简介
存在于土壤中的植物必需的营养元素。包括碳(C)、氮(N)、氧(O)、氢(H)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、氯(Cl)等16种。其中碳、氢、氧主要来自大气和水，其余13种来自土壤。
土壤养分的含量 土壤养分的含量因地区和土壤类型而异，表1列出了世界和中国土壤中各主要养分的平均含量。通常，土壤中养分的含量远远高于作物一年的需要量。按1985年中国粮食单产3480千克/公顷计，则土壤中氮素可供作物30～60年之需，磷素可供60～90年，钾素可供380～650年。但实际上作物仍常感到不足，因为土壤养分的含量(全量，下同)，只有极少一部分能提供当季作物利用，所以在某种意义上全量只反映了土壤对植物的养分供应潜在能力，而不是实际供应水平。但是，当土壤养分含量低到一定水平时，则植物常会感到土壤养分的供应不足。土壤氮素的含量在一定程度上可以反映土壤氮素供应水平的高低。因为土壤中90%以上的氮呈有机态存在，其矿化量大体上与土壤含氮量呈正相关。
表1 世界和中国土壤中各养分的平均含量
| 养分名称 | 世 界 | 中 国 |
|
N P K S Fe |
g/kg | |
|
0.2～4 0.2～1.5 0.4～30 0.3～0.9 0.2～100 |
0.4～3.8 0.17～1.1 0.5～25 0.1～0.5 >14 |
|
| mg/g | ||
|
B Cu Mn Mo Zn |
1～270 1～50 20～3000 0.2～36 10～30 |
0.5～500 3～300 40～5500 0.1～6 3～800 |
影响土壤养分含量的因素 主要有成土母质、成土过程、生物气候条件及利用方式等。
母质 土壤中的养分，除氮外，最初的来源都是母岩。因此，土壤养分的含量都在不同程度上受母岩的影响。这一点对土壤钾表现得最为明显(表2)。从表2可以看出，不同母质发育的红壤，其全钾含量有很大差异，花岗岩发育的最高，石灰岩最低。这是因为花岗岩中含有较多的含钾矿物(长石、云母等)，而石灰岩中较少。母岩对缓效钾和速效钾的含量影响不如全钾明显。
表2 母质对红壤钾含量的影响
| 母质类型 |
土壤全钾 (K2O，g/kg) |
缓效钾 | 交换性钾 |
| K2O，mg/kg | |||
|
花岗岩、千枚岩 红色粘土 红砂岩 石灰岩 |
32.8 11.5 8.6 3.0 |
270 100～300 90 30～170 |
60～200 50～150 50～150 40～160 |
母质对土壤磷含量的影响不如对钾的影响明显。可能因为母岩中的磷灰石矿物比钾长石等含钾矿物易于分解。但是，母质对土壤磷含量仍然有影响(表3)。
表3 母质对砖红壤磷含量的影响
| 母质类型 |
全磷 (P2O5，g/kg) |
颗粒组成(%) | |
|
粒径 (1～3mm) |
粒径 (0.001mm) |
||
| 玄武岩 | |||
|
砖红壤 母岩 半风化母岩 |
1.7 2.2 1.8 |
– – – |
63.1 – – |
|
浅海沉积物 花岗岩 |
0.2 0.2 |
1.4 30.1 |
18.9 13.9 |
从表3可以看出玄武岩发育的砖红壤含磷较高，显然是因为玄武岩本身含磷较高。母岩对砖红壤磷含量的影响还由于不同母质所生成的土壤在质地方面有很大不同。从表3中可看到玄武岩砖红壤质地较重，因为磷钾等土壤养分通常主要集中在土壤的细粒部分(表4)。所以，质地愈细的同类土壤，常常磷钾含量也愈高。
表4 不同粒级土壤中的养分含量(g/kg)
| 粒径(mm) | CaO | MgO | K2O | P2O5 |
|
1～0.2 0.04～0.01 0.002 |
0.4 0.8 1.6 |
0.6 0.3 1.0 |
0.8 2.3 4.9 |
0.05 0.2 0.4 |
成土过程和生物气候条件 成土过程和生物气候条件对土壤养分含量的影响实质上是不同的风化程度造成的。凡是在风化过程中易于损失的养分，随着风化程度的加深，含量就会降低。所以，中国土壤的磷、钾含量都有一个从北到南，逐渐降低的地带性变化规律(表5)。
表5 中国土壤磷钾含量的地带规律
| 土壤类型 | 分布地点 | P2O5(g/kg) | K2O(g/kg) |
|
砖红壤 红壤 黄棕壤 黄潮土 黑土，黑钙土 |
