第六章 土壤养分土壤氮素土壤磷素土壤钾素
高等植物所必需的营养元素，除 C,H，
O主要来自大气之外，其余元素主要靠土壤供应，包括：
大量元素,N,P,K,Ca,Mg,S
微量元素,Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B
所谓 土壤养分,就是指这些主要靠土壤提供的植物必需营养元素。
土壤养分的存在形态
水溶态,溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高，很容易被作物吸收。
交换态,被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。
缓效态,存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K,有效性较低。
难溶态,存在于土壤矿物中的养分，难溶解，
难被利用，基本无效。
有机态,主要存在于有机质和微生物中的养分，
经过转化以后，才能被吸收。
第一节、土壤氮素一、土壤氮素的形态和含量
（一）形态
1、有机态
2、无机态有机态氮
是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的 95%以上；
按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种：
（ 1）水溶性有机态 N：〈 5%,易水解称为速效 N；
（ 2） 水解性有机 N,50-70%,可以被酸、
碱、酶水解成为可溶性或无机态 N。
（ 3） 非水解性有机 N：〉 30%,不溶于水，
也不能被酸、碱、酶水解。
无机态 N
一般只占土壤全 N的 1-2%，最多不超过 5-
8%。
主要是 NH4+,NO3-,可以直接被作物吸收利用
（二）含量
土壤全 N量与土壤有机质有显著的相关性，
全 N一般占有机质含量的 5%左右。
除少数土壤外，我国大部分土壤全 N含量大都在 0.2%以下。
二、土壤氮素的转化
三种主要转化过程：
--有机 N的矿化作用；
--脱 N作用；
--氮素的固定作用。
（一）土壤有机 N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。
以蛋白质为例：
（ 1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基酸的过程。
（ 2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为
NH3的过程。
（ 3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。
（二）土壤的脱 N作用
指土壤氮素从土壤中损失的过程，包括反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发等过程。
1、反硝化作用
指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸失的过程
2HNO3 2HNO2 N2O N2
2NO
反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，
应设法加以控制。
影响反硝化作用的主要土壤条件有：
（ 1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强烈。
（ 2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率，最佳,7.5-8
（ 3）温度：最适 30-35° C
（ 4） 有机质：含量高，反硝化作用强。
2、硝酸盐淋失
NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附，
所以容易随渗漏水淋失
这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的主要途径。
3、氨的挥发
土壤中的 NH3,NH4+与土壤中的碱性物质作用形成的 NH3的挥发；
挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身分解产生 NH3挥发；
