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由土壤提供的植物生長所必須的營養元素。土壤中能直接或經轉化后被植物根系吸收的礦質營養成分。包括氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂 (Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、硼(B)、鉬(Mo)、鋅(Zn)、錳(Mn)、銅(Cu)和氯(Cl)等13種元素。 養分的分類為大量元素、中量元素和微量元素。在自然土壤中,主要來源於土壤礦物質和土壤有機質、其次是大氣降水、坡滲水和地下水。在耕作土壤中,還來源於施肥和灌溉。根據植物對營養元素吸收利用的難易程度,分為速效性養分和遲效性養分。一般來說,速效養分僅占很少部分,不足全量的1%,應該注意的是速效養分和遲效養分的劃分是相對的,二者總處於動態平衡之中。土壤內部複雜的轉化過程;植物吸收利用;淋失;氣態化損失;侵蝕流失;人為活動引起的損失;

1 土壤養分 -形態

一、根據在土壤中存在的化學形態分為

(1)水溶態養分:土壤溶液中溶解的離子和少量的低分子有機化合物。

(2)代換態養分:是水溶態養分的來源之一。

(3)礦物態養分:大多數是難溶性養分,有少量是弱酸溶性的(對植物有效)。

(4)有機態養分:礦質化過程的難易強度不同。

土壤養分土壤養分
二、氮的形態與轉化

1、氮的形態:(全氮含量0.02%——0.3%)

(1)無機態氮:銨離子和硝酸根離子,在土壤中的數量變化很大,1——50mg/kg

(2)有機態氮:A、腐殖質和核蛋白,大約佔全氮的90%,植物不能利用;

B、簡單的蛋白質,容易發生礦質化過程;

C、氨基酸和醯胺類,是無機態氮的主要來源。

(3)氣態氮:

2、氮的轉化:

有機態氮的礦質化過程:氨化作用、硝化作用和反硝化作用;

銨的固定:包括2:1型的粘土礦物(依利石、蒙脫石等)對銨離子的吸附;和

微生物吸收、同化為有機態氮兩種形式。

三、磷的形態與轉化

1、形態(土壤全磷0.01%——0.2%)

(1)有機態磷:核蛋白、卵磷脂和植酸鹽等,佔全磷總量的15%——80%;

(2)無機磷:(佔全磷20%——85%)

根據溶解度分為三類

A、水溶性磷:

一般是鹼金屬的各種磷酸鹽和鹼土金屬一代磷酸鹽,數量僅為0.01——1mg/kg。在土壤中不穩定,易被植物吸收或變成難溶態。

B、弱酸溶性磷:

主要是鹼土金屬的二代磷酸鹽即CaHPO4和MgHPO4,存在於中性和微酸性土壤中。不溶於水而溶於弱酸溶液中,植物可吸收利用;數量為幾十mg/kg。水溶性和弱酸溶性磷為速效磷。

C、難溶性的無機磷化合物,占無機磷的絕大部分。植物很難利用。在中性和鹼性土壤(石灰性土壤)以磷酸鈣、磷酸鎂、磷酸八鈣、磷灰石等形式存在;在酸性土壤中,以磷酸鐵、磷酸鋁、磷鐵礦和磷鋁石等形式存在。

2、轉化

A、磷素的有效化過程:

土壤中的遲效難溶性的無機磷在碳酸和有機酸的作用下,可轉化為速效磷;遲效的有機磷在微生物的作用下,進行水解逐漸釋放出磷酸(根),被微生物和植物吸收利用。

B、磷的固定

在石灰性土壤中,速效磷容易和鈣形成磷酸三鈣,如鈣數量較多,可進一步形成磷酸八鈣以及磷灰石等難溶性鹽;在酸性土壤中,與氫氧化鐵、氫氧化鋁膠體形成磷酸鐵和磷酸鋁。土壤pH在6.5——7.5時,磷的有效化程度較高。

四、鉀的形態與轉化

1、形態(以K2O計為0.5%——2.5%之間)根據對植物的有效性,分為

水溶性鉀

交換性鉀(幾十到幾百mg/kg)。

緩效性鉀:在2:1型粘土礦物中固定的鉀和黑雲母中的鉀;

難溶性鉀:在原生礦物如鉀長石、白雲母中的鉀。佔全鉀數量的95%以上。2、轉化

2、轉化

A、鉀的有效化過程

難溶性的鉀和緩效性鉀在微生物以及有機酸的作用下,釋放出來。施用硅酸鹽細菌肥料,能直接分解正長石;

B、鉀的固定:進入到粘土礦物的晶穴中。

五、微量元素的形態與轉化

1、形態

礦質態:主要是原生礦物和粘土礦物中,很難溶解;

交換性離子態:主要是各種陽離子及其羥基離子,少量為交換性陰離子,數量一般不超過10mg/kg。

溶解性態:在水溶液中,數量低;

絡合態:與有機配位體形成絡合物,比較穩定。

2、轉化

與土壤的pH值有關。

在石灰性土壤中,鐵、鋅、錳、銅、硼容易形成難溶性的鹽類,有效性低,在酸性土壤中有效性較高。

2 土壤養分 -含量

土壤養分土壤養分含量因土而異,變化極大
土壤養分含量因土而異,變化極大,主要取決於成土母質類型、有機質含量和人為因素的影響。中國耕作土壤的主要養分含量為:氮0.03~0.35%;磷(P2O5)0.04~0.25%;鉀(K2O)0.1~ 3%;其他養分的含量通常分別在百萬分之幾或十萬分之幾左右。土壤養分的總貯量中,有很小一部分能為當季作物根系迅速吸收同化的養分稱有效養分;其餘絕大部分必須經過生物的或化學的轉化作用方能為植物所吸收的養分稱潛在養分。一般而言,土壤有效養分含量約佔土壤養分總貯量的百分之幾至千分之幾或更少。故在農業生產中,作物經常出現因某些有效養分供應不足而發生缺素症的現象(見植物缺素症)。據統計,中國耕地幾乎普遍缺乏有效氮素,近2/3的耕地缺乏有效磷素,有1/3的耕地缺乏有效鉀,必須藉助肥料以彌補其不足。

