土壤肥料学

李生强 张瑞越

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 第一节  土壤肥料学中基本概念
      • 1.1.1 土壤的概念及其基本物质组成
      • 1.1.2 土壤肥力的概念及其分类
      • 1.1.3 土壤圈的概念
      • 1.1.4 土壤资源的概念
      • 1.1.5 肥料的概念与分类
      • 1.1.6 养分资源的概念
    • 1.2 第二节  土壤肥料在现代农业生产及生态系统中的重要性
      • 1.2.1 土壤是现代农业生产的基地
      • 1.2.2 土壤是自然界中具有再生作用的最珍贵自然资源
      • 1.2.3 土壤是地球表层生态系统的重要组成部分和基础
      • 1.2.4 土壤是农业生产实施各项技术措施的重要基础
      • 1.2.5 肥料是现代农业高产、优质、高效、持续的保证
    • 1.3 第三节  土壤肥料科学发展概况
      • 1.3.1 我国土壤肥料科学的发展
      • 1.3.2 世界土壤肥料科学的发展概况
      • 1.3.3 现代土壤肥料学的发展概况
    • 1.4 章节检测
  • 2 土壤的形成、过程与分布
    • 2.1 第一节 岩石矿物风化及自然土壤形成
      • 2.1.1 岩石矿物的风化作用
      • 2.1.2 自然土壤形成过程
    • 2.2 第二节  土壤形成因素
      • 2.2.1 母质因素
      • 2.2.2 气候因素
      • 2.2.3 地形因素
      • 2.2.4 生物因素
      • 2.2.5 时间因素
      • 2.2.6 人为因素
    • 2.3 第三节  土壤成土过程与土壤剖面
      • 2.3.1 主要成土过程
      • 2.3.2 土壤剖面
    • 2.4 第四节  我国土壤分类与分布
      • 2.4.1 中国土壤分类
      • 2.4.2 土壤分布规律性
    • 2.5 章节检测
  • 3 土壤质地、结构与耕性
    • 3.1 第一节  土壤颗粒
      • 3.1.1 土壤颗粒来源于类型
      • 3.1.2 土壤颗粒大小与分类
      • 3.1.3 土壤颗粒特性
    • 3.2 第二节 土壤质地
      • 3.2.1 土壤机械组成和质地的概念
      • 3.2.2 土壤质地类型
      • 3.2.3 不同质地土壤的肥力特点与质地剖面
    • 3.3 第三节  土壤孔性与结构性
      • 3.3.1 土壤孔性
      • 3.3.2 土壤结构性
    • 3.4 土壤质地、结构改良
      • 3.4.1 不同质地土壤的利用和改良
      • 3.4.2 土壤结构改良
    • 3.5 第五节 土壤物理机械性、耕性与管理
      • 3.5.1 土壤物理机械性
      • 3.5.2 土壤耕性
      • 3.5.3 土壤耕作管理
    • 3.6 章节检测
  • 4 土壤有机质
    • 4.1 第一节  土壤有机质概念、来源及组成
      • 4.1.1 土壤有机质概念、来源与含量
      • 4.1.2 土壤有机质的类型
      • 4.1.3 土壤有机质的组成及性质
    • 4.2 第二节 土壤有机质转化过程
      • 4.2.1 土壤有机质的矿质化过程
      • 4.2.2 土壤有机质的腐殖化过程
      • 4.2.3 影响土壤有机质转化的因素
    • 4.3 第三节 土壤腐殖质
      • 4.3.1 腐殖质组分的分离
      • 4.3.2 腐殖质在土壤中存在形态
      • 4.3.3 腐殖质的性质
    • 4.4 第四节 土壤有机质的作用及调节
      • 4.4.1 土壤有机质的作用
      • 4.4.2 土壤有机质的调节
    • 4.5 章节测验
  • 5 土壤水、气、热状况
    • 5.1 第一节  土壤水分
      • 5.1.1 土壤水的基础知识
      • 5.1.2 土壤水分的形态学研究
      • 5.1.3 土壤水分研究的能态学
      • 5.1.4 土壤水的运动规律
      • 5.1.5 土壤水分平衡
    • 5.2 第二节  土壤空气
      • 5.2.1 土壤空气的组成及特点
      • 5.2.2 土壤空气的运动
      • 5.2.3 土壤通气性与肥力
    • 5.3 第三节  土壤热状况
      • 5.3.1 土壤热量来源
      • 5.3.2 土壤的热性质
      • 5.3.3 土壤热量平衡状况
      • 5.3.4 土壤温度变化
      • 5.3.5 土壤温度与作物生长
    • 5.4 第四节  土壤水气热调节
      • 5.4.1 土壤水、气、热之间的相互关系
      • 5.4.2 土壤水、气、热的调控
