1、第三章土壤環境地球化學WWW：Soil sciene tell you 3w!如系沒有土.世界將會怠么樣？ 如系沒有土，期天將會怠么樣？是植物生長繁育和生物生產的基地 地生態系統的重要組成部分 h重最珍貴的自然資源歹p綸 ” 土壤資源是可持續農業的基礎 土壤是植物生長繁育和生物生產的基地土壤的章耍性在人類賴以生存的物質生活中，人類消耗 的約80%以上的熱量，75%以上的蛋白質和大部分的纖維都直接來源自土壤。 土壤植物4生生產動物彳生生產民食為夭，食土簽4/ 土壤在植物生長中的特殊作用*1、右l他a2、養分轉化和循環作用3、雨水涵養作用4. 生物的支撐作用 5、穩定和緩沖環境變化的作用一、土壤養

2、分1、土壌養分由土壤提供的植物生長所必須的營養元索2、土壤養分分類:大童元素和微童元素大量元素、中量元素和微量元素必需營養元素目前國內外公認的 高等植物所必需的營養元 素有16種。它們是碳.氫、 氧.氮、 硫、鐵、 鉅.氯。硝.鉀、鈣、鎂、硼.猛、銅、鋅、鎳F(- r.i1987年,P H Brown等分組原則；根據植物體內含量的多少分為（0.1% 大量營養元素：含量占干物重的01 %以上C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9種微量營養元素：微量營養元素含量一般在0.1 %以下Fe、Mn Cu、Zn、Mo、Cl、Ni 8種分組原則：根據植物體內含量的多少分為（0.1% 大量營養元素：含量占

3、干物重的0/1%以上C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9種微量營養元素：微量營養元素含量一般在01 %以下二、土壤養分來源K 土壤養分的基本來源礦物巖石P K、Ca、Mg、Fe、B、Mo、Cu、Mn、S等2、土壤養分的主要來源森林凋落物N灰分元素灌、草、伐根等保存聚集3、土壤養分的其他來;生物固氮、大氣降水、人工施肥、客土、灌溉等三、土壤養分形態根據在土壤中存在的化學形態分為：1、水溶態養分：土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機化合物2、代換態養分：是水溶態養分的來源之一3、礦物態養分：大多數是難溶性養分，有少量是弱酸溶性的（對植物有效）4、有機態養分：礦質化過程的難易強度不同根據植物

4、對營養元素吸收利用的難易程度分為:M速效養分：不經轉化就可被植物直接吸收利用的養分遲效養分：不能直接利用，只有經分解轉化為速效態才能被植物利用 的養分三、土壤養分形態根據在土壌中存在的化學形態分為，1、水溶態養分：土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機化合物2、代換態養分：是水溶態養分的來源之一3、礦物態養分：大多數是難溶性養分，有少量是弱酸溶性的（對植物有效）4、有機態養分：礦質化過程的難易強度不同根據植物對營養元素吸收利用的難易程度分為:M速效養分：不經轉化就可被植物直接吸收利用的養分遲效養分：不能直接利用，只有經分解轉化為速效態才能被植物利用 的養分四、土壤養分的有關概念A有效養分一能夠

5、直接或經過轉化被植物吸收利用的 土壤養分A速效養分一在作物生長季節內，能夠直接、迅速為植物吸收利用的土壤養分。遲效（緩效）養分無效養分一不能被植物吸收利用的土壤養分。A 土壤養分狀況一是指土壤養分的含量、組成、形態分布和有效性的高低。五、土壤養分轉化與消耗1、養分形態的轉化0養分的有效化過程旬養分的固定過程。2、養分的消耗 土壤內部復雜的轉化過程;植物吸收利用；損失：淋失；氣態損失；侵蝕流失；人為活動引起的損失;第二節土壤中的大量元素 土壤中的氮+氮素是構成一切生 命體的重要元素在植物生產中，植物 對氮的需要量較大： 肥料三要素+氮素肥料施用過剩 會造成江湖水體富 營養化、地下水硝 態氮(NO

6、sN)積累 及毒害等。(-)土壤中氮的來源和含量土壤氮素的60%來自生物固氮。三葉草氮量45670KgN/ha/ao氮的樹木80500 KgN/ha/a1、土壤中氮的來源：生物固氮、降水、灌溉、施肥等降水帶入氮素10_20 KgN/ha/a,據測定在溫帶隨降水進入 土壤的NO3和NH/約為150kg/公頃/年地下水中NO高達lOmg LS群眾稱為“肥水”。包括農家有機肥料和化學氮素肥料2.有機態氮土壞中的氮主要以有機態為主，一般可占全氮量的95% 以上。按其溶解度和水解難程度可分為以下三類：（1）水溶性有機氮不超過全氮的5%,很容易水解游離態氨基酸、胺鹽、酰胺類化合物（2）水解性有機氮用酸、堿

