6.土壤养分的有效性
不同方法间缺乏相互比较的基础。
不同浸提剂提取15种土壤所测得有效磷的平均含量
测定方法 1.Olsen 法
2.Machiqin 法 3.Al-Abbas-法 4. 双酸法 5.MehlichIII法
浸提液种类
NaHCO 3 (NH4)2CO3
有效磷 (Pmg/kg) 24.9 23.9
NaOH+Na2C2 O4
75
50
25
80
160 240 土壤有效磷含量(mg/kg P)
不同地区土壤有效磷含量与建议施磷量的关系
二 、养分的强度因素与容量因素
(一)养分的强度因素(I) 是指土壤溶液中养分的浓度。强度因素是土壤 养分内供应的主要因子。 (二)养分的容量因素(Q) 是指土壤中有效养分的数量,也就是不断补充强 度因子的库容量。 容量因素对强度因素的补充不仅取决于养分库容 里量的大小,还决定于储存养分释放的难易程度。 这要受到土壤、水分、温度、通气等土壤条件以及 植物根系生长的影响。
10oC 15oC
20oC
25oC
30oC 35oC
根区温度对马铃薯幼苗根形态和地上部生长的影响
(二)土壤养分状况
养分供应浓度 0.01 mM
根系趋肥性 施肥促进根系生长
硝酸盐信号作用
1.00 mM 0.01 mM
养分浓度---调控根系形态和构型的信号物质
(三)土壤pH与钙、铝等阳离子的浓度
根系生长对钙的需要量因作物种类而异,也 与环境的pH和Al3+的浓度有关。
3.缓冲因素(缓冲容量)
K+的吸附数量(Q)
土壤A
土壤B Q
I 土壤A
I
土壤溶液中K+的强度(I)
土壤B
两种不同容量土壤对K+缓冲力比较的图示
第二节
一、养分位置与有效性
土壤中有效养分只有达到根系表面才能为植 物吸收,成为实际有效养分。对于整个土体来说, 植物根系仅占据极少部分空间,平均根系土壤容积 百分数大约为 3% 。因而养分的迁移对提际养分有效性
根际是指受植物根系活动的影响,在物 理、化学和生物学性质上不同于土体的那部 分微域土区。 根际的范围很小,一般在离根轴表面数 毫米之内。 根际的许多的化学条件和生物化学过程 不同于原土体。其中最明显的就是根际pH、 氧化还原电位和微生物活性的变化。
根际动态过程中的化学反应
土壤含水量
4% 2 10% 4 20% 8 30% 10
4.10
40
55
78
75
第三节
植物根系的生长与养分有效性
一、植物根系的特性
(一)形态结构
单子叶植物的根属须根系,粗细比较均匀,根长和表 面积都比较大。双子叶植物的根属直根系,粗细悬殊较大, 根长和总吸收表面积都小于须根系。
(二)根毛
除洋葱、胡萝卜等少数植物没有根毛或根毛少 而短之外,大多数农作物的根系都有根毛。根毛的 存在缩短了养分迁移到根表的距离,增加总吸收表 面积。根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。
HCl+H2SO4 HAc+NH4NO3 +NH4F+HNO3 +EDTA NH4HCO3 +DTPA
30.4
29.4 70.1 14.8 46.9
6.Soltanpour 法
7.MeugepqkoB 法 (NH4)2 C2 O4 +NH4HCO3
AAS
ICP
(三)化学有效养分与植物吸收的相关性
(1)土壤中矿质态养分的浓度、容量与动态变化; (2)根对养分的获取与养分向根表迁移的方式与速 度; (3)在根系生长与吸收的作用下,土壤中养分的有 效化过程以及环境因素对养分有效化的影响。
土壤养分化学有效性
第一节
土壤测试
233
标准方法 速测方法
指标和分级
化学有效养分是指土壤中存在 的矿质态养分,主要包括可溶性的 离子态与简单分子态养分,易分解 态和交换吸附态养分以及某些气态 养分。化学有效养分通常可以采用 不同的化学方法从土壤中提取出来。
•养分梯度变化 •根际pH变化 •氧化还原势 •水分变化 •根分泌物 •根际微生物分泌物 •病原微生物 •非病原微生物 •其它根际微生物 • VA菌根
· 酸碱平衡 · 沉淀-溶解平衡 · 吸附-解吸附平衡 · 络合-解离平衡
一、根际养分
(一)根际养分浓度分布 根际养分的分布与土体比较可能有以下三 种状况:
410 450 680 900
1.38 2.28 3.79 5.02
影响根际养分分布的因素
土壤因素:类型、质地、养分含量、水分 养分因素:种类、形态 植物因素:种类、基因型、根的部位、年龄 农事因素:施肥、灌水
由于化学浸提法测得有效养分是 相对值,在应用前需要与生物试验 的结果进行相关研究。化学有效养 分测定数值有时很难反映植物的生 长状况和产量水平。