质地粘重、腐植质含量高、含水量高、
石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥发少。
(三 )氮素的固定作用
通过矿物的、生物的或化学的作用将土壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状态的过程，称为 氮素的固定过程 。
包括微生物对氮素的同化作用,2,1型矿物对 NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学固定作用。
这种作用是暂时的，在适合的条件下，
可以重新释放。
三、影响土壤有效 N的因素
有机质含量和全氮含量
质地
温度
湿度
酸度
施肥
1、有机质含量和全氮含量
2、质地
3、温度
4、湿度
5、酸度
6、施肥
1、有机质含量与全氮量
有机 N是土壤全 N的主要来源，有效 N随土壤全 N和有机质含量的升高而升高；
2、质地
粘质土壤有机质含量高，但有机质的分解较慢，所产生的有效 N也较少。
砂质土壤有机含量较低，但有机质的分解较快，所产生的有效 N较多。
3、温度
有机质矿化率随温度的升高而升高。
冬季土温低，有机质矿化率较低，土壤有效 N较少。
春季和初夏，矿化率迅速上升，土壤有效 N显著升高。
4、湿度
湿度太高，有机质嫌气分解；
在通气良好而适度适当的情况下，有机质矿化作用较强，产生的有效 N较多。
湿度太高会引起反硝化作用，导致 N的损失。
5、酸度
在中性或微酸性的土壤中，有机 N的矿化最强。
酸性土壤施用石灰，能明显增加有机 N的矿化。
6、施肥
施用化肥会促进有机质的分解，有利于有机 N的释放，还能提高土壤 N的利用率。
施用新鲜有机肥料，会促进难分解有机 N
的矿化。
第二节、土壤磷素一、形态与含量
（一）形态
1、有机磷
2、无机磷
1、有机磷
土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从
<10%到 80%。
有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷脂类。
有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。
2、无机磷
可以分为三类：
---磷酸钙（镁）化合物
---磷酸铁（铝）化合物
---闭蓄态磷
（ 1）磷酸钙（镁）化合物
（ Ca-P）
主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中；
这些化合物是（依溶解度大小）：
氟磷灰石羟基磷灰石磷酸八钙磷酸三钙磷酸二钙：弱酸溶性，可利用磷酸一钙：水溶性，可利用
（ 2）磷酸铁、铝化合物
（ Fe-P,Al-P）
存在于酸性和强酸性的土壤中
磷酸铁多于磷酸铝
（ 3）闭蓄态磷（ O-P）
被氧化铁胶膜包被的磷酸盐，称为 闭蓄态磷 。
在氧化铁胶膜未去除之前，磷酸盐难以被利用；
在淹水还原的条件下，氧化铁胶膜因还原而溶解，其中的磷有效性提高。
闭蓄态磷在红壤中居多，有的可占无机磷的 90%以上。
南方水稻土中的闭蓄态磷约占无机磷的
40-70%。
（二）含量
我国土壤全磷含量一般在 0.02-0.11%（ P）
之间。
我国土壤全磷含量从南到北逐渐增高，
砖红壤的全磷量小于 0.004%。
全磷含量与磷的有效性之间没有必然联系。全磷含量高，不等于有效磷含量也高。
二、土壤的固磷作用及其机制
目前我国一般作物对化学磷肥的利用率不到 30%，最重要的原因是因为土壤对磷具有强大的固磷能力。
将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或缓效态磷的过程，称为 磷的固定作用 。
土壤对磷的固定作用主要有四种：
化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机制、生物固定机制。
1、化学沉淀机制
游离磷酸根与 Fe2+,Al3+,Ca2+等离子及其氧化物和氢氧化物形成磷酸铁、铝、
钙等沉淀的过程。
如：
Fe3+ + H2PO4- + 2H2O=2H+ +Fe(OH)2H2PO4
2、表面反应机制
在酸性条件下,H2PO4-与土壤固相表面的 OH发生配位体交换反应而被吸附。但与这种方式而被吸附的磷酸根在碱性条件下仍然是有效的。
