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1、第五章,肥料对土壤环境的影响,重点：肥料中有毒有害物质对土壤环境的污染,化肥对土壤的影响,土壤肥料污染的调控措施与防治措施,内容提要,?,肥料的使用概况,?,主要化肥在土壤中的转化和固定,?,肥料对土壤环境的效应,?,土壤肥料污染的调控措施与防治措施,5.1,肥料的使用概况,?,一、肥料的种类,有机肥料,N,：,尿素、碳酸氢氨等,化学肥料,(,主要成分,),P,：,来自磷酸盐，主要成分是,氟磷灰石,Ca,3,(PO,4,),2,3,CaF,2,K,：,在蔬菜中大量使用,二、我国肥料的利用现状,（,P,115,）,有机肥料使用概况：,绝对数量在逐年增加，,但所占的比重有所下降,绝对量大、比重大，
2、品种多,单一施,N,肥,化肥使用概况,使用结,构变化,N,、,P,肥配合施,N,、,P,、,K,肥配合施,使用方法：,撒施,底施、深,施、与有机肥配施等,三、肥料使用中存在的问题,1,、盲目过量施用，肥料利用率低，易流失,化肥利用率,%,100,施入化肥的有效量,/,作物吸收量,?,各种作物对肥料的平均利用率为：氮,40,50,，磷,10,20,，钾,30,40,。,?,据试验统计，我国尿素氮、碳铵氮、普钙中磷利用率,分别约为,20,40,、,15,30,、,15,30,，,钾肥与磷肥相当。而发达国家氮肥利用率可达,50,，,磷钾肥利用率可达,35,。,因此，盲目施入过量化肥，一是造成经济损失
3、，二,是造成土壤环境问题。,2,、施肥结构不合理，养分施用不平衡,3,、地区间施肥不平衡,4,、有机物料收集利用率低下,5.2,主要化肥在土壤中的转化和固定,一、氮素肥料在土壤中的转化和固,土,壤,有机氮,（,95,以上）,水解性有机氮,（,50,70,）,含,非水解性有机氮,（,30,50,）,氮,化,物,的,形,+,-,态,无机氮：,NH,4,-N,、,NO,3,-N,水溶性有机氮,（小于,5,）,氮素肥料在土壤中的转化和固定,1,、有机氮的矿化作用,?,水解过程,蛋白质,蛋白水解酶,RCHNH,2,COOH,+,其他产物,+,能量,氨基酸,?,氨化过程,水解,RCHNH,2,COOH+H
4、,2,O,氧化,RCHNH,2,COOH+O,2,还原,RCHNH,2,COOH+H,2,RCH,2,OH+NH,3,+CO,2,+,能量,RCHCOOH+NH,3,+,能量,RCOOH+NH,3,+CO,2,+,能量,RCH,2,COOH+NH,3,+,能量,因此，氨化作用产生的铵以及施入土壤中,的铵态氮肥可被植物和微生物吸收利用，未,被吸收利用的铵，可被土壤胶体吸收保存。,但在通气良好的条件下，铵态氮可进一步被,微生物转化为硝态氮。,2,、铵态氮的硝化作用,第一步亚硝化：,亚硝化微生物,2NH,4,+,+3O,2,第二步硝化：,2HNO,2,+2H,2,O+,能量,2HNO,2,+O,2,
5、硝化微生物,2HNO,3,+,能量,3,、硝态氮的反硝化作用,硝态氮在反硝化细菌作用下的反硝化反应大,致趋势为：,-2O,-2O,-2O,2HNO,3,2HNO,2,-H,2,O,N,2,O,N,2,反硝化作用约有,30,的氮经过一系列转化，,以,N,2,O,和,N,2,的形式进入大气，释放到空气的,N,2,O,不溶于水，可以到达平流层的臭氧层，,与臭氧作用，生成,NO,，使臭氧层破坏。,因此，向农田施入过量的氮肥，易出现下列,情况：,?,硝化作用释放的氢离子会导致土壤酸化；,?,导致水体中的氮的富营养化；,?,导致地下水受硝态氮污染，尤其质地较轻的,土壤。,?,导致臭氧层遭到破坏,4,、氮素
6、肥料在土壤中的保持、固定,土壤胶体的吸附,无机氮的生物固定,有机质固定,无机氮的化学固定,粘土矿物固定,?,主要指土壤微生物在其生命活动过程中，需要,吸收土壤中的氮素以组成生物躯体以及合成更,为复杂的微生物代谢产物,腐殖质等。,?,一些示踪试验结果表明，施入土壤的氮，大约,有,25,60,被生物固定。,?,是暂时的固定。残留在土壤中死的微生物组织,很容易通过矿化作用把固定的氮释放出来。,?,指氧化程度低的有机质，通过氧化缩合作用，,将铵转化成为有机杂环化合物。这种固定在,酸性腐殖质土易于发生，在土壤由酸性变成,中性或碱性的情况下也会发生。,二、磷素肥料在土壤中的转化和固定,有机磷,：,存在于腐