广东 江西 江苏 华北平原 东北 |
0.3～0.6 0.4～0.8 0.5～1.2 1～2.2 1.4～3.5 |
0.6～5.9 5.8～13.1 11～27.6 19.8～27.0 23.6～29.0 |
利用方式 土壤养分含量还受耕作施肥等人为因素的影响。表6列出了土壤利用方式(旱地和水田)对土壤有机质和全氮含量的影响。表明淹水条件有利于有机质的积累和全氮量的提高。当然，旱地水田的利用方式在耕作施肥上也有很大不同，通常水田施肥量高于旱地，而有机质的分解旱地快于水田，这些都是造成水田、旱地有机质和氮含量不同的原因。同是水田不同地区土壤的有机质和氮含量也有很大不同，这就是受生物气候条件等因素的影响了。所以各因素的影响是综合的。
表6 中国部分地区土壤利用方式对碳、氮含量的影响
| 地 区 |
利用 情况 |
标 本 数 |
有机质含量 (%) |
N含量 (%) |
C/N |
| 东北黑土区 |
旱地 水田 |
251 21 |
5.67±2.55 4.96±1.5 |
0.263±0.104 0.258±0.077 |
12.4±1.9 11.2±0.8 |
| 黄淮海 |
旱地 水田 |
320 14 |
0.97±0.48 1.51±0.63 |
0.063±0.029 0.093±0.029 |
9.6±1.8 9.4±1.8 |
| 长江中下游 |
旱地 水田 |
49 524 |
1.58±0.67 2.27±0.92 |
0.093±0.033 0.134±0.047 |
10.0±3.0 9.8±1.5 |
| 西南地区 |
旱地 水田 |
71 124 |
1.93±1.28 2.73±2.4 |
0.109±0.057 0.149±0.112 |
9.7±2.2 10.5±2.6 |
| 华南、滇南 |
旱地 水田 |
31 181 |
2.68±1.20 2.85±1.34 |
0.139±0.077 0.150±0.067 |
11.9±3.3 11.1±2.0 |
土壤养分的形态和有效性 土壤养分常以不同的形态存在，其有效性也因之而异。表7中的水溶性养分和交换态养分对作物都是立即有效的，对其化学形态、化学行为都比较清楚。而易活化的结合态养分情况比较复杂。氮的易活化的结合态主要是指易矿化态氮和能重新释放的无机固定态铵;钾的易活化的结合态主要是指缓效态钾;磷的易活化的结合态主要是易矿化的有机态磷和可逐渐解吸的无机态磷。
表7 土壤养分的形态和有效性的一般关系
土壤养分在作物营养中的作用 土壤养分是作物摄取养分的重要源泉之一。在作物的养分吸收总量中占有相当比重。表8列出了中国部分田间试验资料。
土壤养分在作物吸收的养分总量中所占的比重主要受土壤中该养分的有效水平的影响，从表9中可以清楚的看出，水稻吸磷总量中来自土壤磷的比例与土壤有效磷(“A”值)呈显著相关。从而可以认为，水稻吸收土壤养分的比重也和该养分肥料的增产效果有关。即某种肥料增产百分率愈高，则作物吸收该种养分来自土壤养分的比例愈低。反之亦然。但是，在通常情况下，土壤养分，仍然是作物营养的主要来源。
对某些作物来说，底土的养分也很重要。比如玉米可以吸收深达150厘米土层中的氮;小麦可利用45厘米深处的养分。当底土养分缺乏时，同时在表土和底土
表8 土壤养分在作物营养中的作用
| 土壤养分 | 地点 | 作物 |
土壤养分占吸收 总量的比重(%) |
| 氮素(N) |
黑龙江 河南 江苏 湖北 四川 |
玉米 小麦 大麦 早稻 杂交稻 |
77.5 53.0 45.2～48.3 52.0～81.5 82.2 |
| 磷素(P) |
广东 江西 江苏 江苏 湖北 |
水稻 水稻 水稻 小麦 油菜 |
37.1 63.6 83.5 77.7 62.3 |
表9 土壤有效磷水平和水稻对土壤磷的吸收
| 土壤类型 | 作物 |
土壤有效磷 “A”值(mg/kg) |
来自土壤磷的 比例(%) |
|
黄泥砂土(广东) 泥肉田(广东) 黄泥田(江西) 马肝土(江苏) |
水稻 水稻 水稻 水稻 |
45.3 103.6 118.4 254.0 |
37.1 49.0 63.6 83.5 |
施肥会得到更大的增产效果，这一点已为试验所证实。
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soil nutrients