第第五五章章 作物生产与土壤的关系作物生产与土壤的关系3 3学时学时 内容提要内容提要一、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 作物生产与土壤的关系作物生产与土壤的关系 第五章第五章 作物生产与土壤的关系作物生产与土壤的关系土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（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气）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、热需求的能力于土壤满足作物对水、肥、气、热需求的能力土壤肥力土壤肥力：土壤的物理、化学、生物等基本性质的：土壤的物理、化学、生物等基本性质的综合反映综合反映 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 物理性质物理性质：包括土壤质地、结构、容重、孔隙度及：包括土壤质地、结构、容重、孔隙度及其水、气、温度动态变化其水、气、温度动态变化1.1 1.1 土壤质地：土壤质地：土壤中直径大小不同的土壤颗粒（砂土壤中直径大小不同的土壤颗粒（砂粒、粗粉粒、粘粒等）的组合状况粒、粗粉粒、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： 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1.2 1.2 土壤结构土壤结构 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。
聚体的大小、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0.25-100.25-10mmmm））形成的形成的一种土壤结构，其中水和气、供肥和保肥之间的矛一种土壤结构，其中水和气、供肥和保肥之间的矛盾协调，耕作性能好，适于作物生长盾协调，耕作性能好，适于作物生长2 2）非团粒结构：）非团粒结构：由土粒直接形成的块状、柱状、由土粒直接形成的块状、柱状、核状、片状等结构耕作性能差、水气矛盾和供肥核状、片状等结构耕作性能差、水气矛盾和供肥保肥矛盾突出，不利于作物生长保肥矛盾突出，不利于作物生长 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 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： 理想的三相容积比理想的三相容积比 固相固相: :空隙空隙=0.5:0.5=0.5:0.5 50% 50%固相中固相中: :矿物部分占矿物部分占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%) 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① ① 调节水温、气温、土温调节水温、气温、土温 ② ② 耕作均匀、效率化耕作均匀、效率化③ ③ 泥沙输入泥沙输入 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：• 化学机能化学机能① ① 水稻土养分有效化水稻土养分有效化 ② ② SiSi、、CaCa、、MgMg、、K K、、N N等补给等补给③ ③ 除去有害成分除去有害成分 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① ① 水稻生育调控水稻生育调控② ② 防除杂草防除杂草③ ③ 生物固氮生物固氮④ ④ 病虫害防治病虫害防治 图图5-1 5-1 水田日渗水量与产量的关系（五十崎，水田日渗水量与产量的关系（五十崎，19571957）） 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，部分来自土壤生物的生化过程，并主要来自大气，部分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。
在各种气体所占比例上与大气有显著差异 土壤空气成分含量取决于土壤孔隙度和含水量土壤空气成分含量取决于土壤孔隙度和含水量: :• 土壤中土壤中O O2 2含量动态与作物生活含量动态与作物生活• 土壤中土壤中COCO2 2含量动态与作物生活含量动态与作物生活• CH CH4 4、、SOSO2 2动态与作物生活动态与作物生活 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，部分来自根系和微生土壤热量主要来自太阳辐射，部分来自根系和微生物的呼吸土温在不同深度及日周期和年周期中存在物的呼吸土温在不同深度及日周期和年周期中存在复杂变化复杂变化 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5-5-2 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 表表5-2 土温制约根系生长、根系活力及地下贮藏器官的形成，并影土温制约根系生长、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，作物的缺磷症状可随温度上升而解除或缓解增加，作物的缺磷症状可随温度上升而解除或缓解 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2.1 2.1 土壤的吸附和交换性能土壤的吸附和交换性能 土壤的胶体粘粒和腐殖质表面带有土壤的胶体粘粒和腐殖质表面带有净负电荷净负电荷，可与，可与阳离子吸附结合，其结合程度取决于阳离子的正电荷阳离子吸附结合，其结合程度取决于阳离子的正电荷数及水合程度：数及水合程度： H H+ + > Al> Al3+ 3+ > Ca> Ca2+ 2+ > Mg> Mg2+ 2+ > NH> NH4 4+ + > K> K+ + > Na> Na+ + 质子（质子（H H+ +））质量小电荷密度大，质量小电荷密度大，NaNa+ +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 若土壤交换位点上若土壤交换位点上H H+ +、、AlAl3+3+、、MnMn2+2+的比例高，则无论的比例高，则无论CECCEC大小，这种土壤既是大小，这种土壤既是酸性酸性，，肥力又低肥力又低。