3、闭蓄机制
指土壤磷酸盐被不溶性的铁（铝）质或钙质胶膜包被而失去有效性的过程。
胶膜的溶解度低于磷酸盐。
4、生物固定机制
指土壤中的有效磷被微生物吸收利用，
暂时失去有效性的过程。
当有机质分解后，磷又可以重新释放出来。
三、影响磷素有效性的因素
固磷强度低，有效性高。
主要影响因素,
pH值
有机质
Eh值
土壤温度
土壤矿质胶体性质
1,pH
在酸性或碱性条件下，磷都遭受强烈的固定。
pH6-7之间，土壤磷有效性最高。
2、有机质
有机质分解产物可以络合铁、铝等金属，
使被固定的 P溶解出来
有机质含量高，土壤磷有效性也高
3、土壤 Eh
淹水种稻,Eh降低，磷的有效性高；
但淹水对磷酸钙的溶解度的影响不明显。
4、土壤温度
温度升高，有机 P分解加快，有效 P升高
5、土壤矿质胶体的性质
无定形氧化物 >结晶氧化物 >1:1型粘土矿物 >2:1型粘土矿物第三节、土壤 K素一、形态和含量
（一）含量土壤 K的含量比 N,P高。我国多数土壤全 K含量变化在 15-20g/kg。 最低的为广西的砖红壤，仅 3.6g/kg,最高的为吉林的风沙土，达 26.1g/kg。
（二）形态可以分为三种形态：
1、矿物态 K,指存在于矿物晶格中的 K,约占全
K的 90%以上。只有在矿物被风化后才有效，
属于无效态 K。
2,缓效态 K,指被固定在粘粒矿物晶层中的 K和存在于部分黑云母中的 K。 它们一般不被作物直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之释放出来。
3、速效 K,包括水溶性和交换性 K,仅占全 K的
1-2%。
二、土壤 K的固定
--从速效 K变成缓效 K或无效 K的过程，成为 K的固定。
--粘土矿物晶格的固定是最主要的固定方式，
晶格固定降低了 K的有效性。
K的固定主要发生在 2,1型粘土矿物中
不同的 2,1型矿物对 K的固定能力的大小顺序如下：
蛭石 >伊利石 >蒙脱石
速效 K丰富的土壤，频繁的干湿交替会促进 K的固定；而在速效 K很缺乏、固定态
K又较多的条件下，频繁的干湿交替则可能促进 K的释放。
三、影响土壤有效 K的因素
1、全 K量：
全 K量与有效 K没有必然的联系。但在其他性质相似的情况下，全 K量高的土壤，有效 K也较高。
2、母质：
母质是土壤有效 K的重要来源。母质含云母、
长石多的，供 K能力较强。风化度高的土壤，
K的淋失严重，故 K的有效性较低。
3、质地：砂粒供 K能力微弱，粉砂粒供 K
能力较强，粘粒的含 K量和供 K潜力都较强。因此，质地粘重的土壤的供 K能力较强。砂土容易出现缺 K现象。
4、土壤吸收性和 pH,吸附量高的土壤可以保存较多的 K,因此供 K能力较强。
酸性土壤有效 K含量比中性和碱性土壤低。
5、干湿交替：
过分干燥影响 K离子向植物根部移动，
植物容易缺 K。
干燥往往使部分土壤 K被固定。
水份过多也导致土壤的缺 K,其主要原因是水溶性 K的淋失。
高等植物所必需的营养元素，除 C,H，
O主要来自大气之外，其余元素主要靠土壤供应，包括：
大量元素,N,P,K,Ca,Mg,S
微量元素,Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,B
所谓 土壤养分,就是指这些主要靠土壤提供的植物必需营养元素。
土壤养分的存在形态
水溶态,溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高，很容易被作物吸收。
交换态,被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效性高。
缓效态,存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K,有效性较低。
难溶态,存在于土壤矿物中的养分，难溶解，
难被利用，基本无效。
有机态,主要存在于有机质和微生物中的养分，
经过转化以后，才能被吸收。
第一节、土壤氮素一、土壤氮素的形态和含量
（一）形态
1、有机态
2、无机态有机态氮
是土壤氮素的主要形态，约占土壤全氮量的 95%以上；
按溶解度和水解的难易程度有可以分为三种：
（ 1）水溶性有机态 N：〈 5%,易水解称为速效 N；
（ 2） 水解性有机 N,50-70%,可以被酸、