    • 5.5 章节检测
  • 6 土壤养分
    • 6.1 第一节  土壤养分及循环的含义
      • 6.1.1 土壤养分的概念
      • 6.1.2 土壤养分的有效性
      • 6.1.3 土壤养分循环
    • 6.2 第二节  土壤氮及其转化
      • 6.2.1 土壤中氮的含量
      • 6.2.2 土壤中氮的来源
      • 6.2.3 土壤中氮的形态
      • 6.2.4 土壤中氮的转化
    • 6.3 第三节  土壤磷及其转化
      • 6.3.1 土壤中磷的含量
      • 6.3.2 土壤中磷的形态
      • 6.3.3 土壤中磷的转化
    • 6.4 第四节  土壤钾及其转化
      • 6.4.1 土壤中钾的含量
      • 6.4.2 土壤中钾素的形态
      • 6.4.3 土壤中钾素的转化
    • 6.5 第五节  土壤微量养分
      • 6.5.1 土壤中微量元素的含量
      • 6.5.2 土壤中微量元素的形态
      • 6.5.3 影响微量元素有效性的因素
    • 6.6 章节检测
  • 7 土壤保肥性和供肥性
    • 7.1 第一节  土壤保肥性与植物生长
      • 7.1.1 土壤保肥性
      • 7.1.2 土壤保肥性与植物生长
    • 7.2 第二节  土壤胶体及其基本性质
      • 7.2.1 土壤胶体的概念
      • 7.2.2 土壤胶体的构造
      • 7.2.3 土壤胶体的种类
      • 7.2.4 土壤胶体的性质
    • 7.3 第三节  土壤吸收性能
      • 7.3.1 土壤吸收性能的类型
      • 7.3.2 土壤物理化学吸收性能(土壤离子交换作用)
    • 7.4 第四节 土壤供肥性与植物生长
      • 7.4.1 土壤供肥性
      • 7.4.2 土壤供肥性与植物生长
      • 7.4.3 土壤供肥性的调节
    • 7.5 第五节   影响土壤供肥性的化学条件
      • 7.5.1 土壤溶液的组成和浓度
      • 7.5.2 土壤酸碱性
      • 7.5.3 土壤缓冲性(soil buffering)
      • 7.5.4 土壤氧化还原反应
    • 7.6 章节检测
  • 8 土壤退化与土壤质量
    • 8.1 第一节  土壤质量的内涵
      • 8.1.1 土壤质量的概念
      • 8.1.2 土壤质量的评价
    • 8.2 第二节  土壤质量退化
      • 8.2.1 土壤质量退化的概念内涵
      • 8.2.2 土壤质量退化的分类
      • 8.2.3 我国土壤退化现状与态势
      • 8.2.4 土壤退化主要类型及其防治
    • 8.3 章节检测
  • 9 植物营养与吸收特性
    • 9.1 第一节   植物的营养成分
      • 9.1.1 植物的组成
      • 9.1.2 植物生长发育必需的营养元素
      • 9.1.3 有益元素
    • 9.2 第二节  植物营养元素吸收
      • 9.2.1 根系对养分的吸收
      • 9.2.2 根外营养
    • 9.3 第三节  影响植物吸收养分外界环境条件
      • 9.3.1 光照
      • 9.3.2 土壤温度
      • 9.3.3 土壤水分
      • 9.3.4 土壤通气条件
      • 9.3.5 土壤酸碱度(pH)
      • 9.3.6 离子间的相互作用
    • 9.4 第四节  植物的营养特性
      • 9.4.1 植物营养的共性和多样性
      • 9.4.2 植物不同生育期的营养特性
      • 9.4.3 植物营养与根系特性
      • 9.4.4 植物营养诊断
    • 9.5 章节检测
  • 10 施肥原理与施肥技术
    • 10.1 第一节   合理施肥的基本原理
      • 10.1.1 养分归还学说(李比希)
      • 10.1.2 最小养分律(李比希)
      • 10.1.3 报酬递减律与米采利希学说
      • 10.1.4 限制因子律
    • 10.2 第二节  养分平衡
      • 10.2.1 有机无机肥料配合施用
      • 10.2.2 推荐施肥,科学地确定施肥量
      • 10.2.3 根据土壤、植物的特点做到肥料养分的缓效化
    • 10.3 第三节  施肥技术
      • 10.3.1 施肥方式和方法
      • 10.3.2 现代施肥方法
      • 10.3.3 合理施肥的指标和要诀
    • 10.4 章节测验
  • 11 植物氮素营养与氮肥
    • 11.1 第一节  植物氮素的吸收特性与营养功能
      • 11.1.1 植物对氮的吸收转运及转化
      • 11.1.2 植物氮素营养功能
      • 11.1.3 植物氮素营养失调症状
    • 11.2 第二节  常用氮肥的种类和性质
