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会计学重要生命元素,在农业生产中为“肥料三要素”之首。(一)土壤氮素含量及影响因素 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%。 2、影响土壤氮素含量的因素 (1)有机质含量 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、有机质含量愈高 (5)地势 主要是引起水热条件变化 (二)土壤氮素的获取 1、生物固氮(自生和共生固氮菌完成) 2、雨水和灌溉水带入氮 3、施肥(有机肥和化学肥)其中95%以上为有机态氮,无机态氮一般不超过5%。土壤的全氮和有机质含量之间存在高度正相关关系。四川耕地土壤全氮分级面积统计(四)土壤中氮的转化 1、有机氮的矿化——氨化过程 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++3O22NO2-+2H2O+4H+ 硝酸微生物 2NO2-+O22NO3- 3、无机态氮的生物固定三、土壤氮的损失 1、淋洗损失(NO3-的淋失) 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 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。3、氨态氮挥发损失主要发生在碱性土壤中 NH4++OH-NH3↑+H2O 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,促进土壤原来有机氮的矿化和更新。 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,增加土壤有机质和氮的积累。亚硝酸盐是人的致癌物质和植物的有害物质。其产生和积累条件: (1)EhNH4+→NO2-(亚硝化过程)E0=0.345V NO2-→NO3-(硝化过程)E0=0.421V (2)pH 硝化细菌比亚硝化细菌对pH反应敏感。 NO2-易在pH>7.3的碱性环境积累。(3)游离NH4+的影响 氨对硝化细菌的抑制作用大于对亚硝化细菌,大量施用铵态氮肥(特别是NH4HCO3),易造成NO2-积累。 旱育秧NO2-可使水稻幼苗出现青枯病 当NO2->5mg/kg时,青枯开始出现 >15mg/kg时,青枯很快出现。 NO2-可使小麦、玉米烧种、烂芽、烂根以及幼苗死亡第二节土壤磷和硫的循环1、水溶态磷—土壤溶液中的磷 H2PO4-、HPO42-、PO43-,其相对浓度(比例)随溶液pH而变化。 H2PO4-HPO42-+H+,pK2=7.2 当土壤溶液pH=7.2时,H2PO4-和HPO42-各占一半 pH<7.2时以H2PO4-为主 pH>7.2时以HPO42-为主。2、吸附态磷 土壤固相表面吸附的磷酸根离子,主要是配位体交换吸附(专性吸附)。 酸性土中磷的专性吸附剂主要是铁、铝氧化物及其水合物。 石灰性土壤的方解石(CaCO3)对磷的配位交换吸附亦为常见。 3、矿物态磷 占土壤无机态磷的99%以上。石灰性土以磷酸钙盐(Ca-P)为主,酸性土以磷酸铁盐(Fe-P)和磷酸铝盐(Al-P)为主。 (1)Ca-P(钙磷),以磷灰石为主氟磷灰石Ca5(PO4)3F溶度积=10-120.9 氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH溶度积=10-113.7 磷酸八钙Ca8H2(PO4)6溶度积=10-46.9 磷酸三钙Ca3(PO4)2溶度积=10-26.0 磷酸二钙CaHPO4溶度积=10-6.56 溶解度随pH降低而增大。 (2)Fe-P(铁磷) 以粉红磷铁矿FePO4·2H2O为代表,溶度积=10-34.9。 (3)Al-P(铝磷) 以磷铝石AlPO4·2H2O为代表,溶度积=10-30.5。 Fe-P和Al-P的溶解度随pH升高而增大。(4)O-P(闭蓄态磷) 氧化铁胶膜包被的磷酸盐,无效磷。当Fe2O3胶膜还原溶解后,磷被释放。 (二)有机态磷 土壤有机磷含量变化大,一般占土壤表层全磷的20~80%,随土壤有机质含量增加而增加。一般需经矿化为无机磷后才能被植物吸收利用。 土壤有机磷的化学组成,目前大部分为未知,已知者主要有3种。 (1)植素类——植酸与钙、镁等离子结合而成。一般占土壤有机磷总量的20~30%。(2)核酸类——含磷、氮的复杂有机化合物。多数报道占土壤有机磷总量的1~10%。 (3)磷脂类——醇、醚溶性的有机磷化合物,一般约占土壤有机