NutrientCycling营养要素循环精.docx
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NutrientCycling营养要素循环精.docx
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NutrientCycling营养要素循环精
NutrientCycling(營養要素循環)
1.植物生長所需之要素
2.氮的循環
3.磷和硫
4.鉀、鈣和鎂
5.微量要素
土壤與植物營養(Utilizationofsoil)
EssentialElements(必需營養元素):
在植物正常生長過程中所不可缺少的元素
依攝取量之大小分:
*Macronutrients(巨量要素):
C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K
*Micronutrients(微量要素):
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl
C、H、O→取自空氣與水
其餘要素→取自土壤
土壤供應這些要素之能力→土壤肥力(soilfertility)
InorganicStore
availablepool(有效的;可利用的)
a.Ionsinthesoilsoln.
例如:
NH4+、H2PO4-、NO3-、K+、Ca2+
b.“Exchangeableions”adsorbedbyclaymineralsandorganicmatter
e.g.NH4+-clay
Lessavailable
a.稍微可溶之化合物
e.g.gypsum(石膏)、calcite(CaCO3)、難溶性之磷酸化合物
b.被claylattices所固定或”nonexchangeable”之K+或NH4+
Availablepool之Input來自
1.土壤和岩石礦物之風化
2.降雨(precipitation)和dustfallout
3.有機物之礦化(mineralization)
4.有機廄肥(organicmanures)、有機和無機肥料(fertilizer)之施用
氮素(Nitrogen)
1.形態
N2→植物不能直接利用,Org-N
NH4+、NO3-→植物可以吸收
2.氮素循環及有效性土壤氮素之獲得與損失
GainsofsoilN
a.降雨
<1~5ppmNH4+
b.肥料(fertilizers)和廄肥(manures)
硫銨,尿素
c.生物固氮作用(biologicalN2-fixation)
Free-livingN2fixers
Bacteria:
Azotobacterspp.
Blue-greenalgae;Nostocspp.
SymbioticN2fixation
豆科植物---根瘤菌
Leguminosae---Rhizobium
N2+8H++6e-+nMg‧ATP→2NH4++nMg‧ADP+nPO4
LossesofsoilN
a.CropRemoval
b.Leaching(淋洗流失)
NO3-↓
NH4+
NO3-↓
Eutrophication(優養化作用)
c.gaseouslosses
(1).氨揮散作用(Ammoniavolatilization)
高溫、高pH狀況下,NH3↑
(NH2)2CO+2H2O
(NH4)2CO3
2NH3↑+CO2+H2O
(尿素,urea)
(2).脫氮作用(denitrification)
NO3-
NO2-
N2O↑
N2↑
Facultativeanaerobicbacteria
在厭氧狀態下
C/N、C/P、C/S影響N、P、S之生物固定化作用(Immobilization)
磷(Phosphorus)
1.形態
有機態磷(Org.-P)
無機態磷(Inorg.-P)H2PO4,HPO4-2,Fe-P,Al-P,Ca-P
2.土壤中磷之原始來源為磷灰石(Apatite),次生來源在無機方面為Ca,Fe,Al等之磷酸鹽。
有機方面則如植物磷脂質(phytin),核酸(nucleicacid)等。
3.磷酸之有效性(phosphateavailability)
植物自土壤溶液中吸收之磷,大多數是屬H2PO4-離子態。
LabileP(活性P)
AdsorbedP+SolutionP
Non-labileP(非活性P)
Pheldininsolublecompounds(e.g.hydroxyapatiteCa10(PO4)6(OH)2)orinorganicmatter.
影響磷有效性之土壤因子
1.SoilpH
a.在鹼性土壤中,磷酸沉澱形成鈣化合物
ppt.
Ca2++PO4-3OctacalciumphosphateCa4H(PO4)3‧5H2O
HydroxylapatiteCa10(PO4)6(OH)2
Ca2++HPO4-2
pH>7
pH↓,溶解度↑
b.在酸性土壤中,
pH<1.4FePO4‧2H2OStrengiteppt.
pH<3.1AlPO4‧2H2OVarisciteppt.
pH↑,溶解度↑
AlPO4+3OH-Al(OH)3+PO43-
pH4.5~6
H2O+Al(H2O)63+[Al(OH)(H2O)5]2++H3O+
Hydroxyaluminumion
Padsorptionsite
[Hydroxyaluminumcomplex]2x+
+
ClayH2PO4-occluded
∵pH~6.5Pavailability最大
△SoilpH,claycontent,sesquioxidecontent,andexchangeable-Al3+均影響P之有效性。
Sulfur(硫)
1.形態
Org-S
Inorg-S
Sulfide(硫化物)
SO42-(植物可吸收之形態)
2.土壤中硫之來源
a.土壤礦物
鐵與銅之硫化物(特別是在排水受限制地區)
b.大氣中硫(酸雨)
SO2H2SO4
c.有機物
3.硫化合物在土壤中之動態
a.礦質化作用與固定化作用(MineralizationandImmobilization)
C:
Sratio
b.硫之氧化與還原作用
H2S+2O2→H2SO4
2S+3O2+2H2O→2H2SO4Thiobacillus
降低土壤pH
鉀鈣鎂
鉀(K)
a.土壤中鉀之形態及有效性
i.較不有效性(Relativelyunavailableform)90~98%
長石類,雲母類,此類礦物甚能抵抗風化作用。
ii.速效性(Readilyavailableform)1~2%
K+insoilsoln.+exchangeableK
iii.緩效性(Slowlyavailableform)
被蛭石(Vermiculite),伊萊石(illite)等2:
1礦物所固定之K+。
(非交換性K)
b.鉀之損失與獲得
損失:
i.Cropremoval:
100kg/ha
ii.Leachinganderosion
獲得:
i.返還作物殘根至土壤
ii.鉀肥之施用
鈣(Ca)
a.土壤中鈣之形態及有效性
方解石,白雲石,鈣長石,角閃石,磷灰石為土壤中主要含鈣礦物。
CaCO3或CaSO4沉澱。
Availableform:
Ca2+insoilsoln.+exch.Ca
b.鈣之損失與獲得
施用石灰(CaCO3)可補充Ca
鎂(Mg)
a.土壤中鎂之形態及有效性
含鎂礦物主要為蛇紋石,白雲石,角閃石,黑雲母等。
b.鎂之損失與獲得
i.施用白雲石(Dolomite,CaMg(CO3)2)可補充鎂
ii.速效可用MgSO4噴施
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- NutrientCycling 营养 要素 循环