《第三章土壤中的中量元素营养》-精选课件（公开PPT）.ppt

四 土壤中的中量元素营养,土壤中硫的来源 土壤中的硫主要来自成土母岩中的含硫矿物，在风化时硫化物转化为硫酸盐 含硫矿物：硫黄矿、硫铁矿、石膏矿等 硫的另一来源是大气煤及其它含硫物燃烧时释放出SO2到大气中，大部分通过降雨回到地面，一部分以气态直接被叶片吸收一 土壤中的硫,土壤中硫的含量,与土壤的形成条件、粘土矿物、有机质含量关系密切 在温湿条件下，土壤风化及淋溶程度较强，含硫矿物易分解淋失，土壤易缺硫 在干旱地区，土壤中的硫以钙、镁、钾、钠等可溶性或难溶性的硫酸盐形式沉淀积累在土壤中世界耕地全硫含量在0-600mg/kg范围内 中国土壤的硫含量在100-500mg/kg之间土壤中硫的形态： 土壤中的硫素形态可分为无机态和有机态两种 无机硫：是指未与碳结合的含硫物质，主要来自岩石的风化过程据其物理和化学性质分为四种形态： （1）水溶性硫，即溶解于土壤溶液中的硫酸盐； 是被植物吸收的主要形态 （2）吸附态硫，即吸附于土壤胶体上的硫酸根； （3）与碳酸钙共沉淀的硫酸盐，是指在碳酸钙结晶时混入其中的硫酸盐与之共沉淀而形成的； （4）硫化物，在淹水情况下，由硫酸根还原而来 在北方石灰性土壤中硫素以无机硫为主，且以与碳酸盐共沉淀的硫酸盐为主。

有机硫：是指土壤中与碳结合的含硫物质， 其主要来源是： （1）新鲜的动植物残体； （2）微生物体及微生物合成过程中的副产品； （3）土壤腐殖质 土壤有机硫可分为碳链硫（C-S）、氢碘酸还原硫（硫酸酯形式）、惰性硫（残余硫）三类 在我国南部及东部地区，有机硫可占全硫的85-94% 无机硫的转化是在微生物作用下进行氧化或还原作用 有机硫的转化是在微生物作用下进行的含硫有机物质的矿化过程在好气条件下，其最终产物是硫酸盐；在嫌气条件下，则生成硫化物土壤中硫的转化,土壤中的钙,二、土壤中的钙,土壤钙素含量：受成土母质、风化条件、淋溶强度和耕作利用方式的影响变化很大 土壤钙素形态：矿物态钙、交换态钙、 溶液钙三种 矿物态钙存在于土壤矿物晶格中，不溶于水，也不易为溶液中其他阳离子所代换，占全钙的40%-90%矿物主要是斜长石和方解石交换态钙为吸附于土壤胶体表面的钙离子，是作物可利用的钙 溶液钙（或水溶态钙）是指存在于土壤溶液中的钙离子 溶液钙与交换态钙总称为有效态钙土壤钙素转化： 土壤中含钙硅酸盐矿物较易风化，风化后以钙离子形式进入溶液，其中一部分为胶体所吸附成为交换态钙 交换态钙与溶液钙处于平衡之中。

3 土壤中的镁素营养,含量： 地壳平均为19.3 g/kg，土壤平均为5g/kg 土壤镁含量高低主要受成土母质及风化和成土条件等的影响土壤中,形态： 包括矿物态、非交换态、交换态及溶液态镁几种形态 矿物态镁：指存在于原生矿物和次生中的镁，是土壤中镁的主要来源，约占全镁含量的70%-90% 主要含镁矿物中，原生矿物主要有橄榄石、辉石、角闪石、黑云母等含镁矿物均易风化，风化度高的土壤难以找到原生含镁矿物 粘土矿物中主要有蛇纹石、滑石等,非交换态镁：又称酸溶态镁，可作为植物能利用的潜在有效镁 土壤交换态镁：指被土壤胶体吸附，并能为一般交换剂所交换下来的镁 溶液态镁：指存在于土壤溶液中的镁离子，其含量一般为几毫克到几十毫克每升 溶液态镁与交换态镁总称为有效性镁土壤中镁的转化：,矿物态,非交换态,交换态,水溶态,,,,,,,微量元素:指在土壤中的含量（百万之几到十万分之几，最高不超过千分之几，但只有铁例外，土壤中铁的含量可达4%）及其可给性较低，植物对其需要量(n10-1--n10mg/kg)很少的一类植物必需营养元素 作物对微量元素的需要量虽然很少，但是它们同大量元素一样，也直接参与植物体内的代谢过程。

