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养分有效性

土壤养分能被植物吸收利用的难易程度。呈溶解态、交换吸附态和易分解有机态的土壤养分,易被植物吸收利用,称为有效养分。影响土壤养分有效性的因素 存在形态 土壤溶液中的溶解态养分最易为植物吸收,有效性最高,为速效养分;其次是胶体表面吸附的交换态养分,它们经离子交换作用进入溶液而被植物吸收,由于交换过程完成于瞬间,故亦为速效养分

土壤养分能被植物吸收利用的难易程度。呈溶解态、交换吸附态和易分解有机态的土壤养分,易被植物吸收利用,称为有效养分。

影响土壤养分有效性的因素

存在形态

土壤溶液中的溶解态养分最易为植物吸收,有效性最高,为速效养分;其次是胶体表面吸附的交换态养分,它们经离子交换作用进入溶液而被植物吸收,由于交换过程完成于瞬间,故亦为速效养分;土壤中的固态(矿物态和有机态)养分则须经过各种化学和生物化学作用,逐步转变为溶解态或交换态后才能被植物吸收利用,因此属缓效或难效性养分。上述几种形态的养分在土壤里处于相互转化的动态平衡之中:

养分有效性

转化速度

不同养分形态的相互转化是一个复杂的过程,包括降解、溶解、化学固定、生物固持、离子交换等作用,其转化速度受物质本身的理化性状和外界环境条件(如土壤的温度、水分、通气状况、pH等)所制约(见风化作用矿化作用腐殖化作用生物固持作用)。

饱和度效应

土壤胶体表面吸附的交换性养分离子虽属有效养分,但它们的有效性并不等同,这与各吸附离子在土壤胶粒上的饱和度(即交换性离子量占该土壤交换量的百分数)有关。吸附离子的饱和度愈大,被交换解吸愈易,对植物的有效性也愈高。农业生产中常采用集中施肥原则,即将肥料条施或穴施于植物根系附近,使局部土壤中的养分离子浓度增高,吸附离子的饱和度增大,以提高肥效。

陪补离子效应

与养分离子共存于胶粒表面的其他离子(陪补离子)若与胶粒的结合强度较大,则会降低养分离子的结合强度,使其易被交换解吸,提高其有效性。胶粒表面各交换性离子之间虽都存在着相互陪补的效应,但不同离子间的所述效应各异。作为陪补离子时,下列离子的陪补效应顺次增大:

Na—K—Ca2+、Mg2+—H、Al3+

即以Na为陪补离子时,被陪补的养分离子的有效性最低;而以H、Al3+为陪补离子时,养分离子的有效性最高。

粘土矿物类型

同一种养分离子被不同粘土矿物所吸附,其对植物的有效性不同。例如1∶1型高岭石类吸附的养分离子都处于胶粒的外表面,因而易被交换解吸,有效性较高;而2∶1型的蒙皂石类和水云母类吸附的养分离子,主要在晶层的内表面,不易被交换解吸,有效性较低。尤其是水云母类,它的永久(负)电荷主要来自硅氧四面体层的同晶置换,距板面近,对离子的吸附力强,故在电荷密度相等的情况下,水云母类吸附的离子又较蒙皂石类吸附的难以交换,即有效性更低。此外,2∶1型粘土矿物晶层间吸附的K和式中活度积是磷酸一钙化学位的函数,NH离子还会陷入硅氧四面体层的网状晶穴而被“固定”,暂时失去其有效性。

土壤pH值

土壤磷酸离子及微量元素的有效性影响最大(见土壤磷土壤微量元素)。

氧化还原状况

主要影响变价养分元素对植物的有效性,如高价态铁、锰化合物(Fe3+、Mn4+)多为难溶性,植物不能吸收;而在还原条件下,其低价态(Fe2+、Mn2+)的溶度大,对植物的有效性也高。氧化还原状况还影响养分存在形态,进而影响到它的有效性,如土壤氮在Eh值高于480毫伏的氧化状态下以硝态氮为主,适于旱地作物吸收;当Eh值低于220毫伏时,则以铵态氮形态存在,适于水稻吸收,但是在此还原条件下也易引起反硝化作用,造成氮的损失。

养分向根表的移动

有效态养分若不能到达根表或移向根表速度很慢,就不能体现其有效性。养分到达根表而被吸收利用的方式,除根系延伸过程中与土粒间产生离子态养分的接触交换(即根系截获)外,还有养分的质流与扩散(见供肥性)。

有效养分测定(见土壤分析)。

养分有效性表示方式(见养分位