2012土壤学第十章土壤元素的生物地球化学循环.ppt

气候变化与 粮食安全 研究结果表明，与目前常用的１９５１年至１９８０年中国种植制度气候区划结果相比，１９８１年以来由于气候变暖，在陕西、山西、河北、北京和辽宁，一年两熟种植北界明显向北移动；在湖南、湖北、安徽、江苏和浙江一年三熟种植北界向北空间位移明显。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下，各省的种植制度由一年一熟改变为一年二熟，粮食单产平均可增加５４％至１０６％；由一年二熟变成一年三熟，粮食单产平均可增加２７％至５８％。 但是气候变暖，影响粮食安全的气象灾害（干旱、洪涝、冻害等）和病虫害也越来越频繁，针对气候变化和可能带来的不利影响，研究农业灾害预警及风险评估技术，建立现代防灾减灾体系是当务之急。 粮食安全 就是能确保所有的人在任何时候既买得到又买得起他们所需的基本食品，这个概念包括： 1、确保生产足够数量的粮食； 　　 2、最大限度地稳定粮食供应； 　 　3、确保所有需要粮食的人都能获得粮食。 小结 名词解释 土壤元素的生物地球化学循环 交换钾 反硝化作用 判断： 1，土壤呼吸作用即便发生很小改变也会等于或超过化石燃料燃烧产生的C02（） 2，土壤中氮的存在形式主要是有机态氮，而磷以无机磷占主导地位（ ） 3，酸性土壤中，有大量可溶性磷能被植物吸收利用（） * * §10 土壤元素的生物地球化学循环 2.无机磷 水溶态磷 H2PO4- 、HPO42- 、PO43- 吸附态磷 离子交换和配位体吸附 矿物态磷 土壤中无机磷几乎99%以上以矿物态存在。 磷酸钙类化合物(Ca-P)： 氟磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaF2 碳酸磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaCO3 羟基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?Ca(OH)2 氧基磷灰石 3Ca3(PO4)2 ?CaO 磷酸三钙 Ca3(PO4)2 磷酸二钙 CaHPO4 磷酸一钙 Ca(H2PO4)2 溶解度增加 磷酸铁和磷酸铝类化合物(Fe-P、Al-P)：主要存在于酸性土 闭蓄态磷(O-P)：闭蓄态磷是由氧化铁胶膜包被的磷酸盐。主要存在于酸性土(石灰性土壤中包被的胶膜是难溶性的钙质化合物) * * §10 土壤元素的生物地球化学循环 (二)水陆生态系统中磷的循环 含磷土壤母质 易溶性磷酸盐 水溶性磷酸盐 江河湖海中的磷酸盐 有机磷化物 难溶性磷酸盐矿物 分解 溶解 固定 固定 径流 径流 溶解 生物吸收 沉淀 溶解 风化 沉积 分解 固定 固定 生物活化 分解 岩石 海洋 * §10 土壤元素的生物地球化学循环 二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定 土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作物吸收： 土壤有机磷 土壤无机磷 矿化 生物固定 * §10 土壤元素的生物地球化学循环 土壤磷的固定机制 (三、土壤磷的吸附与解吸 四、土壤磷的沉淀与溶解) 1.化学沉淀机制 酸性土壤中： Fe3+ +H2PO4- + 2H2O Fe(OH)2?H2PO4 + 2H+ Fe(OH)3 + H2PO4- Fe(OH)2?H2PO4 + OH- 石灰性土壤中： Ca(H2PO4)2 + 2Ca2+ Ca3(PO4)2 + 4H+ Ca(H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2 Ca3(PO4)2 +4CO2 + 4H2O 2.土壤胶体表面的吸附 非专性吸附(通过静电引力吸附磷酸根阴离子)：M(金属)-0H + H+ → M-[OH2]+ M-[OH2]+ + H2PO4- = M-[0H2]+·H2PO4- 3.闭蓄机制 4.生物固磷 磷酸根离子置换土壤胶体(黏土矿物或铁、铝氧化物)表面金属原子配位壳中的-OH或-0H2+配位基,同时发生电子转移并共享电子对,而被吸附在胶体表面上即为专性吸附。专性吸附不管黏粒带正电荷还是带负电荷，均能发生，其吸附过程较缓慢。 * §10 土壤元素的生物地球化学循环 六、土壤磷的调控 (一)土壤酸碱度 土壤酸碱度是影响土壤固磷作用的重要因子之一。 酸