第十章土壤元素的生物地球化学循环2011 4 10.pptVIP

六、土壤碳循环与全球气候变化 （二）土壤碳循环与大气中CH4浓度 CH4的代谢比CO2复杂，土壤中既产生CH4， 又消耗CH4。全球每年进入大气的CH4排放量约0.41PgC。湿地土壤的CH4每年排放量约0.131PgC，占总排放量的32%，其中自然湿地和水田分别为86TgC和45TgC（1Tg=0.001Pg)。 （三）CH4和CO2对大气碳库环境的综合影响 湿地干燥可减少CH4排放而减弱温室效应，但会同时增加CO2排放和温室效应。相同浓度下CH4对温室效应的作用是CO2的21倍。因此，湿地干燥可以减弱温室效应， 但又要注意CO2和与N有关气体通量的变化。 第二节 土壤氮的生物地球化学循环 一、土壤氮循环 (一）土壤中氮的形态 1、无机态氮 土壤中的无机氮的数量很少，表土中占全氮 1~2%(1~50mg/kg)。最多不超过5~8%； （1）铵态氮(NH4+)可被土壤胶体吸附，一般不易流失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。 （2）硝态氮（NO3-）易流失，不宜在水田施用。在土壤主要以游离态存在。 （3）亚硝态氮（NO2-）主要在嫌气性条件下才有可能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。 2、有机态氮 有机态氮占全氮的绝大部分，大约92~98%。有机氮的矿化 率只有3~6%。 （1）可溶性有机氮 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐（速 效 氮）及酰胺类化合物 （2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类 （3）非水解性有机氮30~50%，主要可能是杂环态氮、缩胺类 （二）陆地生态生态系统中的氮循环 （三）土壤氮的内循环 二、大气氮的沉降 大气层发生的自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。散发在空气中的气态氮，如：烟道排气、含氮有机质燃烧的废气、由铵化物挥发出来的气体等，通过降水的溶解，最后随雨水带入土壤的过程，称为大气氮的沉降。 四、土壤有机氮的矿化 1、在充分通气条件下（氨化作用） RCHNH2COOH+O2 RCH2COOH + NH3 + 能量 五、土壤铵的硝化 1）亚硝化作用 亚硝化微生物 2NH4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 660kJ 条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物） 通气：良好 O2 5% pH 5.5 - 10 (7-9), 4.5 受抑制！ 水分：50~60% 温度：35℃ ＜ 2℃ STOP! 养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。 六、土壤无机氮的生物固定 十、土壤反硝化损失2NO3- 2NO2- 2NO N2O N2 反硝化的条件： 1）具反硝化能力的细菌，反硝化细菌现已知有33个属，多数是异养型，也有几种是化学自养型，但在多数农田都不重要； 2）合适的电子供体，如有机C化合物、还原性硫化合物或分子态氢；有效态碳的影响最大; 3）厌氧条件，与田间持水量大小密切相关； 嫌气状态 O2 5%或土壤溶液中 [O2] 4 ? 10-6M Eh 344mv (pH = 5时) 4）有硝态氮存在 5）pH 7 - 8.2 pH 5.2 - 5.8 或 pH 8.2 - 9时，反硝化作用减弱。 十一、土壤中氮损失的环境效应 土壤氮损失对环境的影响主要有：1、径流和淋洗损失对地表水和地下水水质的影响；2、气态损失对大气的污染；3、硝酸盐累积对农产品（如蔬菜）的污染。 （二）应用“激发效应”调节土壤有机质和氮素平衡 施用新鲜有机物质如桔秆、绿肥等，能激发土壤原来有机质－－腐殖质的分解，这称为激发效应（又称起爆效应）。 * 第十章 土壤元素的生物地球化学循环 已被肯定的植物生长发育所必需的元素为17种： 碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锰、铜、锌、钼、氯和镍等。 ①生物从土壤中吸收养分； ②生物的残体归还土壤； ③在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分； ④养分再次被生物吸收。 土壤元素的生物地