文档介绍：第9章土壤养分循环
Ⅰ.土壤氮素循环
Ⅱ.土壤磷素循环
Ⅲ.土壤钾素循环
Ⅳ.土壤钙镁硫
Ⅴ.土壤微量元素
Ⅵ.土壤养分平衡与有效性评价
Ⅰ.土壤氮素循环
一、陆地及土壤生态系统中氮素循环
二、土壤氮素的获得与作用
土壤氮素的获得
土壤氮素的作用
构成植物体内蛋白质的组成分,而蛋白质是构成生命物质的主要成分。
构成植物体内核酸的组成分,而核酸是合成蛋白质和决定生物遗传性的物质基础。
构成植物体内酶的组成分,而酶影响着植物体内各种代谢过程。
构成植物体内叶绿素的组成分,而叶绿素是植物光合作用的场所。
构成植物体内维生素的组成分,而维生素是辅酶的成分,且参与植物的代谢过程。
三、土壤氮素的形态与转化
土壤氮素的形态
土壤氮素的转化
有机氮的矿化及其影响因素
有机氮的矿化作用主要是在氨化细菌作用下进行,故影响氨化细菌活性的因素也必然影响有机氮的矿化作用,主要影响因素有:
土壤温度:氨化细菌适宜的温度为20-35℃
土壤pH:中性环境氨化细菌活动最旺盛
土壤通气状况:良好的通气条件矿化作用速度最快且分解较彻底
土壤含水量:最适宜的土壤含水量为田间持水量的60%
土壤铵的硝化作用及其影响因素
铵的硝化作用主要是在亚硝化和硝化细菌作用下进行,故影响亚硝化和硝化细菌活性的因素也必然影响有铵的硝化作用,主要影响因素有:
土壤温度:硝化细菌适宜的温度为30-35℃。
土壤pH:微酸性和中性环境硝化细菌活动最旺盛。
土壤通气状况:亚硝化和硝化细菌均为好气微生物,但硝化细菌对通气条件要求高于亚硝化细菌,故铵的硝化作用必须以良好的通气条件为前提,一般要求土壤空气含氧量>5%,Eh>400mv。
其它:Cu、Mo等微量元素存在可促进硝化酶活性而有助于于硝化作用,大量施用氨态氮导致土壤中氨大量积累时会抑制硝化细菌的活性。
氮的固定作用
无机氮的生物固定—矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简单氨基态氮,通过微生物和植物的吸收同化,形成新的有机态氮而构成生物有机体组成部分的过程。从氮素循环来看,该过程有利于土壤氮素的保存和周转。
铵离子的矿物固定—离子直径与2:1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接近的铵离子陷入晶架表面的孔穴内,暂时失去其生物有效性而转变为固定铵的过程。该固定作用主要发生于以2:1型粘土矿物为主的土壤中。
四、土壤氮素的损失
土壤氮素的损失
淋洗损失
主要是硝态氮的淋失,是引起水体富营养化的主要原因之一。
气体损失
反硝化作用(生物脱氮)
嫌氧条件下,硝态氮在反硝化细菌作用下发生一系列生化还原作用而形成气态氮(NO、N2O和N2 ) 的过程。
反硝化作用实质上是硝化作用的逆过程,必须以严格的嫌气条件为前提,其影响因素主要有:
通气条件—土壤含水量超过田间持水量的60%,Eh<320-350mv,即可产生反硝化作用,当土壤空气氧浓度<%时,土壤整体被反硝化作用所控制。
pH—-
温度—在10-75℃之间,反硝化作用随温度的升高而增强
其它—反硝化作用需要有一定的能源,缺少有机质(<1%)的土壤中反硝化作用通常因缺少能源而受到抑制。
氨挥发(化学脱氮)
在碱性土壤中,NH4+转变为NH3而挥发损失
在氨态氮和亚硝态氮同时并存的土壤中,NH4NO2发生双分解作用形成N2而损失。该反应要求较酸的条件(-)、较高的温度和较干燥的土壤环境,故在一般土壤中很少发生。
在酸性土壤中HNO2壤自动分解产生NO。
五、土壤氮素的调控
土壤氮素的矿化和硝化作用是土壤氮素的有效化过程,反硝化作用和化学脱氮是土壤氮素的损失过程,而氮素的生物同化和粘土矿物的固定作用则是氮素的难效或迟效化过程。
土壤氮素调控的目标是通过人为各种调控措施(如耕作、施肥、灌溉等),最大限度地减少氮素的损失,减少氮素的固定,科学合理地调控氮素的有效化,以满足作物正常生长发育的需要。
调控土壤氮素有效化速率及氮素的固定
利用土壤酸度调节、水分状况调节(科学灌排)以及适时中耕等措施,调节土壤中氨化、硝化等细菌的活性,从而调控土壤氮素矿化和硝化作用的速率或强度。
以2:1型粘土矿物为主的土壤应尽可能避免频繁的干湿交替(尤其是在施用氮肥以后),从而减少铵的粘土矿物固定作用。
合理施用氮肥,减少氮素的损失
施用氮肥是调节土壤氮素状况的重要措施,合理施用氮肥应注意以下几点:
在施肥数量上,提倡因土科学配方施肥,避免过量施肥导致烧苗、徒长及水体污染,以提高氮肥的利用率。
在化肥种类上,避免水田施用硝态氮肥,以减少氮素的损失。
在施肥技术上,砂质土施用氮肥应提倡少量多次,水田土壤施用氮肥应提倡氨态氮深施,同时避免不必要的、频繁的干湿交替,以减少氮素