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2.1 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（FeFe3+3+、、AlAl3+3+））及吸附阳离子及吸附阳离子的外层，可结合阴离子，其结合程度为：的外层，可结合阴离子，其结合程度为： PO PO4 43- 3- > SO> SO4 42- 2- > NO> NO3 3- - > Cl> Cl- - 土壤对离子的吸附和交换性能，在捕获养分离子、土壤对离子的吸附和交换性能，在捕获养分离子、防止淋失及平衡土壤溶液中养分离子浓度上，为作防止淋失及平衡土壤溶液中养分离子浓度上，为作物营养提供了保障，也有利于保护根系和土壤微生物营养提供了保障，也有利于保护根系和土壤微生物免受溶液低渗透势胁迫的伤害物免受溶液低渗透势胁迫的伤害 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2.2 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: :n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n潜潜在在酸酸度度（（又又称称为为酸酸度度数数量量））：：吸吸附附在在土土壤壤交交换换性性位位点点上上、、可可以以被被过过量量的的中中性性盐盐（（KClKCl、、NaClNaCl））的的阳阳离离子子交交换换下下来来的的H H+ +和和AlAl3+3+（（及及MnMn2+2+））的的交交换换性性酸酸量量，，或或用用过过量量强强碱碱弱弱酸酸盐盐（（NaAcNaAc））浸浸提提后后，，H H+ +和和AlAl3+3+、、MnMn2+2+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 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2.2 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n强酸性土壤（强酸性土壤（pH<5pH<5））: : 过过量量AlAl3+3+、、FeFe3+3+、、MnMn2+2+产产生生毒毒害害，，缺缺有有效效性性CaCa2+2+、、MgMg2+2+、、K K+ +、、POPO4 43-3-、、MoOMoO4 42-2-n碱性土（碱性土（pH>7.5pH>7.5））: : 缺有效性缺有效性P P、、FeFe、、MnMn、、ZnZn、、CuCun有有益益微微生生物物大大多多适适于于中中性性土土，，而而有有害害微微生生物物大大多多耐耐酸性较强酸性较强 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 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：植物适应土壤酸度的生态类型： 酸性土植物酸性土植物: :pH<6.5pH<6.5 中性土植物中性土植物: :pH6.5-7.5pH6.5-7.5 碱性土植物碱性土植物: :pH>7.5pH>7.5 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 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 2）作物对土壤酸度的适应）作物对土壤酸度的适应 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2.3 2.3 土壤有机质与作物土壤有机质与作物（（1 1）土壤有机质（）土壤有机质（SOMSOM））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，半衰期可达旧腐殖质），不易腐烂，半衰期可达数千年数千年 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2.3 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）土壤有机质的重要作用（是土壤肥力的重要指标）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，提高保水、供水及保肥、供肥改善土壤理化特性，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 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2.3 2.3 土壤有机质与作物土壤有机质与作物（（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 图图5-3 5-3 农作系统中的一般农作系统中的一般氮循环氮循环 加到土壤中的新鲜有机质加到土壤中的新鲜有机质（（F F））在土壤中腐烂在土壤中腐烂①①，变为，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），），最后成为旧最后成为旧腐殖质（腐殖质（HoHo）B B、、HaHa、、HoHo都都可能矿质化可能矿质化②②而变为而变为NHNH4 4+ +，，然然后通过硝化作用后通过硝化作用③③变成变成NONO3 3- -这些无机物形式可以经过固这些无机物形式可以经过固定作用定作用④④成为成为B B，，然后变成然后变成HaHa和和HoHo被作物吸收被作物吸收⑤⑤、、N N2 2被作被作物（共生的）固定物（共生的）固定⑥⑥或固定或固定为为B B（（游离生存的）以及反硝游离生存的）以及反硝化作用化作用⑦⑦变为变为N N2 2和各种氮的氧和各种氮的氧化物，便完成了整个生物传化物，便完成了整个生物传递过程。
