第十章土壤养分循环第一节土壤氮素循环第二节土壤磷和硫的循环第三节土壤中的钾钙镁第四节土壤中的微量元素循环第五节土壤养分平衡及有效性循环第一节土壤氮素一、陆地及土壤生态系统中的氮循环（一）陆地生态系统中的氮形态大气中氮以分子态氮（N2）和各种氮氧化物（NO2、NO、N2O）等形式存在。其中N2占78%，生物作用下转化为土壤和水体生物有效态（铵态氮和硝态氮）（二）氮素循环由两个重叠循环构成：一是大气层的气态氮循环几乎所有的气态氮对大多数高等植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的氮素，使它转化成为生物圈中的有效氮。二是土壤氮的内循环1-矿化作用2-生物固氮作用3-铵的粘土矿物固定作用4-固定态铵的释放作用5-硝化作用6-腐殖质形成作用8-腐殖质稳定化作用7-氨和铵的化学固定作用二、土壤氮的获得和转化（一）土壤氮的获得1、大气中分子氮的生物固定2、雨水和灌溉水带入的氮3、施用有机肥和化学肥料（二）土壤中N的转化1、氮的形态---无机态氮和有机态氮（1）土壤无机态氮铵态氮（NH4+-N）硝态氮（NO3--N）（2）有机态氮--主要存在形态，占全N的95%以上水溶性有机氮按溶解度大小分水解性有机氮非水解性有机氮2、土壤氮素的转化（1）有机氮的矿化矿化过程分两个阶段：第一阶段：氨基化阶段即复杂的含氮化合物(如氨基糖、蛋白质、核酸等)经微生物酶的系列作用下，逐渐分解而形成简单的氨基化合物。第二阶段：氨化作用即在微生物作用下，各种简单的氨基化合物分解成氨的过程。氨化作用于可在不同条件下进行：O2RCOOH+NH3+CO2+QRCHNH2COOH+2H---RCH2COOH+NH3+QH2ORCHOHCOOH+NH3+Q（2）铵的硝化硝化作用：是指土壤中大部分NH4+通过微生物作用氧化成亚硝酸盐和硝酸盐的过程。+2NH4++3O2-------2NO2-+2H2O+4H+Q2NO2-+O2-------2NO3-+Q（3）无机态氮的生物固定定义：矿化作用生成的铵态氮、硝态氨和某些简单的氨基态氮，通过微生物和植物的吸收同化，成为生物有机体组成部分，称为无机态N的生物固定（又称为生物固持）（4）铵离子的矿物固定定义：是指离子直径大小与2：1型粘土矿物晶架表面孔穴大小接近的铵离子，陷入晶架表面的孔穴内，暂时失去了它的生物有效性，转变为固定态铵的过程。三、土壤氮的损失（一）淋洗损失土壤氮地表径流损失（NO3-、NH4+、部分有机N）能引起水体富营养化（二）气体损失土壤氮可通过反硝化作用和氨挥发损失。1、反硝化作用定义：是指在嫌气条件下，硝酸盐在反硝化微生物作用下，还原为N2、N2O、或NO的过程称为反硝化作用。发生条件：1）嫌气条件Eh=334mv2）pH7.2-8.03)反硝化微生物的存在2、氨挥发氨挥发易发生在石灰性土壤上，特别表施铵态氮和尿素等化学氮肥时，氮挥发损失可高达施肥氮量的3%以上。+NH3+H=NH4+2氨的挥发与：1、pH--6左右2、土壤性质和施能种类石灰性土壤上施硫酸铵损失最大。四、土壤氮的调控（一）纯矿化量矿质氮素的纯矿化量等于有机氮的矿化量与矿质氮固定量之差。（二）影响纯矿化量的因素有机态氮—————矿质氮1、C/N比2、施肥激发效应（又称起爆效应）：指施用新鲜有机物质或矿质氮肥等，能激发土壤原来有机质的分解。3、淹水灌溉施NH4+表施在氧化层则NH4+---NO3--------N2、N2O、NO所以在淹水土壤中施用NH4+-N应尽可能施入还原层，使NH4+能被胶体吸附以防止它的损失。第二节土壤磷和硫的循环一、土壤磷的形态和数量土壤磷含量主要决定于母质类型和磷矿石肥料。我国土壤全磷量一般变化在0.02%-0.11%,从南向北逐渐增加。通常将土壤磷划分为：无机态磷有机态磷（一）无机磷化合物土壤无机态磷种类较多，大致可分3种形态，即水溶态、吸附态和矿物态。1、水溶态含量一般在0.003-0.3mg/l之间。在土壤溶液PH范围内，磷酸根离子有3种：H2PO4-、HPO42-、PO43-在一般土壤PH范围内以H2PO4-、HPO42-为主，由于植物根际微域内的土壤PH呈酸性较多，故植物对磷素的吸收主要以H2PO4-离子形式。2、吸附态磷指的是那些通过各种作用力被土壤固相表面吸附的磷酸根或磷酸阴离子。其中对磷酸根的吸附以交换性吸附和配位体交换较为重要。--（1）磷酸阴离子与粘土矿物上吸附的其它阴离子如OH、SO3-、F等互相交换。（2）土壤粘粒