9第三章土壤與環(huán)境的質(zhì)能交換ppt課件

1、第三章 土壤與環(huán)境的質(zhì)能交換第一節(jié) 土壤養(yǎng)分及其平衡植物生長發(fā)育必要元素16種:碳、氫、氧 氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫等大量元素 鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬、氯等微量元素一、土壤養(yǎng)分的形態(tài) 有效態(tài) 無效態(tài)有效態(tài)：是指植物能夠直接吸收利用的養(yǎng)分，包括水溶性養(yǎng)分和代換性養(yǎng)分。無效態(tài)：包括緩效養(yǎng)分，難溶性養(yǎng)分和土壤有機質(zhì)和微生物的養(yǎng)分。 而土壤有效態(tài)和無效態(tài)養(yǎng)分含量稱為全量養(yǎng)分.一）、土壤氮素形態(tài) 1.無機態(tài) 無機態(tài)氮占13%，氮主要為銨態(tài)氮NH4+）和硝態(tài)氮NO3），有時短期內(nèi)也可能存在亞硝態(tài)氮NO2）。 土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮都是水溶性的，前者主要為交換態(tài)，后者是土壤溶液的主要成分，也是能為植物直接吸收的

2、速效養(yǎng)分。 2.有機態(tài) 占總量的95%以上，按照溶解度的大小，以及水解的難易分為三類：水溶性有機態(tài)氮、水解性有機態(tài)氮和非水解性有機態(tài)氮 3.氣態(tài) 惰性氮：N2 活性氮：氮的氧化物NO2、N2O、NO） 銨態(tài)氮NH4-N） 硝態(tài)氮NO3-N）二）、土壤磷素的形態(tài) 1.有機磷 植素 、核酸類、磷脂類 2.無機磷 a.水溶態(tài)磷H2PO4- 、HPO42- 、PO43- b.吸附態(tài)磷離子交換和配位體吸附 c.礦物態(tài)磷土壤中無機磷幾乎99%以上以礦物態(tài)存在 1磷酸鈣類化合物磷酸鈣類化合物Ca-P）2磷酸鐵和磷酸鋁類化合物磷酸鐵和磷酸鋁類化合物Fe-P、Al-P） 主要存在于酸性土主要存在于酸性土3閉蓄態(tài)

3、磷閉蓄態(tài)磷O-P） 閉蓄態(tài)磷是由氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽閉蓄態(tài)磷是由氧化鐵膠膜包被的磷酸鹽 主要存在于酸性土主要存在于酸性土（石灰性土壤中包被的膠膜是難溶性的鈣質(zhì)化合物）（石灰性土壤中包被的膠膜是難溶性的鈣質(zhì)化合物）三）、土壤鉀素形態(tài) 1.水溶性鉀 2.代謝交換性鉀 3.緩效性鉀 4.結(jié)構(gòu)鉀四）、土壤鈣形態(tài)五）、微量元素（1無機態(tài) 包括礦物態(tài)、交換態(tài)和水溶態(tài)三種，主要形式（2有機態(tài) 含量很少，多以絡(luò)合或吸附態(tài)存在，有機質(zhì)分解、釋放容易被利用 a.銅 b.鐵、錳、鋅 c.鉬 d.硼二、土壤養(yǎng)分的循環(huán)一）、土壤中氮素轉(zhuǎn)化 1.有機氮的礦化 1).氨基化作用 2).氨化作用 2.硝化 1).生物化學(xué)過

4、程 2).條件 3).結(jié)果3.反硝化1).過程2).條件 (pH微堿性、嚴格厭氣環(huán)境) 3).結(jié)果4.氨揮發(fā)1).過程2).條件3).結(jié)果5.氮素的生物固定1).過程2).條件一般認為有機質(zhì)C/N比值大于30：1，將會使植物缺氮現(xiàn)象更嚴重；但比值小于15：1時，則植物可從有機質(zhì)礦化過程中獲得有效氮的供應(yīng)3).結(jié)果6.氮循環(huán)二）、土壤中磷素固定、釋放1、 土壤磷有效性：近似可用溶解度判斷2、 磷的釋放1)有機磷： C/P=2003002)無機磷： 溶解3、土壤磷的固定1)化學(xué)沉淀固定主要）2)表面化學(xué)固定3)閉蓄固定4)生物固定提高土壤磷素有效性的途徑：提高土壤磷素有效性的途徑： （1調(diào)節(jié)土壤調(diào)

5、節(jié)土壤pH 一般一般pH值值67時，時，P有效性有效性最大，但僅有最大，但僅有10%30%被利用。被利用。 （2增加有機質(zhì)增加有機質(zhì) 有機膠體的被覆作用、有機膠體絡(luò)合作用有機膠體的被覆作用、有機膠體絡(luò)合作用 有機酸的溶解作用、有機陰離子與磷酸根競爭專有機酸的溶解作用、有機陰離子與磷酸根競爭專性吸附點性吸附點 （3土壤淹水土壤淹水 淹水條件可提高閉蓄磷的有效度淹水條件可提高閉蓄磷的有效度 （4集中施肥集中施肥三）、土壤中鉀素轉(zhuǎn)化土壤鉀的固定土壤鉀的固定影響因素：影響因素：1 1粘粒礦物的類型粘粒礦物的類型 2 2土壤質(zhì)地土壤質(zhì)地 3 3土壤水分條件土壤水分條件 4 4土壤酸堿度土壤酸堿度土壤鉀的

