1、第第五五章章 作物生产与土壤作物生产与土壤(trng)(trng)的关的关系系3 3学时学时(xush)(xush)第一页，共六十七页。内容提要内容提要(ni rn(ni rn t yo)t yo)一、土壤物理性质与作物的生活一、土壤物理性质与作物的生活二、土壤化学性质与作物的生活二、土壤化学性质与作物的生活三、土壤生物性质与作物的生活三、土壤生物性质与作物的生活四、四、土壤污染与作物生产土壤污染与作物生产第五章第五章 作物生产与土壤作物生产与土壤(trng)(trng)的关的关系系第二页，共六十七页。第五章第五章 作物生产作物生产(shngchn)(shngchn)与土壤的与土壤的关系关系土
2、壤是生物与无机环境相互作用的产物，它由固相土壤是生物与无机环境相互作用的产物，它由固相无机、有机体、液相土壤水、气相土壤空气无机、有机体、液相土壤水、气相土壤空气三相系统组成，是陆生植物生活的基质。三相系统组成，是陆生植物生活的基质。土壤生产力土壤生产力:能使作物产生经济产量的能力。取决于土能使作物产生经济产量的能力。取决于土壤满足作物对水、肥、气、热需求的能力。壤满足作物对水、肥、气、热需求的能力。土壤肥力：土壤的物理、化学土壤肥力：土壤的物理、化学(huxu)(huxu)、生物等根本性质的、生物等根本性质的综合反映。综合反映。第三页，共六十七页。一、土壤物理性质与作物一、土壤物理性质与作物
3、(zuw)(zuw)的生活的生活 物理性质：包括土壤质地、结构、容重、孔隙度及其水、气、物理性质：包括土壤质地、结构、容重、孔隙度及其水、气、温度温度(wnd)(wnd)动态变化动态变化1.1 1.1 土壤质地：土壤中直径大小不同的土壤颗粒砂粒、粗粉粒、土壤质地：土壤中直径大小不同的土壤颗粒砂粒、粗粉粒、粘粒等的组合状况粘粒等的组合状况土壤质地分类：土壤质地分类：砂土：砂土：壤土：壤土：粘土：粘土：第四页，共六十七页。第五页，共六十七页。一、土壤物理性质与作物一、土壤物理性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活1.2 1.2 土壤结构土壤结构 土壤结构是指土壤固相的排列形式、孔隙度及团聚体土
4、壤结构是指土壤固相的排列形式、孔隙度及团聚体的大小、多少和稳定度。的大小、多少和稳定度。1 1团粒结构团粒结构:由团聚体直径由团聚体直径0.25-10mm0.25-10mm形成的一种土形成的一种土壤结构，其中水和气、供肥和保肥之间的矛盾协调，耕作壤结构，其中水和气、供肥和保肥之间的矛盾协调，耕作(gngzu)(gngzu)性能好，适于作物生长。性能好，适于作物生长。2 2非团粒结构：由土粒直接形成的块状、柱状、核非团粒结构：由土粒直接形成的块状、柱状、核状、片状等结构。耕作性能差、水气矛盾和供肥保肥矛状、片状等结构。耕作性能差、水气矛盾和供肥保肥矛盾突出，不利于作物生长。盾突出，不利于作物生长
5、。第六页，共六十七页。一、土壤物理性质与作物一、土壤物理性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活 1.2 1.2 土壤结构土壤结构3 3适于陆生作物生长发育的理想土壤结构指标：适于陆生作物生长发育的理想土壤结构指标：理想的三相容积理想的三相容积(rngj)(rngj)比比 固相固相:空隙空隙=0.5:0.5=0.5:0.5 50%50%固相中固相中:矿物局部占矿物局部占38%38%，有机质占，有机质占12%12%50%50%空隙中空隙中:空气和水各占空气和水各占15-35%(15-35%(最适为各占最适为各占25%)25%)第七页，共六十七页。一、土壤一、土壤(trng)(trng)物理性质
6、与作物的生活物理性质与作物的生活1.3 1.3 土壤的水、气、热动态与作物土壤的水、气、热动态与作物1 1土壤水动态见第四章土壤水动态见第四章稻田灌水的机能：稻田灌水的机能：物理机能物理机能 调节水温、气温调节水温、气温(qwn)(qwn)、土温、土温 耕作均匀、效率化耕作均匀、效率化 泥沙输入泥沙输入第八页，共六十七页。一、土壤一、土壤(trng)(trng)物理性质与作物的生活物理性质与作物的生活1.3 1.3 土壤土壤(trng)(trng)的水、气、热动态与作物的水、气、热动态与作物1 1土壤水动态见第四章土壤水动态见第四章稻田灌水的机能：稻田灌水的机能：化学机能化学机能 水稻土养分有