      • 11.2.1 铵态氮肥
      • 11.2.2 硝态氮肥与硝铵态氮肥
      • 11.2.3 酰胺态氮肥
      • 11.2.4 缓释氮肥
    • 11.3 氮肥的合理施用分配与管理
      • 11.3.1 氮肥的合理分配
      • 11.3.2 氮肥施用量的确定
      • 11.3.3 提高氮肥利用率
    • 11.4 章节测验
  • 12 植物磷素营养与磷肥
    • 12.1 第一节  植物磷素营养功能与吸收特征
      • 12.1.1 植物体内磷的含量与分布
      • 12.1.2 植物中磷的营养功能
      • 12.1.3 植物磷素失调症状
      • 12.1.4 植物对磷的吸收和利用
    • 12.2 磷肥的种类和性质
      • 12.2.1 水溶性磷肥
      • 12.2.2 弱酸溶性磷肥
      • 12.2.3 难溶性磷肥
    • 12.3 第三节  磷肥合理施用分配与管理
      • 12.3.1 磷肥合理施用与分配原则
      • 12.3.2 磷肥合理施用的基本技术
      • 12.3.3 磷肥经济施用技术
    • 12.4 章节检测
  • 13 植物钾素营养与钾肥
    • 13.1 植物中钾素的含量、分布与营养功能
      • 13.1.1 植物体内钾素含量与分布
      • 13.1.2 钾的营养功能
      • 13.1.3 钾与作物品质
      • 13.1.4 植物钾素营养失调症状
    • 13.2 钾肥的种类和性质
      • 13.2.1 我国钾矿盐的组成和含钾量
      • 13.2.2 钾肥的种类、性质和施用技术
    • 13.3 钾肥的合理分配与管理
      • 13.3.1 有效施用和管理钾肥应考虑的因素
      • 13.3.2 合理施用管理钾肥的原则与技术
      • 13.3.3 解决我国钾肥供应不足的途径
    • 13.4 章节检测
  • 14 有机肥料与管理
    • 14.1 第一节  有机肥料的作用
      • 14.1.1 有机肥料的概念
      • 14.1.2 有机肥料在现代农业生产中的重要作用
    • 14.2 第二节  城市固体废弃物及杂肥
      • 14.2.1 城市固体废弃物
      • 14.2.2 杂肥
    • 14.3 第三节  人粪尿、畜禽粪尿与厩肥
      • 14.3.1 人粪尿
      • 14.3.2 畜禽粪尿与厩肥
    • 14.4 第四节  秸秆还田与堆沤肥
      • 14.4.1 秸秆还田
      • 14.4.2 堆肥
      • 14.4.3 沤肥
      • 14.4.4 沼气发酵肥
    • 14.5 第五节  绿  肥
      • 14.5.1 绿肥的分类
      • 14.5.2 绿肥的作用
      • 14.5.3 绿肥的种植方式
      • 14.5.4 常见的绿肥作物
      • 14.5.5 绿肥的合理利用
    • 14.6 第六节  有机肥的施用与管理
      • 14.6.1 有机肥的施用量
      • 14.6.2 有机肥施用的安全性评价
      • 14.6.3 有机肥施用的时期与方法
    • 14.7 章节测验
  • 15 复混肥料与管理
    • 15.1 第一节  复混肥料及其发展方向
      • 15.1.1 基本概念
      • 15.1.2 国家标准
      • 15.1.3 复混肥料和有机无机复混肥料的优缺点
      • 15.1.4 复混肥料的发展方向
    • 15.2 第二节  复混肥料的种类和性质
      • 15.2.1 常见的复合肥料
      • 15.2.2 掺混肥料
    • 15.3 第三节  肥料的混合
      • 15.3.1 肥料的混合原则
      • 15.3.2 肥料的混合
      • 15.3.3 常见的不能混合的肥料
      • 15.3.4 肥料混合的计算
    • 15.4 第四节  复混肥料施用管理
    • 15.5 章节测验
  • 16 新型肥料
    • 16.1 第一节  新型肥料的概念和特性
      • 16.1.1 新型肥料的概念
      • 16.1.2 新型肥料的特性
    • 16.2 第二节  新型肥料种类及特点
      • 16.2.1 缓/控释肥料
      • 16.2.2 稳定性肥料
      • 16.2.3 微生物肥料
      • 16.2.4 水溶性肥料
      • 16.2.5 商品有机肥料
      • 16.2.6 功能型肥料
      • 16.2.7 增效类肥料
    • 16.3 章节测验
    • 16.4 专题一   施肥与环境
    • 16.5 专题二  施肥与农产品品质和安全
    • 16.6 专题三  植物营养与人体健康
专题一   施肥与环境


