《养分资源管理》课程授课教案（讲义）第六章 中量元素资源特征与管理

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 第六章中量元素（钙、镁、硫）资源特征与管理 第一节钙 1、钙素资源特征 (1)土壤中的钙素 土壤中的钙素主要有无机态钙和有机态钙两大类，具体到形态有：矿物态钙、交换态钙、 溶液态钙和有机态钙。 矿物态钙一般占总钙量40-90%，是主要钙素形态，但矿物态钙存在于土壤周相的矿物 品格中，是植物不能直接利用的钙。土壤含钙矿物主要是硅酸盐矿物，如钙斜长石、钠钙斜 长石、辉石、角闪石等。还有非硅酸盐含钙矿物如方解石、白云石：硫酸盐类的石膏和磷灰 石等。含钙矿物分解后进入土壤溶液，大部分被淋失，一部分被土壤胶体所吸附成为代换性 钙，还有一部分与重碳酸根离子结合成重碳酸钙。矿物态钙是土壤钙的主要来源 水溶态钙是指存在于土壤溶液中的钙，是植物可以直接吸收的钙素形态。 代换态钙是指吸附在胶体表面的，能为其他代换性阳离子所代换出来的钙。一般代换态 钙约占总钙量的20-30%。土壤代换态钙也是作物可利用的有效态钙。 有机态钙是指存在与土壤中动、植物残体中的钙，分解后一部分被淋失，一部分转化为 代换性钙。 在四种钙素形态中，水溶态钙和代换态钙是作物可以即时利用的有效态钙，矿物态钙和 有机物中的钙一般作为作物钙营养的供应潜力来看待。土桌供钙水平主要取决于代换性钙的 供应容量的大小。 (2)肥料中的钙素 农业上常用的含钙物料主要包括石灰、石膏等。其他含钙的肥料包括在一些商品肥料中， 作为化肥副成分的一些含钙肥料，主要包括过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、硝酸钙、硝 酸铵钙、石灰氨以及钾钙肥、窑灰钾肥、钢渣磷肥、粉煤灰等。 在农业上，通常很少注意给农作物补充钙肥，但在实际操作中，钙肥却随着其他肥料的 投入而进入农田，对作物起到钙营养的作用。 2、钙素资源的管理策略一钙肥的优化管理 (1)影响土壤钙素营养的因素 %

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 80 第六章 中量元素(钙、镁、硫)资源特征与管理 第一节 钙 1、钙素资源特征 （1）土壤中的钙素 土壤中的钙素主要有无机态钙和有机态钙两大类，具体到形态有：矿物态钙、交换态钙、 溶液态钙和有机态钙。 矿物态钙一般占总钙量 40~90%，是主要钙素形态，但矿物态钙存在于土壤固相的矿物 晶格中，是植物不能直接利用的钙。土壤含钙矿物主要是硅酸盐矿物，如钙斜长石、钠钙斜 长石、辉石、角闪石等。还有非硅酸盐含钙矿物如方解石、白云石；硫酸盐类的石膏和磷灰 石等。含钙矿物分解后进入土壤溶液，大部分被淋失，一部分被土壤胶体所吸附成为代换性 钙，还有一部分与重碳酸根离子结合成重碳酸钙。矿物态钙是土壤钙的主要来源。 水溶态钙是指存在于土壤溶液中的钙，是植物可以直接吸收的钙素形态。 代换态钙是指吸附在胶体表面的，能为其他代换性阳离子所代换出来的钙。一般代换态 钙约占总钙量的 20~30%。土壤代换态钙也是作物可利用的有效态钙。 有机态钙是指存在与土壤中动、植物残体中的钙，分解后一部分被淋失，一部分转化为 代换性钙。 在四种钙素形态中，水溶态钙和代换态钙是作物可以即时利用的有效态钙，矿物态钙和 有机物中的钙一般作为作物钙营养的供应潜力来看待。土壤供钙水平主要取决于代换性钙的 供应容量的大小。 （2）肥料中的钙素 农业上常用的含钙物料主要包括石灰、石膏等。其他含钙的肥料包括在一些商品肥料中， 作为化肥副成分的一些含钙肥料，主要包括过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥、硝酸钙、硝 酸铵钙、石灰氮以及钾钙肥、窑灰钾肥、钢渣磷肥、粉煤灰等。 在农业上，通常很少注意给农作物补充钙肥，但在实际操作中，钙肥却随着其他肥料的 投入而进入农田，对作物起到钙营养的作用。 2、钙素资源的管理策略—钙肥的优化管理 （1）影响土壤钙素营养的因素

