土壤养分循环.ppt

第一章　　绪论 Sources of nitrogen in soils 土壤氮素来源 生物固N 微生物 (细菌) 逐渐积累 土壤空气中的分子态N2 →离子态NH4+ →有效态N 根瘤菌 与豆科植物共生 固N能力强 (共生固N菌) 腐生菌 自生固N菌 (包括蓝绿藻) 大气降水 含氮氧化物 (NO3- NO2- NO NH4+等) 溶解在雨滴中、随降水进入土壤 灌溉水 硝态N（NO3-N） “肥水” N肥、有机肥 重要来源 速效N * 10. Soil Nutrient Cycling 土壤养分循环 10.1 Nitrogen cycling in soils 土壤氮素循环 10.2 Phosphorous and sulfur cycling in soils  土壤磷和硫的循环 10.3 Potassium, calcium and magnesium cycling in soils 土壤中的钾钙镁 10.4 Micro-element cycling in soils  土壤中的微量元素循环 10.5 Soil nutrient balance and its availability 土壤养分平衡及有效性 生物从土壤吸收无机养分——生物残体归还土壤形成有机质——土壤微生物分解有机质释放无机养分——养分再次被生物吸收。　　　 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。 大量营养元素：N、P、K、 中量营养元素：Ca、Mg、S 微量营养元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl 其它营养元素：C、H、O 植物生长必要元素（16种） 养分循环过程 氮素是重要生命元素， “肥料三要素”之首。 10.1 Nitrogen cycling in soils 土壤氮素循环 Nitrogen cycling in terrestrial and soil ecological systems 陆地及土壤生态系统中的氮循环 土壤氮 素形态 有机态氮：土壤氮的主体，占全氮95%以上。 无机态氮：量很少，占全氮1-2%；微生物活动的产物。 硝态氮（NO3-）：水溶性阴离子存在，易于流失。硝化作用的产物。 铵态氮（NH4+）：水溶性游离态、交换态、少量固定态；有机态氮矿化的第一步产物。很快转化成硝态氮。 亚硝态氮（NO2-）：数量极少。硝化作用的中间产物。 水溶性有机态氮：全氮的5%。简单的含氮化合物，游离氨基酸、胺盐及酰胺类等。 气态氮：土壤空气的主要成分；固氮微生物的直接氮源。 非水解性有机态氮：占全氮30-50%；非水溶性，也不能用一般酸碱使其水解。了解很少。 水解性有机态氮：占全氮50-70%；用酸、碱或酶处理时，能水解成较简单易溶性化合物或直接生成铵化合物的有机态氮。蛋白质及多肽类、核蛋白质类、氨基糖。 Transformation of nitrogen in soils 土壤中氮的转化 有机氮的矿化(mineralization)——氨化过程(ammonification) 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+) 铵的硝化(nitrification) 2NH4++3O2 2NO2-+2H2O+4H+ 2NO2-+ O2 2NO3 - 无机态氮的生物固定(biological fixation or immobilization) 无机态氮 有机态氮化合物 亚硝酸微生物 硝酸微生物 生物吸收同化 铵离子的矿物固定(ammonium fixation) 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。 Loss of nitrogen in soils 土壤氮的损失 淋洗损失（leaching loss） NH4+、NO3-易溶于水，带负电荷的胶体表面对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。 反硝化作用 (denitrification) 又称生物脱氮作用。在缺氧条件下，NO3-在反硝化细