7、效化水稻土养分有效化 Si Si、CaCa、MgMg、K K、N N等补给等补给 除去有害成分除去有害成分第九页，共六十七页。一、土壤物理性质与作物一、土壤物理性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活1.3 1.3 土壤的水、气、热动态与作物土壤的水、气、热动态与作物1 1土壤水动态见第四章土壤水动态见第四章稻田灌水的机能：稻田灌水的机能：生物学机能生物学机能 水稻水稻(shudo)(shudo)生育调控生育调控 防除杂草防除杂草 生物固氮生物固氮 病虫害防治病虫害防治第十页，共六十七页。图图5-1 5-1 水田水田(shutin)(shutin)日渗水量与产量的关系五十崎，日渗水量与产量的
8、关系五十崎，19571957第十一页，共六十七页。一、土壤一、土壤(trng)(trng)物理性质与作物的生活物理性质与作物的生活1.3 1.3 土壤的水、气、热动态与作物土壤的水、气、热动态与作物2 2土壤空气土壤空气 主要来自大气，局部来自土壤生物的生化过程，并在各种气主要来自大气，局部来自土壤生物的生化过程，并在各种气体所占比例上与大气有显著差异。体所占比例上与大气有显著差异。土壤空气成分含量土壤空气成分含量(hnling)(hnling)取决于土壤孔隙度和含水量取决于土壤孔隙度和含水量:土壤中土壤中O2O2含量动态与作物生活含量动态与作物生活 土壤中土壤中CO2CO2含量动态与作物生活
9、含量动态与作物生活 CH4 CH4、SO2SO2动态与作物生活动态与作物生活第十二页，共六十七页。一、土壤物理性质与作物一、土壤物理性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活1.3 1.3 土壤的水、气、热动态与作物土壤的水、气、热动态与作物3 3土壤温度土壤温度 土壤热量主要来自太阳辐射，局部来自根系和微生物土壤热量主要来自太阳辐射，局部来自根系和微生物的呼吸。土温在不同深度及日周期的呼吸。土温在不同深度及日周期(zhuq)(zhuq)和年周期和年周期(zhuq)(zhuq)中存在复杂变化。中存在复杂变化。土温的变化还与土壤类型及含水量密切相关表土温的变化还与土壤类型及含水量密切相关表5-2
10、5-2，并对作物生活带来显著影响。并对作物生活带来显著影响。第十三页，共六十七页。表表5-2第十四页，共六十七页。土温制约根系生长土温制约根系生长(shngzhng)、根系活力及地下贮藏器官的形成，并影响、根系活力及地下贮藏器官的形成，并影响矿质养分的溶解度。如磷酸钙的溶解度，随地温的升高而增加，作物的矿质养分的溶解度。如磷酸钙的溶解度，随地温的升高而增加，作物的缺磷病症可随温度上升而解除或缓解。缺磷病症可随温度上升而解除或缓解。第十五页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.1 2.1 土壤的吸附和交换性能土壤的吸附和交换性能 土壤的胶体
11、粘粒和腐殖质外表带有净负电荷，可与阳离子吸土壤的胶体粘粒和腐殖质外表带有净负电荷，可与阳离子吸附结合，其结合程度取决于阳离子的正电荷数及水合程度：附结合，其结合程度取决于阳离子的正电荷数及水合程度：H+Al3+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+H+Al3+Ca2+Mg2+NH4+K+Na+质子质子H+H+质量小电荷密度大，质量小电荷密度大，Na+Na+电荷密度小。电荷密度小。阳离交换量阳离交换量CECCEC：能被土壤固定的阳离子的数量。：能被土壤固定的阳离子的数量。它反映土壤固定的必需养分的阳离子数量。它反映土壤固定的必需养分的阳离子数量。假设土壤交换位点上假设土壤交换位点上H+H+、Al3+
12、Al3+、Mn2+Mn2+的比例高，那么的比例高，那么(n(n me)me)无论无论CECCEC大小，这种土壤既是酸性，肥力又低。大小，这种土壤既是酸性，肥力又低。第十六页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.1 2.1 土壤的吸附和交换性能土壤的吸附和交换性能 在土粒的正电荷中心在土粒的正电荷中心Fe3+Fe3+、Al3+Al3+及吸附阳离子的外及吸附阳离子的外层，可结合阴离子，其结合程度为：层，可结合阴离子，其结合程度为：PO43-SO42-NO3-Cl-PO43-SO42-NO3-Cl-土壤对离子的吸附和交换性能，在捕获养别离子、防