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 我国北方多为石灰性土壤，碳酸钙在土壤中高达10%以上，土壤缺钙现象很少见。但 在我国西北、东北和华北内陆地区还分布着大面积的盐碱土，土壤代换性钠含量很高，代换 性钙浓度较低，这些土壤需要施用钙肥。 南方大部分地区土桌淋洗严重，土桌代换性钙含量低，需要施用钙肥。 但在广西、云南等省份的有石灰岩或含钙红土上发有的士壤等碳酸钙高达3~11%，代 换性钙含量很高，不需要施用钙肥。 周鸣铮(1988)认为，单凭一个交换钙的测定值几乎无法说明问题，要充分说明与钙有 关的问题必须考虑如下因子： ·铁、铝、锰等毒害性离子是否存在 ·钙是一种借助于质流的作用流向作物的元素，土壤中是否有足够的水分保证钙的 吸收 ●如果土壤K、Na、NH等离子过多，即使交换性C2很高也会造成缺钙 。在土壤阳离子代换量中，钙镁比是另一个重要问题，Mg*浓度不能超过C2 ·交换性钙含量会影响Ph,只有pH低时才会出现重金属离子的毒害 (2)钙素肥料的施用 刘助(1987)总结了江西省60-70年代红壤施用石灰的结果表明，丘陵红壤大多数作 物对施石灰都有增产效果。其中以大豆、大麦、棉花、紫云英反应最为敏感：小麦 水稻、花生、芝麻等次之，油菜反应不敏感，甘薯产生负效应。 施用石灰的作用 石灰需要量的计算

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 81 我国北方多为石灰性土壤，碳酸钙在土壤中高达 10%以上，土壤缺钙现象很少见。但 在我国西北、东北和华北内陆地区还分布着大面积的盐碱土，土壤代换性钠含量很高，代换 性钙浓度较低，这些土壤需要施用钙肥。 南方大部分地区土壤淋洗严重，土壤代换性钙含量低，需要施用钙肥。 但在广西、云南等省份的有石灰岩或含钙红土上发育的土壤等碳酸钙高达 3~11%，代 换性钙含量很高，不需要施用钙肥。 周鸣铮（1988）认为，单凭一个交换钙的测定值几乎无法说明问题，要充分说明与钙有 关的问题必须考虑如下因子： ⚫ 铁、铝、锰等毒害性离子是否存在 ⚫ 钙是一种借助于质流的作用流向作物的元素，土壤中是否有足够的水分保证钙的 吸收 ⚫ 如果土壤 K+、Na+、NH4 +等离子过多，即使交换性 Ca2+很高也会造成缺钙 ⚫ 在土壤阳离子代换量中，钙镁比是另一个重要问题，Mg2+浓度不能超过 Ca2+ ⚫ 交换性钙含量会影响 Ph，只有 pH 低时才会出现重金属离子的毒害。 （2）钙素肥料的施用 刘勋（1987）总结了江西省 60~70 年代红壤施用石灰的结果表明，丘陵红壤大多数作 物对施石灰都有增产效果。其中以大豆、大麦、棉花、紫云英反应最为敏感；小麦、 水稻、花生、芝麻等次之，油菜反应不敏感，甘薯产生负效应。 施用石灰的作用 石灰需要量的计算

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 第二节镁 1、镁素资源特征 2、镁素资源组成 (1)土壤中的镁素 矿物态镁、交换态镁、非交换态镁（缓效态镁）、溶液态镁、有机物中的镁 (2)肥料中的镁素 含镁肥料主要有氯化镁、硫酸镁、石灰粉、生石灰（白云石烧制）、菱镁矿、光卤石、 钙镁磷肥、钢渣磷肥、钾镁肥、钾钙肥 (3)其他来源的镁素 降雨带来的镁 灌溉带来的镁 3、镁肥的合理施用 (1)影响土壤镁有效性的因素 代换性镁和水溶性镁合称为士壤有效镁。水溶性镁含量较少，因此通常将代换性镁作 为士土壤有效镁的供应指标。而土壤代换性镁的数量与有效性还受其他因素的影响 ·土壤全镁含量与母质的类型 ·土壤酸度与镁离子饱和度 ·粘粒矿物的胶体种类 ·土壤钾镁比与钙镁比的比值 ·陪补离子的影响 (2)土壤测试与镁肥施用 我国南方热带和亚热带地区，成土母质风华程度高，土壤中含镁的原生矿物（橄榄石、 辉石、角闪石、黑云母等)的化学稳定性低，容易风化，而且黏土矿物主要是不含镁的高岭 石、三水铝石和针铁矿，因此土壤的全镁(Mg)含量低，平均只有3.3gkg1以下。 酸度高、盐基饱和度低的土壤，代换性镁离子的饱和度也低，而代换性镁离子饱和度越

