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 、 、 、 、 、 、
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
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
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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)N
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。
栽培耕作 水肥管理
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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；
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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 +
损失
pH
吸附
Fe、Al氧化物保 持的极难溶性 Fe-P, Al-P 慢性、惰性有 机质中的P
无机态P
有机态P
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农 田 生 态 系 统 中 的 钾 素 循 环
固定
释放
固定
释放
固定
风化
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植物
农 田 生 态 系 统 中 的 微 量 元 素 循 环
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思考题
名词概念：土壤养分、大量元素、微量元素、有效养分； 名词概念：土壤养分、大量元素、微量元素、有效养分；矿 化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、 化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用、养分固定 铵态氮和硝态氮在性质上有何区别? 铵态氮和硝态氮在性质上有何区别?二者在土壤中的行为有何 异同? 异同? 把N、P、K称为肥料三要素的道理何在?施用NH４＋肥时为什么 称为肥料三要素的道理何在?施用 要强调深施、覆土和集中施用? 要强调深施、覆土和集中施用? 如何提高酸性土壤中磷肥的利用率? 如何提高酸性土壤中磷肥的利用率?（注：微酸性-中性-微碱 微酸性-中性性范围内P固定最弱；有机质含量较高时， 固定较弱）。 性范围内P固定最弱；有机质含量较高时， P固定较弱）。
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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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。 反硝化作用产生的 和N2O对臭氧有破坏作用。 对臭氧有破坏作用
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。
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)N
SO
侵蚀 或径 流损 失
硝态氮 NO3-
铵态氮 NH4+ 硝态氮 NO2-
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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 ↑
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
硝酸 还原酶
硝酸 还原酶
氧化氮 还原酶
氧化亚氮 还原酶
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土壤氮素损失：挥发、淋失、 土壤氮素损失：挥发、淋失、侵蚀
挥发：土壤中的 转化为氨气（ 而损失的过程。 挥发：土壤中的NH4+转化为氨气（NH3）而损失的过程。 而损失的过程
NH 4 + OH H 2 O + NH 3 ↑
淋失：土壤上层的硝态氮和可溶性有机氮随着土壤水分被淋洗到深层、 淋失：土壤上层的硝态氮和可溶性有机氮随着土壤水分被淋洗到深层、 甚至地下水的过程。 甚至地下水的过程。 侵蚀：由于土壤水蚀或风蚀所导致的土壤氮素养分损失。 侵蚀：由于土壤水蚀或风蚀所导致的土壤氮素养分损失。
第三部分 土壤化学 3、养分循环
1
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
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)N
SO
侵蚀 或径 流损 失
硝态氮 NO3-
+
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植物组织中的P素
动物
农 田 生 态 系 统 中 的 磷 素 循 环
人类
肥料P
菌根促进 根系吸收
秸秆、粪肥等
径流 损失
pH较高的 碱性土壤 上无机P的 主要形态
难溶解 的Ca-P 矿物
易溶 解的 Ca-P