7、殖质和其他有机物中，主要,为磷脂、核酸和磷酸肌醇,土,壤,中,磷,的,形,态,水溶性含磷化合物,无机磷,弱酸溶性含磷化合物,难溶性含磷化合物,磷素肥料在土壤中的转化与固定,土壤中各种形态磷的相互转化：,有机磷,不溶磷,化合物,吸收磷,溶液磷,活性磷,1,、有机磷的转化,途径一：,M,分解,有机磷,无机磷,M,吸收,途径二：,水,解,有机磷,磷,酸,植物吸收,植物吸收,低溶解度的磷酸盐，,为微生物吸收,如磷脂、植素、核蛋白的水解过程如下,;,卵磷脂,水,解,磷酸甘油,水,解,H,3,PO,4,H,3,PO,4,H,3,PO,4,植,素,水,解,植,酸,核,酸,水,解,核蛋白,水,解,水,解,?,
8、影响有机磷转化的因素主要有,：,土壤温度、湿度、,pH,值,、耕作技术和,有机磷化合,物中的,C/P,比,。,至于,C/P,比对有机磷转化的影响在于，如果,C/P,比过大的有机物存在时，土壤微生物又可,能把大部分已矿化的磷酸盐重新固定，因为,在土壤有机质转化过程中，,C,、,N,、,P,是一个整,体，并保持一定的比例关系（即,C:N:P,约为,110:10:1),2,、土壤中无机磷的转化,土壤中难溶性磷的释放,土壤中有效磷的固定,?,途径,1,：,土壤酸度增强或施用生理酸性肥料时，难溶性磷酸,盐、特别是磷酸钙盐可逐步转化为易溶性磷酸盐。,?,途径,2,：,土壤淹水和有机物质存在时，能促进难溶,
9、性磷酸盐转化为易溶性磷酸盐。因为：,淹水时，一方面土壤的,pH,增高能促进磷酸盐沉淀,的水解；另一方面土壤,Eh,降低，使溶解度低的磷酸,高铁还原成溶解度高的磷酸低铁。,有机物质的存在，有机胶体可以在矿质颗粒表面,形成一层胶膜，防止矿质胶体对磷的固定；此外，,3+,、,3+,2+,有机胶体还可以络合土壤溶液中的,Fe,Al,、,Ca,、,Hg,2+,，从而减少他们对磷的化学固定。,?,途径,1,：化学固定,石灰性土壤中，与钙镁化合物结合，产生,沉淀；酸性土壤中，与铁、铝化合物作用生,成磷酸铁铝沉淀，或者进一步与三氧化铁铝,（,Fe,2,O,3,Al,2,O,3,),转化为更难溶的盐基性磷酸,铁
10、铝。,?,途径,2,：阴离子代换固定,?,途径,3,：生物固定,因此，只有当土壤,pH,在中性范围时，磷的相,对有效性最高，因为：,pH,5.0,时，大部分磷被土壤中可溶性铁、铝、锰和含,水氧化铁、铝、锰所固定；,pH,在,6.5,左右时，部分磷又固定在硅酸盐矿物的表面；,pH,7.5,时，大部分磷和土壤中碳酸钙化合而沉淀；,pH,在,8.5,时，将形成极不溶解的盐基磷酸盐。,三、钾素肥料在土壤中的转化和固定,矿物钾,：,指构成矿物晶格或深受结构束缚的钾，,如长石、白云母中的钾,土,壤,中,钾,的,形,态,缓效钾,：,主要是层状硅酸盐矿物层间和颗粒边,缘一部分的钾,速效钾,：,包括了大部分吸附
11、于颗粒表面的钾以,及水溶性钾,钾素肥料在土壤中的转化与固定,土壤中各种形态的钾的相互转化：,矿物,K,非交换性,K,极慢,快,交换性,K,更快,水溶性,K,1,、钾的释放,指矿物态钾在长时期的风化中，经作物和微,生物如硝化细菌、硫化细菌以及纤维分解细,菌、硅酸盐细菌产生各种有机酸和无机酸的,作用下，逐渐水解释放出钾的过程。反应如,下：,K,2,O,Al,2,O,3,6SiO,2,+H,2,O+2H,2,CO,3,正长石,水,解,Al,2,O,3,2SiO,2,2H,2,O+2KHCO,3,+4SiO,2,2,、钾的固定,晶格固定,：,能固定钾的粘土矿物有伊利,石类、蒙脱石类和蛭石类等,2:1,
12、型粘土矿物,吸附固定,生物固定,5.3,肥料对土壤环境的效应,一、肥料中的有毒有害物质对土壤环境的污染,重金属污染,放射性污染,氟污染,有毒有机化合物的污染,有机肥中有毒有害物质对土壤的污染,二、化肥对土壤和环境的影响,对,土,壤,的,影,响,导致土壤板结、土壤肥力下降,造成土壤硝酸盐的污染,引起土壤酸化,水体富营养化,对,环,境,的,影,响,对水体的影响,地下水受,NO,3,-,-N,污染,地下水硬度增大,对大气的影响,向大气排放,NH,3,、,氮氧化物、,CH,4,直接或间接地影响温室效,应和臭氧层破坏,污染空气,三、肥料对生物的影响,（,P131,134,）,对人类和动物的影响,对作物产量、品质的影响,5.4,土壤肥料污染的调控措施,与防治对策,?,加强对肥料的监督管理，从肥料的质量上扼制污染；,?,经济合理施肥，严防过量施肥；,?,氮、磷、钾肥配合施用；,?,化肥与有机肥配合施用；,?,推行施肥新技术，提高肥料利用率；,?,优化肥料品种结构，研制新型无污染肥料；,?,加强水肥管理，实施控水灌溉；,?,培育高产高效低积累硝酸盐的蔬菜品种。,
