Nutrient Cycling 营养要素循环.docx
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NutrientCycling营养要素循环
NutrientCycling（營養要素循環）
1.植物生長所需之要素
2.氮的循環
3.磷和硫
4.鉀、鈣和鎂
5.微量要素
土壤與植物營養（Utilizationofsoil）
EssentialElements（必需營養元素）：
在植物正常生長過程中所不可缺少的元素
依攝取量之大小分：
*Macronutrients（巨量要素）：
C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、K
*Micronutrients（微量要素）：
Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl
C、H、O→取自空氣與水
其餘要素→取自土壤
土壤供應這些要素之能力→土壤肥力（soilfertility）
InorganicStore
availablepool（有效的；可利用的）
a.Ionsinthesoilsoln.
例如：
NH4+、H2PO4-、NO3-、K+、Ca2+
b.“Exchangeableions”adsorbedbyclaymineralsandorganicmatter
e.g.NH4+-clay
Lessavailable
a.稍微可溶之化合物
e.g.gypsum（石膏）、calcite（CaCO3）、難溶性之磷酸化合物
b.被claylattices所固定或”nonexchangeable”之K+或NH4+
Availablepool之Input來自
1.土壤和岩石礦物之風化
2.降雨（precipitation）和dustfallout
3.有機物之礦化（mineralization）
4.有機廄肥（organicmanures）、有機和無機肥料（fertilizer）之施用
氮素（Nitrogen）
1.形態
N2→植物不能直接利用，Org-N
NH4+、NO3-→植物可以吸收
2.氮素循環及有效性土壤氮素之獲得與損失
GainsofsoilN
a.降雨
<1~5ppmNH4+
b.肥料（fertilizers）和廄肥（manures）
硫銨，尿素
c.生物固氮作用（biologicalN2-fixation）
Free-livingN2fixers
Bacteria:
Azotobacterspp.
Blue-greenalgae;Nostocspp.
SymbioticN2fixation
豆科植物---根瘤菌
Leguminosae---Rhizobium
N2+8H++6e-+nMg‧ATP→2NH4++nMg‧ADP+nPO4
LossesofsoilN
a.CropRemoval
b.Leaching（淋洗流失）
NO3-↓
NH4+
NO3-↓
Eutrophication（優養化作用）
c.gaseouslosses
（1）.氨揮散作用（Ammoniavolatilization）
高溫、高pH狀況下，NH3↑
（NH2）2CO+2H2O
（NH4）2CO3
2NH3↑+CO2+H2O
（尿素，urea）
（2）.脫氮作用（denitrification）
NO3-
NO2-
N2O↑
N2↑
Facultativeanaerobicbacteria
在厭氧狀態下
C/N、C/P、C/S影響N、P、S之生物固定化作用（Immobilization）
磷（Phosphorus）
1.形態
有機態磷（Org.-P）
無機態磷（Inorg.-P）H2PO4,HPO4-2,Fe-P,Al-P,Ca-P
2.土壤中磷之原始來源為磷灰石（Apatite），次生來源在無機方面為Ca，Fe，Al等之磷酸鹽。
有機方面則如植物磷脂質（phytin），核酸（nucleicacid）等。
3.磷酸之有效性（phosphateavailability）
植物自土壤溶液中吸收之磷，大多數是屬H2PO4-離子態。
LabileP（活性P）
AdsorbedP+SolutionP
Non-labileP（非活性P）
Pheldininsolublecompounds（e.g.hydroxyapatiteCa10（PO4）6（OH）2）orinorganicmatter.
影響磷有效性之土壤因子
1.SoilpH
a.在鹼性土壤中，磷酸沉澱形成鈣化合物
Ca2++PO4-3OctacalciumphosphateCa4H（PO4）3‧5H2O
HydroxylapatiteCa10（PO4）6（OH）2
Ca2++HPO4-2
pH＞7
pH↓，溶解度↑
b.在酸性土壤中，
pH＜1.4FePO4‧2H2OStrengiteppt.
pH＜3.1AlPO4‧2H2OVarisciteppt.
pH↑，溶解度↑
AlPO4+3OH-Al（OH）3+PO43-
pH4.5~6
H2O+Al（H2O）63+[Al（OH）（H2O）5]2++H3O+
Hydroxyaluminumion
Padsorptionsite
[Hydroxyaluminumcomplex]2x+
+
ClayH2PO4-occluded
∵pH~6.5Pavailability最大
△SoilpH,claycontent,sesquioxidecontent,andexchangeable-Al3+均影響P之有效性。
Sulfur（硫）
1.形態
Org-S
Inorg-S
Sulfide（硫化物）
SO42-（植物可吸收之形態）
2.土壤中硫之來源
a.土壤礦物
鐵與銅之硫化物（特別是在排水受限制地區）
b.大氣中硫（酸雨）
SO2H2SO4
c.有機物
3.硫化合物在土壤中之動態
a.礦質化作用與固定化作用（MineralizationandImmobilization）
C:
Sratio
b.硫之氧化與還原作用
H2S+2O2→H2SO4
2S+3O2+2H2O→2H2SO4Thiobacillus
降低土壤pH
鉀鈣鎂
鉀（K）
a.土壤中鉀之形態及有效性
i.較不有效性（Relativelyunavailableform）90~98％
長石類，雲母類，此類礦物甚能抵抗風化作用。
ii.速效性（Readilyavailableform）1~2％
K+insoilsoln.+exchangeableK
iii.緩效性（Slowlyavailableform）
被蛭石（Vermiculite），伊萊石（illite）等2:
1礦物所固定之K+。
（非交換性K）
b.鉀之損失與獲得
損失：
i.Cropremoval:
100kg/ha
ii.Leachinganderosion
獲得：
i.返還作物殘根至土壤
ii.鉀肥之施用
鈣（Ca）
a.土壤中鈣之形態及有效性
方解石，白雲石，鈣長石，角閃石，磷灰石為土壤中主要含鈣礦物。
CaCO3或CaSO4沉澱。
Availableform:
Ca2+insoilsoln.+exch.Ca
b.鈣之損失與獲得
施用石灰（CaCO3）可補充Ca
鎂（Mg）
a.土壤中鎂之形態及有效性
含鎂礦物主要為蛇紋石，白雲石，角閃石，黑雲母等。
b.鎂之損失與獲得
i.施用白雲石（Dolomite,CaMg（CO3）2）可補充鎂
ii.速效可用MgSO4噴施
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