7、或酶處理能水解成簡單的易溶性氮化合物 約占全氮量的50%70% 蛋白質及多肽類（30%50%） 氨基酸和氨基 核蛋白質類（遲效氮源） 氨基糖類（約占水解氮的7%-18%）（3）非水解性有機氮（不溶于水，用酸、堿處理不水解）“雜環態氮化物丁糖與錢的縮合物“錢或蛋白質與木質素類物質作用形成復合物。無機氮（占全氮的25%） 土壤有機氮（占全氮的9598%）水溶性氮5 %水解性氮50-70% 非水解性氮30-50%氮（三）土壤中氮的轉化(3)(4)有機態氮的氨化：nh4+-n的硝化：旱地通氣條件下，錢態氮轉化為硝態氮。NOyN的反硝化：通氣不良情況下，硝態氮轉化為N?、%O等，是土壤氮素的損失過程。無

8、機態氮的生物固定無機態氮的晶格固定與釋放、吸附與解吸氮損失途徑:反硝化氨揮發氮素的淋洗氨揮發：小麥：1-7%,玉米：2-8.5%ason處理 IVeatme nt作物吸收Crop uptake0100 cm 土壤殘留 Soil residue損失Losses吸收量 N uptake (kg/hm2 N)利用率Recovery rate (%)殘留量 Residue (kg/hm2 N)殘留率Residue rate (%)損失童Losses (kg/hm2 N)損失率 Losses rate (%)N7533.6(l44.926.0 c34.715.3 c204N15072.6 c48.440

9、.2 c26.37.2 b24.8N22599.4 h44.282.2 b36.543.4 b19.3N300113.2 a37.7117.2 a39.169.6 a23.2土壤氮素轉化過程與氮素循環示意圖（四）土壤中氮的有效性廠無機氮（占全氮的25%）1有機氮（占全氮的9598%）NH4+NN03-Nno2-n水溶性氮5 %水解性氮50-70%非水解性氮30-50% 土壤診斷一-土壤氮素豐缺指標（化學分析方法）（1）、土壤全氮：凱氏消煮(2).剖面無機氮：0100 cm的NO廠N + NH4-N 40 mg/kg (Nmin)(3 )、土壤堿解氮：lmol/L NaOH 120 mg/kg二

10、.土壤中的磷（一）土壤中磷的來源和含量1、土壤中磷的來源： 土壤中磷的主要來源于礦物質，在長期的風化和成土過 程中，經過生物的積累而逐漸聚積到土壤的上層 土壤有機質開墾后，則主要來源于施用磷肥土壤中磷的含:2、我國大多數土壤表層（0-20cm）的含磷量變動在0.04%-0.25%之間，不同土壤類型變幅很大。全磷含量雖然受人為因素的影響變幅很大，但由于土壤磷的遷移率小，因而仍表現出明顯的地帶性分布規律從總體看，我國自南而北或自東而西土壤含磷量呈遞增趨勢。以華南的磚紅壤含磷量最低，東北的黑土、黑鈣土和內蒙的栗鈣土含磷量最高，華中的紅、黃壤以及華北的褐土、 棕壤介于以上二者之間。（耕作施肥影響）（-

11、）土壤中磷的形態土壤磷素可分為兩大類：有機態磷和無機態確1. 土壤中的有機確化合物（簡稱有機確）一般有機磷含量約占全碳量的10%25%在侵蝕嚴盍的紅壤中不足10%,而東北地區的黑土有機 璘的含量較高，可達70%以上。粘質土有機磷含量比砂 質土高植素主要有： 核酸類70%左右磷酯類尚有:不明態有機態磷20%30%Ji2.無機確化合物(用P表示)(1)磷酸鈣(鎂)類化合物(CaP )它們是石灰性或鈣質土壤中磷酸鹽的主要形態Ca/P比越大， 穩定性增大， 溶解度越小， 對植物的有效 性越低( 磷酸二鈣CaHPO4 Ca3(POA)a磷酸丿 kCaa(PO4)65H2O 磷酸十鈣 Ca10(PO4)6

12、(OH)2 徑基磷灰石Ca5(POj3OH 磷灰石 Ca5(PO4)3.F,2)磷酸鐵和磷酸鋁化合物(FeP,AIP)在酸性土壤中常見主要有粉紅磷鐵礦Fe(OH)2H2POv磷鋁石AI(OH)2H2PO4, 它們溶解度極小。在水稻土和沼澤土中，常有藍鐵礦Fe3(PO4)28H2O,綠鐵 礦 Fe3(PO4)2Fe(OH)2 存在。(3) 閉蓄態磷(OP)氧化鐵或氫氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽。(4) 磷酸鐵鋁和堿金屬、堿土金屬復合而成的磷酸鹽磷酸鹽成分更復雜，種類也多，溶解度極小，數量不多。般分布開取下觀瑋:風化程度較高的南方磚紅壤、紅壤中，以0-P占的比重最大，最高可達90%以上，其次是FeP,