另外还表示出：淋递过程另外还表示出：淋溶溶⑧⑧、挥发作用、挥发作用⑨⑨和产量中和产量中氮的损失；还有由闪电氮的损失；还有由闪电⑩⑩、、有机肥和化肥的投入同时有机肥和化肥的投入同时氨也从作物和氨也从作物和F F（（新鲜残体）新鲜残体）中挥发（过程中挥发（过程⑨ ⑨ ）主要途）主要途径用粗线表示以示强调径用粗线表示以示强调 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（（1 1）土壤中作物必需矿质元素的存在、吸收形态）土壤中作物必需矿质元素的存在、吸收形态及及其在植物中的功能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 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(Ⅲ) Fe(Ⅲ) 螯合物螯合物基础代谢（氧化还原反应）、基础代谢（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、FeFe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 氮素循环氮素循环NONO3 3- -硝硝酸酸还还原原N N2 2NHNH4 4+ +有机态氮有机态氮固定作用固定作用矿化作用矿化作用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 • 矿化作用：矿化作用：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NHNH3 3NHNH4 4+ +H H2 2O O• 硝化作用：硝化作用：NH3、、NH4+亚硝化细菌亚硝化细菌O O2 2NO2-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 磷素循环磷素循环 磷素极易被土壤吸持，几乎不进入大气，磷在磷素极易被土壤吸持，几乎不进入大气，磷在粘土粘土中也几乎不发生移动和淋失出土体。
因此，磷在农作中也几乎不发生移动和淋失出土体因此，磷在农作系统中的迁移循环过程较简单系统中的迁移循环过程较简单土壤矿物中土壤矿物中P PPOPO4 43-3-、、HPOHPO4 42- 2- 、、H H2 2POPO4 4- -施施肥肥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 钾素循环钾素循环 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单统中钾循环很简单土壤矿物中土壤矿物中K K土壤溶液中土壤溶液中K K+ +施肥、施肥、灌溉、灌溉、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 （（3 3）根区矿质营养动态与根系）根区矿质营养动态与根系吸收吸收 土壤溶液中养分离子浓度通常很低，土壤溶液中养分离子浓度通常很低，这有利于避免高浓度下的渗透伤害：这有利于避免高浓度下的渗透伤害：[ [NONO3 3- -]:]:最高可达最高可达5-10 5-10 mmolmmol·L L-1-1；；[ [SOSO4 42-2-、、MgMg2+2+、、CaCa2+2+]:]:约约2-52-5mmolmmol·L L-1-1；；[K[K+ +]:]:约约1-2 1-2 mmolmmol·L L-1-1；；[PO[PO4 43-3-]:]:约约4 4 µmolmol ·L L-1-1 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HCOHCO3 3- -，，与土壤吸附的养分离子进行交与土壤吸附的养分离子进行交换进入土壤溶液，也可通过根分泌物换进入土壤溶液，也可通过根分泌物而活化被土壤固定的养分。
而活化被土壤固定的养分 根系对养分离子的吸收主要是根系对养分离子的吸收主要是需能需能的主动吸收的主动吸收 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（（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：营养胁迫：狭义上指，因土壤中可利用的营养元素狭义上指，因土壤中可利用的营养元素缺乏所引起的植物不良反应（即缺乏所引起的植物不良反应（即缺素症缺素症）广义上）广义上还包括土壤某种营养过量对植物造成的不良影响还包括土壤某种营养过量对植物造成的不良影响作物对营养胁迫的反应：作物对营养胁迫的反应：土壤中营养元素不足或过土壤中营养元素不足或过量时，作物形态、生理生化过程都会发生相应变化量时，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来适应土壤环境 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 2.4 .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来适应营养胁迫：作物可通过多种机制来适应营养胁迫：Ø 某些作物或作物品种，能通过某些作物或作物品种，能通过根际的适应性反根际的适应性反应应来适应有效养分的不足。