碱、酶水解成为可溶性或无机态 N。
（ 3） 非水解性有机 N：〉 30%,不溶于水，
也不能被酸、碱、酶水解。
无机态 N
一般只占土壤全 N的 1-2%，最多不超过 5-
8%。
主要是 NH4+,NO3-,可以直接被作物吸收利用
（二）含量
土壤全 N量与土壤有机质有显著的相关性，
全 N一般占有机质含量的 5%左右。
除少数土壤外，我国大部分土壤全 N含量大都在 0.2%以下。
二、土壤氮素的转化
三种主要转化过程：
--有机 N的矿化作用；
--脱 N作用；
--氮素的固定作用。
（一）土壤有机 N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。
以蛋白质为例：
（ 1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基酸的过程。
（ 2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为
NH3的过程。
（ 3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下，氧化成为硝酸的过程。
（二）土壤的脱 N作用
指土壤氮素从土壤中损失的过程，包括反硝化作用、硝酸盐的淋失、氨的挥发等过程。
1、反硝化作用
指土壤中的硝酸盐，在反硝化细菌的作用下，最后还原成为氧化二氮等气体逸失的过程
2HNO3 2HNO2 N2O N2
2NO
反硝化作用是土壤氮素损失的主要途径，
应设法加以控制。
影响反硝化作用的主要土壤条件有：
（ 1）氧的供应：通气性越差，反硝化作用越强烈。
（ 2）土壤反应：强烈影响反硝化作用的速率，最佳,7.5-8
（ 3）温度：最适 30-35° C
（ 4） 有机质：含量高，反硝化作用强。
2、硝酸盐淋失
NO3-易溶于水，又难以被土壤胶体吸附，
所以容易随渗漏水淋失
这是土壤氮素引起地下水硝酸盐污染的主要途径。
3、氨的挥发
土壤中的 NH3,NH4+与土壤中的碱性物质作用形成的 NH3的挥发；
挥发性铵肥（氨水、碳酸氢铵等）自身分解产生 NH3挥发；
质地粘重、腐植质含量高、含水量高、
石灰和碱性物质含量少的土壤，氨的挥发少。
(三 )氮素的固定作用
通过矿物的、生物的或化学的作用将土壤氮素固定为暂时不能被植物利用的状态的过程，称为 氮素的固定过程 。
包括微生物对氮素的同化作用,2,1型矿物对 NH4+的晶格固定作用、以及土壤某些有机质与亚硝酸反应而产生的化学固定作用。
这种作用是暂时的，在适合的条件下，
可以重新释放。
三、影响土壤有效 N的因素
有机质含量和全氮含量
质地
温度
湿度
酸度
施肥
1、有机质含量和全氮含量
2、质地
3、温度
4、湿度
5、酸度
6、施肥
1、有机质含量与全氮量
有机 N是土壤全 N的主要来源，有效 N随土壤全 N和有机质含量的升高而升高；
2、质地
粘质土壤有机质含量高，但有机质的分解较慢，所产生的有效 N也较少。
砂质土壤有机含量较低，但有机质的分解较快，所产生的有效 N较多。
3、温度
有机质矿化率随温度的升高而升高。
冬季土温低，有机质矿化率较低，土壤有效 N较少。
春季和初夏，矿化率迅速上升，土壤有效 N显著升高。
4、湿度
湿度太高，有机质嫌气分解；
在通气良好而适度适当的情况下，有机质矿化作用较强，产生的有效 N较多。
湿度太高会引起反硝化作用，导致 N的损失。
5、酸度
在中性或微酸性的土壤中，有机 N的矿化最强。
酸性土壤施用石灰，能明显增加有机 N的矿化。
6、施肥
施用化肥会促进有机质的分解，有利于有机 N的释放，还能提高土壤 N的利用率。
施用新鲜有机肥料，会促进难分解有机 N
的矿化。
第二节、土壤磷素一、形态与含量
（一）形态
1、有机磷
2、无机磷
1、有机磷
土壤有机磷占全磷的比例变异很大，从
<10%到 80%。
有机磷主要包括核酸类、植素类、和磷脂类。
有机磷经过水解后可以被植物吸收利用。
2、无机磷
可以分为三类：
---磷酸钙（镁）化合物
---磷酸铁（铝）化合物
---闭蓄态磷
（ 1）磷酸钙（镁）化合物
（ Ca-P）
主要存在于石灰性、中性或微酸性的土壤中；
这些化合物是（依溶解度大小）：
氟磷灰石羟基磷灰石磷酸八钙磷酸三钙磷酸二钙：弱酸溶性，可利用磷酸一钙：水溶性，可利用