13、AlP; CaP很少。風化程度較低的北方石灰性土壤中，CaP所占比例大,約在60%以上，其次是0P; AlP和FeP極少。(三)土壤中磷的轉化(1) 有機態磷的礦化：(2) 無機磷的生物化學固定：(磷的固定)/易溶性或速效態磷酸鹽轉化為難溶性遲效態和緩 效態的過程，通常稱之為磷的固定。O吸附固定：非專性吸附、專性吸附化學沉淀:(3) 無機態磷的生物固定難溶性磷的釋放有機肥帶入的微生物co2分泌物根合活化可溶性磷土壤難溶性無機磷釋放的途徑（四）土壤中磷的有效性十壤中能直接或經轉化為植物所利用的磷.稱為有效磷C土壤中有效磷的形態主要有：速效態磷1） 土壤溶液中的磷酸根離子； ，2）包含在有機物中并

14、較易分解的P；丿3）磷酸鹽固相礦物中溶解的磷酸根離子;4）交換吸附態磷酸根離子。就有效P數量而言，以2）、3）兩種形態最重要。在培肥較好的土壤中，有機P的重要性更大。而在一般土壤中,則以磷酸鹽固相所釋放出的P為主。土壤有效磷含量分級指標(0.5 M NaHCO3 浸提)丄壤有效磷(mg/kg)作物反應20對一般作物施磷無效土壤診斷土壤磷素豐缺指標華北土壤：15 mg/kg森林土壌：變幅大：10-200mg/kg一般土壤：50 mg/kg基本滿足生長發育需要闊葉樹.杉木：10-15 mg/kg遲效態磷-磷酸鐵鋁磷灰石：輕基磷灰石、F磷灰石三、土壤中的鉀三要素品質元素限制因素(-)土壤中鉀的來源和

15、含量1 土壤中鉀的來源:巖石礦物風化 施肥Rcudvo And wjmcsidNiiricxctidfjbk K secondary minerHM nPr rnirv wxl mnerjl$（一）土壤中鉀的來源和含量2、土壤中鉀的含量:0.52.5% K2O 平均為 1.2% K2O我國自南向北含鉀量是逐漸增加的趨勢 華南地區，其平均水平v0.3%（玄武巖、凝灰巖、淺海沉積物磚紅壤） 紅黃壤地區為12%長江中下游地區的水稻土地區可達1.7%北方的土壤一般2% 河北：1.92% 135和150mg/kg東北、內蒙的黑土可達2.6%A這主要是和地區的風化、成土條件、淋失狀況等因素有關（-）土壤中

16、鉀的形態土體里的鉀完全是礦質態的，沒有有機態。鉀在土壤里 的形態有以下幾種：1.水溶性鉀存在于土壤水溶液中的K離子，是植物鉀素營養的直接內，這些來源。土壤溶液中的K在0. 210mmol.L-i范K僅夠生長旺盛的作物用12天。2.交換性鉀土壤膠體表面所吸附的鉀，能用醋酸錢、氯化鎂等鹽溶液提取，并在相當短時間內從交換點上被交換下來，是土壤速效K的主體。3. 非交換性鉀是存在于層狀硅酸鹽礦物層間和顆粒邊緣上的K,即 那些處在強吸附點上不能為上述鹽溶液在短時間內提 取的K。（直接貯備庫）也稱緩效態Ko4. 礦物態鉀又稱難溶性鉀，指含鉀原生礦物，如長石、云母中鉀, 不溶于水，不易被溶液中的陽離子所代換

17、，有效性低。（潛在儲備）也稱無效態Ko鉀的固定Nonexchangeable K 雲 Exchangeable K Soil solution K鉀的固定：水溶性鉀或交換性鉀進入粘土礦 物晶層而被固定有效性降低的過程夕第三節土壤中的微量元素微量元素：鐵、猛.銅、鋅、鋁.硼、氯（四）土壤中鉀的有效性（1）、土壤速效鉀（醋酸鐵浸提一火焰光度計）80-100 mg/kg（2）、緩效鉀：硝酸消煮（供應潛力）土壤中微量元素的來源及含量土壤中微匿元素的來源土壤中微量元素主要來自巖石和礦物2、土壞中微量元素的含量影響因素：成土母質：主導因素。Fe、Mn、Cu、Zn含量在基性巖漿巖 酸性巖漿巖母質;沉積巖母質

18、上發育的土壤,元索含量較高,土壤質地：砂質土壤微量元素含量一般都較低。土壤有機質：絡合反應，使微最元素富集。二.土壤中微量元素的形態（1）水溶態一般含量很低。（2）代換態一般土壤中交換態微最元素含量不高，少 的不足ig/g,多的可達幾十pg/g。（3）專性吸附態 Cu Zn”、MoO42-. H4BO4 o（4）有機結合態的微量元素與土壤中的胡敏酸和富里 酸形成的絡合物。（5）鐵、猛氧化物包被態 鈕+鐵（近于礦物態）。（6）礦物態 指存在于礦物晶格中的微量元素。但大多數 礦物的溶解度都很低。土壤中微量元素的全量并不能表征對植物是否充足, 而微量元索的有效形態則與植物生長關系更為密切。微最元素豐缺標準（單位mg/kg）元素極低/低中豐高BV 0.25 1f 0.250.5 0.5-1.01.0-2.02.0Cu1.8Fe20Mnl30Zn5.0DTPA5RA缺乏臨界值土壤