Chap,16 土壤养分
营养元素的地质大循环,指营养元素在
陆地与海洋之间 循环的过程。地质大循环使
营养元素从封闭不溶态变成可溶态，实现了
营养元素的释放。
营养元素的生物小循环,指营养元素在
生物体和土壤之间 循环变化的过程。生物按
其生理需要有选择地将岩石圈、水圈和大气
圈中分散的营养元素加以富集，使营养元素
脱离大循环的轨道而免于淋失，不断富集在
土壤表面。
Chap,16 土壤养分
营养元素的生物小循环主要包括以下几个过程：
1) 生物从土壤中吸收养分
2) 生物残体归还土壤
3) 土壤生物分解残体、释放养分
4) 养分再次被生物吸收
Chap,16 土壤养分
营养元素：
?土壤中含有的元素很多，元素周期表中的元素
几乎都能在土壤中发现，但主要的只有 20几种
?生物体中含有 90多种元素，但植物必须营养元
素只有 17种：
?C,H,O； N,P,K；（大量元素,占植物体干重的
千分之几 ）
?Ca,Mg,S；（中量元素）
?Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,Ni,B,Cl（微量元
素）
Chap,16 土壤养分
§ 1 土壤氮素
土壤氮素的来源：
?生物固氮
?生物残体
?灌溉水和雨水携带
?施用有机肥和化肥
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的形态：
?无机态氮,NH4+,NO3-,NO2-
有效态氮：碱解性氮、矿质态氮
?有机态氮：占土壤全氮的 95%以上
水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮
?土壤全氮一般在 2--0.5g/kg之间
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的转化：
?有机氮的矿化（氨基化作用和氨化作用）
?铵的硝化
2NH4+ +3O2 2NO2- +2H2O+4H++660kJ
2NO2- +2O2 2NO3- +167kJ
硝化作用是专性微生物（亚硝化菌和硝化
菌）完成 — 自养硝化 （ 中性 pH、好氧条件）
有异养微生物参与的硝化作用为 异养硝化
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的转化：
?反硝化作用
2HNO3 2HNO2 2NO N2O N2
(pH微碱性、严格厌气环境 )
?无机氮生物固定
?铵离子的矿物固定
氮素转化和循环
N2
NH4
粘粒
NO3- NO2-
动植物残体
半稳定态有
机 N
稳定态有机 N
土壤生物
挥
发
损
失
化
学
和
生
物
固
氮
释
放
矿
物
固
定
还原
硝化
还原
亚硝化
合成作用
氨化作用
淋
失 吸收
灼
烧
或
生
物
遗
体
分
解
损失
化学合成
反硝化作用
植物
生物固定
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的调控：
?C/N比
?施肥
激发效应（起爆效应）：
1.施用 新鲜的有机物质 激发土壤原来有机
质的分解； （注意与无机肥的配合施用）
2.施用 矿质氮肥 促进原来土壤有机氮的分
解和释放；
?水田氮素的调控
Chap,16 土壤养分
§ 2土壤磷素
土壤磷素的来源：
?母质来源
地壳含磷约为 0.12%，土壤全磷在
0.2~1.1mg/kg之间
?磷矿石肥料
Chap,16 土壤养分
土壤磷素的形态：
1.无机磷
?水溶态磷
H2PO4-, HPO42-, PO43-
?吸附态磷
离子交换 和 配位体吸附
Chap,16 土壤养分
? 矿物态磷
土壤中无机磷几乎 99%以上以矿物态存在
1) 磷酸钙类化合物（ Ca-P）
氟磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaF2
碳酸磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaCO3
羟基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?Ca(OH)2
