土壤肥料學課件

精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity1歡迎大家精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity2第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理§1肥料與施肥的基本概念§2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素§3施肥與植物生長§4施肥與農(nóng)業(yè)生態(tài)§5植物對養(yǎng)分的吸收

精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity3問題：什么是肥料？

肥料的定義：凡能向植物提供其生長發(fā)育所必需的化學物質(zhì)的任何物質(zhì)。

肥料的定義1.肥料及其分類精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity4討論:如何正確理解肥料的定義？

植物（養(yǎng)分需求者）

環(huán)境（養(yǎng)分供應者）養(yǎng)分供求關(guān)系精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity5養(yǎng)分供求關(guān)系供>求供=求供<求無須施肥須用肥料補充在實際應用中，肥料的定義應理解為:凡能直接或間接地補充環(huán)境養(yǎng)分供應不足的任何物質(zhì)。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity6

肥料的分類與特性肥料有機肥料Organicfertilizer化學肥料ChemicalfertilizerInorganicfertilizerMineralfertilizer微生物肥料Microbefertilizer商品肥料自然肥料（農(nóng)家肥料）養(yǎng)分完全,但含量低養(yǎng)分釋放速度慢,但肥效穩(wěn)長改良土壤,提高地力改善土壤的有機營養(yǎng)改善作物的碳素營養(yǎng)養(yǎng)分含量高,但種類單純養(yǎng)分釋放速度快,但后效短部分化肥長期施用可影響土質(zhì)長期大量施用化肥可引起環(huán)境問題（地下水污染,表層水富營養(yǎng)化等）通過微生物生命活動的產(chǎn)物改善植物營養(yǎng)；直接提供的養(yǎng)分量十分有限輔助性肥料,不能代替有機肥及化肥的作用精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity7施肥的基本目的:補充土壤養(yǎng)分供應的不足，以滿足作物正常生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求。自然需求作物對養(yǎng)分的需求特定需求施肥施肥正常的植物體達到特定的經(jīng)濟目的合理施肥:通過施肥調(diào)節(jié)植物的自然營養(yǎng)過程，以獲得理想的產(chǎn)量或經(jīng)濟效益。即施肥并非簡單地滿足作物對養(yǎng)分的自然需求。2.施肥及其基本環(huán)節(jié)精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity8

施肥環(huán)節(jié)在種植作物之前結(jié)合土壤耕作而施用的肥料,其著眼點為作物生長的全程,以有機肥料為主。在作物播種或移栽時施用,著眼點為苗期,以化肥為主。在作物生長過程中施用,其作用為調(diào)節(jié)植物營養(yǎng),主要用化肥。將肥料配成一定濃度的營養(yǎng)液,借助噴霧器械噴灑于作物地上部的一種施肥方法?；?種肥:追肥:根外追肥:精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity9

肥料的發(fā)展趨勢國外肥料發(fā)展歷程:3.肥料與施肥技術(shù)的發(fā)展趨勢第一代:單質(zhì)低濃度化肥（如硝酸鈣）第二代:單質(zhì)高濃度化肥（如尿素）第三代:化成復合肥料（如磷酸銨）第四代:混成復合肥料精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity10高效化:不斷提高肥料中養(yǎng)分的濃度復合化:提高復合肥料在化肥中的比例液體化:發(fā)展液體肥料緩效化:延緩肥料施用后養(yǎng)分釋放的速度?；瘜W肥料發(fā)展趨勢:精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity11

施肥技術(shù)的多樣性土壤施肥精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity12隨水灌溉施肥(fertigation)精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity13FertilizerInjection精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity14PotassiumapplicationmapPhosphorusapplicationmap精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity154.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對施肥的基本要求高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)環(huán)境友好精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity16第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理§1肥料與施肥的基本概念§2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素§3施肥與植物生長§4施肥與農(nóng)業(yè)生態(tài)§5植物對養(yǎng)分的吸收

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植物的營養(yǎng)元素地球化學元素必需元素有益元素完全無用元素營養(yǎng)元素精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity18

必需元素（essentialelement)的判定標準該元素為所有植物所必需,缺少則植物不能完成其生活周期；缺少該元素,植物出現(xiàn)專一的缺素癥狀,只有補充該元素,才能緩解或消除癥狀,其它任何元素都不能替代；該元素直接參與植物的營養(yǎng)過程,而不是間接地改善環(huán)境條件。1.1必需元素精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity19正常缺磷缺鉀缺氮缺鎂精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity20缺鐵缺鋅精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity21