一、过量施肥对土壤、水体与大气环境的影响

(一)、过量施肥对土壤环境的影响

    施肥对土壤的污染主要表现在重金属、氟、放射性元素等对土壤的污染、农膜对土壤结构和长期偏施某种化肥对土壤物理、化学和生物学性质的不良影响

1.土壤化学污染

   土壤的化学污染(chemical pollution)是指施肥带入的化学物质产生的对土壤性质和土壤肥力的影响。

1)致使土壤变酸或变碱;

2)恶化土壤的农化性质,增加有毒有害元素或有机物质含量和影响;

3)促进有毒元素的活化和植物吸收;

4)削弱土壤中营养元素的效应;

5)引起营养元素间的颉抗或协同作用,从而影响作物的吸收和代谢。

2.土壤生物污染

    土壤的生物污染(biological pollution)是施肥带入土壤的对植物和人体有害的微生物、寄生虫病原体等生物污染源引起土壤的污染,并对人体的健康产生的不良影响。

3.土壤的物理污染

    土壤的物理污染(physical pollution)指施用肥料导致的土壤物理性质的改变,降低土壤保水、保肥能力,使土壤肥力下降。

1)未经清理的碎玻璃、旧金属片、煤渣等,使土壤碴砾化,降低土壤的保水、保肥能力;

2)塑料薄膜数量超过土壤的自净能力时,降低土壤水分的移动、存储及植物对水分的吸收和利用,使土壤容重、土壤比重增加,影响土壤的吸湿性。

3)施用硫酸钾的不当或氯化钾过量,造成土壤板结,破坏土壤的结构。

(二)过量施肥对水体环境的影响

1.施肥与水体富营养化

    水体的富营养化(Eutrophication)是指湖泊、水库或海湾等封闭性或半封闭性的水体内的氮、磷的营养元素的富集、导致某些藻类(蓝藻、绿藻)异常增加,致使水体透明度下降、溶解氧降低、水生生物大批死亡、水体腥臭,水体丧失基本功能的现象。

