土壤学课件(第五章)

土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
（二）土壤氮素含量 1. 土壤氮素含量 耕作土壤：耕作层(0.05%－0.5%) 心土层、底土层(0.02%) 草地、林地：0.5%－0.6%。
表5-1 我国不同地区耕层土壤氮素含量状况
地区 东北黑土地区
蒙新地区 青藏地区 黄土高原地区 黄淮海地区
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
2.防止土壤氮的损失 “南铵北硝”。水田土壤不施硝态化肥和避
免频繁的干湿交替。氮肥深施覆土，碱性土少施 碳铵。
三、土壤中氮素的转化
1.有机氮的矿化（氨化） 氨基化——复杂的含氮有机化合物降解为简单的
氨基化合物。
氨化——简单的氨基化合物分解成氨(NH3/NH4+)
2.铵的硝化
NH4+→NO3-分两步
亚硝酸微生物
2NH4++3O2
2NO2-+2H2O+4H+
硝酸微生物
土壤学
2NO2-+ O2
2NO3 -
资源环境学院土地资源与农业化学系
第五章 土壤养分
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
其它养 化肥养 分资源 分资源
沉降、灌溉 生物 固氮
植物需求
养分供应 土壤养分资源
废 生态 弃 环境 物 质量
有机肥
养分资源
挥
发
淋 洗
地下水
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤养分：主要由土壤供给，植物必需的 营养元素。
土壤养分循环是“土壤圈”物质循环的重 要组成部分，也是陆地生态系统中维持生物生 命周期的必要条件。
（一）无机态N 表土占1－2%，最多5－8%，底土可达30%。可
反映土壤供氮能力。 无机态氮包括NH4+－N、NO3-－N、 NO2-－N。 旱地土壤无机氮一般以NO3-N较多，淹水土壤则以
NH4-N占优势。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
（二）有机态氮 占全氮92－98%，平均95%。大部分是腐殖物质。
NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的土壤胶体表 面对NH4+为正吸附，而保持于土壤中；对NO3-为负 吸附（排斥作用），易被淋失。
2.反硝化作用，又称生物脱氮作用
在缺氧条件下，NO3-在反硝化细菌作用下还原 为NO、N2O、N2的过程。
NO3-→NO2-→NO→N2O→N2
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
（1）生物从土壤中吸收养分； （2）生物的残体归还土壤； （3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体， 释放养分； （4）养分再次被生物吸收。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
第一节 土壤氮素
一、土壤中氮素的来源及含量
（一）土壤氮素来源 1.生物固氮（自生、共生和联合固氮） 2.雨水和灌溉水带入氮 3.施肥（有机肥和化学氮肥）
长江中下游地 区
利用情况
旱地 水田 旱地 早地 早地 旱地 水田 旱地 茶园 水田
全 氮(g/kg)
1.50～3.48 1.50～3.50 0.52～1.95 0.52～2.66 0.40～0.97 0.30～0.99 0.40～0.94 0.51～1.15 0.60～1.08 0.80～1.88
地区 华中红壤地区
氮素主要存在于有机质中，二者呈平行正相关关系。
（2）植被: 归还氮素、固定氮素 （3）气候
主要是水、热条件引起有机质的分解与合成 （4）质地
质地愈粘重、有条件变化
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
二、土壤中氮素的形态
土壤全氮—含氮总量，其中95%以上为有机态氮。 土壤的全氮和有机质含量之间存在高度正相关关系
它们需经微生物分解矿化成无机氮后才能为植物吸 收利用。
包括水溶性氮、水解性氮、非水解性氮。
土壤 全氮 （N）
土壤学
土壤氮的形态及其有效性
无机氮（NO3-、NH4+）
水溶性有机氮 有 机 水解性有机氮 氮
难矿化有机氮
＜5% ＜5% 50～70% 30～50%
速效氮 缓效氮
资源环境学院土地资源与农业化学系
3.铵离子的矿物固定
NH4+离子半径为0.148nm，与2∶1型粘土矿物晶 层表面六角形孔穴半径0.140nm接近，陷入层间的孔 穴后，转化为固定态铵。
4.无机态氮的生物固定 无机氮（NH4+、NO3-）
有机氮（生物有机体）
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
四、土壤中氮素的损失
1.淋洗损失（NO3—的淋失）
大量元素养分：N、P、K Ca、Mg、S(中量元素养分)
微量元素养分：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、 Cl 、Ni
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤学
CO2 O2
H2O O2
N、P、K、Ca、Mg、S Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo Cl、Ni…… 资源环境学院土地资源与农业化学系
土壤养分可以反复循环利用，典型的土壤养 分再循环过程包括：
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
有机质C/N ＞30
30～15
＜15
氮的固定量＞矿化量 固定量＝矿化量 固定量＜矿化量
补充化肥
补充有机质
（2）应用“激发效应”调节土壤有机质和氮素平衡 有机质丰富的土壤，施用绿肥等新鲜有机肥产生正
激发效应。
有机质缺乏的土壤，施用富含木质素的粗有机肥， 产生负激发效应。
反硝化的临界Eh约为334mv，最适pH为7.0～8.2， pH小于5.2～5.8的酸性土壤，或高于8.2～9.0的碱性 土壤，反硝化作用显著下降。
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
3.化学脱氮
（1）双分解作用
NH4NO2 → 2H2O + N2↑ （2）亚硝酸分解
3HNO2 → HNO3 + 2NO↑ +H2O
西南地区 华南、滇南地区
利用情况
旱地 茶园、橘园
水田 旱地 水田 旱地 胶园 水田
全 氮(g/kg)
0.60～1.19 0.67～1.00 0.70～1.79 0.36～1.33 0.61～1.92 0.70～1.83 0.60～1.56 0.80～2.06
2.影响土壤氮素含量的因素 （1）有机质含量
（3）氨挥发
主要发生在碱性土壤中
NH4+＋OH-
NH3↑＋H2O
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
五、土壤中氮素的调控
维持土壤氮素平衡——防氮损失、提高氮肥利用率 ——避免有害物质积累
1.维持土壤氮素平衡 氮以有机态氮为主，有机质平衡是氮素平衡的基础。 （1）有机肥与无机氮肥（化肥）配合施用。