農(nóng)田的氮素?cái)?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(jī)質(zhì)分解愈快，OM含量低，N少；

濕度愈高，有機(jī)質(zhì)分解愈慢，OM積累的多，N多。土壤氮含量、來(lái)源及影響因素含量土壤氮影響因素2．土壤有機(jī)質(zhì)含量土壤氮素和土壤有機(jī)質(zhì)二者呈正相關(guān)關(guān)系。土壤氮素的含量大致占土壤有機(jī)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(shì)耕作利用方式：經(jīng)濟(jì)林(茶、柑桔等)<相應(yīng)旱地；

水稻土>相應(yīng)旱地土壤氮影響因素1、有機(jī)氮（占全氮的95%以上）①水溶性有機(jī)氮（<5%）游離氨基酸、銨鹽、酰胺類化合物②水解性有機(jī)氮（50%-70%）在酸、堿或酶作用下能水解成簡(jiǎn)單的易溶性氮化合物的有機(jī)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(jī)氮（30%-50%）

不溶于水、用酸、堿處理也不能水解，對(duì)植物是無(wú)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(fù)雜結(jié)構(gòu)的含氮有機(jī)化合物土壤氮素形態(tài)及其有效性1、有機(jī)氮（占全氮的95%以上）2、無(wú)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)氮的礦質(zhì)化***

土壤中的有機(jī)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(jìn)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(jī)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(biāo)志。三

土壤氮素的轉(zhuǎn)化

1、有機(jī)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(jī)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?dú)夂偷趸锏倪^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(xì)菌)條件：嚴(yán)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(jī)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(shí)，以NH4+形態(tài)存在；

pH~7時(shí)，6%NH3；

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

1、有機(jī)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(jī)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(shí)失去生物有效性的過程。（1）NH4+晶格固定（2）有機(jī)質(zhì)對(duì)亞硝態(tài)氮的化學(xué)固定作用（3）無(wú)機(jī)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(guó)農(nóng)田土壤氮平衡狀況農(nóng)田土壤氮平衡1、目前土壤N素存在的主要問題土壤氮素調(diào)節(jié)化肥N多，有機(jī)N少；農(nóng)田有機(jī)N少，菜田多；利用率低；環(huán)境危害

2、土壤氮素調(diào)節(jié)的方向

增加貯備控制供應(yīng)強(qiáng)度減少損失提高利用率土壤氮素調(diào)節(jié)3、土壤氮素的主要調(diào)控措施

加強(qiáng)生物固氮用養(yǎng)結(jié)合，發(fā)展豆科植物，增加N素來(lái)源

提高N素再循環(huán)率秸稈、糞肥等廢棄物還田

提高N肥利用率適宜施用量、施用時(shí)期、施肥方法

改變C/N比，協(xié)調(diào)供氮土壤氮素調(diào)節(jié)減少氨揮發(fā)損失的途徑1、改進(jìn)施肥技術(shù)（1）深施通過減少表層土壤或田面水中肥料氮的濃度來(lái)減少氮素?fù)p失，尤其是粒肥深施效果最好。（2）以水帶氮法把氮肥表施后，