土壤化学之养分循环

土壤化学--中国农业大学

第三部分 土壤化学 3、养分循环

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土壤质量：狭义(农学) 土壤质量：狭义(农学)土壤维持植物生产的能力作物健壮生长、 作物健壮生长、良好发育

气、热

支撑

水分

养分

土体、 土体、耕层结构

保水供水能力

养分转化与供应能力 养分转化与供应能力

适宜的土体构型、 适宜的土体构型、质地 良好的耕层结构 较高的有机质水平

栽培耕作 水肥管理2

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土壤养分的基本概念土壤养分： 植物生长发育必需的、 土壤养分 ： 植物生长发育必需的 、 主要通过土壤来 提供的营养元素，是土壤肥力的物质基础。 提供的营养元素，是土壤肥力的物质基础。有效养分-能够直接或经过转化被植物吸收利用的养分； 有效养分-能够直接或经过转化被植物吸收利用的养分； 速效养分-在作物生长季节内，能够直接、 速效养分-在作物生长季节内，能够直接、迅速为植物吸 收利用的养分； 收利用的养分；

土壤养分状况：土壤养分的含量、组成、 土壤养分状况：土壤养分的含量、组成、形态分布 和有效性的高低。 和有效性的高低。

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作物所必需的营养元素大量元素植物对这种元素的需要量超过1ppm; ; 植物对这种元素的需要量超过 C、O、H、N、K、P、S、Ca、Mg 、 、 、 、 、 、 、 、

微量元素植物对这种元素的需要量小于1ppm; ; 植物对这种元素的需要量小于 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl 、 、 、 、 、 、

土壤养分三要素： 、 、 土壤养分三要素：N、P、K土壤含量相对较少，必需经常调节其供不应求的状况； 土壤含量相对较少，必需经常调节其供不应求的状况； 并非这些元素在作物营养中所起的作用。 并非这些元素在作物营养中所起的作用。

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土壤中养分循环的关键问题来源； 来源； 存在形态； 存在形态； 形态间相互转化既影响因子； 形态间相互转化既影响因子； 流失途径及控制。 流失途径及控制。

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农 田 生 态 系 统 中 氮 素 的 形 态 及 循 环

空气中的气态氮素： 主体：N2 (N≡N) 微量：NO, NO2, N2O, NH3

共生生物固氮

硝酸 HNO3 燃烧 化石能

N2, NO N2O

氨气 NH3

生物固氮

动物 施肥

挥发

人类

肥料 NH3, NH2, NO3 干湿沉降作用 反硝化作用 植物组织中的N素 施肥 有机质和其它R–NH2 微生物合成 土壤生物(SO)NSO

侵蚀 或径 流损 失

硝态氮 NO3-

铵态氮 NH4+ 硝态氮 NO2-

SO

固定 解吸附

土壤无机N 土壤有机N淋失

可溶性 有机氮 (SON) 淋失

吸附或固定 固定SO

胶体吸 附、固 定的N

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空气中的气态氮素： 主体：N2 (N≡N) 微量：NO, NO2, N2O, NH3

共生生物固氮 自生生物固氮

干湿沉降作用

反硝化作用

土 壤 中 氮 素 的 来 源

硝酸 HNO3

燃烧 化石能

N2, NO N2O

氨气 NH3

动物 施肥

挥发

人类

肥料 NH3, NH2, NO3 植物组织中的N素 施肥 有机质和其它R–NH2 微生物合成 土壤生物(SO)NSO

侵蚀 或径 流损 失

硝态氮 NO3-

铵态氮 NH4+ 硝态氮 NO2-

SO

固定 解吸附

土壤无机N 土壤有机N淋失

可溶性 有机氮 (SON) 淋失

吸附或固定 固定SO

胶体吸 附、固 定的N

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空气中的气态氮素： 主体：N2 (N≡N) 微量：NO, NO2, N2O, NH3