其适应途径是增加来适应有效养分的不足其适应途径是增加根根长密度长密度、增加、增加根毛数量根毛数量，或能，或能分泌某些物质分泌某些物质以活以活化土壤中难溶的养分化土壤中难溶的养分 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（（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根系分泌物是指未经病原菌危害的有生命的根系向周是指未经病原菌危害的有生命的根系向周围土壤中释放的有机物及无机离子的总称围土壤中释放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 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（（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细胞也向土壤释放一些物质 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可活化根际微生物，加速对土壤有机质的分解，产生解，产生NHNH4 4+ +、、HPOHPO4 42-2-、、H H2 2POPO4 4- -等•有机酸：有机酸：包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、番石榴酸、包括柠檬酸、苹果酸、酒石酸、番石榴酸、草酸等十余种草酸等十余种 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活性高，可在根系固定活性高，可在根系固定COCO2 2，形成柠檬酸、苹果，形成柠檬酸、苹果酸，然后分泌到土壤酸，然后分泌到土壤 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根系分泌物主要类型根系分泌物主要类型•氨基酸：氨基酸：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、氨基丁酸、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谷氨酰胺等二十余种，包括蛋白质氨基酸和非蛋白氨基酸。
氨基酸 作用：作用：可活化土壤中可活化土壤中P P、、ZnZn、、CuCu、、FeFe等•酚类：酚类：包括单元酚和多元酚，有利于活化土壤中包括单元酚和多元酚，有利于活化土壤中FeFe、、ZnZn、、MnMn等•H H+ +、、HCOHCO3 3- -：：可促进根系与土壤中的离子交换，使离可促进根系与土壤中的离子交换，使离子进入根表面；另外，子进入根表面；另外，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、、MnMn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-Al-P P、、Fe-PFe-P、、Ca-PCa-P被活化 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、螯合白质类氨基酸可活化、螯合FeFe，促进根对，促进根对FeFe的吸的吸收，同时还活化收，同时还活化ZnZn、、MnMn、、CuCu和和P P等•酶类：酶类：磷酸（酯）酶、蔗糖酶（转化酶）、淀粉酶、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，可促进土壤有机质蛋白酶、多聚半乳糖醛酸酶等，可促进土壤有机质分解和营养元素释放。
分解和营养元素释放•其他化合物：其他化合物：包括生物素、维生素、生物碱、生长包括生物素、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他化合物 作物不同、作物生长的土壤环境条件不同，根系分泌物的作物不同、作物生长的土壤环境条件不同，根系分泌物的种类和数量有所不同种类和数量有所不同 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（（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Ø作物适应营养胁迫的机制还包括：作物适应营养胁迫的机制还包括：增强作物对矿增强作物对矿质营养的吸收、转运或同化速率质营养的吸收、转运或同化速率 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（（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：作物利用土壤或生长介质中单位有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效养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体现率是作物对养分吸收和利用的最终体现 不同作物或相同作物不同基因型对养分的吸收、不同作物或相同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在作物的整个生育周期，作物的养分吸收速率表现出现出慢慢- -快快- -慢慢的特征，积累量呈的特征，积累量呈“S S”形曲线不形曲线不同作物对不同养分吸收的高峰时间有所不同同作物对不同养分吸收的高峰时间有所不同 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（（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：作物养分临界期：作物对养分不足最敏感的时期作物对养分不足最敏感的时期此期养分不足会产生显著不利的影响，且这种不利此期养分不足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应所补偿此期一般影响不能为随后充足的养分供应所补偿此期一般为植株从为植株从异养向自养异养向自养转变阶段，多数在三叶期前后转变阶段，多数在三叶期前后•作物养分最大效率期：作物养分最大效率期：养分在植株中产生最大效益，养分在植株中产生最大效益，即单位养分产出的生物量、产量和品质的效益最大即单位养分产出的生物量、产量和品质的效益最大的时期的时期。
