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营养元素的生物小循环主要包括以下几个过程:
生物从土壤中吸收养分
生物残体归还土壤
土壤生物分解残体、释放养分
养分再次被生物吸收
营养元素:
土壤中含有的元素很多,元素周期表中的元素几乎都能在土壤中发现,但主要的只有20几种
生物体中含有90多种元素,但植物必须营养元素只有17种:
C、H、O;N、P、K;(大量元素:占植物体干重的千分之几)
Ca、Mg、S;(中量元素)
Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Ni、B、Cl(微量元素)
§1土壤氮素
土壤氮素的来源:
生物固氮
生物残体
灌溉水和雨水携带
施用有机肥和化肥
土壤氮素的形态:
无机态氮:NH4+、NO3-、NO2-
有效态氮:碱解性氮、矿质态氮
有机态氮:占土壤全氮的95%以上
水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮
土壤全氮一般在2--
土壤氮素的转化:
有机氮的矿化(氨基化作用和氨化作用)
铵的硝化
2NH4++3O22NO2-+2H2O+4H++660kJ
2NO2-+2O22NO3-+167kJ
硝化作用是专性微生物(亚硝化菌和硝化菌)完成—自养硝化(中性pH、好氧条件)
有异养微生物参与的硝化作用为异养硝化
土壤氮素的转化:
反硝化作用
2HNO32HNO22NON2ON2
(pH微碱性、严格厌气环境)
无机氮生物固定
铵离子的矿物固定
氮素转化和循环
N2
NH4
粘粒
NO3-
NO2-
动植物残体
半稳定态有机N
稳定态有机N
土壤生物
挥发损失
化学和生物固氮
释放
矿物固定
还原
硝化
还原
亚硝化
合成作用
氨化作用
淋失
吸收
灼烧或生物遗体分解
损失
化学合成
反硝化作用
植物
生物固定
土壤氮素的调控:
C/N比
施肥
激发效应(起爆效应):
;(注意与无机肥的配合施用)
;
水田氮素的调控
土壤磷的固定及机制
酸性土壤中:
Fe3++H2PO4-+2H2OFe(OH)2•H2PO4+2H+
Fe(OH)3+H2PO4-Fe(OH)2•H2PO4+OH+
石灰性土壤中:
Ca(H2PO4)2+2Ca2+Ca3(PO4)2+4H+
Ca(H2PO4)2+2Ca(HCO3)2Ca3(PO4)2+4CO2
+4H2O