共生生物固氮

土 壤 中 氮 素 的 转 化 过 程

燃烧 化石能

挥发

人类

肥料 NH3, NH2, NO3 干湿沉降作用 反硝化作用 植物组织中的N素 施肥 有机质和其它R–NH2 微生物合成 土壤生物(SO)SO

施肥 侵蚀 或径 流损 失 硝态氮 NO3硝态氮 NO2淋失 固定SO

硝酸 HNO3

N2, NO N2O

氨气 NH3

生物固氮

动物

铵态氮 NH4+

SO

固定 解吸附

可溶性 有机氮 (SON) 淋失

吸附或固定

胶体吸 附、固 定的氮

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空气中的气态氮素： 主体：N2 (N≡N) 微量：NO, NO2, N2O, NH3

共生生物固氮

土 壤 中 氮 素 的 损 失 途 径

硝酸 HNO3 燃烧 化石能

N2, NO N2O

氨气 NH3

生物固氮

动物 施肥

挥发

人类

肥料 NH3, NH2, NO3 干湿沉降作用 反硝化作用 植物组织中的N素 施肥 有机质和其它R–NH2 微生物合成 土壤生物(SO)NSO

侵蚀 或径 流损 失

硝态氮 NO3-

铵态氮 NH4+ 硝态氮 NO2-

SO

固定 解吸附

土壤无机N 土壤有机N淋失

可溶性 有机氮 (SON) 淋失

吸附或固定 固定SO

胶体吸 附、固 定的N

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土壤氮素转化：矿化作用 土壤氮素转化：矿化作用： 矿化作用：含氮有机合化物在多种微生物的作用下降解为简单的植物 的过程。 可利用的氮形态的过程 可利用的氮形态的过程。O2 R NH 2 + H→ OH + R OH + NH 4 + 4H + + E + NO 2 +1/2O2 → E + NO3 2O → +

包括有机物水解、氨化作用、亚硝化作用和硝化作用等过程。 包括有机物水解、氨化作用、亚硝化作用和硝化作用等过程。 参与水解的有多种微生物(真菌、细菌、放线菌等); 参与水解的有多种微生物(真菌、细菌、放线菌等); 参与氨化的有氨化微生物； 参与氨化的有氨化微生物； 参与亚硝化的有亚硝化细菌等(专性自养型微生物); 参与亚硝化的有亚硝化细菌等(专性自养型微生物); 参与硝化的有硝化细菌等。 参与硝化的有硝化细菌等。

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土壤氮素转化：固定 土壤氮素转化：生物固定：与矿化作用相反，土壤中的有效态氮素( 生物固定：与矿化作用相反，土壤中的有效态氮素(NO3-和NH4+) 被微生物利用转化为含氮有机化合物的过程。 被微生物利用转化为含氮有机化合物的过程。H O 1/2O 2 R NH 2 ←2O OH + R OH + NH 4 ←2 4H + + E + NO 2 ← E + NO3 +

土壤胶体固定：土壤中的NH 被土壤胶

体吸附而降低有效性的过程。 土壤胶体固定：土壤中的NH4+被土壤胶体吸附而降低有效性的过程。 土壤胶体吸附的NH 在一定条件下可以释放出来(解吸附), ),成为 土壤胶体吸附的 4+在一定条件下可以释放出来(解吸附),成为 有效养分，被植物利用。 有效养分，被植物利用。

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土壤氮素损失：反硝化作用 土壤氮素损失：在通气不足或供氧不良的条件下，土壤中的一些厌氧微生物将 在通气不足或供氧不良的条件下，土壤中的一些厌氧微生物将NO3转化为气态氮素而损失的过程。 或NO2-转化为气态氮素而损失的过程。

NO3 →NO2 →NO↑ →N2O ↑ →N2 ↑ 反硝化作用是农田氮素损失的重要途径(占施肥量的 反硝化作用是农田氮素损失的重要途径(占施肥量的25-30%)。 )。 反硝化作用产生的N 是重要的温室气体 是重要的温室气体( 反硝化作用产生的 2O是重要的温室气体(比CO2和CH4吸收更多的 红外辐射)。 红外辐射)。 反硝化作用产生的NO和 对臭氧有破坏作用。 …… 此处隐藏：2995字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……