必需元素的種類目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并已得到公認的植物必需元素共有16種:C.H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl大量元素（macro-element)[9種,在植物體內(nèi)的含量一般高于1/1000]微量元素(micro-element)[7種,在植物體內(nèi)的含量一般低于1/1000]中量元素大量元素精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity22

從植物的生長介質(zhì)中除去某元素以確定其必需性A元素為非必需元素B元素為必需元素

分析植物體的化學組成

元素必需性的研究方法精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity23

同等重要性與平衡吸收各種必需元素不論其含量高低,在植物營養(yǎng)中的地位是同等重要的；且因各自的生理功能不同,相互間不能替代。同種植物體內(nèi)各種營養(yǎng)元素的含量是相對穩(wěn)定的。換言之,植物是按一定比例吸收各種營養(yǎng)元素的。植物按比例吸收各種營養(yǎng)元素的現(xiàn)象稱為平衡吸收。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity24定義只為某些植物必需或?qū)ψ魑锷L發(fā)育可起有益作用的一類礦質(zhì)元素的總稱。種類與作用Na:有親鈉植物與疏鈉植物之分；對糖用甜菜等是必需的；鈉有部分替代鉀的作用，在鉀供應不足時更為明顯。Si:單子葉植物硅的含量為雙子葉植物的10-20倍，硅是水稻不可缺少的元素。Co:是豆科植物共生固氮所不可缺少的。1.2有益元素精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity25C.H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl來自大氣、水來自土壤（礦質(zhì)元素）在土壤、作物間的供求矛盾相對較小在土壤植物間的供求矛盾大,常需施肥補充。通常被稱為“肥料三要素”問題：所有必需元素在植物營養(yǎng)中的地位是同等重要的，它們在農(nóng)業(yè)上是否也同等重要？1.3肥料三要素精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity26第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理§1肥料與施肥的基本概念§2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素§3施肥與植物生長§4施肥與農(nóng)業(yè)生態(tài)§5植物對養(yǎng)分的吸收

精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity271肥料在作物生產(chǎn)中的作用機械支持水分養(yǎng)分空氣熱量光照植物生長施肥精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity28PAR:380-720nm，占太陽總輻射47－49％；PAR理論利用率:28％；一般農(nóng)田:0.5-3%。Minerals1肥料在作物生產(chǎn)中的作用精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity29早在20世紀30年代,德國科學家就對增施肥料在歐洲糧食生產(chǎn)中的作用做過估計,如果把糧食增產(chǎn)量看作100,化肥的貢獻占50%,品種占30%,其它管理措施占20%；聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計資料表明,發(fā)展中國家通過施用化學肥料可使糧食單產(chǎn)提高55%~57%,總產(chǎn)量提高30%左右（嚴小龍等,1997）；建國以來,我國化肥的投入與糧食產(chǎn)出間的關(guān)系也基本符合這一規(guī)律（李生秀,1999）。1肥料在作物生產(chǎn)中的作用精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity30FertilizerConsumptionValueIndexofCropProductionRelationshipbetweenValueindexofcropproductionandfertilizerconsumptionperarablehectarein41countries(FAO)1肥料在作物生產(chǎn)中的作用精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity312植物營養(yǎng)特性與施肥營養(yǎng)期種子營養(yǎng)根系老化

生長期（生育期）種子萌發(fā)成熟營養(yǎng)生長生殖生長精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity32速率生育期（營養(yǎng)期）養(yǎng)分吸收生長作物營養(yǎng)臨界期作物營養(yǎng)最大效率期作物營養(yǎng)臨界期:該時期作物需要的養(yǎng)分數(shù)量并不多，但很迫切，一旦發(fā)生養(yǎng)分短缺或比例失調(diào)會對作物生長產(chǎn)生難以彌補的嚴重影響。一般出現(xiàn)在苗期。作物營養(yǎng)最大效率期:該時期作物對養(yǎng)分的吸收速率及需求數(shù)量均為一生中最大，養(yǎng)分在該時期發(fā)揮的營養(yǎng)效率最高。

