1 / 26

Soil Science

Soil Science. Lesson 8 Nutrient Cycling. Nutrient Cycling ( 營養要素循環 ). 植物生長所需之要素 氮的循環 磷和硫 鉀、鈣和鎂 微量要素. 土壤與植物營養 (Utilization of soil). Essential Elements ( 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

joy-nolan
Download Presentation

Soil Science

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Soil Science Lesson 8 Nutrient Cycling

  2. Nutrient Cycling (營養要素循環) • 植物生長所需之要素 • 氮的循環 • 磷和硫 • 鉀、鈣和鎂 • 微量要素

  3. 土壤與植物營養 (Utilization of soil) • Essential Elements (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 (soil fertility)

  4. Inorganic Store • available pool (有效的；可利用的) • Ions in the soil soln. • 例如：NH4+、H2PO4-、NO3-、K+、Ca2+ • “Exchangeable ions” adsorbed by clay minerals and organic matter • e.g. NH4+-clay • Less available • 稍微可溶之化合物 • e.g. gypsum (石膏)、calcite(CaCO3)、難溶性之磷酸化合物 • 被clay lattices所固定或 ”non exchangeable” 之K+或NH4+

  5. Available pool之Input • 土壤和岩石礦物之風化 • 降雨 (precipitation) 和dust fallout • 有機物之礦化(mineralization) • 有機廄肥 (organic manures)、有機和無機肥料 (fertilizer) 之施用

  6. 氮素 (Nitrogen): Gains of soil N • 形態 • N2→植物不能直接利用 ，Org-N • NH4+、NO3-→植物可以吸收 • 氮素循環及有效性土壤氮素之獲得與損失 • Gains of soil N • a.降雨：<1 ~ 5 ppm NH4+ • b. 肥料 (fertilizers) 和廄肥 (manures)：硫銨，尿素 • c.生物固氮作用 (biological N2-fixation) • Free-living N2 fixers • Bacteria : Azotobacter spp. • Blue-green algae; Nostoc spp.

  7. Gains of soil N (續) • Symbiotic N2 fixation • 豆科植物---根瘤菌 • Leguminosae---Rhizobium • N2+ 8H+ + 6e- + n Mg‧ATP→2NH4++ n Mg‧ADP + n PO4

  8. NO3-↓ • NH4+ NO3-↓ • Eutrophication (優養化作用) Losses of soil N • Crop Removal • Leaching (淋洗流失) • gaseous losses • 氨揮散作用 (Ammonia volatilization) 高溫、高pH狀況下，NH3↑ (NH2)2CO+2H2O (NH4)2CO3 2NH3↑+CO2+H2O (尿素，urea) • 脫氮作用 (denitrification) NO3- NO2- N2O↑ N2↑ Facultative anaerobic bacteria 在厭氧狀態下

  9. C/N、C/P、C/S影響N、P、S之生物固定化作用 (Immobilization)

  10. C/N、C/P、C/S影響N、P、S之生物固定化作用 (Immobilization)

  11. 磷（Phosphorus） • 形態 • 有機態磷（Org.-P） • 無機態磷（Inorg.-P）H2PO4, HPO4-2, Fe-P, Al-P, Ca-P • 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（nucleic acid）等。 • 磷酸之有效性（phosphate availability） • 植物自土壤溶液中吸收之磷，大多數是屬H2PO4-離子態。 • Labile P（活性P） • Adsorbed P + Solution P • Non-labile P（非活性P） • P held in insoluble compounds（e.g. hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2）or in organic matter.

  12. 影響磷有效性之土壤因子 • Soil pH • 在鹼性土壤中，磷酸沉澱形成鈣化合物 Ca2+ + PO4-3 Octacalcium phosphate Ca4H(PO4)3‧5H2O Ca2+ + HPO4-2Hydroxylapatite Ca10(PO4)6(OH)2 pH >7，pH↓，溶解度↑ PPT.

  13. [Hydroxyaluminum complex]2x+ Hydroxyaluminum ion + occluded H2PO4- Clay P adsorption site ∵ pH ~ 6.5 P availability 最大 影響磷有效性之土壤因子(續) • 在酸性土壤中 pH ＜ 1.4 FePO4‧2H2O Strengite ppt. pH ＜ 3.1 AlPO4‧2H2O Variscite ppt. pH↑，溶解度↑ • AlPO4 + 3OH- Al(OH)3 + PO43- pH 4.5~6， H2O + Al(H2O)63+ [Al(OH)(H2O)5]2+ + H3O+ Soil pH, clay content, sesquioxide content, and exchangeable-Al3+均影響P之有效性。

  14. 氧化 • H2S + 2O2 → H2SO4 • 2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4Thiobacillus 降低土壤pH Sulfur （硫） • 形態 • Org-S • Inorg-S • Sulfide（硫化物） SO42- (植物可吸收之形態) • 土壤中硫之來源 • 土壤礦物：鐵與銅之硫化物 （特別是在排水受限制地區） • 大氣中硫（酸雨）：SO2 H2SO4 • 有機物 • 硫化合物在土壤中之動態 • 礦質化作用與固定化作用（Mineralization and Immobilization） • C : S ratio • 硫之氧化與還原作用

  15. 鉀（K） • 土壤中鉀之形態及有效性 • 較不有效性（Relatively unavailable form） 90~98％ • 長石類，雲母類，此類礦物甚能抵抗風化作用。 • 速效性（Readily available form）1~2％ • K+ in soil soln. + exchangeable K • 緩效性（Slowly available form） • 被蛭石（Vermiculite），伊萊石（illite）等2:1礦物所固定之K+。（非交換性K） • 鉀之損失與獲得 • 損失： • Crop removal : 100 kg/ ha • Leaching and erosion • 獲得： • 返還作物殘根至土壤 • 鉀肥之施用

  16. 鈣（Ca） • 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。 • Available form: Ca2+ in soil soln. + exch. Ca • 鈣之損失與獲得 • 施用石灰（CaCO3）可補充Ca

  17. 鎂（Mg） • 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。 • 鎂之損失與獲得 • 施用白雲石（Dolomite, CaMg(CO3)2）可補充鎂 • 速效可用MgSO4噴施

More Related