第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2022/10/22第1主要內容第一節.土壤中氮素轉化與環境質量第二節.土壤中磷素的轉化與環境質量第三節.土壤中氮磷流失控制2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2主要內容第一節.土壤中氮素轉化與環境質量2022/10/第一節.土壤中氮素轉化與環境質量一.土壤氮素的含量及其來源二.土壤中氮素的形態三.土壤中氮素的轉化四.土壤氮素管理與環境質量2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學3第一節.土壤中氮素轉化與環境質量一.土壤氮素的含量及一.土壤氮素的含量及其來源含量：一般土壤含量范圍：0.02%~0.50%我國耕地含量：0.04%~0.35%表層高，心、底土低來源：A生物固氮：包括自生固氮、共生固氮和聯合固氮；B降水：1.5-10.5kg/hm2.a；C灌水；D施肥；有機肥、無機化肥目前肥料是農田土壤氮肥的主要來源。

2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學4一.土壤氮素的含量及其來源含量：2022/10/22第8氮素是土壤中活躍營養元素，作物需求量大。和植物需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的應用有力地促進農業生產的發展，開創了農業歷史的新紀元。土壤中氮可以通過一系列化學反應和物理過程以各種形態進入大氣和水體，對局部乃至全球環境產生種種負面影響。圍繞施用氮肥產生的效益與弊端的討論一直是土壤、肥料、地球物質循環、農產品品質、環境科學等多個研究領域密切關注的問題。

2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學5氮素是土壤中活躍營養元素，作物需求量大。和植物需求相比，全世二.土壤中氮素的形態

有機態氮可溶性有機氮<5%；水解性有機氮50~70%；非水解性有機氮30~50%。

無機態氮銨態氮(NH4+)；硝態氮(NO3-)；亞硝態氮(NO2-)。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學6二.土壤中氮素的形態有機態氮

有機態氮

占全氮的絕大部分，95%以上。可溶性有機氮

<5%，主要為：游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物；水解性有機氮50~70%，用酸堿或酶處理而得。包括：蛋白質及肽類、核蛋白類、氨基糖類；非水解性有機氮30~50%，主要可能是雜環態氮、縮胺類。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學7有機無機態氮數量少、變化大，表土中占全氮1~2%，最多不超過5~8%。銨態氮(NH4+—N)：可被土壤膠體吸附，一般不易流失，但在旱田中，銨態氮很少，在水田中較多。在土壤里有三種存在方式：游離態、交換態、固定態。硝態氮(NO3-—N)：移動性大；通氣不良時易反硝化損失；在土壤中主要以游離態存在。亞硝態氮(NO2-—N)：主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數量也極少。在土壤里主要以游離態存在。其他，氨態氮、氮氣及氣態氮氧化合物。速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態氮。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學8無機態氮速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植全氮有效氮：能被當季作物利用的氮素，包括無機氮(<2％)和易分解的有機氮堿解氮：測得的有效氮。全氮：土壤中氮素的總量。

速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態氮。有效氮速效氮幾個概念2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學9全氮有效氮：能被當季作物利用的氮素，包括無機氮(<2％中國不同地區耕層土壤的全氮含量2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學10中國不同地區耕層土壤的全氮含量2022/10/22第8章土壤三.土壤中氮素的轉化

銨態氮

硝態氮

礦化作用

硝化作用

生物固定

硝酸還原作用NH3N2、NO、N2O吸附態銨或固定態銨水體中的硝態氮

揮發損失反硝化作用吸附固定淋洗損失

有機態氮生物固定有機態氮2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學11三.土壤中氮素的轉化銨態氮土壤氮素的有效化有機氮的礦化（有機氮水解；氨化）硝化（亞硝化；硝化）土壤氮素的損失反硝化——生物脫氮化學脫氮（亞硝酸分解；氨揮發）粘粒對銨的固定生物固定氮素淋洗2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學12土壤氮素的有效化2022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境土壤氮素有效化

——有機氮礦化：定義：含氮的有機合化物，在多種微生物的作用下降解為簡單的氨態氮的過程。它包括：水解：氨化：蛋白質多肽氨基酸水解水解肽酶朊酶氨化微生物RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+能量酶2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學13土壤氮素有效化

定義：將土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化為硝酸的生物化學過程。第一步：亞硝化作用第二步：硝化作用土壤氮素有效化

——硝化過程：2NO2-+O22NO3-+40千卡硝化微生物2HN4++3O22NO2-+2H2O+4H++

158千卡亞硝化微生物速率：硝化作用＞亞硝化作用＞銨化作用。因此，正常土壤中，很少有亞硝態氮和銨態氮及氨的積累。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學14土壤氮素有效化

硝化作用：NH4+或NH3經NO2-氧化為NO3-

2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學15硝化作用：NH4+或NH3經NO2-氧化為NO3-2022土壤氮素損失

——反硝化（生物脫氮過程）過程：NO3-NO2-NON20N2氧化亞氮還原酶硝酸鹽還原酶硝酸鹽還原酶氧化氮還原酶-H202NOHN032HNO2H2N2O2

厭氧微生物+4H++4H+-2H2O-2H2O

+2H+-2H2O+2H2ON2-4H+厭氧微生物N2O2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學16土壤氮素損失

——反硝化（生物脫反硝化作用：硝酸鹽等較復雜含氮化合物轉化為N2、NO、N2O2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學17反硝化作用：硝酸鹽等較復雜含氮化合物2022/10/22主要是一些特殊環境條件下的化學反應，如：氨態氮揮發NH4++OH-

NH3+H2O在堿性條件下進行亞硝酸分解反應

3HNO2

HNO3+2NO+H2O條件：酸性愈強，分解愈快。土壤氮素損失

——化學脫氮過程2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學18主要是一些特殊環境條件下的化學反應，如：土壤氮素損失