最小養(yǎng)分律的含義由德國化學家李比希提出，他認為:植物的生長量或產(chǎn)量受環(huán)境中最缺少的養(yǎng)分的限制，并隨之增減而增減。環(huán)境中最缺少的養(yǎng)分稱為最小養(yǎng)分。這一規(guī)律應用于除養(yǎng)分以外的其它生活因子時也成立，稱為限制因子律。最小養(yǎng)分律圖解3作物生長與養(yǎng)分供應間的數(shù)量關(guān)系3.1最小養(yǎng)分律

應用最小養(yǎng)分律時應注意的問題最小養(yǎng)分系指環(huán)境中相對于植物需求而言最缺少的養(yǎng)分,并非植物體內(nèi)或環(huán)境中含量最少的養(yǎng)分。最小養(yǎng)分與非最小養(yǎng)分間的關(guān)系并非固定不變,在一定條件（如施肥）下可以相互轉(zhuǎn)化。如增施非最小養(yǎng)分（盲目施肥）不僅不能提高作物產(chǎn)量,反會造成肥料浪費及環(huán)境污染。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity35

產(chǎn)量－施肥量關(guān)系與最小養(yǎng)分律產(chǎn)量(或生長量最小養(yǎng)分:A最小養(yǎng)分:B最小養(yǎng)分:CY=a+bX最小養(yǎng)分律:作物產(chǎn)量與施肥量間呈直線關(guān)系，單位肥料的增產(chǎn)量不變。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity36式中:x－施肥量y－產(chǎn)量或生長量A－極限產(chǎn)量或生長量C－常數(shù)xyA米采利希方程:作物產(chǎn)量隨施肥量增加而提高，但單位肥料增產(chǎn)量下降。3.2米采利希（Mitscherish）方程精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity373.3費佛爾（Pfeiffer）方程yx費佛爾方程:作物產(chǎn)量隨施肥量增加而提高直到施肥量達到對作物生長有害程度為止），但單位肥料增產(chǎn)量下降。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity38最小養(yǎng)分律認為，單位肥料的增產(chǎn)量不隨施肥量變化；而由米采利希及費佛爾方程可知，隨施肥量的增大，單位肥料的增產(chǎn)量下降。即施肥存在報酬遞減現(xiàn)象。報酬遞減現(xiàn)象是在其它技術(shù)不變的條件下產(chǎn)生的，因而克服該現(xiàn)象的積極途徑為:全面改善生產(chǎn)技術(shù)條件。但由于在特定的生產(chǎn)階段同時改善技術(shù)條件是很困難的，因而該現(xiàn)象又是不可避免的。3.4施肥中的報酬遞減現(xiàn)象精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity39第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理§1肥料與施肥的基本概念§2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素§3施肥與植物生長§4施肥與農(nóng)業(yè)生態(tài)§5植物對養(yǎng)分的吸收

精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity401施肥對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響（1）正面影響增加農(nóng)作物產(chǎn)量*改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)*

提高地力、改良土壤

重要的減災措施

凈化空氣增加有機質(zhì)；增加、平衡養(yǎng)分；矯正pH洪澇、凍害增加CO2同化量1噸養(yǎng)分消耗24噸CO2,同時釋放18噸O2,可供36人呼吸一年。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity41主要作物NPK肥效及產(chǎn)投比作物NP2O5K2O千克肥料增產(chǎn)產(chǎn)投比千克肥料增產(chǎn)產(chǎn)投比千克肥料增產(chǎn)產(chǎn)投比主要糧食作物10.464.027.673.103.332.75皮棉1.205.510.683.250.959.73油料4.364.564.074.591.393.24資料來源：中國化肥試驗網(wǎng)精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity42精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity431施肥對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響（2）負面影響

土壤污染

水體富營養(yǎng)化*

地下水污染

大氣污染

食品污染化學污染生物污染物理污染飲用水硝酸鹽含量標準(WHO):安全值:<50mg/L允許值:50-100mg/L超標準:>100mg/LNOxCH4有機肥生物污染（病菌）化學污染（重金屬、硝酸鹽）精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity44精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity45精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity46精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity47土壤植物動物人體人體必需元素54種,這些元素最終來自土壤。2施肥與食物鏈