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 82 第二节 镁 1、 镁素资源特征 2、 镁素资源组成 （1）土壤中的镁素 矿物态镁、交换态镁、非交换态镁（缓效态镁）、溶液态镁、有机物中的镁 （2）肥料中的镁素 含镁肥料主要有氯化镁、硫酸镁、石灰粉、生石灰（白云石烧制）、菱镁矿、光卤石、 钙镁磷肥、钢渣磷肥、钾镁肥、钾钙肥 （3）其他来源的镁素 降雨带来的镁 灌溉带来的镁 3、镁肥的合理施用 （1）影响土壤镁有效性的因素 代换性镁和水溶性镁合称为土壤有效镁。水溶性镁含量较少，因此通常将代换性镁作 为土壤有效镁的供应指标。而土壤代换性镁的数量与有效性还受其他因素的影响 ⚫ 土壤全镁含量与母质的类型 ⚫ 土壤酸度与镁离子饱和度 ⚫ 粘粒矿物的胶体种类 ⚫ 土壤钾镁比与钙镁比的比值 ⚫ 陪补离子的影响 （2）土壤测试与镁肥施用 我国南方热带和亚热带地区，成土母质风华程度高，土壤中含镁的原生矿物（橄榄石、 辉石、角闪石、黑云母等）的化学稳定性低，容易风化，而且黏土矿物主要是不含镁的高岭 石、三水铝石和针铁矿，因此土壤的全镁（Mg）含量低，平均只有 3.3g.kg-1 以下。 酸度高、盐基饱和度低的土壤，代换性镁离子的饱和度也低，而代换性镁离子饱和度越

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 高，镁的有效性越高。林齐民等(1986)测定了94个剖面pH与代换性镁的关系，两者呈 现显著的正相关。 一般认为，镁供应正常的土壤代换性镁饱和度应在10%左右低于这个水平就又缺镁的 可能 以蒙脱石、蛭石类型粘粒矿物为主的士壤，对镁离子有较强的保持吸附能力，代换性镁 离子有效性差，不容易释放出来，但同时它遭受淋洗流失的也较少，不易缺镁。 而以高岭石、无定形氧化铁铝胶体为主的士壤，对镁离子的保存能力差，易释出，有效 性高，同时也容易流失而缺镁 研究表明，红案的次生粘粒矿物以高岭石、无定形胶体为主，（李庆逵，1957），因此红 壤易于缺镁。 土壤镁营养指标与诊断 。以代换性镁为指标 ●以代换性镁饱和度为指标 ·以代换性阳离子比值为指标 土壤有效镁含量与镁肥施用量 交换性镁含量高于土壤临界值的土壤上可以考虑不施，除非作物需镁量：大施镁量过 高会引起元素比例失调，橡胶如过多施镁会造成胶树排胶的障碍和减产。 土反应与铁肥品种选择 化学镁肥对士壤酸碱性硬性不同，接近中性或微碱性尤其是含硫偏低的士土壤宜选择硫酸 镁和氯化镁肥，我国常用的泻盐(MgSO4.7H20)。则对酸性土壤则选择碳酸镁为好。 其他有关因素与镁肥施用 酸性强、质地粗、高淋溶、母质含镁低和过量施用石灰或者钾肥的士壤，镁素容易缺 乏是有限施用的对象。同一种作物，生物量大，产量高的品种也容易缺镁。镁素不足的士壤 上，氮肥形态对镁肥施用也有影响

