土壤与环境的质能交换

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1、第三章土壤与环境的质能交换第一节土壤养分及其平衡植物生长发育必要元素16种:碳、氢、氧氮、磷、钾、钙、镁、硫等大量元素铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯等微量元素一、土壤养分的形态有效态无效态有效态：是指植物能够直接吸收利用的养分，包括水溶性养分和代换性养分。无效态：包括缓效养分，难溶性养分和土壤有机质和微生物的养分。而土壤有效态和无效态养分含量称为全量养分.一）、土壤氮素形态1.无机态无机态氮占1—3%，氮主要为铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3—），有时短期内也可能存在亚硝态氮（NO2—）。土壤中铵态氮和硝

2、态氮都是水溶性的，前者主要为交换态，后者是土壤溶液的主要成分，也是能为植物直接吸收的速效养分。2.有机态占总量的95%以上，按照溶解度的大小，以及水解的难易分为三类：水溶性有机态氮、水解性有机态氮和非水解性有机态氮3.气态惰性氮：N2活性氮：氮的氧化物（NO2、N2O、NO）铵态氮（NH4-N）硝态氮（NO3-N）二）、土壤磷素的形态1.有机磷植素、核酸类、磷脂类2.无机磷a.水溶态磷H2PO4-、HPO42-、PO43-b.吸附态磷离子交换和配位体吸附c.矿物态磷土壤中无机磷几乎99%以上以矿物

3、态存在1）磷酸钙类化合物（Ca-P）2）磷酸铁和磷酸铝类化合物（Fe-P、Al-P）主要存在于酸性土3）闭蓄态磷（O-P）闭蓄态磷是由氧化铁胶膜包被的磷酸盐主要存在于酸性土（石灰性土壤中包被的胶膜是难溶性的钙质化合物）三）、土壤钾素形态1.水溶性钾2.代谢交换性钾3.缓效性钾4.结构钾四）、土壤钙形态五）、微量元素（1）无机态包括矿物态、交换态和水溶态三种，主要形式（2）有机态含量很少，多以络合或吸附态存在，有机质分解、释放容易被利用a.铜b.铁、锰、锌c.钼d.硼二、土壤养分的循环一）、土壤中氮素转

4、化1.有机氮的矿化1).氨基化作用2).氨化作用2.硝化1).生物化学过程2).条件3).结果3.反硝化1).过程2).条件(pH微碱性、严格厌气环境)3).结果4.氨挥发1).过程2).条件3).结果5.氮素的生物固定1).过程2).条件一般认为有机质C/N比值大于30：1，将会使植物缺氮现象更严重；但比值小于15：1时，则植物可从有机质矿化过程中获得有效氮的供应3).结果6.氮循环二）、土壤中磷素固定、释放1、土壤磷有效性：近似可用溶解度判断2、磷的释放1)有机磷：C/P=200~3002)无机磷：

5、溶解3、土壤磷的固定1)化学沉淀固定（主要）2)表面化学固定3)闭蓄固定4)生物固定提高土壤磷素有效性的途径：（1）调节土壤pH一般pH值6—7时，P有效性最大，但仅有10%—30%被利用。（2）增加有机质有机胶体的被覆作用、有机胶体络合作用有机酸的溶解作用、有机阴离子与磷酸根竞争专性吸附点（3）土壤淹水淹水条件可提高闭蓄磷的有效度（4）集中施肥三）、土壤中钾素转化土壤钾的固定影响因素：1）粘粒矿物的类型2）土壤质地3）土壤水分条件4）土壤酸碱度土壤钾的释放第二节土壤水分及其平衡一、土壤水的数量和

6、形态1、土壤含水量质量含水率：指土壤中水分重占烘干土重的百分数。容积含水率：指土壤水分的容积占土壤容积的百分数。一定土层中水层厚度：土壤水贮量：一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。2、形态1)吸湿水2)膜状水3)毛管水4)重力水吸湿水固相土粒靠其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水，附着于土粒表面成单分子或多分子层，称为吸湿水。吸湿水的特点：水分子呈定向紧密排列、密度1.2~2.4g/cm3、无溶解能力、不能以液态水自由移动，也不能被植物吸收。吸湿水达到最大值，此时的土壤吸湿水量就叫做最

7、大吸湿量。膜状水吸湿水达到最大后，土粒还有剩余的引力吸附液态水，在吸湿水的外围形成一层水膜，这种水分称为膜状水。当膜状水达到最大厚度时的土壤含水量称为最大分子持水量。膜状水能从膜厚的地方向薄的部位移动，这部分能移动的水可被作物吸收利用。作物无法从土壤中吸收水分而呈现永久凋萎，此时的土壤含水量就称为凋萎系数。毛管水、重力水靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分称为土壤毛管水。毛管水的特点：这种水可以在土壤毛管中上下左右移动、具有溶解养分的能力、作物可以吸收利用。毛管水的数量主要取决于土壤质地、腐殖质含量和

8、土壤结构状况。根据土层中毛管水与地下水有无连接，通常将毛管水分为：毛管支持水和毛管悬着水毛管悬着水达到最大时的土壤含水量称为田间持水量。数量上田间持水量＝吸湿水＋膜状水＋毛管悬着水田间持水量的变化范围：砂土为：160~220g/kg；壤土为：220~300g/kg；粘土为：280~350g/kg。土壤毛管水从地下水吸取水分的示意图Ⅰ.自地下水面向上供水的毛管水的网Ⅱ.充水的粗毛管供水⒈土粒⒉细毛管⒊排除毛管水的大孔隙⒋束缚水占的孔隙⒌充水