在有性繁殖作物中，一般为在有性繁殖作物中，一般为营养生长与生营养生长与生殖生长并进殖生长并进的时期 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（（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及元素毒害抗性的生理生化指标作物养分效率及元素毒害抗性的生理生化指标 锌效率锌效率 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物 土壤中生活着各种动、植物和微生物，他们的生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，使土活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，这称为壤形成生物化学和生物物理学特性，这称为土壤的土壤的生物性质生物性质 3.1 3.1 土壤中的生物土壤中的生物（（1 1）种类：）种类：包括从微生物至脊椎动物的庞大种群，包括从微生物至脊椎动物的庞大种群，但在种群类别上因土壤的理化特性不同而存在差异但在种群类别上因土壤的理化特性不同而存在差异2 2）数量：）数量：因土壤的理化特性而异，在肥沃的壤土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 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.1 3.1 土壤中的生物土壤中的生物（（3 3）基本功能：）基本功能：• 推动物质和能量的转移与循环推动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• 相互依存或相互克生（包括各种生物之间，作物与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）其他生物之间） 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物（（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，而微生物的生活周期以固定，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短，死亡后又可经其他微生物分解而释放 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物（（2 2）分解矿物释放营养元素）分解矿物释放营养元素 硅酸盐细菌：硅酸盐细菌：分解硅酸盐分解硅酸盐→→K K+ +、、SiSi、、微量元素。
微量元素 磷细菌、钾细菌：磷细菌、钾细菌：可分解磷灰石和长石可分解磷灰石和长石→→P P、、K K、、微量元素微量元素 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物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的陆生植物能与菌根真菌形成菌根菌根菌根的形成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、促进土壤水稳性团粒结构形成，并可通过菌丝桥素、促进土壤水稳性团粒结构形成，并可通过菌丝桥转移养分转移养分 泡囊泡囊—丛枝菌根（丛枝菌根（VAVA—菌根菌根, , Vesicular arbuscular mycorrhizae）是最广泛的菌根，其分泌物主要有柠檬）是最广泛的菌根，其分泌物主要有柠檬酸、溶磷酶、有机酸、铁载体等酸、溶磷酶、有机酸、铁载体等 植物为与其共生的菌根真菌生长提供碳源，真菌则为植物提植物为与其共生的菌根真菌生长提供碳源，真菌则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, 1997Smith and 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： 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物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 自生（光合）固氮微生物：自生（光合）固氮微生物：多种细菌和蓝绿藻多种细菌和蓝绿藻 共生固氮微生物：共生固氮微生物：与豆科共生的根瘤菌、与非豆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）科共生的放线菌、与红萍共生的蓝藻（鱼腥藻） 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物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。