土壤氮素損失

——其他損失途徑粘粒礦物對銨的固定

北方的土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不大。生物固定氮素的淋洗淋洗硅鋁片硅鋁片NH4+2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學19土壤氮素損失

—四.土壤氮素流失與環境質量氮肥生產效率趨于下降，農業環境污染則趨于加重保障糧食安全和農產品供應，減少農業環境污染環境降低農田中化肥氮損失、提高氮肥利用率途徑：適宜施氮量，避免盲目過量施氮氮肥深施、早作上表施氮肥(特別是尿素）立即適量灌水、前氮后移使用改性氮肥，延長肥效利用作物與微生物共生固氮

……2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學20四.土壤氮素流失與環境質量氮肥生產效率趨于下降，農業環境施用氮肥對環境質量的影響

據估計，我國農業中氮損失正以驚人速度增加，如1969-1973年農業中氮（化肥和有機肥）年損失500萬噸，其中化肥為200萬噸，是同期化肥氮用量69%；1994-1998年，氮年損失2300萬噸，其中化肥氮為1900萬噸，為同期化肥氮的84%。氮損失量增加與氮肥利用率有很大關系，氮肥利用率低可能是氮肥損失原因，也可能是氮肥損失的結果。20世紀60年代氮肥利用率為0.6，70至80年代為0.5~0.4，90年代則進一步下降為0.35~0.32,2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學21施用氮肥對環境質量的影響據估計，我國農業中氮損失正以驚人速施用氮肥對土壤健康質量的影響

對于氮肥來說，最易引起土壤變化的性質就是pH。連續施用氮肥會導致土壤pH降低，在酸性土壤上問題尤為明顯。酸性土壤交換性鈣含量低，每加入100kg硫酸銨就需要110kg的碳酸鈣去中和由于氮肥所產生的酸度。如果不施加石灰校正土壤酸度，錳和鋁的過量釋放將會產生對植物的毒害作用2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學22施用氮肥對土壤健康質量的影響對于氮肥來說，最易引起土壤變化施用氮肥的水體污染

施用化肥對水體環境影響多方面，如水體富營養化、NO3-和NO2-污染等。一般來說，在封閉性湖泊和水庫水中，氮（N）濃度超過0.2mg/L，磷（P）濃度達到0.015mg/L時就可能引起“藻化”現象。從土壤學角度看，這兩個濃度很易達到。目前氮和磷是我國湖泊富營養化的主要誘因，五大淡水湖泊（太湖、洪澤湖、鄱陽湖、洞庭湖和巢湖）水體中營養鹽均遠超過氮磷富營養化發生濃度，尤其總氮濃度高達10倍以上。我國幾乎所有的江湖河海和局部的地下水都不同程度遭到了氮和其化合物的污染。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學23施用氮肥的水體污染施用化肥對水體環境影響多方面，如水體富營施用氮肥的大氣污染

氮肥施入土壤后，部分會以氣態形式損失掉，如NH3、NO、N2和N2O等。在近地面的環境中，NOx在陽光下與氧氣反應，形成臭氧，組成化學煙霧，刺激人、畜的呼吸器官；在農田則對農作物產生危害大氣中N2O正以0.25%的年增長率上升，其中，熱帶和農業土壤被認為是全球重要的N2O釋放源，貢獻率達70%~90%。在美國，來自農田的N2O大約有405kt-1011kt。近20年來，農業生產的N2O的釋放及其影響因素的研究成為氮素生物化學循環研究的新熱點。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學24施用氮肥的大氣污染氮肥施入土壤后，部分會以氣態形式損失掉，施用氮肥對作物品質和人體健康影響

高劑量施用化肥勢必造成土壤特性的迅速變化。土壤特性的變化勢必引起作物品質的變化。高劑量施用單一化肥，將引起土壤中各種元素的比例失調，最后導致作物產生新的生化過程2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學25施用氮肥對作物品質和人體健康影響高劑量施用化肥勢必造成土壤

第二節土壤磷素的轉化與環境質量第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第二節土壤磷素的轉化第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土26本章重要知識點:一、土壤磷的形態及分級二、土壤磷的吸附機理及其影響因素三、土壤磷的生物轉化及其影響因素四、土壤供磷能力及其影響因素五、土壤磷素循環第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學本章重要知識點:一、土壤磷的形態及分級第8章土壤氮磷循環與環27

磷是植物必需的大量營養元素，但與其它大量元素相比，土壤磷的含量相對較低，分布變異也較大。土壤中含磷化合物種類繁多，各種形態磷之間的轉化過程錯綜復雜。因此，盡管土壤中磷的研究工作較多，但是仍然有許多問題沒有弄清楚。

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學磷是植物必需的大量營養元素，但與其它大量元素相比，28一、土壤磷的含量、形態分級及其植物有效性第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學一、土壤磷的含量、形態分級及其植物有效性第8章土壤氮磷循環與291.1土壤中磷的含量

地殼中磷的平均含量約為0.122%(按P計，下同）。一般巖石含磷量變動在1.0-1.2g/kg。玄武巖發育的土壤全磷含量通常較高，而花崗巖發育的土壤全磷含量較低。我國土壤全磷含量一般為0.022-0.109%,最低可小于0.004%，高的可達0.175%。在自然土壤中的全磷含量決定于母質類型、成土作用和土壤磷的淋失情況，而在耕作土壤中主要受耕作施肥的影響。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1.1土壤中磷的含量地殼中磷的平均含量約為0.122%30

1.2土壤磷的形態1、無機磷2、有機磷

在大多數土壤中，磷以無機形態為主，主要以正磷酸鹽形式存在，焦磷酸鹽的形式很少；有機形態的磷含量較低，且變幅較大。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1.2土壤磷的形態1、無機磷在大多數土壤中311、無機磷無機磷一般占土壤全磷的50%以上。無機磷主要以正磷酸鹽的形式存在。無機磷可分為礦物態、吸附態和水溶態3種。2、有機磷土壤有機磷化合物主要來自植物，也有相當部分來自土壤生物，特別是微生物。絕大部分土壤有機磷以單脂鍵與土壤腐殖質結合，已知組分的有機磷化合物主要有3類：植素類、核酸類、磷脂第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1、無機磷第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學32PlantResidues/ManuresStableOrganicPSoilMicrobesLabileOrg.P