13、止淋土壤对离子的吸附和交换性能，在捕获养别离子、防止淋失及平衡土壤溶液中养别离子浓度上，为作物营养失及平衡土壤溶液中养别离子浓度上，为作物营养(yngyng)(yngyng)提提供了保障，也有利于保护根系和土壤微生物免受溶液低渗透供了保障，也有利于保护根系和土壤微生物免受溶液低渗透势胁迫的伤害。势胁迫的伤害。第十七页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2.2 2.2 土壤酸度与作物土壤酸度与作物 土壤酸度包括土壤酸度包括:活性酸度活性酸度pHpH：土壤溶液：土壤溶液H+H+，用，用pHpH表示表示潜在酸度又称为酸
14、度数量：吸附在土壤交换潜在酸度又称为酸度数量：吸附在土壤交换(jiohun)(jiohun)性性位点上、可以被过量的中性盐位点上、可以被过量的中性盐KClKCl、NaClNaCl的阳离子的阳离子交换交换(jiohun)(jiohun)下来的下来的H+H+和和Al3+Al3+及及Mn2+Mn2+的交换的交换(jiohun)(jiohun)性性酸量，或用过量强碱弱酸盐酸量，或用过量强碱弱酸盐NaAcNaAc浸提后，浸提后，H+H+和和Al3+Al3+、Mn2+Mn2+释放到溶液中所表现出的酸量。释放到溶液中所表现出的酸量。第十八页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh
15、)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2.2 2.2 土壤酸度与作物土壤酸度与作物 1 1土壤土壤pHpH值与养分有效性值与养分有效性强酸性土壤强酸性土壤pH5pH7.5pH7.5:缺有效性缺有效性P P、FeFe、MnMn、ZnZn、CuCu有益微生物大多适于中性土，而有害微生物大多耐酸性较强。有益微生物大多适于中性土，而有害微生物大多耐酸性较强。第十九页，共六十七页。第二十页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2 2作物对土壤酸度的适应作物对土壤酸度的适应 植物适应土壤酸度的生态类型植物适应土壤酸
16、度的生态类型(lixng)(lixng)：酸性土植物酸性土植物:pH6.5:pH7.5:pH7.5 几乎没有植物能在几乎没有植物能在pH5-8pH5-8以外生长良好。以外生长良好。第二十一页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2 2作物作物(zuw)(zuw)对土壤酸度的适应对土壤酸度的适应第二十二页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2.3 2.3 土壤有机质与作物土壤有机质与作物(zuw)(zuw)1 1土壤有机质土壤有机质SO
17、MSOM的类别的类别F F类类:新鲜的新鲜的SOMSOM已死和正在腐烂的物质，易腐烂已死和正在腐烂的物质，易腐烂B B类类:微生物的生物质主要是细菌和真菌微生物的生物质主要是细菌和真菌HaHa类类:“:“活性活性SOMSOM活性腐殖质，较易代谢分解活性腐殖质，较易代谢分解HoHo类类:旧有旧有SOMSOM旧腐殖质，不易腐烂，半衰期可达数旧腐殖质，不易腐烂，半衰期可达数千年千年第二十三页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.3 2.3 土壤有机质与作物土壤有机质与作物2 2土壤有机质的重要作用是土壤肥力的重要指标土壤有机质的重要作用是土壤肥
18、力的重要指标作物营养的重要来源；作物营养的重要来源；改善土壤理化特性改善土壤理化特性(txng)(txng)，提高保水、供水及保肥、供肥，提高保水、供水及保肥、供肥性能；性能；为土壤异养生物提供能量和养料来源为土壤异养生物提供能量和养料来源;腐殖质中的胡敏酸可调节植物的生活。腐殖质中的胡敏酸可调节植物的生活。第二十四页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.3 2.3 土壤土壤(trng)(trng)有机质与作物有机质与作物3 3土壤有机质与氮循环的关系土壤有机质与氮循环的关系第二十五页，共六十七页。图图5-3 5-3 农作系统中的一般氮农
19、作系统中的一般氮循环循环 加到土壤中的新鲜有机质加到土壤中的新鲜有机质F F在土壤中腐烂，变为在土壤中腐烂，变为微生物的生物质微生物的生物质B B和活性和活性腐殖质腐殖质HaHa，最后，最后(zuhu)(zuhu)成为旧腐殖质成为旧腐殖质HoHo。B B、HaHa、HoHo都可能矿质化而变为都可能矿质化而变为NH4+NH4+，然后通过硝化作用，然后通过硝化作用变成变成NO3-NO3-。这些无机物形式。这些无机物形式可以经过固定作用成为可以经过固定作用成为B B，然后变成然后变成HaHa和和HoHo。被作物吸。被作物吸收、收、N2N2被作物共生的被作物共生的固定或固定为固定或固定为B B游离生存