（ 2）磷酸铁、铝化合物
（ Fe-P,Al-P）
存在于酸性和强酸性的土壤中
磷酸铁多于磷酸铝
（ 3）闭蓄态磷（ O-P）
被氧化铁胶膜包被的磷酸盐，称为 闭蓄态磷 。
在氧化铁胶膜未去除之前，磷酸盐难以被利用；
在淹水还原的条件下，氧化铁胶膜因还原而溶解，其中的磷有效性提高。
闭蓄态磷在红壤中居多，有的可占无机磷的 90%以上。
南方水稻土中的闭蓄态磷约占无机磷的
40-70%。
（二）含量
我国土壤全磷含量一般在 0.02-0.11%（ P）
之间。
我国土壤全磷含量从南到北逐渐增高，
砖红壤的全磷量小于 0.004%。
全磷含量与磷的有效性之间没有必然联系。全磷含量高，不等于有效磷含量也高。
二、土壤的固磷作用及其机制
目前我国一般作物对化学磷肥的利用率不到 30%，最重要的原因是因为土壤对磷具有强大的固磷能力。
将土壤可溶性或速效磷转变成为不溶或缓效态磷的过程，称为 磷的固定作用 。
土壤对磷的固定作用主要有四种：
化学沉淀机制、表面反应机制、闭蓄机制、生物固定机制。
1、化学沉淀机制
游离磷酸根与 Fe2+,Al3+,Ca2+等离子及其氧化物和氢氧化物形成磷酸铁、铝、
钙等沉淀的过程。
如：
Fe3+ + H2PO4- + 2H2O=2H+ +Fe(OH)2H2PO4
2、表面反应机制
在酸性条件下,H2PO4-与土壤固相表面的 OH发生配位体交换反应而被吸附。但与这种方式而被吸附的磷酸根在碱性条件下仍然是有效的。
3、闭蓄机制
指土壤磷酸盐被不溶性的铁（铝）质或钙质胶膜包被而失去有效性的过程。
胶膜的溶解度低于磷酸盐。
4、生物固定机制
指土壤中的有效磷被微生物吸收利用，
暂时失去有效性的过程。
当有机质分解后，磷又可以重新释放出来。
三、影响磷素有效性的因素
固磷强度低，有效性高。
主要影响因素,
pH值
有机质
Eh值
土壤温度
土壤矿质胶体性质
1,pH
在酸性或碱性条件下，磷都遭受强烈的固定。
pH6-7之间，土壤磷有效性最高。
2、有机质
有机质分解产物可以络合铁、铝等金属，
使被固定的 P溶解出来
有机质含量高，土壤磷有效性也高
3、土壤 Eh
淹水种稻,Eh降低，磷的有效性高；
但淹水对磷酸钙的溶解度的影响不明显。
4、土壤温度
温度升高，有机 P分解加快，有效 P升高
5、土壤矿质胶体的性质
无定形氧化物 >结晶氧化物 >1:1型粘土矿物 >2:1型粘土矿物第三节、土壤 K素一、形态和含量
（一）含量土壤 K的含量比 N,P高。我国多数土壤全 K含量变化在 15-20g/kg。 最低的为广西的砖红壤，仅 3.6g/kg,最高的为吉林的风沙土，达 26.1g/kg。
（二）形态可以分为三种形态：
1、矿物态 K,指存在于矿物晶格中的 K,约占全
K的 90%以上。只有在矿物被风化后才有效，
属于无效态 K。
2,缓效态 K,指被固定在粘粒矿物晶层中的 K和存在于部分黑云母中的 K。 它们一般不被作物直接吸收利用，但通过适当的耕作，可以使之释放出来。
3、速效 K,包括水溶性和交换性 K,仅占全 K的
1-2%。
二、土壤 K的固定
--从速效 K变成缓效 K或无效 K的过程，成为 K的固定。
--粘土矿物晶格的固定是最主要的固定方式，
晶格固定降低了 K的有效性。
K的固定主要发生在 2,1型粘土矿物中
不同的 2,1型矿物对 K的固定能力的大小顺序如下：
蛭石 >伊利石 >蒙脱石
速效 K丰富的土壤，频繁的干湿交替会促进 K的固定；而在速效 K很缺乏、固定态
K又较多的条件下，频繁的干湿交替则可能促进 K的释放。
三、影响土壤有效 K的因素
1、全 K量：
全 K量与有效 K没有必然的联系。但在其他性质相似的情况下，全 K量高的土壤，有效 K也较高。
2、母质：
母质是土壤有效 K的重要来源。母质含云母、
长石多的，供 K能力较强。风化度高的土壤，
K的淋失严重，故 K的有效性较低。
3、质地：砂粒供 K能力微弱，粉砂粒供 K
能力较强，粘粒的含 K量和供 K潜力都较强。因此，质地粘重的土壤的供 K能力较强。砂土容易出现缺 K现象。
4、土壤吸收性和 pH,吸附量高的土壤可以保存较多的 K,因此供 K能力较强。
酸性土壤有效 K含量比中性和碱性土壤低。
5、干湿交替：
过分干燥影响 K离子向植物根部移动，
植物容易缺 K。
干燥往往使部分土壤 K被固定。
水份过多也导致土壤的缺 K,其主要原因是水溶性 K的淋失。