SoilSolution

PLabile.Inorg.PStableInorg.PHPO4ComplexedPphospholipids第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學PlantResidues/ManuresStableS331.3土壤磷的形態分級

由于鑒定含磷礦物較困難，人們通常采用化學方法將無機磷進行形態分級。目前常用的土壤無機磷分級基本上是根據張守敬和Jackson于1957年提出，后來經過許多研究者修改后的方法進行。其重要做法是使用不同的浸提劑，以區分不同組分的磷（表）。

根據這種方法，土壤磷分為磷酸鈣鎂類化合物、磷酸鐵鋁類化合物和閉蓄態的磷。實際上，各組分中或多或少有一些其他組分的磷混雜在一起，包括有機磷化合物。無機磷分級第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1.3土壤磷的形態分級由于鑒定含磷礦物較困難，34第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學35

這種磷形態分級方法存在的問題：由于土壤的非均質性，浸提過程中釋放的磷可能被其他組分所吸附或者與陽離子反應形成難溶性的含磷化合物；肥料磷與土壤反應的中間產物有很多，而且其溶解性能尚不清楚；浸提過程中有一部分釋放的磷可能來自于被酸或堿水解的有機磷；各種組分中有機磷的植物有效性還不清楚。該分級方法對石灰性土壤考慮較少，也不適用。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學這種磷形態分級方法存在的問題：第8章土壤氮磷循環與36其反應導致再固定。針對石灰性土壤磷的分級問題，蔣柏藩和顧益初（1989）把石灰性土壤中Ca-P進一步分為Ca2-P（磷酸二鈣為主）、Ca8-P（磷酸八鈣為主）、Ca10-P（磷灰石型）等三組，仍然保留了閉蓄態磷的概念。其浸提順序為：0.25mol/LNaHCO3(pH7.5)Ca2-P0.5mol/LNH4OAc(pH4.2)Ca8-P0.5mol/LNH4F(pH8.2)Al-P0.1mol/LNaOH-0.1mol/LNa2CO3Fe-P0.3mol/L檸檬酸-1mol/LNaHCO3-Na2S2O4O-P0.5mol/LH2SO4Ca10-P此分級方法較適用于石灰性土壤，這一鈣鹽的區分方法不僅在化學方法上更為清楚，而且在植物營養上也有相應的意義。但是此法同樣也沒有考慮有機磷的存在，而且NH4F的應用會形成CaF2，浸提過程中釋放的磷可能與第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學其反應導致再固定。針對石灰性土壤磷的分級問題，蔣柏藩和顧益初37

由于有機磷化合物的鑒定更加困難，某些學者提出了避開這一困難的土壤有機磷形態分級方法（Bowman,etal.,1978;Hedleyetal.,1982)。

一般采用不同浸提劑，把土壤有機磷分為4組。這一方法希望把有機磷的有效性和磷素形態聯系起來，但是這只能是定性的，不過此法有一定的實用價值，可以提供有關土壤有機磷動態變化的信息。有機磷分級第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學由于有機磷化合物的鑒定更加困難，某些學者提出了避38活性有機磷用0.5mol/LNaHCO3提取的磷；中等活性有機磷堿溶性的無機磷和酸溶性的有機磷；中度穩定有機磷

即與富里酸結合的磷；高度穩定有機磷

即與胡敏酸結合的磷。土壤有機磷的形態分級第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學活性有機磷用0.5mol/LNaHCO3提取的磷；土39SoilPtransformations第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學SoilPtransformations第8章土壤氮磷循40二、土壤磷的吸附和解吸（Adsorptionanddesorptionofphosphorusinsoil)第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學二、土壤磷的吸附和解吸（Adsorptionanddes41

磷酸鹽在土壤中的化學行為十分復雜，涉及多種化學過程，其中主要的有吸附和解吸以及沉淀和溶解。吸附和沉淀過程統稱為磷酸鹽被土壤吸持（固定）過程，或者土壤磷素的化學固定（Chemicalfixationofphosphorusinsoil)，其反向反應則為釋放過程，包括解吸和溶解。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學磷酸鹽在土壤中的化學行為十分復雜，涉及多種化學過42Phosphorus“Fixation”*Precipitationfromsoilsolution --pHdrivenAdsorptiontosoilminerals --soilchemistry(mineralogy)determines*

Note:withKandNH4+,“fixation”referstoinsertion intothelatticeofcertainclays第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學Phosphorus“Fixation”*第8章土壤氮磷循環432.1磷的吸附2.1.1、磷的吸附機理磷的吸附包括陰離子交換吸附和配位吸附。陰離子交換吸附是以靜電引力為基礎，磷酸根與土壤膠體的吸附反應，沒有專一性，故又稱為非專性吸附或物理吸附。磷的配位吸附是指磷酸根離子作為配位體與土壤膠體表面的-OH-基或-H2O基發生的配位體交換而保持在膠體表面的過程，具有某種程度的專一性，故又稱為專性吸附或化學吸附。

土壤中吸附磷的物質主要有鐵鋁氧化物、水鋁英石、粘土礦物、有機質-Al-Fe復合體和碳酸鈣。在酸性土壤中，鐵鋁氧化物是吸附磷的主要物質；石灰性土壤中吸附磷的主要物質是碳酸鈣。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2.1磷的吸附第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學44（1）非專性吸附