20、游离生存的以及反硝化作用变为的以及反硝化作用变为N2N2和各种氮的氧化物，便完和各种氮的氧化物，便完成了整个生物传递过程。另成了整个生物传递过程。另外还表示出：淋溶、挥发外还表示出：淋溶、挥发作用和产量中氮的损失；作用和产量中氮的损失；还有由闪电、有机肥和化还有由闪电、有机肥和化肥的投入。同时氨也从作物肥的投入。同时氨也从作物和和F F新鲜残体中挥发过新鲜残体中挥发过程程 。主要途径用粗线表。主要途径用粗线表示以示强调。示以示强调。第二十六页，共六十七页。2.4 2.4 土壤矿质营养土壤矿质营养(yngyng)(yngyng)动态与作物动态与作物1 1土壤中作物必需矿质元素土壤中作物必需矿质元
21、素(yun s)(yun s)的存在、吸收形态的存在、吸收形态及其在植物中的功能及其在植物中的功能元元素素土壤中存在形态土壤中存在形态根系吸收根系吸收形态形态在植物中的功能在植物中的功能N N有机结合态、硝酸盐、有机结合态、硝酸盐、铵盐铵盐NONO3 3-、NHNH4 4+原生质体和酶的必需成分原生质体和酶的必需成分P P有机态、有机态、CaCa、FeFe、AlAl的的磷酸盐磷酸盐HPOHPO4 42-2-、H H2 2POPO4 4-基础代谢基础代谢K K矿质结合态、钾盐矿质结合态、钾盐K K+细胞水合作用、电化学效应细胞水合作用、电化学效应(膜膜电位、渗透调节电位、渗透调节)、酶活化、酶活
22、化CaCa矿质结合态、钙盐矿质结合态、钙盐CaCa2+2+水合作用、信号物质、酶活化水合作用、信号物质、酶活化MgMg矿质结合态、镁盐矿质结合态、镁盐MgMg2+2+水合作用、基础代谢（光合）水合作用、基础代谢（光合）S S有机态、含硫矿物、硫有机态、含硫矿物、硫酸盐酸盐SOSO4 42-2-、SOSO2 2原生质体和酶的组成成分原生质体和酶的组成成分第二十七页，共六十七页。元元素素土壤中存在形态土壤中存在形态根系吸收根系吸收形态形态在植物中的功能在植物中的功能FeFe矿物结合态、氧化物、矿物结合态、氧化物、铁盐铁盐FeFe2+2+、Fe()Fe()螯合物螯合物基础代谢（氧化还原反应）、基础代
23、谢（氧化还原反应）、氮代谢、叶绿素合成氮代谢、叶绿素合成MnMnMnOMnO2 2、碳酸盐、硅酸碳酸盐、硅酸盐盐MnMn2+2+、MnMn螯合螯合物物基础代谢（光合）、核酸合成基础代谢（光合）、核酸合成ZnZn磷酸盐、碳酸盐、硫磷酸盐、碳酸盐、硫化物、氧化物、硅酸化物、氧化物、硅酸盐盐ZnZn2+2+、ZnZn螯合螯合物物基础代谢、酶激活、基础代谢、酶激活、IAAIAA合成合成CuCu硫化物、硫酸盐、碳硫化物、硫酸盐、碳酸盐酸盐CuCu2+2+、CuCu螯合螯合物物基础代谢、氮代谢基础代谢、氮代谢MoMo钼酸盐、硅酸盐钼酸盐、硅酸盐MoOMoO4 42-2-氮固定、磷代谢、氮固定、磷代谢、Fe
24、Fe吸收吸收B B硼酸盐、电气石硼酸盐、电气石HBOHBO3 32-2-、H H2 2BOBO3 3-碳水化合物的运输和代谢、酚碳水化合物的运输和代谢、酚代谢、花粉管生长代谢、花粉管生长ClClNiNi盐、硅酸盐盐、硅酸盐硫化物、氧化物硫化物、氧化物ClCl-NiNi2+2+水合作用、酶的活化（光合）水合作用、酶的活化（光合）酶激活剂酶激活剂表表5-6 5-6 微量元素微量元素第二十八页，共六十七页。氮素循环氮素循环(xnhun)(xnhun)NONO3 3-硝硝酸酸还还原原N N2 2NHNH4 4+有机有机(yuj)(yuj)态氮态氮固定固定(gdng)(gdng)作用作用矿化作用矿化作用
25、吸收同化吸收同化燃烧燃烧反硝化反硝化吸收同化吸收同化硝硝化化作作用用系统外系统外随产品随产品施肥施肥施肥施肥淋失淋失挥发挥发2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物2 2农作系统中农作系统中N N、P P、K K素循环素循环第二十九页，共六十七页。矿化作用矿化作用(zuyng)(zuyng)：有机质有机质(蛋白质蛋白质)微生物微生物蛋白酶、肽酶蛋白酶、肽酶氨基酸氨基酸氨化细菌氨化细菌(xjn)(xjn)NHNH3 3NHNH4 4+H H2 2O O 硝化作用硝化作用(xio hu zu(xio hu zu yn)yn)：NH3、NH4+亚硝化细菌亚硝化细菌O O2 2NO