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 83 高，镁的有效性越高。林齐民等（1986）测定了 94 个剖面 pH 与代换性镁的关系，两者呈 现显著的正相关。 一般认为，镁供应正常的土壤代换性镁饱和度应在 10%左右低于这个水平就又缺镁的 可能。 以蒙脱石、蛭石类型粘粒矿物为主的土壤，对镁离子有较强的保持吸附能力，代换性镁 离子有效性差，不容易释放出来，但同时它遭受淋洗流失的也较少，不易缺镁。 而以高岭石、无定形氧化铁铝胶体为主的土壤，对镁离子的保存能力差，易释出，有效 性高，同时也容易流失而缺镁。 研究表明，红壤的次生粘粒矿物以高岭石、无定形胶体为主，（李庆逵，1957），因此红 壤易于缺镁。 土壤镁营养指标与诊断 ⚫ 以代换性镁为指标 ⚫ 以代换性镁饱和度为指标 ⚫ 以代换性阳离子比值为指标 土壤有效镁含量与镁肥施用量 交换性镁含量高于土壤临界值的土壤上可以考虑不施，除非作物需镁量；大施镁量过 高会引起元素比例失调，橡胶如过多施镁会造成胶树排胶的障碍和减产。 土壤反应与镁肥品种选择 化学镁肥对土壤酸碱性硬性不同，接近中性或微碱性尤其是含硫偏低的土壤宜选择硫酸 镁和氯化镁肥，我国常用的泻盐（MgSO4.7H2O）。则对酸性土壤则选择碳酸镁为好。 其他有关因素与镁肥施用 酸性强、质地粗、高淋溶、母质含镁低和过量施用石灰或者钾肥的土壤，镁素容易缺 乏是有限施用的对象。同一种作物，生物量大，产量高的品种也容易缺镁。镁素不足的土壤 上，氮肥形态对镁肥施用也有影响

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 镁肥作基肥、追肥，根区土施、跟外喷施均可。有机肥与镁肥配效果也比较好。 多

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 84 镁肥作基肥、追肥，根区土施、跟外喷施均可。有机肥与镁肥配施效果也比较好

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 第三节硫 1、硫素资源特征 (1)土壤中的硫 有机硫、矿物态疏、水溶态硫、吸附态硫 土壤中硫的转化 有机硫的矿化 受土壤的h、温度、水分同期状况等影响，同时手有机物本身化学组成，尤其是 碳硫比，碳硫比过高，微生物分解中碳过多而硫不足，结果导致土壤硫的生物周定 硫化物和硫元素的氧化 在硫氧化细菌的参与下，土壤中的硫矿物发生一系列的氧化过程。适宜条件下最 终氧化为硫酸，造成土壤酸化。沿海地区的“磺酸田”就是典型的例子。 硫酸盐矿物的溶解 土壤中的石膏(CaSO4.2H,0)HE芒硝(NaSO4.10H,0)等都是含疏的硫酸盐矿 物在干早、半干早地区土壤中都有一定的溶解度，是土壤S02的主要来源。 硫在土壤中的还原 土壤中的硫在积水的条件下可以被硫酸还原细茵还原，最终生成硫化氢等。 硫在土壤中的氧化一还原一直处在动态变化中，不同形态的硫在土壤中的存在要视 条件而定 水溶性硫和吸附态硫都是植物可以利用的有效硫，两者占不到士壤总硫量的10%。 刘崇群等(1991)研究，我国长江以南地区，土壤硫以有机硫为主，占全硫的85%94%， 无机硫仅占6%~15%：而我国北部和西北地区的石灰性土壤中，则以无机硫为主，占全硫总 量的39.4%-61,8%。我国南方高温多雨，土壤疏易分解淋失，缺硫的可能性最大，我国农业 上缺硫和使用硫肥地区主要分布在南方。 (2)肥料中的硫 其他来源的硫 干湿沉降、灌溉水等

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 85 第三节 硫 1、硫素资源特征 （1）土壤中的硫 有机硫、矿物态硫、水溶态硫、吸附态硫 土壤中硫的转化 有机硫的矿化 受土壤的ph、温度、水分同期状况等影响，同时手有机物本身化学组成，尤其是 碳硫比，碳硫比过高，微生物分解中碳过多而硫不足，结果导致土壤硫的生物固定。 硫化物和硫元素的氧化 在硫氧化细菌的参与下，土壤中的硫矿物发生一系列的氧化过程。适宜条件下最 终氧化为硫酸，造成土壤酸化。沿海地区的“磺酸田”就是典型的例子。 硫酸盐矿物的溶解 土壤中的石膏（CaSO4.2H2O）HE 芒硝（Na2SO4.10H2O）等都是含硫的硫酸盐矿 物在干旱、半干旱地区土壤中都有一定的溶解度，是土壤SO4 2-的主要来源。 硫在土壤中的还原 土壤中的硫在积水的条件下可以被硫酸还原细菌还原，最终生成硫化氢等。 硫在土壤中的氧化—还原一直处在动态变化中，不同形态的硫在土壤中的存在要视 条件而定 水溶性硫和吸附态硫都是植物可以利用的有效硫，两者占不到土壤总硫量的 10%。 刘崇群等（1991）研究，我国长江以南地区，土壤硫以有机硫为主，占全硫的 85%~94%， 无机硫仅占 6%~15%；而我国北部和西北地区的石灰性土壤中，则以无机硫为主，占全硫总 量的 39.4%~61.8%。我国南方高温多雨，土壤硫易分解淋失，缺硫的可能性最大，我国农业 上缺硫和使用硫肥地区主要分布在南方。 （2）肥料中的硫 其他来源的硫 干湿沉降、灌溉水等