在酸性條件下（土壤溶液pH低于土壤吸附劑的等電點時），吸附劑如活性鐵鋁（用M表示）上的-OH-基質子化而帶正電荷：M-OH+H+M-OH2+

這一帶正電荷的M就會通過靜電引力吸引帶負電荷的磷酸根（H2PO4-):H+

-OOM-OH2++H2PO4-M-OPHHOOH第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學（1）非專性吸附第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學45Note:

在酸性條件下，對一般帶負電的陰離子如SO42-、SiO44-等都能產生非專性吸附。

由于活性鐵鋁須質子化帶正電荷才能進行非專性吸附。因此，非專性吸附只能在活性鐵鋁的等電點以下的pH環境中進行。土壤酸性愈強，-OH-基質子化愈多，非專性吸附也愈大。

這類非專性吸附完全依靠靜電引力吸持，因而是很弱的。因此，對植物仍然有較高的有效性。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學Note:由于活性鐵鋁須質子化帶正電荷才能進行非專462022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學472022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學4

從這3個反應來看，總的結果是釋放一個OH-，所以酸性條件有利于這些反應的進行，最后形成磷的雙齒吸附，它比單齒吸附要穩定得多。

試驗證明，這種雙齒吸附可以在pH3-11.9范圍內形成，也就是說，在幾乎所有常見土壤pH范圍內，被吸附的磷都會隨著時間的單齒吸附向雙鍵吸附轉化。專性吸附對磷有效性的影響：在磷被土壤吸附的一段不長的時間內（幾個月），磷仍保持著相當大的有效性。隨著時間的延續，特別是當雙齒吸附形成后，磷的有效性則大大降低了。

在石灰性土壤中，磷的吸附也是存在的。這是因為石灰性土壤中也含有少量的活性鐵鋁，同時石灰性土壤中CaCO3也可進行磷的吸附，這也是一種化學吸附，先是形成無定形的磷酸鈣鹽，然后逐漸轉變為結晶狀態，最終形成磷灰石。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學從這3個反應來看，總的結果是釋放一個OH-，所以酸482.1.2、影響磷吸附的因素

磷的吸附反應開始時進行的很快，隨著反應的進行速率逐漸變慢。（1）礦物種類、結晶程度和含量不同的粘土礦物種類對磷吸附能力差異很大，其中鐵、鋁氧化物和水化氧化物吸附能力最強。1:1型粘土礦物吸附磷的能力大于2：1型粘土礦物；吸附磷的能力：鐵鋁氧化物>高嶺石>蒙脫石>方解石非結晶態鐵鋁氧化物>結晶態鐵鋁氧化物第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2.1.2、影響磷吸附的因素1:1型粘土礦物吸附磷的能49（2）土壤pH和電解質

大多數土壤中，pH值在6.0-6.5范圍內磷的有效性最高。pH值較低(<5.3)時，磷的吸附物質主要是鐵鋁氧化物，對磷的吸附固定強。因此，在酸性土壤中施用適量石灰，提高pH可降低磷的吸附固定。pH>7時，土壤中磷酸鈣鎂鹽的固定，又使磷有效性降低。在吸附動力學研究中，Langmuir的最大吸附量和Freundlich的吸附常數均與土壤pH成顯著的負相關。這是由于在低pH時，鐵鋁氧化物的活度增大，而且磷酸根離子置換出來的OH-可以很快被中和，而且隨著pH降低，土壤陰離子交換吸附能力也增強。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學（2）土壤pH和電解質第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學50（3）土壤有機質

土壤有機質含量高或施用有機肥料可減少磷的吸附固定，從而提高土壤磷的有效性。主要的原因：有機質在鐵鋁氧化物表面形成膠膜，抑制膠體對磷的吸附；有機質及其分解產物如胡敏酸、富里酸和有機酸等與磷酸根競爭吸附位點，從而減少磷的吸附。其中簡單有機酸陰離子的競爭能力按下列順序遞減：檸檬酸>酒石酸>草酸。但是，也有不少資料表明，酸性土壤中磷吸附與土壤有機質含量呈正相關。認為：有機質能夠穩定鐵鋁氧化物，從而增加其對磷的吸附；有機質本身的羥基也可能被磷酸根所取代而產生磷的配位吸附。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學（3）土壤有機質第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學512.2磷的解吸

—是指吸附狀態的磷重新進入土壤溶液的過程。是吸附的逆過程。解吸開始階段速率較快，以后逐漸變慢。吸附態磷的解吸比吸附過程要慢得多。所以，土壤磷素的解吸等溫線并不與吸附等溫線重合，發生滯后現象。原因為：吸附后膠體與磷酸根離子形成雙齒鍵，雙齒結合的磷酸根比單齒結合的磷酸根要難以釋放；吸附態磷通過擴散進入結晶態合非結晶態鐵鋁氧化物的內部，從而失去了可解吸性，這種現象又為磷的吸收；難溶性化合物的再結晶。磷酸根把粘土礦物四面體中的硅置換下來，從而難以解吸。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2.2磷的解吸—是指吸附狀態的磷重新進入52土壤磷解吸的機理主要有：1）化學平衡反應土壤溶液中磷濃度因植物的吸收而降低，從而失去了原有的平衡，使反應向解吸方向進行；2）競爭吸附所有能進行陰離子吸附的陰離子，在理論上都可與磷酸根有競爭吸附作用，從而導致吸附態磷的不同程度的解吸。競爭吸附的強弱主要取決于磷與競爭陰離子的相對濃度。3）擴散吸附態磷沿著濃度梯度向外擴散，進入土壤溶液。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學土壤磷解吸的機理主要有：第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤53

三、土壤磷的化學沉淀和溶解第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學三、土壤磷的化學沉淀和溶解第8章土壤氮磷循環與543.1、磷的化學沉淀

