第9章土壤养分循环 ◆I.土壤氮素循环 ◆江土壤磷素循环 ◆Ⅲ土壤钾素循环 ◆Ⅳv.士壤钙镁硫 ◆V土壤微量元素 ◆Ⅵ土壤养分平衡与有效性评价 土壤氮素循环 ◆一、陆地及土壤生态系统中氮素循环 二、土壤氮素的获得与作用 ◆土壤氮素的获得 ◆土壤氮素的作用 ◆构成植物体内蛋白质的组成分,而蛋白质是构成生命物质的主要成 分 ◆构成植物体内核酸的组成分,而核酸是合成蛋白质和决定生物遗传性 的物质基础 ◆构成植物体内酶的组成分,而醃影响着植物体内各种代谢过程。 ◆构成植物体内叶绿素的组成分,而叶绿素是植物光合作用的场所
第9章 土壤养分循环 Ⅰ.土壤氮素循环 Ⅱ.土壤磷素循环 Ⅲ.土壤钾素循环 Ⅳ.土壤钙镁硫 Ⅴ.土壤微量元素 Ⅵ.土壤养分平衡与有效性评价 Ⅰ.土壤氮素循环 一、陆地及土壤生态系统中氮素循环 二、土壤氮素的获得与作用 土壤氮素的获得 土壤氮素的作用 构成植物体内蛋白质的组成分，而蛋白质是构成生命物质的主要成 分。 构成植物体内核酸的组成分，而核酸是合成蛋白质和决定生物遗传性 的物质基础。 构成植物体内酶的组成分，而酶影响着植物体内各种代谢过程。 构成植物体内叶绿素的组成分，而叶绿素是植物光合作用的场所
◆构成植物体内维生素的组成分,而维生素是辅酶的成分,且参与植物 的代谢过程 三、土壤氮素的形态与化 ◆土壤氮素的形态 ◆士壤氮素的转化 ◆有机氮的矿化及其影响因素 ◆有机氮的矿化作用主要是在氨化细菌作用下进行,故影响氨化细菌活 性的因素也必然影响有机氮的矿化作用,主要影响因素有: ◆土壤温度:氨化细菌适宜的温度为20-35°c ◆土壤pH:中性环境氨化细菌活动最旺盛 ◆土壤通气状况:良好的通气条件矿化作用速度最快且分解较彻底 ◆土壤含水量:最适宜的士壤含水量为出间持水量的60% 土壤铵的硝化作用及其影响因素 ◆铵的硝化作用主要是在亚硝化和硝化细菌作用下进行,故影响亚硝化 和硝化细菌活性的因素也必然影响有铵的硝化侑用,主要影响因素 有 ◆土壤温度:硝化细菌适宜的温度为30-35℃ ◆土壤pH:微酸性和中性环境硝化细菌活动最旺盛
构成植物体内维生素的组成分，而维生素是辅酶的成分，且参与植物 的代谢过程。 三、土壤氮素的形态与转化 土壤氮素的形态 土壤氮素的转化 有机氮的矿化及其影响因素 有机氮的矿化作用主要是在氨化细菌作用下进行，故影响氨化细菌活 性的因素也必然影响有机氮的矿化作用，主要影响因素有： 土壤温度：氨化细菌适宜的温度为20-35℃ 土壤pH：中性环境氨化细菌活动最旺盛 土壤通气状况：良好的通气条件矿化作用速度最快且分解较彻底 土壤含水量：最适宜的土壤含水量为田间持水量的60% 土壤铵的硝化作用及其影响因素 铵的硝化作用主要是在亚硝化和硝化细菌作用下进行，故影响亚硝化 和硝化细菌活性的因素也必然影响有铵的硝化作用，主要影响因素 有： 土壤温度：硝化细菌适宜的温度为30-35℃。 土壤pH：微酸性和中性环境硝化细菌活动最旺盛
◆上壤通气状况:亚硝化和硝化细菌均为好气微生物,但硝化细菌对通 气条件要求高于亚硝化细菌,故铵的硝化作用必须以良好的通气条件 为前提,-般要求土壤空气含氧量>5%,Eh>400my ◆其它:Cu、Mo等微量元存在可促进硝化酶活性而有助于于硝化作 用,大量施用氨态氮导致土壤中氨大量积累时会抑制硝化细菌的活 性 ◆氮的固定作用 ◆无机氨的生物固定矿化作用生成的铵态氨、硝态氮和某些简单氨基 态氮,通过微生物和植物的吸收同化,形成新的有机态氮而构成生物 有机体组成部分的过程。从氮素循环来看,该过程有利于土壤氮素的 保存和周转。 ◆铵离子的矿物固定—离子直径与2:型粘土矿物晶架表面孔穴大小接 近的铵离子陷入晶架表面的孔穴内,暂时失去其生物有效性而转变为 固定铵的过程。该固定作用主要发生于以:型粘士矿物为主的士壤 中 ◆四、土壤氮素的损失 ◆士壤氮素的损失 ◆淋洗损失
土壤通气状况：亚硝化和硝化细菌均为好气微生物，但硝化细菌对通 气条件要求高于亚硝化细菌，故铵的硝化作用必须以良好的通气条件 为前提，一般要求土壤空气含氧量＞5%，Eh＞400mv。 其它：Cu、Mo等微量元素存在可促进硝化酶活性而有助于于硝化作 用，大量施用氨态氮导致土壤中氨大量积累时会抑制硝化细菌的活 性。 氮的固定作用 无机氮的生物固定—矿化作用生成的铵态氮、硝态氮和某些简单氨基 态氮，通过微生物和植物的吸收同化，形成新的有机态氮而构成生物 有机体组成部分的过程。从氮素循环来看，该过程有利于土壤氮素的 保存和周转。 铵离子的矿物固定—离子直径与2:1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接 近的铵离子陷入晶架表面的孔穴内，暂时失去其生物有效性而转变为 固定铵的过程。该固定作用主要发生于以2:1型粘土矿物为主的土壤 中。 四、土壤氮素的损失 土壤氮素的损失 淋洗损失