2.1施肥對人體必需元素的影響精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity48觀點A.Carrel（美國，第一個醫(yī)學諾貝爾獎獲得者）:化學肥料只能提高作物產(chǎn)量，卻無法彌補土壤中日益枯竭的“全部元素”。A.Voisin（法國，農(nóng)學家）:化學肥料是人類近代史上最偉大的發(fā)明之一，但如果我們只考慮利用，而不注意保持土壤及農(nóng)產(chǎn)品的生物品質(zhì)，勢必將人類引向災難之路。Nicholas（美國，著名醫(yī)生）:只有肥沃的土壤，才有人類永久的財富。A.Howard（英國，有機農(nóng)業(yè)倡導者）:沒有良好的土壤就沒有人類健康的身體。主張用有機肥改良土壤。福崗（日本，自然農(nóng)業(yè)倡導者）:沒有肥沃的土壤，就沒有營養(yǎng)豐富的食品，也就沒有健康的身體。Shelton（美國，著名醫(yī)生）:我們要改善食物營養(yǎng)，一定要包括改良土壤在內(nèi)。精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity492.2農(nóng)產(chǎn)品中硝酸鹽含量與氮肥施用的關(guān)系NO3－NO2－NH＋HNO2R1R2R1R2N－N＝O＋H2ODangerous！施用氮肥可使胡蘿卜、卷心菜、馬鈴薯等硝酸鹽含量提高0.5-1.5倍，玉米黑麥草等提高1.3-39倍！植物積累硝酸鹽的能力：葉菜類>根菜類>瓜果類;禾本科牧草>豆科牧草;莖/葉>根>種子.精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity50國家或地區(qū)測試樣品Cd含量國家或地區(qū)測試樣品Cd含量美國西部磷礦60-340中國宜昌磷礦0.7美國東部磷礦3-15澳大利亞磷礦4-109摩洛哥磷礦15-17中國四川SP0.4-0.6原蘇聯(lián)磷礦0.4-0.6美國東部TSP10-20中國四川磷礦0.5-0.6美國西部TSP50-250中國云南磷礦0.9-4.0澳大利亞SP38-48中國貴州磷礦0.8部分國家和地區(qū)磷礦（肥）中鎘含量（mg/kg)2.3施肥與重金屬污染精選編輯pptCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity51第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理§1肥料與施肥的基本概念§2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素§3施肥與植物生長§4施肥與農(nóng)業(yè)生態(tài)§5植物對養(yǎng)分的吸收

§5

植物對養(yǎng)分的吸收5.1植物的根際營養(yǎng)5.2養(yǎng)分離子的主動與被動吸收5.3植物根的結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分吸收的關(guān)系5.4植物的葉部營養(yǎng)與根外追肥

§5

植物對養(yǎng)分的吸收5.1植物的根際營養(yǎng)5.2養(yǎng)分離子的主動與被動吸收5.3植物根的結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分吸收的關(guān)系5.4植物的葉部營養(yǎng)與根外追肥

根際:受植物根吸收與分泌作用共同影響的土壤微域范圍。是植物與土壤相互作用的場所。根際的大小:根-土界面不足1毫米或幾毫米范圍的微區(qū)土壤。其大小取決于根毛的長度。根際土壤與非根際土壤在理化性質(zhì)及生物學特性上存在差異。存在于根際的有效養(yǎng)分稱為實際有效養(yǎng)分，而根際以外的有效養(yǎng)分則為潛在有效養(yǎng)分。養(yǎng)分水分泌物根際土壤非根際土壤

根際的概念

根際的特點

根際pHN肥形態(tài)、共生固N、養(yǎng)分脅迫、植物的基因型差異等。

根際pH與非根際pH存在差異陽離子吸收量>陰離子吸收量,根際pH降低；

陽離子吸收量<陰離子吸收量,根際pH升高。*根際pH的改變對土壤中養(yǎng)分的有效性影響很大,但可以是有利的,也可以是不利的。陽離子陰離子H+OH-

根吸收陰陽離子的不平衡pHvsAvailabilityofNutrients4.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.510.0StronglyAcidStronglyAlkalineMed.AcidSlightly.AcidVerySlightlyAcidVerySlightlyAlkalineSlightlyAlkalineMed.AlkalinePhosphorusPotassiumCalciumMagnesiumSulfurIronManganeseBoronCopperandZincMolybdenumNitrogen

根際的特點

根際Eh稻根氧化帶由于根的呼吸作用及根際微生物的生命活動需消耗氧氣,根際Eh一般較非根際土壤低。旱地土壤根際Eh都低于土體,一般可降低50-100mV。水稻根系具有較強的向土體泌氧能力,根際Eh高于土體,這一特性有利于水稻抵御還原性物質(zhì)（Fe2+、Mn2+、H2S等）的毒害作用。

根際的特點