26、2-硝化细菌硝化细菌O O2 2NO3-反硝化作用：反硝化作用：NO3-反硝化细菌反硝化细菌-O-O2 2N2或或N2O 生物固氮：生物固氮：具固氮能力的细菌、真菌、蓝绿藻、藻类具固氮能力的细菌、真菌、蓝绿藻、藻类二、土壤化学性质与作物的生活二、土壤化学性质与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物N N素循环素循环第三十页，共六十七页。磷素循环磷素循环 磷素极易被土壤磷素极易被土壤(trng)(trng)吸持，几乎不进入大气，磷在吸持，几乎不进入大气，磷在粘土粘土中中也几乎不发生移动和淋失出土体。因此，磷在农作系统中也几乎不发生移动和淋失出土体。因此，磷在农作系
27、统中的迁移循环过程较简单。的迁移循环过程较简单。土壤土壤(trng)(trng)矿物矿物中中P PPOPO4 43-3-、HPOHPO4 42-2-、H H2 2POPO4 4-施施肥肥(sh(sh fi)fi)有机态磷有机态磷风化、溶解风化、溶解固定固定吸收同化吸收同化矿质化矿质化系统外系统外随随产产品品图图 农作系统中的磷循环农作系统中的磷循环第三十一页，共六十七页。钾素循环钾素循环(xnhun)(xnhun)钾几乎不进入大气，也不能形成有机态钾，钾几乎不进入大气，也不能形成有机态钾，K K+被土壤胶体吸持被土壤胶体吸持性弱，且水溶性强，易随水而迁移。因此，农作系统中钾循环很简性弱，且水溶
28、性强，易随水而迁移。因此，农作系统中钾循环很简单。单。土壤土壤(trng)(trng)矿矿物中物中K K土壤溶液中土壤溶液中K K+施肥、施肥、灌溉灌溉(gungi)(gungi)、降水降水生物中生物中K K+风化风化吸收吸收释放释放图图 农作系统中的钾循环农作系统中的钾循环系统外系统外淋失淋失随随产产品品第三十二页，共六十七页。3 3根区矿质营养动态与根系吸收根区矿质营养动态与根系吸收 土壤溶液中养别离子浓度通常很低，土壤溶液中养别离子浓度通常很低，这有利于防止高浓度下的渗透伤害：这有利于防止高浓度下的渗透伤害：NO3-:NO3-:最高可达最高可达5-10 mmolL-15-10 mmolL
29、-1；SO42-SO42-、Mg2+Mg2+、Ca2+:Ca2+:约约2-2-5mmolL-15mmolL-1；K+:K+:约约1-2 mmolL-11-2 mmolL-1；PO43-:PO43-:约约4 mol L-14 mol L-1 根系可通过呼吸作用形成的根系可通过呼吸作用形成的H+H+和和HCO3-HCO3-，与土壤吸附的养别离子进行，与土壤吸附的养别离子进行交换进入土壤溶液，也可通过根分泌交换进入土壤溶液，也可通过根分泌物而活化物而活化(huhu)(huhu)被土壤固定的养分。被土壤固定的养分。根系对养别离子的吸收主要是需能根系对养别离子的吸收主要是需能的主动吸收。的主动吸收。第三
30、十三页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物4 4作物对矿质营养胁迫的适应作物对矿质营养胁迫的适应营养胁迫：狭义上指，因土壤中可利用的营养元素缺营养胁迫：狭义上指，因土壤中可利用的营养元素缺乏所引起的植物不良反响即缺素症。广义上还包乏所引起的植物不良反响即缺素症。广义上还包括土壤某种营养过量对植物造成括土壤某种营养过量对植物造成(zo chn)(zo chn)的不良影响。的不良影响。作物对营养胁迫的反响：土壤中营养元素缺乏或过量时，作物对营养胁迫的反响：土壤中营养元素缺乏或过量时
31、，作物形态、生理生化过程都会发生相应变化来适应土壤环作物形态、生理生化过程都会发生相应变化来适应土壤环境。境。第三十四页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物4 4作物对矿质营养胁迫的适应作物对矿质营养胁迫的适应作物可通过多种机制作物可通过多种机制(jzh)(jzh)来适应营养胁迫：来适应营养胁迫：某些作物或作物品种，能通过根际的适应某些作物或作物品种，能通过根际的适应性反响来适应有效养分的缺乏。其适应途性反响来适应有效养分的缺乏。其适应途径是增加根长密度、增加根毛数量，或能径是
32、增加根长密度、增加根毛数量，或能分泌某些物质以活化土壤中难溶的养分。分泌某些物质以活化土壤中难溶的养分。第三十五页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物4 4作物对矿质营养胁迫的适应作物对矿质营养胁迫的适应根系分泌物是指未经病原菌危害的有生命的根系向周围根系分泌物是指未经病原菌危害的有生命的根系向周围土壤中释放土壤中释放(shfng)(shfng)的有机物及无机离子的总称。的有机物及无机离子的总称。根系分泌物作用：根系分泌物作用：活化土壤中的营养元素；活化土壤中的营养元素；使难溶的金