由磷化學沉淀作用產生的化合物種類很多，據研究大約有60多種。在中性和石灰性土壤中以磷酸鈣鹽為主，而在酸性土壤中以磷酸鐵鋁鹽為主。

化學沉淀反應一般發生在土壤溶液中磷濃度高的微域環境內，如肥料顆粒周圍。當水溶性磷肥如過磷酸鈣施入土壤后，磷肥顆粒開始吸收土壤水分，并發生異成分溶解（Incongruentdissolution)，使顆粒內部磷的濃度升高至飽和或接近飽和，同時pH下降(約1.5)。由于存在著濃度梯度，磷和質子以擴散的方式進入周圍土壤，擴散過程中將會溶解土壤中大量的鐵、鋁、鈣、鎂等離子。當溶液中磷與這些陽離子的活度積高于相應難溶性化合物溶度積時，發生磷的化學沉淀。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學3.1、磷的化學沉淀由磷化學沉淀作用產生的化合物種553.2難溶性含磷化合物的溶解

土壤中難溶性含磷化合物的溶解主要受溶度積控制的，并受到pH等因素的影響。例如，氟磷灰石在酸性介質中的反應為：Ca5(PO4)3F+7H+5Ca2++3H2PO4-+HF

根據氟磷灰石的溶度積和磷酸的解離常數，可以從理論上計算出氟磷灰石施入土壤后溶液中磷酸根離子（H2PO4-）濃度與土壤pH的關系：pH2PO4-=2pH-5.18表明，土壤溶液中磷酸根離子的濃度與H+濃度呈對數直線關系。土壤pH越低，越有利于氟磷灰石的溶解；土壤中鈣離子活度是影響氟磷灰石溶解的另一重要因素，鈣活度低則有利于其溶解；土壤溶液中磷酸根離子活度越低則有利于氟磷灰石溶解。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學3.2難溶性含磷化合物的溶解第8章土壤氮磷循環與環境效應環56四、土壤磷的生物轉化

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學四、土壤磷的生物轉化第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學572022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學582022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學5Organic-P(availableP)Cycling:AslowreleasemechanismHxPO4x-3mineralizationimmobilizationSolidPhase-PO4(unavailable)第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學Organic-P(availableP)Cycling:59影響土壤生物活性的土壤物理和化學因素，均可能影響有機磷的礦化。

FactorscontrollingorganicPmineralizationC:Pratiooforganicresidues<200礦化Soiltemperature最適溫度35℃SoilmoistureSoiltextureTillage第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學影響土壤生物活性的土壤物理和化學因素，均可能影響有604.2無機磷的生物活化土壤生物的活動可以促進吸附態磷的解吸和難溶態磷的溶解，其主要作用機理為：1）螯溶作用2）還原作用3）競爭抑制作用4）化學平衡作用5）菌根吸收作用。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學4.2無機磷的生物活化第8章土壤氮磷循環與環境效應環境614.3植物根系與根際磷的活化

植物積極地參與根際土壤中磷活化作用，促進磷的釋放和提高其植物有效性。植物在這方面的作用具有明顯的種類和基因型差異的特征。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學4.3植物根系與根際磷的活化第8章土壤氮磷循環與環境效應621、植物吸收作用植物根系對磷的吸收，降低了土壤溶液中磷的活度，可促進根際土壤吸附態磷的解吸和難溶性磷的溶解。植物根系的吸收造成土壤溶液中磷的活度降低，在低磷脅迫下，植物會通過改變根系的形態和結構，增加吸收范圍，提高其對磷的吸收利用能力。例如，低磷脅迫下，根系的數量、長度，根毛的數量、長度以及根系比表面積增加，從而增加對磷的吸收能力。植物對鈣的吸收利用也可促進磷的釋放。例如，對鈣吸收能力強的植物種類，對磷灰石中磷的利用能力也較大。有人認為植物體內CaO/P2O5＞1.3的植物往往具有較強的利用磷礦粉的能力。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1、植物吸收作用第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學632、根系的活化作用植物根系對陰陽離子吸收不平衡（如吸收NH4+＞NO3-)可釋放H+；根系和根際生物呼吸作用產生的CO2；低磷脅迫下植物根系可分泌各種有機酸如檸檬酸、蘋果酸和草酸等。上述過程產生的根際酸化作用可促進難溶性含磷化合物的溶解。根系分泌的有機酸通過與金屬離子的螯合，或與磷酸根離子競爭吸附位點，減少磷的吸附固定或促進磷的釋放。根系分泌的有機化合物可在鐵鋁氧化物表面形成膠膜，減少磷的吸附固定。根系的呼吸作用和分泌的還原性物質，降低了根際Eh，導致高價鐵的還原，從而活化磷酸鐵鹽。根系釋放鐵載體可以與鐵、鋅等金屬離子結合提高其有效性，同時促進與之結合的磷酸根的釋放。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2、根系的活化作用第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學643、有機磷的酶促分解有機磷的水解作用是由根系分泌的酸性磷酸酶（Acidphosphatase)、真菌酸性和堿性磷酸酶、細菌堿性磷酸酶來完成。磷酸酶是一種適應性酶，它在缺磷脅迫下，根系分泌的磷酸酶活性將大大提高。已證明酸性磷酸酶是一種主要由根系分泌的胞外酶(Ectoenzyme)，其分泌部位是根尖部位。由于酸性磷酸酶的分泌，促進有機磷的水解可大大改善植物的磷素營養。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學3、有機磷的酶促分解有機磷的水解作用是由根系分泌的酸性磷酸酶65根系與根際生物之間的相互作用能夠促進植物磷的活化和吸收。植物根系與菌根真菌共生，可以擴大根系對磷的吸收范圍，而且菌根可以分泌H+、有機酸等而使菌根際pH降低，還可分泌磷酸酶，從而促進有機磷的分解和無機磷的活化，改善植物的磷素營養狀況。4、根系與土壤生物的相互作用第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學根系與根際生物之間的相互作用能夠促進植物磷的活化和66五、土壤供磷能力及其影響因素第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學五、土壤供磷能力及其影響因素第8章土壤氮磷循環與環境效應環境675.1土壤磷素供應能力是指土壤滿足作物對磷需求的能力。它是一個綜合概念，主要包括土壤磷素供應的強度因素、容量因素、緩沖能力和土壤磷向根表遷移過程。由于土壤磷的存在形態和組分復雜，其植物有效性的大小也難以確定。因此，人們常簡單地把土壤磷分為三個部分來評價土壤磷的植物有效性。三者的關系為：水溶性磷易轉化態磷難溶性磷第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學5.1土壤磷素供應能力水溶性磷易轉化態磷難溶性磷第8章土68