种维生素等生理活性物质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n 嫌气微生物在缺氧土壤中产生嫌气微生物在缺氧土壤中产生H H2 2S S和甲烷n 硫化细菌可将硫化细菌可将H H2 2S S氧化为硫酸盐，甲烷细菌能氧化氧化为硫酸盐，甲烷细菌能氧化甲烷 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.2 3.2 土壤微生物与作物土壤微生物与作物（（7 7）微生物与作物病害）微生物与作物病害n 致病病原菌和病毒致病病原菌和病毒n 抑制病原菌和病毒的微生物：磷细菌、固氮菌、抑制病原菌和病毒的微生物：磷细菌、固氮菌、根瘤菌、巨大芽孢杆菌等根瘤菌、巨大芽孢杆菌等 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.3 3.3 有益微生物群的应用有益微生物群的应用 有益微生物群（有益微生物群（Effective micro-organisms, EMEffective micro-organisms, EM））是由比嘉照夫研发的，以光合细菌、放线菌、酵母菌等是由比嘉照夫研发的，以光合细菌、放线菌、酵母菌等1010个属，个属，8080多种微生物复合而成的，在农业、畜牧业及多种微生物复合而成的，在农业、畜牧业及环保上具广泛应用价值的微生物群。
环保上具广泛应用价值的微生物群1 1））EMEM中代表性微生物的种类与功能中代表性微生物的种类与功能 光合细菌：光合细菌：主要是嫌气性光合细菌，如红硫细菌、红主要是嫌气性光合细菌，如红硫细菌、红色无硫细菌、深红红螺菌等这类细菌不仅可光合固定色无硫细菌、深红红螺菌等这类细菌不仅可光合固定COCO2 2，，大量合成糖类、氨基酸、维生素及生物活性物质，大量合成糖类、氨基酸、维生素及生物活性物质，为其它有益微生物提供碳源，而且可分解有害气体，具为其它有益微生物提供碳源，而且可分解有害气体，具强环境净化作用因本身含强环境净化作用因本身含60%60%的蛋白质，还是理想的的蛋白质，还是理想的饲料蛋白添加剂饲料蛋白添加剂 三、土壤生物性质与作物三、土壤生物性质与作物3.3 3.3 有益微生物群的应用有益微生物群的应用（（1 1））EMEM中代表性微生物的种类与功能中代表性微生物的种类与功能放线菌：放线菌：好气性菌，可促进有机氮和磷的矿化，改善好气性菌，可促进有机氮和磷的矿化，改善土壤团粒结构，而且其代谢产物中含能抑制病原菌、土壤团粒结构，而且其代谢产物中含能抑制病原菌、杂草、害虫的物质及刺激动、植物生长的活性物质。
杂草、害虫的物质及刺激动、植物生长的活性物质酵母菌：酵母菌：不仅蛋白质含量高，且能合成激素、维生素、不仅蛋白质含量高，且能合成激素、维生素、核酸等活性物质核酸等活性物质乳酸菌：乳酸菌：以光合细菌生产的糖类为基质，可分泌乳酸，以光合细菌生产的糖类为基质，可分泌乳酸，具强杀菌力可抑制有害微生物的活动，可促进木质素、具强杀菌力可抑制有害微生物的活动，可促进木质素、纤维素的分解提高饲料利用率纤维素的分解提高饲料利用率2 2）在农业、畜牧业及环境净化中的应用在农业、畜牧业及环境净化中的应用 四、四、土壤污染与作物土壤污染与作物土壤污染：土壤污染：土壤中某种或某几种外来有害物质的含量土壤中某种或某几种外来有害物质的含量过高，超过土壤的自净能力而引起土壤自然物理、过高，超过土壤的自净能力而引起土壤自然物理、化学及生物性质恶化，土壤质量下降并导致作物难化学及生物性质恶化，土壤质量下降并导致作物难以生存或生长发育不良、产量和品质下降的现象以生存或生长发育不良、产量和品质下降的现象1 1）土壤污染来源）土壤污染来源u工业污染：工业污染：“三废三废”u城市及生活污水、垃圾城市及生活污水、垃圾u农田各种化肥、农药污染农田各种化肥、农药污染 四、四、土壤污染与作物土壤污染与作物4.1 4.1 污染物来源与种类污染物来源与种类（（2 2）土壤污染类别）土壤污染类别n无机污染物：无机污染物：重金属、酸、碱、盐，放射性物质等。
重金属、酸、碱、盐，放射性物质等 重金属毒性排列：重金属毒性排列：AsAs、、HgHg、、CdCd、、NiNi、、CoCo、、CrCr、、ZnZn、、PbPb、、MnMnn有机污染物：有机污染物：有机农药、酚、苯、醛、石油类及其有机农药、酚、苯、醛、石油类及其它有机物它有机物 四、四、土壤污染与作物土壤污染与作物4.1 4.1 污染物来源与种类污染物来源与种类有机污染物有机污染物 有机农药残留时间（消失有机农药残留时间（消失75-100%75-100%所需时间）：所需时间）：氯丹氯丹DDTDDT六六六六六六 扑灭津扑灭津 西玛津西玛津草乃敌草乃敌2.4-2.4-D D多效唑多效唑5 5年年4 4年年3 3年年1818个月个月 1212个月个月8 8个月个月1 1个月个月6 6个月个月 四、四、土壤污染与作物土壤污染与作物4.2 4.2 土壤污染对作物的危害土壤污染对作物的危害（（1 1）对作物的直接伤害：破坏细胞超微结构、光合）对作物的直接伤害：破坏细胞超微结构、光合机构、保护酶系统等；机构、保护酶系统等；（（2 2）引起土壤酸化或盐碱化，土壤生产性能劣化或）引起土壤酸化或盐碱化，土壤生产性能劣化或丧失；丧失；（（3 3）破坏土壤微生物生态平衡，有害微生物增加。
破坏土壤微生物生态平衡，有害微生物增加 四、四、土壤污染与作物土壤污染与作物4.3 4.3 土壤污染的防治土壤污染的防治（（1 1）切断污染源（根本性措施））切断污染源（根本性措施）（（2 2）治理）治理• 调节土壤调节土壤pHpH，，减少作物的吸收；减少作物的吸收；• 控制水分，调节土壤氧化还原状态；控制水分，调节土壤氧化还原状态；• 增施有机肥；增施有机肥；• 水旱轮作加速有机污染物分解；水旱轮作加速有机污染物分解；• 种植非食用植物种植非食用植物• 客土或生物净化客土或生物净化 本章思考题本章思考题1 1、试述根系分泌物与养分活化利用的关系试述根系分泌物与养分活化利用的关系2 2、作物根系分泌物主要有哪些类型？、作物根系分泌物主要有哪些类型？3 3、简要说明土壤主要矿质元素的存在形态简要说明土壤主要矿质元素的存在形态4 4、简述农作系统中、简述农作系统中N N、、P P、、K K循环的主要途径和特点循环的主要途径和特点5 5、维持和提高土壤肥力的措施有哪些？、维持和提高土壤肥力的措施有哪些？6 6、简述土壤微生物的作用简述土壤微生物的作用7 7、简述土壤有机质的作用简述土壤有机质的作用。
8 8、土壤污染对作物生产有何影响？如何防治土壤污染、土壤污染对作物生产有何影响？如何防治土壤污染？？9 9、你认为可从哪些途径提高作物的氮肥利用效率你认为可从哪些途径提高作物的氮肥利用效率。