氧基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaO
磷酸三钙 Ca3(PO4)2
磷酸二钙 CaHPO4
磷酸一钙 Ca(HPO4)2
溶
解
度
增
加
Chap,16 土壤养分
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）
Chap,16 土壤养分
土壤磷素的形态：
2.有机磷
?植酸类
?核酸类
?磷脂类
Chap,16 土壤养分
土壤磷的固定及机制
1.化学沉淀机制
酸性土壤中：
Fe3+ +H2PO4- +2H2O Fe(OH)2?H2PO4 +2H+
Fe(OH)3+H2PO4- Fe(OH)2 ?H2PO4 + OH+
石灰性土壤中：
Ca(H2PO4)2 + 2Ca2+ Ca3(PO4)2 +4H+
Ca(H2PO4)2+2Ca(HCO3)2 Ca3(PO4)2+4CO2
+4H2O
Chap,16 土壤养分
土壤磷的固定及机制
2.胶体表面的专性吸附
3.闭蓄机制
4.生物固磷
磷素转化与循环
含磷土壤母质
易溶性磷酸盐
水溶性磷酸盐
江河湖海中的磷
酸盐
有机磷化物 难溶性磷酸盐
分解
溶解
固定
固定
径流
径流
溶解
生物吸收 分解
分解
风化沉积
分解固定
固定 生物活化
分解
岩石
海洋
Chap,16 土壤养分
提高土壤磷素有效性的途径
1.调节土壤 pH
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
4.集中施肥
Chap,16 土壤养分
§ 3土壤钾素
土壤钾素的来源：
?母质来源
地壳含钾约为 2.45%，土壤全钾在
5~25mg/kg 之间
?钾肥
Chap,16 土壤养分
土壤钾素的形态：
1.按化学组成
?水溶性钾
?交换性钾
?非交换性钾
?矿物钾
2.按植物营养有效性
速效钾, 缓效钾 和 无效钾
钾素转化与循环
含钾母质
代换性钾
有机体内钾
难溶性钾 水溶性钾
固定
固定
固定
固定作用
分解
分解
分解
分解
溶解
吸收
分化作用 径流
生物吸收
代换
吸收
流失
Chap,16 土壤养分
土壤钾的固定、释放与影响因素
?土壤钾的固定与影响因素
?土壤钾的释放与影响因素
营养元素的地质大循环,指营养元素在
陆地与海洋之间 循环的过程。地质大循环使
营养元素从封闭不溶态变成可溶态，实现了
营养元素的释放。
营养元素的生物小循环,指营养元素在
生物体和土壤之间 循环变化的过程。生物按
其生理需要有选择地将岩石圈、水圈和大气
圈中分散的营养元素加以富集，使营养元素
脱离大循环的轨道而免于淋失，不断富集在
土壤表面。
Chap,16 土壤养分
营养元素的生物小循环主要包括以下几个过程：
1) 生物从土壤中吸收养分
2) 生物残体归还土壤
3) 土壤生物分解残体、释放养分
4) 养分再次被生物吸收
Chap,16 土壤养分
营养元素：
?土壤中含有的元素很多，元素周期表中的元素
几乎都能在土壤中发现，但主要的只有 20几种
?生物体中含有 90多种元素，但植物必须营养元
素只有 17种：
?C,H,O； N,P,K；（大量元素,占植物体干重的
千分之几 ）
?Ca,Mg,S；（中量元素）
?Fe,Mn,Cu,Zn,Mo,Ni,B,Cl（微量元
素）
Chap,16 土壤养分
§ 1 土壤氮素
土壤氮素的来源：
?生物固氮
?生物残体
?灌溉水和雨水携带
?施用有机肥和化肥
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的形态：
?无机态氮,NH4+,NO3-,NO2-
有效态氮：碱解性氮、矿质态氮
?有机态氮：占土壤全氮的 95%以上
水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮
?土壤全氮一般在 2--0.5g/kg之间
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的转化：
?有机氮的矿化（氨基化作用和氨化作用）
?铵的硝化
2NH4+ +3O2 2NO2- +2H2O+4H++660kJ
2NO2- +2O2 2NO3- +167kJ
硝化作用是专性微生物（亚硝化菌和硝化