土壤對磷的供應能力，一是決定于土壤溶液中磷的濃度，稱為土壤磷素供應的強度因素I(Intensityfactor)，水溶態磷通常用0.01mol/LCaCl2浸提測定，并根據溶液中的離子強度、pH值和磷酸根的解離常數計算磷的活度。

二是決定于土壤固相補充溶液磷的數量，稱為土壤磷素供應的容量因素Q(Quantityfactor)，它是易轉化態磷（又稱活性磷，LabileP）的數量，即與土壤溶液中磷酸根離子處于平衡狀態的固相磷數量，主要是吸附態磷，也包括新沉淀的無定型或結晶態磷以及易分解的有機態磷。

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學土壤對磷的供應能力，一是決定于土壤溶液中磷的濃度，稱69三是取決于土壤固相補充磷的能力，稱為土壤磷素供應的緩沖能力BC(Bufferingcapacity)。緩沖能力是土壤磷素供應的容量因素(Q)與強度因素(I)的比值，它是表征土壤保持溶液中磷濃度的能力，即土壤向液相補充或釋放磷的能力，主要是通過固相磷的解吸和溶解。

BC=?Q/?I(b=dCs/dCl)上述3項（I、Q、BC)構成了土壤磷素供應能力的主體。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學三是取決于土壤固相補充磷的能力，稱為土壤磷素供應的緩701、土壤pH2、土壤有機質3、無機膠體的種類和性質4、土壤質地5、土壤水分6、土壤溫度5.2影響供磷能力的土壤因素第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1、土壤pH5.2影響供磷能力的土壤因素第8章土壤氮磷循71六、土壤磷素循環與環境效應第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學六、土壤磷素循環與環境效應第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土72ThePhosphorusCycleinSoilSolutionPCropharvestManurePLabileorganicP

StableorganicPFertilizerPLabileinorganicPStableinorganicPSoiltestPRunoffErosionLeaching第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學ThePhosphorusCycleinSoilSo73PhosphorusintheEnvironmentPisanessentialelementforplantsandanimalsHighPisgenerallynon-toxictoplantsoranimalsRelativelyimmobileinsoilPcausesacceleratedeutrophicationExcessivegrowthofalgaeandaquaticplantsLimitsuseofwaterfordrinking,fishing,recreation,etc.第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學PhosphorusintheEnvironmentP74PHOSPHORUSANDWATERQUALITYPhosphorusadditionstonaturalwaterscanstimulateweedandalgaegrowth.Vegetativegrowthandoxygendepletionreducewaterquality.PhosphoruslossesfromagriculturecanbeamajorsourceofPenteringlakesandstreams.第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學PHOSPHORUSANDWATERQUALITYPh75Phosphorus(P)LossProcessesInsurfacerunoff:Soluble(dissolved)PParticulateP(soilparticles)ByleachingDoesphosphorusleach?第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學Phosphorus(P)LossProcessesI76SoilPtoWater:TransportRainfall:Infiltration&PercolationSurfaceRunoff:(DissolvedP)SoilErosion:(ParticulateP)TotalSurfacePLoss:(Particulate&DissolvedP)ReleaseofsolublesoilPtorunoffZoneofsurfacesoilandrunoffinteraction(<5cm)SubsurfacerunoffofPP

Leaching第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學SoilPtoWater:TransportRai77第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學78PLossesduetoRunofffromSERA-IEG17PrunofflossfromfieldswithsimilarsoilPtestvalues,varieswithasite’sslopeandvegetationcoverWell-VegetatedSoilBareSoilLandSlope(%)PRunoffLoss第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學PLossesduetoRunofffromSE79PotentialPlossrelatedtosoiltestPSoilTestPLowPotentialPLossHighMedium第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學PotentialPlossrelatedtoso80SoilP,Cropyield&EnvironmentRelationshipofsoilP(low-optimal),cropresponseandpotentialenvironmentalimpactsofPPercentYieldSoilTestP(lbs/ac)PotentialEnvironmentalProblemsMediumOptimalLow3000100第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學SoilP,Cropyield&Environme81EutrophicationandphosphorusEutrophicationisthetermusedtodescribetheprocessofphosphorusenrichment.

Itcanbedefinedas:

Theover-enrichmentoflakesandriverswithnutrients,usuallyphosphorus,leadingtoexcessivegrowthofalgaeandotheraquaticplants.