33、属离子与其形成螯合物进入植物体；使难溶的金属离子与其形成螯合物进入植物体；增加土壤与根系接触程度；增加土壤与根系接触程度；增加土壤团聚体结构的稳定，改善根际缓冲性能。增加土壤团聚体结构的稳定，改善根际缓冲性能。第三十六页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物(zuw)(zuw)4 4作物对矿质营养胁迫的适应作物对矿质营养胁迫的适应根向土壤输入有机物的途径：根向土壤输入有机物的途径：根冠产生的粘质鞘的溶解；根冠产生的粘质鞘的溶解；根毛分泌的液滴；根毛分泌的液滴；生命细胞分泌的溶解性
34、物质；生命细胞分泌的溶解性物质；细胞壁脱落的物质等。细胞壁脱落的物质等。另外，当根冠受微生物影响和根系衰老时，皮层细胞也另外，当根冠受微生物影响和根系衰老时，皮层细胞也向土壤释放一些物质。向土壤释放一些物质。第三十七页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活根系分泌物主要类型根系分泌物主要类型 碳水化合物：碳水化合物：包括各种单糖、双糖、叁糖、寡糖等。包括各种单糖、双糖、叁糖、寡糖等。作用：作用：可活化根际微生物，加速对土壤有机质的分解可活化根际微生物，加速对土壤有机质的分解(fnji)(fnji)，产生，产生NHNH4 4+、HPOHPO
35、4 42-2-、H H2 2POPO4 4-等。等。有机酸：有机酸：包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、番石榴酸、草酸包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、番石榴酸、草酸等十余种。等十余种。作用：作用：可活化可活化P P、ZnZn、MnMn、FeFe等。如白羽扇豆根系等。如白羽扇豆根系PEPCPEPC活活性高，可在根系固定性高，可在根系固定COCO2 2，形成柠檬酸、苹果酸，然后，形成柠檬酸、苹果酸，然后分泌到土壤。分泌到土壤。第三十八页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活根系分泌物主要类型根系分泌物主要类型氨基酸：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、氨基丁酸、谷
36、氨氨基酸：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、氨基丁酸、谷氨酰胺等二十余种，包括蛋白质氨基酸和非蛋白氨基酸。酰胺等二十余种，包括蛋白质氨基酸和非蛋白氨基酸。作用：可活化土壤中作用：可活化土壤中P P、ZnZn、CuCu、FeFe等。等。酚类：包括单元酚和多元酚，有利于活化土壤中酚类：包括单元酚和多元酚，有利于活化土壤中FeFe、ZnZn、MnMn等。等。H+H+、HCO3-HCO3-：可促进根系与土壤中的离子交换，使离子进：可促进根系与土壤中的离子交换，使离子进入根外表；另外入根外表；另外(ln wi)(ln wi)，H+H+还导致土壤根际酸化，活还导致土壤根际酸化，活化化P P、FeFe、ZnZn、M
37、nMn等，特别是使土壤中难溶性的等，特别是使土壤中难溶性的Al-PAl-P、Fe-PFe-P、Ca-PCa-P被活化。被活化。第三十九页，共六十七页。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活根系分泌物主要类型根系分泌物主要类型FeFe载体载体(PS)(PS)：仅在禾本科作物根系中分泌，为非蛋白质类氨：仅在禾本科作物根系中分泌，为非蛋白质类氨基酸。可活化、螯合基酸。可活化、螯合FeFe，促进根对，促进根对FeFe的吸收，同时还活化的吸收，同时还活化ZnZn、MnMn、CuCu和和P P等。等。酶类：磷酸酯酶、蔗糖酶转化酶、淀粉酶、蛋
38、白酶、酶类：磷酸酯酶、蔗糖酶转化酶、淀粉酶、蛋白酶、多聚半乳糖醛酸酶等，可促进土壤有机质分解多聚半乳糖醛酸酶等，可促进土壤有机质分解(fnji)(fnji)和营和营养元素释放。养元素释放。其他化合物：包括生物素、维生素、生物碱、生长素类等其他化合物：包括生物素、维生素、生物碱、生长素类等化合物，以及促进或抑制病原生物生长的其他化合物。化合物，以及促进或抑制病原生物生长的其他化合物。第四十页，共六十七页。作物不同、作物生长的土壤环境条件作物不同、作物生长的土壤环境条件(tiojin)(tiojin)不同，根系分泌物不同，根系分泌物的种类和数量有所不同。的种类和数量有所不同。第四十一页，共六十七页