菌）完成 — 自养硝化 （ 中性 pH、好氧条件）
有异养微生物参与的硝化作用为 异养硝化
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的转化：
?反硝化作用
2HNO3 2HNO2 2NO N2O N2
(pH微碱性、严格厌气环境 )
?无机氮生物固定
?铵离子的矿物固定
氮素转化和循环
N2
NH4
粘粒
NO3- NO2-
动植物残体
半稳定态有
机 N
稳定态有机 N
土壤生物
挥
发
损
失
化
学
和
生
物
固
氮
释
放
矿
物
固
定
还原
硝化
还原
亚硝化
合成作用
氨化作用
淋
失 吸收
灼
烧
或
生
物
遗
体
分
解
损失
化学合成
反硝化作用
植物
生物固定
Chap,16 土壤养分
土壤氮素的调控：
?C/N比
?施肥
激发效应（起爆效应）：
1.施用 新鲜的有机物质 激发土壤原来有机
质的分解； （注意与无机肥的配合施用）
2.施用 矿质氮肥 促进原来土壤有机氮的分
解和释放；
?水田氮素的调控
Chap,16 土壤养分
§ 2土壤磷素
土壤磷素的来源：
?母质来源
地壳含磷约为 0.12%，土壤全磷在
0.2~1.1mg/kg之间
?磷矿石肥料
Chap,16 土壤养分
土壤磷素的形态：
1.无机磷
?水溶态磷
H2PO4-, HPO42-, PO43-
?吸附态磷
离子交换 和 配位体吸附
Chap,16 土壤养分
? 矿物态磷
土壤中无机磷几乎 99%以上以矿物态存在
1) 磷酸钙类化合物（ Ca-P）
氟磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaF2
碳酸磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaCO3
羟基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?Ca(OH)2
氧基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaO
磷酸三钙 Ca3(PO4)2
磷酸二钙 CaHPO4
磷酸一钙 Ca(HPO4)2
溶
解
度
增
加
Chap,16 土壤养分
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）
Chap,16 土壤养分
土壤磷素的形态：
2.有机磷
?植酸类
?核酸类
?磷脂类
Chap,16 土壤养分
土壤磷的固定及机制
1.化学沉淀机制
酸性土壤中：
Fe3+ +H2PO4- +2H2O Fe(OH)2?H2PO4 +2H+
Fe(OH)3+H2PO4- Fe(OH)2 ?H2PO4 + OH+
石灰性土壤中：
Ca(H2PO4)2 + 2Ca2+ Ca3(PO4)2 +4H+
Ca(H2PO4)2+2Ca(HCO3)2 Ca3(PO4)2+4CO2
+4H2O
Chap,16 土壤养分
土壤磷的固定及机制
2.胶体表面的专性吸附
3.闭蓄机制
4.生物固磷
磷素转化与循环
含磷土壤母质
易溶性磷酸盐
水溶性磷酸盐
江河湖海中的磷
酸盐
有机磷化物 难溶性磷酸盐
分解
溶解
固定
固定
径流
径流
溶解
生物吸收 分解
分解
风化沉积
分解固定
固定 生物活化
分解
岩石
海洋
Chap,16 土壤养分
提高土壤磷素有效性的途径
1.调节土壤 pH
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
4.集中施肥
Chap,16 土壤养分
§ 3土壤钾素
土壤钾素的来源：
?母质来源
地壳含钾约为 2.45%，土壤全钾在
5~25mg/kg 之间
?钾肥
Chap,16 土壤养分
土壤钾素的形态：
1.按化学组成
?水溶性钾
?交换性钾
?非交换性钾
?矿物钾
2.按植物营养有效性
速效钾, 缓效钾 和 无效钾
钾素转化与循环
含钾母质
代换性钾
有机体内钾
难溶性钾 水溶性钾
固定
固定
固定
固定作用
分解
分解
分解
分解
溶解
吸收
分化作用 径流
生物吸收
代换
吸收
流失
Chap,16 土壤养分
土壤钾的固定、释放与影响因素
?土壤钾的固定与影响因素
?土壤钾的释放与影响因素