目前研究和施用较多的有B Mo Zn Mn Fe Cu 六种,二 土壤中的微量元素,一、土壤中微量元素 土壤中微量元素主要来自于成土母质，其含量受成土母质种类与成土过程影响 土壤微量元素含量也受土壤质地影响质地细或细粒部分含量高，而砂质土和砂粒部分中含量较低 其含量还与土壤有机质含量有关有机质含量较高，微量元素含量也相对较高，但有机质含量超过5~15%时，其含量反而减少二、土壤中微量元素的形态与转化 1、形态 微量元素在土壤中的存在形态可分为：水溶态、交换态、氧化物结合态（包括氧化锰、无定型氧化铁和晶型氧化铁结合态）、有机结合态（包含松结有机态和紧结有机态）和矿物态（包含原生与次生矿物结合态）等，在石灰性土壤中还可分出碳酸盐结合态 其中水溶态和交换态的活性最强，其占总含量的5~10% 2、转化 各形态在土壤中的转化因植物的吸收而处于动态平衡，且不断补充土壤溶液中的浓度供植物正常生长三、影响土壤微量元素有效性的因素,土壤中微量元素供应不足的原因有 （1）含量过低，由土壤类型和成土母质决定 （2）有效性过低，微量元素大多以植物不能吸收利用的形态存在，受土壤中许多因子如pH值、氧化还原电位、质地、通透性、水分状况以及有机质和微生物活动等的影响所致。

钼 在pH>6有效性较高 铁、锰、铜、锌、钴在酸性时有效度提高 硼在pH5.0～7.0 和pH>9.0有效度较高1)土壤pH值,（2）土壤Eh：土壤的氧化还原电位对一些变价微量元素的有效性有明显的影响，尤其是在水稻土中更为突出 （3）土壤水分状况：土壤含水量高或渍水时，由于氧化还原电位降低，对微量元素的有效性有较大的影响，尤其是在水稻土上 渍水时：Eh降低，pH上升，则铁锰氧化物还原而溶解，微量元素被释放； 还原条件下，Zn、Cu、Fe等会形成难溶的硫化物； 渍水时，有机质分解缓慢而积累，一些微量元素如Cu，被有机质紧密吸附而固定，使其有效性下降影响因素,（4）土壤有机质：有机质可与某些微量元素如Cu、Zn、Fe、Pb等形成稳定的可溶或难溶性的配合物，有时可作为微量元素的可溶络合剂来源，另一方面，在富含有机质的土壤上，一些微量元素例如Cu常被固定而导致农作物缺铜，进入此类土壤的有害重金属污染元素，则因钝化而变得难以被植物吸收，使其毒害减轻 （5）土壤质地： 质地粗的土壤微量元素含量低，同时由于通透性良好，使某些微量元素如Mn以高价形态存在，有效性降低 质地粘重：对微量金属有较大的吸持和保肥力，有效性亦高。

影响因素,（6）吸附现象：土壤中有些物质对微量元素的吸附可以减少其损失，但有时会出现固定现象，减少其生物有效性 （7）土壤微生物： A、微生物促进有机质的分解，使有机结合态微量元素分解释放出来； B、同化吸收微量元素，暂时固定不被植物利用； C、以嫌气条件下使微量元素还原成易溶的低价态； D、在好气条件下氧化微量元素成为高价态； E、在改变pH值和氧化还原电位过程中起间接作用 Fe和Mn的微生物氧化还原作用最为突出可使Fe和Mn氧化成高价状态，有效性降低影响因素,五、土壤的保肥性与供肥性 （一）土壤胶体 1、土壤胶体的概念及种类 土壤胶体：大小在1-100nm（在长、宽和高三个方向上，至少有一个方向在此范围内）的土壤固体颗粒分三种类型 （1）土壤无机胶体 1层状硅酸盐粘土矿物 有 1：1型如高岭石，2：1型如蒙脱石 2氧化物及其水合物 Al Fe Si Ca Mn Ti的氧化物及水合氧化物，常呈胶膜被覆于土粒表面 （2）土壤有机胶体 主要是腐殖质及其各种组分，此外还有少量的蛋白质或氨基酸，多肽，多糖类化合物 （3）土壤有机矿质复合体,2、土壤胶体的构造,土壤胶体是一种分散系统土壤胶体分散系统由胶体微粒（分散相）和微粒间溶液（分散介质）两大部分构成。