39、。二、土壤化学性质二、土壤化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)与作物的生活与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物4 4作物对矿质营养胁迫作物对矿质营养胁迫(xip)(xip)的适应的适应作物适应营养胁迫的机制还包括：增强作物对矿质营养的作物适应营养胁迫的机制还包括：增强作物对矿质营养的吸收、转运或同化速率。吸收、转运或同化速率。第四十二页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物5 5作物对养分吸收、利用效率作物对养分吸收、利用效率作
40、物养分效率：作物利用土壤或生长介质中单位有效养作物养分效率：作物利用土壤或生长介质中单位有效养分所生产的干物质量或经济产量。作物养分效率是作分所生产的干物质量或经济产量。作物养分效率是作物对养分吸收和利用的最终表达。物对养分吸收和利用的最终表达。不同作物或相同不同作物或相同(xin tn)(xin tn)作物不同基因型对养分的吸收、作物不同基因型对养分的吸收、利用不同。利用不同。在作物的整个生育周期，作物的养分吸收速率表现出慢在作物的整个生育周期，作物的养分吸收速率表现出慢-快快-慢的特征，积累量呈慢的特征，积累量呈“S“S形曲线。不同作物对不同形曲线。不同作物对不同养分吸收的顶峰时间有所不同
41、。养分吸收的顶峰时间有所不同。第四十三页，共六十七页。二、土壤二、土壤(trng)(trng)化学性质与作物的生活化学性质与作物的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物5 5作物对养分吸收、利用效率作物对养分吸收、利用效率作物养分临界期：作物对养分缺乏最敏感的时期。此期养作物养分临界期：作物对养分缺乏最敏感的时期。此期养分缺乏会产生显著不利的影响，且这种不利影响不能为分缺乏会产生显著不利的影响，且这种不利影响不能为随后充足的养分供给所补偿。此期一般为植株从异养向随后充足的养分供给所补偿。此期一般为植株从异养向自养转变阶段，多数在三叶期前后。自养转变阶段，多数在三叶期前
42、后。作物养分最大效率期：养分在植株中产生最大效益，即单作物养分最大效率期：养分在植株中产生最大效益，即单位位(dnwi)(dnwi)养分产出的生物量、产量和品质的效益最大的养分产出的生物量、产量和品质的效益最大的时期。在有性繁殖作物中，一般为营养生长与生殖生长时期。在有性繁殖作物中，一般为营养生长与生殖生长并进的时期。并进的时期。第四十四页，共六十七页。二、土壤化学性质与作物二、土壤化学性质与作物(zuw)(zuw)的生活的生活2.4 2.4 土壤矿质营养动态与作物土壤矿质营养动态与作物5 5作物对养分吸收、利用效率作物对养分吸收、利用效率作物养分效率作物养分效率(xio l)(xio l)及
43、元素毒害抗性的生理生化指标及元素毒害抗性的生理生化指标第四十五页，共六十七页。第四十六页，共六十七页。锌效率锌效率第四十七页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物 土壤中生活着各种动、植物和微生物，他们的生活土壤中生活着各种动、植物和微生物，他们的生活推动着土壤中的物质和能量的转换与循环，使土壤形推动着土壤中的物质和能量的转换与循环，使土壤形成生物化学和生物物理学特性，这称为土壤的生物性成生物化学和生物物理学特性，这称为土壤的生物性质。质。3.1 3.1 土壤中的生物土壤中的生物1 1种类：包括从微生物至脊椎动物的庞大种群种类：包括从微生物至脊椎
44、动物的庞大种群(zhn qn)(zhn qn)，但在种群但在种群(zhn qn)(zhn qn)类别上因土壤的理化特性不同而存在差异。类别上因土壤的理化特性不同而存在差异。2 2数量：因土壤的理化特性而异，在肥沃的壤土数量：因土壤的理化特性而异，在肥沃的壤土中数量十分巨大。中数量十分巨大。第四十八页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.1 3.1 土壤中的生物土壤中的生物3 3根本功能：根本功能：推动推动(tu dng)(tu dng)物质和能量的转移与循环物质和能量的转移与循环 影响土壤的物理、化学特性影响土壤的物理、化学特性 相互依存或相
