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第六章土壤养分的生物有效性.


(三)不同迁移方式对植物养分供应的贡献
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。 不同各种营养元素,不同供应方式的贡 献是各不相同的,钙、镁和氮( NO 3 - )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。
按吸收效率将作物分为3类:高、中、低效
(三)根系深度与底层土壤养分的有效性
根系分布深度关系着植物从土壤剖面中获 取养分的深度和有效空间。 通常农作物的根深为50-100cm。 植物种类差异和环境因素对根系分布深度 有很大影响: 多年生植物比1年生植物根深 1 年生植物根大部分集中与 0 - 30cm 的表土 层,通常在开花期停止生长 植物可以从底土中吸收养分,不同生育期 有差异
决于植物的蒸腾率和土壤溶液中该养分的浓 度。
凡是影响植物蒸腾作用的因素均会影响质 流的速率,如:温度、光照、相对湿度等。
植物通过质流获取的养分可以由以下公式计
算:
土壤溶液 全生 质流获得养 = 1 植物吸
土壤养分的长距离迁移主要靠质流。
(二)扩散(diffusion)
当根系截获和质流作用不能满足植物需求 时,随根系不断的吸收可使根表有效养分浓度 明显降低,并在根表垂直方向上出现养分浓度 梯度差,从而引起土壤养分顺浓度梯度向根表 迁移。 土壤养分的扩散作用具有速度慢、距离短 的特点。 土壤养分的扩散速率主要取决于养分的扩 散系数。
土壤交换性钾含量 (K+cmol/kg)
0.41 4.10
土壤含水量
4% 2 40 10% 4 55 20% 8 78 30% 10 75
(二)施肥
施肥可增加土壤溶液中养分的浓度,直
接增加质流和截获的供应量。
同时,施肥加大了土体与根表间的养分
浓度差,也增加了养分扩散迁移量。
12
交换性钾 (mmol/kg 土)
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。
一.化学浸提的有效养分
(一)化学有效养分的提取 提取土壤有效养分的化学浸提剂 , 因营养 元素和土类型的不同而异。 提取原理:化学法和物理化学方法(如电 超滤法)。 (二)化学有效养分测定值的相对性 不同化学浸提方法所测出的“有效养分” 的数值在很大程度上取决于浸提剂的类型, 不同方法间缺乏相互比较的基础。
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。
K+的吸附数量(Q)
土壤A
土壤B Q
IA 土壤A
IB 土壤B
土壤溶液中K+的强度(I) 两种不同容量土壤对K+缓冲力比较的图示
第二节
土壤养分的空间有效性
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,
第六章
理论与实践