◆主要是硝态氮的淋失,是引起水体富营养化的主要原因之一。 ◆气体损失 ◆反硝化作用(生物脱氮) ◆嫌氧条件下,硝态氮在反硝化细菌作用下发生一系列生化还原作用而 形成气态氮(NO、N2O和N2)的过程 ◆反硝化作用实质上是硝化作用的逆过程,必须以严格的嫌气条件为前 提,其影响因素主要有: ◆通气条件土壤含水量超过田间持水量的60%,Eh<320-350mV,即 可产生反硝化作用,当土壤空气氧浓度<03%时,土壤整体被反化 作用所控制。 ◆pH-最适宜的pH为70-82 ◆温度在10-75℃之间,反硝化作用随温度的升高而增强 ◆其它一反硝化作用需要有一定的能源,缺少有机质(<1%)的土壤 中反硝化作用通常因缺少能源而受到抑制。 ◆氨挥发(化学脱氮) ◆在碱性土壤中,NH转变为NH而挥发损失 ◆在氨态氨和亚硝态氮同时并存的土壤中,NHNO2发生双分解作用形 成N而损失。该反应要求较酸的条件(pH5.565)、较高的温度和较
主要是硝态氮的淋失，是引起水体富营养化的主要原因之一。 气体损失 反硝化作用（生物脱氮） 嫌氧条件下，硝态氮在反硝化细菌作用下发生一系列生化还原作用而 形成气态氮（NO、N2O和N2 ） 的过程。 反硝化作用实质上是硝化作用的逆过程，必须以严格的嫌气条件为前 提，其影响因素主要有： 通气条件—土壤含水量超过田间持水量的60%，Eh＜320-350mv，即 可产生反硝化作用，当土壤空气氧浓度＜0.3%时，土壤整体被反硝化 作用所控制。 pH—最适宜的pH为7.0-8.2 温度—在10-75℃之间，反硝化作用随温度的升高而增强 其它—反硝化作用需要有一定的能源，缺少有机质（＜1%）的土壤 中反硝化作用通常因缺少能源而受到抑制。 氨挥发（化学脱氮） 在碱性土壤中，NH4 +转变为NH3而挥发损失 在氨态氮和亚硝态氮同时并存的土壤中，NH4NO2发生双分解作用形 成N2而损失。该反应要求较酸的条件（pH5.5-6.5）、较高的温度和较
干燥的土壤环境,故在-般士壞中很少发生 ◆在酸性土壤中HNO2壤自动分解产生NO ◆五、士壤氮素的调控 ◆土壤氨素的矿化和硝化作用是土壤氮素的有效化过程,反硝化作用和 化学脱氨是土壞氮素的涢失过程,而氮素的生物同化和粘士矿物的固 定作用则是氨素的难效或迟效化过程 ◆土壤氮素调控的目标是通过人为眢种啁周控措施(如耕作、施肥、灌溉 等),最大限度地减少氮素的损失,减少氨素的固定,科学合理地调 控氮素的有效化,以满足作物正常生长发育的需要。 ◆调控土壤氮素有效化速率及氮素的固定 ◆利用土壤酸度调节、水分状况调节(科学灌排)以及适时中耕等措施, 调节土壤中氨化硝化等细菌的活性,从而调控土壤氮素矿化和硝化 作用的速率或强度。 ◆以2:1型粘土矿物为主的土壤应尽可能避兔频繁的干湿交替尤其是在 施用氮肥以后),从而减少铵的粘士矿物固定作用。 ◆合理施用氨肥,减少氮素的损失 ◆施用氮肥是调节土壤氮素状况的重要措施,合理施用氮肥应注意以下 几点:
干燥的土壤环境，故在一般土壤中很少发生。 在酸性土壤中HNO2壤自动分解产生NO。 五、土壤氮素的调控 土壤氮素的矿化和硝化作用是土壤氮素的有效化过程，反硝化作用和 化学脱氮是土壤氮素的损失过程，而氮素的生物同化和粘土矿物的固 定作用则是氮素的难效或迟效化过程。 土壤氮素调控的目标是通过人为各种调控措施（如耕作、施肥、灌溉 等），最大限度地减少氮素的损失，减少氮素的固定，科学合理地调 控氮素的有效化，以满足作物正常生长发育的需要。 调控土壤氮素有效化速率及氮素的固定 利用土壤酸度调节、水分状况调节（科学灌排）以及适时中耕等措施， 调节土壤中氨化、硝化等细菌的活性，从而调控土壤氮素矿化和硝化 作用的速率或强度。 以2:1型粘土矿物为主的土壤应尽可能避免频繁的干湿交替（尤其是在 施用氮肥以后），从而减少铵的粘土矿物固定作用。 合理施用氮肥，减少氮素的损失 施用氮肥是调节土壤氮素状况的重要措施，合理施用氮肥应注意以下 几点：