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學EutrophicationandphosphorusE82EutrophicationPisusuallylimitingIncreasedalgaerowthDissolveOxygenFishkillPalatabilityisreducedandtoxinsintroduced第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學EutrophicationPisusuallylim83NvsPBehaviorCropUptakePRunoff/ErosionLeachingNRunoff/ErosionLeachingVolatilizationDenitrificationCropUptakeNBehaviorPBehavior第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學NvsPBehaviorCropUptakePRu84ThePhosphorusCycleAnimalmanuresandbiosolidsMineralfertilizersCropharvestRunoffanderosionLeaching(usuallyminor)OrganicphosphorusMicrobialPlantresidueHumusPrimaryminerals(apatite)PlantresiduesPlantuptakeSoilsolutionphosphorusHPO4-2H2PO4-1Secondarycompounds(CaP,FeP,MnP,AlP)DissolutionPrecipitationMineralsurfaces(clays,FeandAloxides,carbonates)WeatheringAdsorptionMineralizationImmobilizationDesorptionInputtosoilComponentLossfromsoilAtmosphericdeposition第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學ThePhosphorusCycleAnimalMine85第三節土壤氮磷流失污染控制2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學86第三節土壤氮磷流失污染控制2022/10/22第8章土一、土壤氮磷流失與水環境二、土壤氮磷流失時空分布特征三、土壤氮磷流失的影響因素四、土壤氮磷流失的控制措施2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學87一、土壤氮磷流失與水環境2022/10/22第8章土壤氮磷循一、土壤氮磷流失與水環境2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學88一、土壤氮磷流失與水環境2022/10/22第8章土壤氮磷循1.暴雨：在降雨事件下,各污染物輸出濃度總體上高于非降雨條件的污染物濃度。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學891.暴雨：在降雨事件下,各污染物輸出濃度總體上高于非降雨條2.土壤淋溶流失：來源于地表徑流和土壤水的向下滲漏，在降雨和灌溉水的作用下，土壤中的氮部分直接以化合物的形式滲到土壤下層，大部分以可溶性的NO3-、NO2-NH4+滲入到土壤下層。淋溶條件：降雨量、灌溉量、施肥量、土壤厚度、滲透性、溫度和地表覆蓋度等。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學902.土壤淋溶流失：來源于地表徑流和土壤水的向下滲漏，在降雨和二、土壤氮磷流失時空特征1、土壤氮磷流失時間變異特征2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學91二、土壤氮磷流失時空特征1、土壤氮磷流失時間變異特征20222、土壤氮磷流失空間變異特征2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學922、土壤氮磷流失空間變異特征2022/10/22第8章土壤氮2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學932022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學9三、土壤氮磷流失影響因素

土地利用方式2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學94三、土壤氮磷流失影響因素

土地利用方式2022/10/22第氣候條件2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學95氣候條件2022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學962022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學9植被覆蓋2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學97植被覆蓋2022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境農田水肥管理與耕作方式2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學98農田水肥管理與耕作方式2022/10/22第8章土壤氮磷循環四土壤氮磷流失控制措施源頭控制措施1）合理進行水肥管理2）氮磷高效品種資源的利用3）合理控水灌溉4）采取適當耕作方式、施肥方式2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學99四土壤氮磷流失控制措施源頭控制措施2022/10/22第8章

膜下滴灌水肥一體化技術把滴灌技術與地膜覆蓋栽培技術結合起來，充分利用滴灌施肥的節水節肥作用，配合地膜覆蓋的增溫保墑作用，從而達到節水、節肥、高產、優質的目的。滴灌水肥一體化技術是借助壓力灌溉系統，將可溶性固體肥料或液體肥料配兌而成的肥液與灌溉水融為一體，均勻、準確、定時、定量地供給作物吸收的一項農業新技術。也就是利用其灌溉系統設備，把灌溉水或溶于水中的化肥溶液加壓(或地形自然落差)、過濾，通過各級管道輸送到田園，再通過滴頭以水滴的形式不斷地濕潤果樹根系主要分布區的土壤，使其經常保持在適宜作物生長的最佳含水狀態。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學膜下滴灌水肥一體化技術把滴灌技術與地膜覆蓋栽培技術結合100遷移過程控制措施1）利用生態措施控制氮磷流失生態緩沖帶濕地生態系統2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學101遷移過程控制措施2022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境2）利用工程措施控制氮磷的流失2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1022）利用工程措施控制氮磷的流失2022/10/22第8章土壤模型與3S技術的應用SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）是由美國農業部（USDA）的農業研究中心JeffArnold博士1994年開發的。模型開發的最初目的是為了預測在大流域復雜多變的土壤類型、土地利用方式和管理措施條件下，土地管理對水分、泥沙和化學物質的長期影響。SWAT模型采用日為時間連續計算。是一種基于GIS基礎之上的分布式流域水文模型，近年來得到了快速的發展和應用，主要是利用遙感和地理信息系統提供的空間信息模擬多種不同的水文物理化學過程，如水量、水質、以及殺蟲劑的輸移與轉化過程。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學103模型與3S技術的應用2022/10/22第8章土壤氮磷循環與探討：滇池區域氮磷土壤污染問題探討地理位置滇池滇池是滇池流域的心，位于昆明市城區西南，是云南最大的高原淡水湖泊，其北端緊鄰昆明市大觀園，南端至晉寧縣內，距市區5公里。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學探討：滇池區域氮磷土壤污染問題探討地理位置滇池滇池是滇池流域104N24°29′—24°28′緯度E102°29′—103°1′經度位于云貴高原中部第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學N24°29′—24°28′緯度E102°29′—103°1105

滇池形狀為弓形，海拔1887.5米，總面積311.338平方公里，分為內湖（草海）與外湖（外海），其中內湖面積10.67平方公里，外湖面積為287.1平方公里，湖長41.2千米，最大寬度13.3千米，平均寬度7．56米，最大水深11.3米，平均水深為5.12米，容積15.931億立方米。2、詳細情況第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學滇池形狀為弓形，海拔1887.5米，總面積31106滇池污染現狀1、昔日的美景出綠柳蔭知岸遠，入紅蓮路蕩舟輕。

玉峰真似蓬萊島，只許遙遙鏡里呈。

——乾隆《雨后昆明湖泛舟騁望》

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學滇池污染現狀1、昔日的美景出綠柳蔭知岸遠，入紅蓮路蕩舟輕。

107第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1082、現狀總體可概括為：水體表面漂浮大量垃圾；水體富營養化導致水葫蘆、藍藻等的蔓生；滇池海岸面積縮減。