一.化学浸提的有效养分
(四)化学有效养分在推荐施肥中的应用
在实际中常用化学有效养分含量 作为推荐施肥的依据。
一.化学浸提的有效养分
建议施磷量(kg/ha)
*土壤是美国北部中性淋溶土
H2O
H2O
H2O
截获
质流
扩散
三、影响养分移动的因素
养分向根表的迁移受到根系吸收和土壤供应 两方面的影响。
(一)土壤湿度—扩散 (二)养分浓度—梯度 (三)土壤质地—吸附固定
土壤含水量对K+扩散率(K+mg/cm2天)的影响
土壤交换性钾含量 (K+cmol/kg)
0.41
1.生物有效养分
2.化学有效养分
1 2
土壤有效养分示意图
二、养分向根表的迁移
地上部
土壤
3
2
根
1
土壤中养分到达根表有两种机理:其一是根对 土壤养分的主动截获;其二是在植物生长与代谢活 动(如蒸腾、吸收等)的影响下,土壤养分向根表 的迁移。
截获是指根直接从所接触的 土壤中获取养分而不经过运输。 截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分,它主 要决定于根系容积大小和土壤中 有效养分的浓度。
在植物养分吸收总量中,通过根系 截获的数量很少。大多数情况下,质流 和扩散是植物根系获取养分的主要途径。 对于不同营养元素来说,不同供应方式 的贡献是各不相同的,钙、镁和氮 ( NO3- )主要靠质流供应,而 H2PO4- 、 K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式。在 相同蒸腾条件下,土壤溶液中浓度高的 元素,质流供应的量就大。
根际养分分布类型
根际富集:截获+质流 > 吸收量 根际亏缺:截获+质流 < 吸收量 不 变 化:截获+质流 = 吸收量
+
养分浓度
1 3
0
2
0 1 2 3 4
离根表距离(mm)
不同条件下根际养分浓度变化模式图
(1、积累 2、亏缺 3、持平)
玉米的水分吸收与根际钠,氯积累的关系
水分吸收
(蒸腾ml/cm×10)
土壤养分供应强度与容量的示意图
强度
土壤溶液中养分浓度 快 活性养分库 慢
容量
在生长期内 释放的养分 很慢
土壤矿物和 有机残留物 田间根系体积
表示土壤保持一定养分强度的能力。 它关系着养分供应的速度,反映强度随 数量变化的关系。可以用△Q/△I 的比 率来表示,比率越大,土壤养分的缓冲 力就越强。 应用强度 / 容量关系描述土壤养分 有效性,可以从养分转化的动态过程来 考虑养分的有效性。
第六章
土壤中各种营养元素的全量是很丰 富的,但其中绝大部分对植物是无效的, 只有少部分在短期内能被植物吸收的土 壤养分才是植物的有效养分。 土壤中的生物有效养分具有两个基 本特点: 一:以矿质养分为主; 二:位置接近植物根表或短期内可 以迁移到根表的有效养分。
“土壤养分生物有效性”的含义有三方面:
植物根获取土壤养分的模式图
地上部
土壤
3
2
根
(1、截获
1
2、质流 3、扩散)
部分养分离子在不同介质中的扩散系数
离子种类 K+ H2PO4NO3Ca2+ Mg2+ K+ H2PO4NO3介 质
250C水 250C水 250C水 250C水 250C水 土 壤 土 壤 土 壤
扩散系数D(cm2/s) 1.98×10-5 0.89×10-5 1.90×10-5 0.78×10-5 0.70×10-5 10-7~10-8 10-8~10-11 10-6~10-7
不同根系密度情况下,土体向根 供应磷、钾养分的相对有效体积
土层深度 根系密度 (cm) (cm/cm3)
0~10 >10 >72 > 2
养分供应的相对有效体积(%)
磷 20 5
钾 50 12
二、影响根系生长的环境因素
(一)土壤物理因素
二、影响根系生长的环境因素
通常根系生长最适温度范围在20~250C之间,土壤温度 过高或过低都可能抑制根系的生长。
(Kg/ha天)
土层深度(cm) 0~30 31~50 83.3 58.8 67.4 8.1 17.8 15.5 51~75 5.9 16.3 12.0 76~90 2.7 7.1 5.1
孕穗期 开花期 灌浆期
0.345 0.265 0.145
(四)根系密度与养分空间有效性
根系密度是指单位土壤体积中根的总长度,表 示有多大比例的土壤体积向根供应养分。
钾吸收速率 (pmolcm-1s-1)
0.6
0.5 0.4
0.3 0.2 玉米 洋葱 0
番茄
油菜
黑麦草属
0.1
0
20 40 60 80 根毛圆柱体的容积 (mm3 /cm)