何为根际土?根际土如何进行采集?根际土 与非根际土在土壤理化性状及生物学特性方 面有何区别?
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:一是以矿质养分为主;二是位 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:
(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。
第一节
土壤养分化学有效性
化学有效养分是采用不同化学 方法从土壤中提取出的对作物有效 的养分。
二、影响根系生长的环境因素
(一)土壤物理因素
土壤容重增加意味着紧实度变大,大孔 隙减少,根的伸长速度降低,平均直径减少。 主根伸长受阻会激发侧根的发展,形成 密集的表层根系。
不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况
1.35g/cm3
1.50g/cm3
根系形态的改变不一定降低根的总表面积, 而影响养分吸收。 通常根系生长最适温度范围在20~250C之间。 土壤温度过高,蛋白质变性,根老化。 土壤温度过低,根系生长受抑制,直接影响吸 收;另外,低温还能降低土壤养分的供应,使 地上部生长缓慢。
在作物根毛的性状中,根毛长度、比表面 积系数较重要。
6种作物根系和根毛 性状的比较
作物种类 根半径 根毛数 根毛长度 根毛直径 根毛表面/根表面 (条/cm根) (um) (um) (mm ) 290 5.7 0.7 小 麦 0.108 560 300 4.8 0.124 1.6 莴 苣 1270 600 3.9 3.8 蓟 菜 0.056 890 430 4.3 2.5 蕃 茄 0.107 1650 40 11.0 0.2 洋 葱 0.225 1180 40 4.0 0.3 胡萝卜 0.107 1810
土壤饱和水溶液中几种养分的浓度*
养分种类 NO3NH 4 + 养分浓度(mmol/L) 0.1-2.0 0.1-2.0
H2PO4-+HPO42K+ Ca 2+ SO42Mg2+
0.001-0.02
0.1-1.0 0.1-5.0 0.1-10.0 0.1-5.0
*土壤是美国北部中性淋溶土
H2O
H2O
10
8
6 4 2 0
施肥土壤 D =27×10-7
未施肥土壤 D = 5.3× 10-7 耗竭土壤 D = 1.2×10-7
0 2 4 6 8 10 12
距根表距离 (mm)
施钾对提高土壤钾有效性的影响 (D为扩散系数 单位:cm2/s)
(三)养分的吸附与固定
吸附与固定使磷、钾、锌、锰、铁等营 养元素的移动性变小。 向土壤直接供应有机螯合态肥料,或者 施用有机肥,可减少养分的吸附和固定。
23.9
30.4 29.4 70.1 14.8
7.MeugepqkoB 法 (NH4)2 C2 O4 +NH4HCO3
46.9
(三)化学有效养分与植物吸收量的相关性 由于化学浸提法测定的有效养分是相对 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
的实际吸收量、生长状况和产量水平。 (四)化学有效养分在推荐施肥中的应用
二、影响根系生长的因素
土壤物理因素 土壤养分状况 土壤pH与Ca、Al 有机物
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(又称主 根系),粗细悬殊较大,根长和总吸收 表面积都小于须根系。
植物根系形态与施磷生长效应间的关系 (地上部干物重mg/株)
燕麦对无机态与有机态磷源的吸收量
磷肥种类 磷总吸收量
(P mg/盆)
来自肥料中的磷
吸收量(P mg/盆) 占总百分率
Ca(H2PO4)2
BAPA*
12.1
16.5
2.3
6.4
19
39
*BAPA系有机态含磷化合物
第三节 植物根系的生长与养分 有效性
一、植物根的特性
形态结构 根毛 根系分布深度 根系密度
舂小麦不同生育期从各土层的相对吸磷率(%)
生育期 舂小麦吸磷总量
(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。它表示有多大比例的土壤体积向根供应 养分。
植物根获取土壤养分的模式图
地上部
土壤
3
2

(1、截获
1
2、质流 3、扩散)
土壤养分向根表的迁移有两种方式: 即质流和扩散。
(一)质流( mass flow )
植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土
壤与土体之间出现明显水势差,土壤溶液中
的养分随水流向根表迁移。
其特点是:运输养分数量多,养分迁移
的距离长。养分通过质流到达根部的数量取
根毛的作用: 根系的外表面积增加,缩短了养分迁移到根 表的距离,增加总吸收表面积。 加强共质体的养分运输(胞间连丝密度大)
钾吸收速率 (pmolcm-1s-1)
0.6
0.5 0.4
0.3 0.2 玉米 洋葱 0 20
番茄
油菜
黑麦草属
0.1
0
40
60
80
根毛园柱体的容积 (mm3 /cm)
在粉沙土壤上,植物根毛容积对吸K+速率的影响
植物种类 罗汉松 根形态 直径(cm) 根毛
施磷量(mg/kg)
0 10 30 90


>1 0.2~0.3 0.1~0.2 0.1~0.2
9 9 11 29 无 3 3 5 71 无 少 量 10 16 38 61 多而长 2 9 60 243
Байду номын сангаас
(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。 长度:0.1-1.5mm 直径: 0.005-0.025mm 密度:50-500条/mm2
在实际中常用化学有效养分含量作为推
荐施肥的依据。
建议施磷量(kg/ha)
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