45、互克生包括各种生物之间，作物与其他生相互依存或相互克生包括各种生物之间，作物与其他生物之间物之间第四十九页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物(zuw)(zuw)1 1分解有机质释放和固定养分分解有机质释放和固定养分微生物分解(fnji)多元酚、氨基酸、糖类动植物残体微生物缩合微生物分解腐殖质释放NH4+、PO43-、S、Ca、Mg、K+、微量元素及CO2等(供作物利用)微生物在繁殖过程中吸收利用大量营养元素并加以微生物在繁殖过程中吸收利用大量营养元素并加以固定，可减少养分的淋失，而微生物的生活周
46、期短，固定，可减少养分的淋失，而微生物的生活周期短，死亡后又可经其他微生物分解而释放。死亡后又可经其他微生物分解而释放。第五十页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.2 3.2 土壤土壤(trng)(trng)微生物与作物微生物与作物2 2分解矿物分解矿物(kungw)(kungw)释放营养元素释放营养元素 硅酸盐细菌：分解硅酸盐硅酸盐细菌：分解硅酸盐K+K+、SiSi、微量元素。、微量元素。磷细菌、钾细菌：可分解磷灰石和长石磷细菌、钾细菌：可分解磷灰石和长石PP、K K、微量元素。、微量元素。第五十一页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤
47、生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物3 3某些真菌能与根系形成菌根共生互惠体某些真菌能与根系形成菌根共生互惠体 90%90%的陆生植物能与菌根真菌形成菌根。菌根的形成可扩大根的陆生植物能与菌根真菌形成菌根。菌根的形成可扩大根系吸收面积，菌根分泌物可活化土壤营养元素、促进土壤水稳系吸收面积，菌根分泌物可活化土壤营养元素、促进土壤水稳性团粒结构形成，并可通过菌丝桥转移养分性团粒结构形成，并可通过菌丝桥转移养分(yngfn)(yngfn)。泡囊泡囊丛枝菌根丛枝菌根VAVA菌根菌根,Vesicular arbuscular,Vesicular
48、 arbuscular mycorrhizaemycorrhizae是最广泛的菌根，其分泌物主要有柠檬酸、是最广泛的菌根，其分泌物主要有柠檬酸、溶磷酶、有机酸、铁载体等。溶磷酶、有机酸、铁载体等。第五十二页，共六十七页。植物为与其共生的菌根真菌植物为与其共生的菌根真菌(zhnjn)(zhnjn)生长提供碳源，真菌生长提供碳源，真菌(zhnjn)(zhnjn)那么为植物提那么为植物提供从土壤中吸收的矿质养分。有菌根共生的根系吸收磷的量较供从土壤中吸收的矿质养分。有菌根共生的根系吸收磷的量较无菌根的根系提高无菌根的根系提高3-53-5倍倍Smith and Read,1997 Smith and
49、Read,1997。菌根真菌还能直接利用土壤中有机态磷主要为植酸盐菌根真菌还能直接利用土壤中有机态磷主要为植酸盐土壤有机磷占总磷土壤有机磷占总磷20-80%20-80%。菌根可粗略地分为内菌根和外菌根两大类：菌根可粗略地分为内菌根和外菌根两大类：第五十三页，共六十七页。第五十四页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物4 4固氮微生物的氮素固定作用固氮微生物的氮素固定作用(zuyng)(zuyng)自生光合固氮微生物：多种细菌和蓝绿藻自生光合固氮微生物：多种细菌和蓝绿藻 共生固氮微生物：与豆科共生的根
50、瘤菌、与非豆科共生共生固氮微生物：与豆科共生的根瘤菌、与非豆科共生的放线菌、与红萍共生的蓝藻鱼腥藻的放线菌、与红萍共生的蓝藻鱼腥藻第五十五页，共六十七页。第五十六页，共六十七页。三、土壤生物性质三、土壤生物性质(xngzh)(xngzh)与作物与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物5 5微生物代谢产物可调节作物的生活微生物代谢产物可调节作物的生活 微生物合成分泌生长素、赤霉素、细胞分裂素及各种维生素微生物合成分泌生长素、赤霉素、细胞分裂素及各种维生素等生理活性物质。等生理活性物质。6 6微生物活动既可产生、也可分解有毒物质微生物活动既可产生、也可分解有毒物质 嫌气微生物在缺氧嫌