3 土壤養分 -分類

土壤養分土壤養分按其化學形態可分有機態和無機態
存在狀態及有效性  土壤養分按其化學形態可分有機態和無機態兩大類。植物以吸收無機態養分為主,吸收有機態養分較少。按其存在狀態可分為:①液相溶解狀態。即溶解於土壤溶液中的呈離子態存在的土壤養分,如N喠、N囶、P圐、K等。②固相吸附態。即吸附在土壤膠體表面的離子態養分,主要是吸附在帶負電荷膠體表面的陽離子,如吸附性N喠、吸附性K、吸附性Ca等。③固相狀態。即存在於土壤礦物和有機質及難溶性鹽類中的養分,其組成和結構都較複雜。

就它們對植物的有效性而言,液相溶解態養分是最易為植物吸收的有效養分;固相吸附態養分在轉變為液相溶解態養分后也能為植物吸收,而且這個轉變過程進行較快,故也屬有效養分;固體養分必須經歷一系列生物化學或化學反應逐步轉化為固相吸附態和液相溶解態養分時,方能為植物吸收,因而屬潛在養分。這3種狀態的養分在土壤中處於相互轉化的動平衡之中,有效養分與潛在養分之間並無絕對的界限。在一定條件下,有效養分也可以轉變為潛在養分。 3種狀態養分之間以及它們與植物之間的關係可用下圖表示:

4 土壤養分 -因素

土壤養分土壤養分
影響土壤養分有效性的主要因素  土壤養分的有效性除受其存在狀態的影響外,還取決於下列因素:

①固相養分轉化為溶解態養分的速度。這是一個複雜的過程,主要取決於土壤礦物質的風化作用(分解作用)、溶解作用、化學固定作用、離子交換作用以及有機質的礦化作用等。這些作用受土壤礦物類型、有機質含量、質地、通氣和水分狀況以及pH值等的制約。

②土壤溶液中養分的強度因素和容量因素。土壤養分的強度因素(以 I表示)是指土壤溶液中養分的濃度;容量因素 (以Q表示)是指土壤液相和固相中能迅速為植物吸收同化的有效養分的總貯量。土壤養分強度因素大或容量因素大,土壤中養分的供應能力也大,反之則小。二者的比值(即△Q/△I=B)可用以表徵土壤的養分緩衝能力(維持土壤溶液中的養分濃度不變的能力),是影響根面養分濃度和植物最佳養分臨界濃度(植物正常生長時需要保持的限度濃度)的主要因子。

③土壤養分與植物根面接觸狀況。有效養分如不與植物根面接觸,對植物而言仍屬無效養分。養分與植物根面接觸的途徑有三:一是根系截獲。植物根系在土壤中生長延伸過程中必將要與土壤顆粒接觸,土壤顆粒上呈離子態的養分與根面發生接觸交換(即不通過土壤溶液而進行的離子交換作用)。因植物根系在土壤中所佔的體積較小(約佔土壤總體積的1~5%),作物由此種方式吸收同化的養分數量一般只佔作物吸收的總養分量的百分之幾,遠不能滿足作物對養分的需要。二是質流。植物因葉片的蒸騰作用而大量失水,在根區形成一個水分虧缺區並與周圍土壤產生水分梯度(水位差),從而使周圍水分不斷地向根面運動,稱為質流。在發生質流時,土壤中的養分也隨之而流向根區供植物根系吸收。

質流供應養分的量取決於植物的蒸騰係數及土壤溶液中的養分濃度。養分隨質流進入根區的速度大於作物吸收養分的速度時,養分在根面有積聚現象;反之,則根面成為養分虧缺區。而當二者速度相等時根面附近的養分濃度維持不變。通常認為,質流在為作物提供鈣、鎂、鋅、銅、硼(有時還有S囼和N囶)等養分上有重要意義。三為擴散。當根面成為養分虧缺區時在根面與土體之間形成養分濃度梯度(濃度差),土體中的養分便向根面移動供植物吸收同化。一般認為,土壤溶液中通常濃度較低的磷、鉀以及銨等養分主要是通過擴散到達根面的。影響養分擴散的因素主要是土壤的肥力水平和含水量。在肥沃的土壤中,根面與土體之間養分濃度梯度較大,因而養分擴散速度較貧瘠土壤迅速,單位時間內根面吸收的養分也較貧瘠土壤多。在缺水土壤中,由於土壤的空隙增多而減小了擴散截面,使擴散途徑的曲折增多,降低了擴散係數。

5 土壤養分 -調節

土壤養分的貯量及其有效性也可通過人類的耕作活動進行調節,如①施肥。施有有機肥料或無機肥料有助於補充、平衡和增加土壤養分的貯量和有效養分的比重。②輪作。由於不同作物對養分需求的種類和數量不同,可通過輪作使土壤中的各種養分得到較均衡的利用,避免因連作而引起的一部分養分消耗過多的缺陷。③耕作。可以改變土壤水分和空氣的狀況,提高土壤的通氣性,有利於微生物的活動,促進礦物質和有機質的分解作用和礦化作用,從而增加土壤中有效氮、磷、鉀和硫等的含量。如冬耕曬垡能加速土壤礦物的風化,有助於增加土壤中有效鉀的含量等。④灌排。灌溉和排水可以抑制或者促進土壤固相養分的釋放速度。

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