1.1 土壤养分的有效性在线视频

同学们好

今天我们讲解土壤养分

生物有效性

土壤中

各种营养元素的含量是非常丰富的

但绝大多数对植物来说是无效的

养分在时间上无效

或者它们在空间上无效

或者是在形态上无效

只有少部分在短期内

能够被植物吸收的土壤养分

才是真正的植物有效养分

根据这个定义

可以看出

土壤中的生物有效养分

具备两个基本的特点

首先是植物吸收的形态

是以矿质养分为主

少量的有机养分

比如氨基酸

第二

就是在位置上要接近植物

根系的表面

在根系吸收的范围内

或者在短期内可以迁移到根表的

有效养分

与生物有效性相关的

就是目前比较常用的

土壤中养分的化学有效性

化学有效性指的是

土壤中的矿质养分

主要包括可溶性的离子态

和简单的分子态养分

以及一些易分解态

或者交换吸附态的养分

还包括某些气体养分

化学有效养分

通常可以采用不同的化学浸提剂

从土壤中提取出来

浸提剂的种类

会影响到土壤化学养分的测定

化学有效养分的测定值

具有相对性

不同的

化学浸提方法测出来的有效养分

在数值上存在很大的区别

而且在某种情况下

不同方法之间又缺乏相互比较的基础

有效磷的测定为例

从表中可以看出

不同浸提剂测定的有效磷的

平均含量

差别非常大

要依据土壤类型来选择合适的

以有效磷

浸提剂

导致了各种不同方法之间

测定的有效养分都是相对值

这样的一个相对值需要与

生物测试的结果进行相关研究比较

有时候很难反映植物正常的生长

情况和产量水平

由于化学方法测定的速度比较快

而且相对比较简单

省时又省力

因此在实际生产中

我们常用化学有效养分含量

作为推荐施肥的依据

在我们国家包括全世界都得到了应用

对于

土壤中养分的生物有效性

是生物能够吸收的养分

我们必须了解以下的三个方面

首先要理解的是

土壤中到底什么样的养分

它能够被植物吸收

土壤中矿质养分的浓度

含量以及它是怎么动态变化的

第二点

就是土壤中的养分

必须到达根系的表面

能够被根系吸收

才能够作为生物有效养分

它迁移的方式和速度

以及植物根系对养分的获取

就非常重要

最后

在根系的影响下

土壤中的养分

怎么实现有效化的过程

以及环境因素

对养分有效化又有什么样的影响

这三个方面

实际上是一个动态过程

在时间

空间上都有一些特点

这就要求我们在学习的过程中

理解这些过程

理解背后的影响因子

首先我们来看养分的强度因素

和容量因素

养分的强度因素

用Intensity

英文缩写是I来表示

指的是

土壤溶液中养分的浓度

这个同学们是很容易理解的

土壤养分的容量因子

是指土壤中有效养分的数量

可以比较一下

容量因素和强度因素

强度因素是指的溶液中的

养分的容量因素

指的是

土壤中有效养分的数量

是可以不断的

补充强度因素的一个库容量

容量因素对强度因素的补充

就不仅仅取决于养分的库容量的大小

还取决于能够释放养分的难易程度

这个过程

受到土壤因素

水分因素

环境因素甚至植物生长的影响

土壤还具有一个缓冲因素

也就是在强度因素和容量因素之间

有一个缓冲因素

这个缓冲因素表示

土壤保持一定养分强度的能力

保证了养分供应的速率

用ΔQ除以ΔI的比例来表示

比例越大

土壤养分的缓冲力就越强

给大家举个例子

从图中可以看到

土壤A和土壤B

它们对钾的缓冲力

存在很大的区别

ΔQ除以ΔI

这个比值上看

土壤A的缓冲力是比较强的

土壤B的缓冲力是比较低的

对于土壤B来说

由于它补充钾的这个

供应有限

所以

需要不断来补充钾素的供应

我们了解一下土壤养分的空间有效性

空间有效性

指的是土壤中的有效养分

只有达到根系表面

也就是根系能够接触的范围

才能够被植物所吸收

这才是实际的有效养分

但是对于整个土体来说

植物根系占土体的比例是很小的

只占很少部分的空间

平均根系

占土壤容积的这个百分数

大约为3%

97%的空间

是根系不能够接触的

这就需要养分迁移

对于提高土壤养分的空间有效性

十分重要

养分是怎样能够迁移到根表的呢

两种机制

一个是根系

本身可以对养分主动地获取

就是它在生长的过程中

能够接触到土壤养分

去吸收养分

这个就叫截获

第二种

植物生长和代谢的过程中

比如蒸腾作用

对养分吸收过程

这个影响导致土壤养分向根表的迁移

所以通常情况下

对于大多数的营养元素来说

通过根系主动获取的数量

相对来说比较小

迁移就是它最重要的方式

迁移

有两种方式

一种方式是通过质流的方式

一种是通过扩散的方式

质流指的就是植物的

蒸腾作用和根系的吸水

造成了根表土壤和土体之间

会出现一个明显的水势差

水势差

导致土壤溶液中的养分

可以随着水流向根表迁移

这个方式的特点

运输的养分数量比较多

养分迁移的距离比较长

可以进行计算

取决于植物蒸腾率

和土壤溶液中该养分的浓度

可以通过

植物生长期的蒸腾量

和养分的浓度来进行计算

扩散相对来说

比较容易理解

植物截获或者质流作用

它不能够向

植物提供足够的养分时

根系不断的吸收使根表

有效养分出现浓度的变化

会发生下降

在根表的垂直方向上

就会出现养分浓度差

养分可以顺着浓度梯度向根表迁移

土壤养分的扩散作用

和质流相比

它具有速度比较慢

距离比较短的一个特点

扩散速率主要取决于

扩散系数

我们就来比较一下

不同元素的扩散系数

从表中可以看出

不同元素在

不同介质中的扩散系数不同

离子在土壤中的

扩散系数远低于在水中的扩散系数

因为土壤是一个多维的空间

氮磷钾三种离子磷的扩散系数是最低的

比较一下它们

在土壤当中的移动距离

磷的移动距离是最短的

磷酸二氢根离子的移动速度

每天只有0.13mm

钾离子是0.9mm

而相对来说

硝酸根的移动距离就比较远

从上面可以看出来

不同的迁移方式

对植物养分供应的贡献不同

在大多数情况下

质流和扩散

是植物根系获取养分的主要途径

对不同的营养元素

不同供应方式的贡献不同

科学家们发现

钙镁氮尤其是硝态氮

主要是靠质流来供应

而磷酸根离子

钾离子

铵根离子

扩散是最主要的迁移方式

对养分迁移过程的理解

在相同蒸腾条件下

土壤溶液中

浓度越高

质流供应的量就比较大

前边同学们理解了

养分的不同迁移方式

养分的迁移方式

还受到根系吸收

和土壤供应两个方面的影响

土壤水分的含量会影响养分的扩散

土壤养分的浓度

也会影响到养分的梯度

土壤质地又会影响到养分的吸附固定

植物在生长过程中不同的时期

对养分的需求量不同

植物土壤两个方面加上环境因子

都会影响养分迁移的方式

在这节的最后给大家留一道思考题

养分不同的迁移方式

是如何影响养分的生物有效性的

土壤水分含量

会影响到养分的扩散

土壤养分浓度也会影响到养分梯度

土壤质地影响养分的吸附固定

植物在生长的过程中

不同时期

对养分的需求量不同

植物、土壤

、环境因子

都会影响到养分的

迁移方式

思考题

养分不同的迁移方式

如何影响养分的生物有效性？