    水体中氮、磷营养物质的来源:城乡生活污水,施肥不当,地面、地下迳流,水体沉积物的溶出等,但在以农为主的水域,施肥是加速这一过程的重要因素。

2.施肥与地下水污染

1)磷在淋溶过程中,在通过土层时绝大部分磷与土壤中的Ca2+Fe3+Al3+等作用而沉淀于土层中,因而较少进入地下水。磷肥的施用量超过一定数量,磷的淋失有呈线性增加的趋势。

2)施用的各种氮肥在土壤微生物的作用下都可能形成NO3--N,它不能被胶体吸附,最易进入地下水。氮肥进入地下水的量主要受氮肥形态、用量、施用时间、土壤质地、降雨量等一系列因素的影响。

(三)过量施肥对大气环境的影响

    过量施肥产生的大气污染主要表现在对温室效应的促进作用、对臭氧层的破坏以及酸雨的影响。

1.施肥与温室效应

1)施肥对N2O释放的影响

    由农田系统中无机氮肥和有机氮肥的施用及生物固氮作用产生的N2O量约占年排放总量的60% N2O逸出量与土壤中硝态氮成比例,受土壤氧气的供应、土壤水分的含量、土壤温度、土壤pH、土壤有机质含量和植物种类等因素的影响。

2)施肥对CO2释放的影响

    全世界土壤中的有机质约含碳8000亿吨的分解向大气排放CO2 

3)施肥对CH4释放的影响

    甲烷的来源主要是水稻土和湿地。一般而言,施用有机肥可增加CH4的排放量,而增施化肥可显著降低CH4的排放量。

4)温室效应可能带来的危害

    海平面升高;对农业的影响;对全球生态的影响;对动植物分布的影响

2.臭氧层破坏

    臭氧层的破坏主要是自然或人为活动排放的N2OCH4CH3CICFCS等气体。

    在农田生态系统中,由于化学氮肥施用量过多,其中硝态氮在还原条件下通过反硝化作用产生N2O N2O对臭氧层产生破坏。

    CH4的排放除了导致温室效应,还可导致对流层的O3的分布和含量发生改变,进而影响对流层中O3

3.酸雨的形成及危害

    当空气中含有较高浓度的SO2 NOX(主要是NONO2N2O、氮氧化合物)时,如遇到水滴或潮湿空气,即转化为硫酸或硝酸,溶解在雨水中,使其pH值小于5.6,这种雨水被称作酸雨(acid rain)

危害:

1)酸雨直接降落到植物叶面而使植被及农作物受害或枯死;

(2)土壤酸化,使有害金属溶出伤害植物根部。

(3)江河湖泊酸化,导致鱼类和两栖动物丧失繁育能力,使水生生物减少;

(4)使土壤中的钙、镁、钾等养分淋溶,导致土壤日益酸化、贫瘠化;抑制土壤中微生物的活性,使土壤肥力下降。

(5)酸雨通过饮用水等渠道进入人体后危害健康。

二、施肥对环境影响的防治对策与措施

1.宏观调控的合理化

 1)调整肥料结构

 2)调整肥料投向,发挥肥料效益 

 3)加强土壤管理

2.农业技术措施的改善

1)合理施肥,改进施肥技术、确定最佳施肥量

2)严格执行科学施肥制度

3)发展节肥施肥技术,提高肥料利用率

4)在轮作中采用作物密植

5)采用防止水蚀和风蚀的综合措施

6)在坡地上建立农田、冲沟和河床防护林带

3.化肥生产的提高与防范

(1)开发化肥新品;

(2)加强管理,提高化肥质量; 

(3)垃圾堆肥和污泥农用严格执行相应的农学规范和卫生标准。