6、釋放土壤鉀的釋放第二節(jié) 土壤水分及其平衡一、土壤水的數(shù)量和形態(tài)1、土壤含水量質(zhì)量含水率：指土壤中水分重占烘干土重的百分數(shù)。容積含水率：指土壤水分的容積占土壤容積的百分數(shù)。一定土層中水層厚度：土壤水貯量：一定面積和厚度土壤中含水的絕對數(shù)量。2、形狀1)吸濕水2)膜狀水3)毛管水4)重力水吸濕水 固相土粒靠其表面的分子引力和靜電引力從大氣和土壤空氣中吸附氣態(tài)水，附著于土粒表面成單分子或多分子層，稱為吸濕水。 吸濕水的特點：水分子呈定向緊密排列、密度1.22.4g/cm3、無溶解能力、不能以液態(tài)水自由移動，也不能被植物吸收。 吸濕水達到最大值，此時的土壤吸濕水量就叫做最大吸濕量。 膜狀水 吸濕水達到

7、最大后， 土粒還有剩余的引力吸附液態(tài)水，在吸濕水的外圍形成一層水膜，這種水分稱為膜狀水。 當膜狀水達到最大厚度時的土壤含水量稱為最大分子持水量。 膜狀水能從膜厚的地方向薄的部位移動，這部分能移動的水可被作物吸收利用。 作物無法從土壤中吸收水分而呈現(xiàn)永久凋萎，此時的土壤含水量就稱為凋萎系數(shù)。 毛管水、重力水 靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱為土壤毛管水。 毛管水的特點：這種水可以在土壤毛管中上下左右移動、具有溶解養(yǎng)分的能力、作物可以吸收利用。 毛管水的數(shù)量主要取決于土壤質(zhì)地、腐殖質(zhì)含量和土壤結(jié)構(gòu)狀況。 根據(jù)土層中毛管水與地下水有無連接，通常將毛管水分為：毛管支持水和毛管懸著水 毛管懸著水達到最大

8、時的土壤含水量稱為田間持水量。數(shù)量上田間持水量吸濕水膜狀水毛管懸著水 田間持水量的變化范圍： 砂土為：160220g/kg； 壤土為：220300 g/kg； 粘土為：280350 g/kg。土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖.自地下水面向上供水的毛管水的網(wǎng).充水的粗毛管供水土粒細毛管排除毛管水的大孔隙束縛水占的孔隙充水的大孔隙 土壤重力水是指土壤水分含量超過田間持水量之后，過量的水分不能被毛管吸持，而在重力的作用下沿著大孔隙向下滲漏成為多余的水。 土壤所有孔隙都充滿水分時的含水量稱為土壤全蓄水量或飽和持水量。 3、土壤水的有效性 是指土壤水能否被植物吸收利用及難易程度。 不能被植物吸收利用的

9、水稱無效水。 能利用的稱有效水，其中因難易程度不同又可以分為速效水易效水和遲效水難效水）土壤萎蔫系數(shù)：土壤有效水的下限 當植物因根無法吸水而發(fā)生永久萎焉時的土壤含水量，稱為萎焉系數(shù)或萎焉點一般把田間持水量視為土壤有效水上限。土壤有效水最大含量田間持水量萎蔫系數(shù)土壤水分有效性綜合示意圖土壤水分有效性綜合示意圖表83 土壤質(zhì)地對有效水范圍的影響土壤質(zhì)地 田間持水量 萎蔫系數(shù) 有效含水范圍 松砂土 4.5 1.8 2.7 砂壤土 12.0 6.6 5.4 中壤土 20.7 7.8 12.9 輕粘土 23.8 17.4 6.4二、土壤水的能態(tài)1、土水勢 土壤植物大氣聯(lián)系體系的水勢分布2、土壤水吸力是指

10、土壤水承受一定吸力的情況下所處的能態(tài)，是指土壤水的負壓力。三、土壤水分特征曲線 土壤水分特征曲線又稱土壤持水曲線。 它是指土壤水的基質(zhì)勢或土壤水吸力與含水量的關(guān)系曲線。意義：表征土壤持水特性；表示土壤有效水的特征；計算當量孔徑、孔隙度。四、土壤水滯后現(xiàn)象土壤的吸水過程、脫水過程兩條土壤水分特征曲線不相重合的現(xiàn)象，稱滯后現(xiàn)象。脫水過程中，水勢降低超前，水量減少滯后。砂土表現(xiàn)明顯：由濕變干比由干變濕水分含量高。五、土壤水運動一)飽和水運動飽和土壤中的水流，簡稱為飽和流，即土壤孔隙全部充滿水時的水流， 這主要是重力水的運動。二)不飽和水運動非飽和土壤中的水流簡稱為非飽和流或不飽和流，即土壤中只有部分孔隙中有水時的水流， 這主要是毛管水和膜狀水的運動。 土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖土壤毛管水從地下水吸取水分的示意圖.自地下自地下水面向上水面向上供水的毛供水的毛管水的網(wǎng)管水的網(wǎng).充水的充水的粗毛管供