养分资源管理课程讲义：第六章中量元素资源特征与管理 2、硫素资源的管理策略一硫肥的合理施用 (1)土壤测试与硫肥推荐 用来提取土壤有效硫的提取剂主要有以下几种： 一钙溶液 3、醋酸溶液 4、碳酸氢钠溶液 其中1、2可以提取可溶性硫和吸附硫，3、4还增加提取部分易于矿化的有机硫。 含磷(P)50 kg1的磷酸一钙提取剂提取的硫和植物生长以及植物摄硫量相关性较 好，适用于含吸附性硫较多的酸性士壤。而重型和碱性土壤，含吸附性硫较少，常用 1.5g.kg1氯化钙溶液为提取剂。 (2)植株诊断与硫肥推荐 一般来说，植物体内的硫与磷相当，但对不同的作物来说，对硫的需要量各有不同。 例如，油菜对$的需求就是禾谷作物的3倍。有较高蛋白质含量的作物或者生长迅速的 作物对S的需求就比其他作物要强。 植物分析广泛应用在对S的缺乏上。在一定程度上，缺硫在植物上的表现与缺氮相似。 但不同的是，缺氨时作物的老叶上，而缺硫是最先出现在幼叶上。 十字花科、豆科作物如油菜、首蓿、三叶草、豌豆以及葱蒜韭菜等都是需要硫较多的 作物，对缺硫反应敏感，在缺硫的情况下，只要即使供应少量硫肥即可显著提高产量。相反， 对反应敏感性低的禾本科作物比较耐缺硫或需要施用较多的硫肥才能显出肥效。 硫肥用量的确定除了视土壤含硫量和作物需硫量外，还要考虑氨硫的比值。一些试验表 明，只有氮硫比值接近7时，氮和硫才能都得到有效的利用。但不同的士桌氮硫基础含量不 同，氯硫比值也有差别

养分资源管理课程讲义： 第六章 中量元素资源特征与管理 86 2、硫素资源的管理策略—硫肥的合理施用 （1）土壤测试与硫肥推荐 （2）植株诊断与硫肥推荐 十字花科、豆科作物如油菜、苜蓿、三叶草、豌豆以及葱蒜韭菜等都是需要硫较多的 作物，对缺硫反应敏感，在缺硫的情况下，只要即使供应少量硫肥即可显著提高产量。相反， 对反应敏感性低的禾本科作物比较耐缺硫或需要施用较多的硫肥才能显出肥效。 硫肥用量的确定除了视土壤含硫量和作物需硫量外，还要考虑氮硫的比值。一些试验表 明，只有氮硫比值接近7时，氮和硫才能都得到有效的利用。但不同的土壤氮硫基础含量不 同，氮硫比值也有差别。 用来提取土壤有效硫的提取剂主要有以下几种： 1、磷酸盐溶液如磷酸一钙溶液 2、中性盐溶液如氯化钙溶液 3、醋酸溶液 4、碳酸氢钠溶液 其中1、2可以提取可溶性硫和吸附硫，3、4还增加提取部分易于矿化的有机硫。 含磷（P）500mg.kg-1的磷酸一钙提取剂提取的硫和植物生长以及植物摄硫量相关性较 好，适用于含吸附性硫较多的酸性土壤。而重型和碱性土壤，含吸附性硫较少，常用 1.5g.kg-1氯化钙溶液为提取剂。 一般来说，植物体内的硫与磷相当，但对不同的作物来说，对硫的需要量各有不同。 例如，油菜对S的需求就是禾谷作物的3倍。有较高蛋白质含量的作物或者生长迅速的 作物对S的需求就比其他作物要强。 植物分析广泛应用在对S的缺乏上。在一定程度上，缺硫在植物上的表现与缺氮相似。 但不同的是，缺氮时作物的老叶上，而缺硫是最先出现在幼叶上