胶体微粒在构造上可分为微粒核、决定电位离子层和补偿电位离子层三部分，决定电位离子层与补偿电位离子层共同组成胶体微粒的双电层土壤胶体颗粒的构造,土壤胶体分散系,,土壤胶团,土壤溶液,,胶核,双电层,,定位离子层（内层）,补偿离子层,非活性层,扩散层,,,反离子层,,胶粒,胶体微粒核也称作胶核，是胶体的固相部分，由粘粒或腐殖质等所组成 在胶核表面因为分子的解离而产生一层离子并带有某种电荷，这个离子层称为决定电位离子层或双电层内层 由于决定电位离子层的存在，必然吸附介质中与其电荷相反的离子围绕在其周围，形成补偿离子层补偿离子层按其被决定电位离子层吸引的力的大小和活动力的强弱又可分为两部分：非活性层和扩散层 因此，胶体微粒是由微粒核和双电层构成的胶体微粒是电中性的胶体通常所说的胶体带电，是指胶粒带电，而胶粒是由微粒核、决定电位离子层和非活性层一起构成的微粒核与决定电位离子层一起组成微粒团，其也带电3、土壤胶体的性质 土壤胶体特性对土壤理化性质和肥力状况起着巨大影响其中影响最大的特性有三个： （1）土壤胶体的比表面积和表面能 （2）胶体带有电荷 （3）土壤胶体存在可改变的状态―――凝聚与分散,（1）土壤胶体的比表面积和表面能 比表面积也可叫做比面积，是指每单位重量（或体积）物体的总表面积：比面积＝表面积/重量 主单位为m2/g、cm2/g。

相同重量的物体，颗粒分得越小，其比面积越大 土壤在风化及成土因素作用下，其固相颗粒都是在不断破碎，粒径逐渐变小，比面积都是在不断增加的此外，土壤胶体，尤其是2：1型的粘粒矿物和腐殖质内部的特殊构造也造成了很大的内表面如只考虑外表面积，高岭石比面积的典型值是10－30m2/g，蒙脱石是40－100m2/g，但若将那表面计算在内，蒙脱石的比面积则高达800m2/g由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能表面能可以做功，能够吸附其他物质，物质的比面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能2）胶体带有电荷 胶体带电的原因 土壤胶体表面带有电荷是其最重要的胶体化学特性造成胶体带电的原因主要有以下三种： 同晶代换 断键 表面分子的解离 土壤胶体能解离出H+,而带负电的胶体称为酸胶基或负胶体； 能解离出OH-而带正电的 胶体称为碱胶基或正胶体， 能解离出H+也能解离出OH-的则称为两性胶体土壤胶体电荷的种类 （1）永久电荷 由于同晶代换的作用产生的电荷，叫永久负电荷这种电荷的数量值决定于矿物晶格中的同晶代换离子的多少，与其他土壤条件无关，只有当该种矿物遭受化学风化转变为另一种矿物时其电荷才会变化。

这种电荷发生的方式以蒙脱石居多，伊利石较少，高岭石很少 （2）可变电荷 指胶体随土壤溶液pH值的 变化而发生电荷数量、符号变化的那部分电荷其主要是由胶体表面分子的电离引起的，其次来自矿质胶体晶格的断键pH值对土壤胶体带电状况影响很大，通常自然界中土壤pH值大多在5－9之间，高于土壤胶体大部分组分的 等电点，所以大部分土壤胶体在通常条件下带负电，但强酸性条件下的土壤及某些两性胶体的某些部位也会出现正电荷3）土壤胶体存在可改变的状态―凝聚与分散 土壤胶体由两种存在的 状态，一种是胶体微粒相当充分的分散在介质中形成的一种外观颇似溶液的胶体溶液，称为溶胶 另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起形成的 处于凝聚状态的胶体，称为凝胶 胶体的两种存在状态，在一定条件才可以进行某种程度的转化即溶胶可以转变为凝胶，凝胶也可以转变为溶胶，这一过程称为分散 土壤胶体之所以能成为溶胶状态，是由于其带电荷和胶体微粒表面水膜的存在，因土壤胶粒在同样的 土壤环境中带有同种电荷促使胶粒互相排斥与分散状态，而水膜的存在能阻止胶粒的互相碰撞，较少凝聚的机会由此可见，若向溶液中加入电解质以中和胶粒上的电性，并减少土壤水分，可促使溶液凝聚。

因土壤中的胶体一般情况下带负电的为多，所以加入阳离有使胶体凝聚的 作用但多种阳离子促使胶体凝聚作用的大小并不同 一般规律是：离子价越大，其凝聚作用越强，同价阳离子中，离子半径大的，水膜厚度小的离子凝聚作用强土壤中常见的阳离子引起胶体凝聚作用大小的顺序为: Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+,。