第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2、現狀總體可概括為：水體表面漂浮大量垃圾；水體富營養109表面的固體垃圾·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學表面的固體垃圾·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學110瘋長的水葫蘆與綠萍·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學瘋長的水葫蘆與綠萍·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學111嚴重富營養化·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學嚴重富營養化·第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學112湖泊位置湖泊面積

（平方米）水質類別總磷

（mg/l）總氮

（mg/l）透明度

（m）營養程度評價滇池草海7.5＞V0.647.720.62富營養滇池北部西部120.1＞V0.340.810.37富營養滇池東北部12.0＞V0.290.69富營養滇池北部85.0＞V0.280.680.40富營養滇池南部70.0＞V0.670.40富營養滇池外海287.1＞V0.750.39富營養

據調查顯示，草海水質為劣Ⅴ類，綜合營養指數為76.1，屬重度富營養狀態，外海水質達到Ⅴ類地表水標準，綜合營養指數62.5，屬中度富營養化。主要入湖河道29條，水質大多為劣V類。第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學湖泊位置湖泊面積

（平方米）水質類別總磷

（mg/l）總氮

1132022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1142022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學1作業一從環境土壤學失角度分析滇池周圍土壤氮、磷流失影響因素和控制措施。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學115作業一從環境土壤學失角度分析滇池周圍土壤氮、磷流失影響因素和演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew116第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學2022/10/22第117主要內容第一節.土壤中氮素轉化與環境質量第二節.土壤中磷素的轉化與環境質量第三節.土壤中氮磷流失控制2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學118主要內容第一節.土壤中氮素轉化與環境質量2022/10/第一節.土壤中氮素轉化與環境質量一.土壤氮素的含量及其來源二.土壤中氮素的形態三.土壤中氮素的轉化四.土壤氮素管理與環境質量2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學119第一節.土壤中氮素轉化與環境質量一.土壤氮素的含量及一.土壤氮素的含量及其來源含量：一般土壤含量范圍：0.02%~0.50%我國耕地含量：0.04%~0.35%表層高，心、底土低來源：A生物固氮：包括自生固氮、共生固氮和聯合固氮；B降水：1.5-10.5kg/hm2.a；C灌水；D施肥；有機肥、無機化肥目前肥料是農田土壤氮肥的主要來源。

2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學120一.土壤氮素的含量及其來源含量：2022/10/22第8氮素是土壤中活躍營養元素，作物需求量大。和植物需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的應用有力地促進農業生產的發展，開創了農業歷史的新紀元。土壤中氮可以通過一系列化學反應和物理過程以各種形態進入大氣和水體，對局部乃至全球環境產生種種負面影響。圍繞施用氮肥產生的效益與弊端的討論一直是土壤、肥料、地球物質循環、農產品品質、環境科學等多個研究領域密切關注的問題。

2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學121氮素是土壤中活躍營養元素，作物需求量大。和植物需求相比，全世二.土壤中氮素的形態

有機態氮可溶性有機氮<5%；水解性有機氮50~70%；非水解性有機氮30~50%。

無機態氮銨態氮(NH4+)；硝態氮(NO3-)；亞硝態氮(NO2-)。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學122二.土壤中氮素的形態有機態氮

有機態氮

占全氮的絕大部分，95%以上。可溶性有機氮

<5%，主要為：游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物；水解性有機氮50~70%，用酸堿或酶處理而得。包括：蛋白質及肽類、核蛋白類、氨基糖類；非水解性有機氮30~50%，主要可能是雜環態氮、縮胺類。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學123有機無機態氮數量少、變化大，表土中占全氮1~2%，最多不超過5~8%。銨態氮(NH4+—N)：可被土壤膠體吸附，一般不易流失，但在旱田中，銨態氮很少，在水田中較多。在土壤里有三種存在方式：游離態、交換態、固定態。硝態氮(NO3-—N)：移動性大；通氣不良時易反硝化損失；在土壤中主要以游離態存在。亞硝態氮(NO2-—N)：主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數量也極少。在土壤里主要以游離態存在。其他，氨態氮、氮氣及氣態氮氧化合物。速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態氮。2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學124無機態氮速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植全氮有效氮：能被當季作物利用的氮素，包括無機氮(<2％)和易分解的有機氮堿解氮：測得的有效氮。全氮：土壤中氮素的總量。

速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態氮。有效氮速效氮幾個概念2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學125全氮有效氮：能被當季作物利用的氮素，包括無機氮(<2％中國不同地區耕層土壤的全氮含量2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學126中國不同地區耕層土壤的全氮含量2022/10/22第8章土壤三.土壤中氮素的轉化

銨態氮

硝態氮

礦化作用

硝化作用

生物固定

硝酸還原作用NH3N2、NO、N2O吸附態銨或固定態銨水體中的硝態氮

揮發損失反硝化作用吸附固定淋洗損失

有機態氮生物固定有機態氮2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學127三.土壤中氮素的轉化銨態氮土壤氮素的有效化有機氮的礦化（有機氮水解；氨化）硝化（亞硝化；硝化）土壤氮素的損失反硝化——生物脫氮化學脫氮（亞硝酸分解；氨揮發）粘粒對銨的固定生物固定氮素淋洗2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學128土壤氮素的有效化2022/10/22第8章土壤氮磷循環與環境土壤氮素有效化

——有機氮礦化：定義：含氮的有機合化物，在多種微生物的作用下降解為簡單的氨態氮的過程。它包括：水解：氨化：蛋白質多肽氨基酸水解水解肽酶朊酶氨化微生物RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+能量酶2022/10/30第8章土壤氮磷循環與環境效應環境土壤學129土壤氮素有效化

定義：將土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化為硝酸的生物化學過程。第一步：亞硝化作用第二步：硝化作用土壤氮素有效化

——硝化過程：2NO2-+O22NO3-+40千卡硝化微生物2HN4++3O22NO2-+2H2O+4H++

158千卡亞硝化微生物速率：硝化作用＞亞硝化作用＞銨化作用。因此，正常土壤中，