第10章 土壤养分
• 一 土壤养分概述 • 二 土壤中的大量元素macroelements • 三 土壤中的微量元素microelements
一 土壤养分概述
• （一）、植物营养元素 • （二）、土壤养分来源 • （三）、土壤养分消耗途径
（一）、植物营养元素
• 土壤养分是指那些主要依靠土壤供给的植 物生长所必须的营养元素。
大气
45
H
H2O
土壤水
45
O
CO2 O2 大气和土壤空气
6
N
NH4+ NO3-
土壤
1.5
P
H2PO4- HPO42- 土壤
0.2
K
K+
土壤
1.0
S
SO42+
土壤
0.1
Ca
Ca2+
土壤
0.5
Mg
Mg2＋
土壤
0.2
微量营养元素
微量元素 吸收形态
• Cl
Cl-
• Fe
Fe3＋ Fe2＋
• Mn
Mn2+
•B • Zn
2 有机态氮
• 土壤中的氮主要以有机态氮形式存在，它 一般占全氮的95%左右。
• 按照溶解度和水解难易程度可分为三类： 水溶性有机氮；水解性有机氮；非水解性 有机氮。
• 生产上常以全氮量（%），C/N比和水解性 氮含量等作为土壤供氮能力的指标。一般 全氮量低于0.1%的土壤，施氮肥均能获得 增产效果。
• 微量元素（痕量元素）：Fe，，Cu，Zn， B，Cl，Mo
• 有人提出，Si, Ni, Na也是植物必须营养 元素，其中Si属大量元素，Ni, Na属微量 元素。
目前认为植物必需营养元素有16种
（大量元素9种，微量元素7种）：
大量营养元素 主要吸收形态 主要来源 在干物质中的含量（％）
C
CO2
2）、不同的植物含N量不同。含N量最多的是 豆科作物和豆科绿肥作物。
3）、不同器官含N量不同：对同一作物来讲， 幼嫩器官及种子含量高；叶子高于茎、杆、根。
4）、生长时期不同，N在植物体内的分布不同。
（二） 土壤中氮素的来源
• 1 生物固氮作用 • 2 大气降水及雷电现象 • 3 由灌溉水输入的氮 • 4 氮肥
• 铵态氮易被土壤胶体吸附，不易淋失； • 硝态氮不能被胶体所吸附，只存在于土壤
溶液中，极易淋失。
• 铵态氮除主要为交换态及部分存在于土壤 溶液中外，还有一部分被固定在黏土矿物 的晶格中，不能溶解，也不能被交换出来， 从而形成“固定态铵”。在热带地区，固 定态铵可达全氮量的50%以上。
• 在通气不良的土壤中可能会存在NO2- 并不 断累积，造成对植物的毒害。
1 生物固氮
• 大气和土壤中的分子态氮（N2）经过微生物 固定为有机态氮的过程，叫生物固氮。
2 大气降水及雷电现象
• 降水时其中溶解的氮氧化物如NO2，N2O，NO 和NH3随水进入土壤。
• 闪电雷击时N2、H2合成NH3。
–在温带，每年随降水进入土壤的铵态氮和硝态 氮为15kg/hm2。
3 由灌溉水输入的氮
国内外公认的高等植物所必需的营养元素有 16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、 镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。后 13种称为矿质养分。
NC
Cl
S
Mo
Mn B Fe
Cu
Zn
H
Mg
Ca
K
P
O
• 根据植物需要量大小，土壤养分元素可分 为大量元素，中量元素和微量元素。
• 大量元素：N，P，K
• 中量元素：Ca，Mg，S
灌溉和农药残留。
大气沉降
凋落物归 还
施肥、灌溉
（三）、土壤养分的消耗途径
• 植物吸收 • 雨水淋失 • 森林凋落物采收 • 气态逸出损失
二 土壤中的大量
• 土壤中的氮nitrogen • 土壤中的磷phosphorus • 土壤中的钾Potassium •
土壤中的氮nitrogen
• （一）氮在土壤和植物中的含量 • （二）土壤中氮素的来源 • （三）氮的生理作用 • （四）土壤中氮的形态 • （五）土壤氮素的转化 • （六）氮的循环
• 水解性氮含量等级是：
–>100ppm 高 –50-100ppm 中等 –<50ppm 低
（五）土壤氮素的转化
• 1 有机态氮的矿化过程 • 2 硝化过程 • 3 生物脱氮过程 • 4 化学脱氮过程 • 5 铵态氮的晶穴固定 • 6 氮的生物同化作用
• 有的地区，地下水或地表水中含有一定的 铵态氮和硝态氮，用这些水进行灌溉时会 带入土壤一定量的氮素。
4 施用肥料
• 包括农家有机肥和氮素化学肥料。
（三）氮的生理作用
• 氮是植物蛋白质的基本成分，植物缺氮时， 同化碳的能力下降，叶片失绿黄化，易于 衰老，根系发育亦受到抑制。
氮素过量危害 • 1、降低植物体内糖分含量、作物
BO33- B4O72Zn2+
• Cu
Cu+ Cu2+
• Mo
MoO42-
主要来源 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤 土壤
含量 0.01 0.01 0.005 0.002 0.002 0.0006 0.00001
（二）、土壤养分的来源
• 土壤矿物质风化 • 土壤有机质分解 • 大气降水（降尘）和地下水（矿质养分） • 生物固N biological N-fixation • 对耕作土而言，养分还来源于人工施肥、
一 般 把 土 壤 含 氮 量 > 0.2% 者 为 “ 高 ” ； 0.2%~0.1% 之 间 者 为 “ 中 ” ； 0.1%~0.05% 者 为 “低”，< 0.05%者为“极低”。
一般把作物在不施氮区的全年生长期所吸收的 氮量做为土壤供氮能力的良好指标。
2 N素在植物体的含量
1）、除C H O外，N是作物体内含量较多的元素， 在作物体内的总含量为0.3％－5％。
抗性差； • 2、机械组织发育差，易倒伏； • 3、引起作物徒长、晚熟。
氮素形态
（四）土壤中氮的形态
土壤 氮素
无机态氮（全N
含量的1-10%左
右）
溶解态铵 铵态氮 交换性铵
固定态铵 硝态氮、亚硝态氮
有机态氮（占全N含量90%以上 ）
1 无机态氮：
• 占全氮量的1-10%，主要为硝态氮NO3- 和铵 态氮NH4+，都是水溶性的，易于被植物吸收 利用。
（一）氮在土壤和植物中的含量
• 1 氮在土壤中的含量
–我国土壤含氮量（全氮）一般在0.4-3.8g/kg 之间，不同土壤全氮含量有很大差异。土壤有 机质含量丰富的土壤，含氮量较高。
–氮素肥料施用过多往往造成江河湖泊水体的富 营 养 化 (eutrophication) 和 地 下 水 硝 态 氮 （NO3--N）累积从而造成污染。