土壤养分主要是指由土壤来供给的植物必需的营养元素,是土壤肥力的重要物质基础,是衡量土壤肥力的重要指标。农作物正常生长过程中需要摄取很多营养元素,除碳、氢、氧主要来源于空气和水外,其它必需营养元素可分为大量元素与微量元素,大量元素如氮、磷、钾、钙、镁、硫,微量元素如铁、锰、硼、锌、钼等,均主要来源于土壤的供给。
一、土壤中氮的形态
土壤中氮的形态主要可划分为无机态氮和有机态氮两大类,土壤空气中所含的气态氮不在本文阐述范围。
1.无机态氮
土壤中无机态氮含量很少,其主要是土壤微生物活动的产物,且易被地上植物所吸收,通常表层土中无机态氮只占全氮量的1%-2%,最高不会超过5%-8%,底层土中个别地区可达到30%。土壤中的无机态氮主要包括铵态氮和硝态氮,铵态氮是由土壤含氮有机物在微生物的作用下形成的,在好气条件下很容易成为硝态氮。二者皆为水溶性的,铵态氮主要为交换态,而硝态氮则是土壤溶液的主要成分,可被植物直接吸收利用。
2.有机态氮
土壤中氮主要以有机态存在,通常可占全氮量的95%以上。按其溶解度及水解难易程度可划分为水溶性有机态氮、水解性有机态氮及非水解性有机态氮。
(1)水溶性有机态氮
一般只占全氮含量的5%左右,由一些简单的游离氨基酸、胺盐及酰胺类物质组成。其不能直接被植物吸收利用,但由于其很高的水解性,能释放出铵离子,可成为植物生长的速效性氮源。
(2)水解性有机态氮
一般占全氮含量的50%-70%,通过酸、碱或酶处理易溶解或直接生成铵化物的一类物质,包括蛋白质及多酞类、核蛋白质类及氨基酸三大类。蛋白质和多酞类是土壤氮素的最主要形态,可占全氮量的三分之一至二分之一,水解后可形成多种氨基酸及数量不等的游离铵基,营养有效性很高。核蛋白质类占全氮量的10%以下,水解后可生成核糖、磷酸及含氮的有机碱基衍生物,其较氨基酸结构稳定性更强,属迟效性氮源。氨基酸最主要的则是葡萄糖胺,其占水解性氮的7%-15%左右,相当于全氮量的5%-10%。土壤中的氨基酸态氮在微生物作用下产生铵,进而被植物吸收利用。
(3)非水解性有机态氮
一般占全氮含量的30%以上,甚至可高达50%左右,普遍认为包含杂环态氮的化合物、糖类和铵类的缩合物及铵或蛋白质和木素类物质作用而成的复杂环状结构物质。这类氮源的可利用率很低,每季不会超过4%-5%。
土壤中的有机态氮很多会与有机胶体或矿质土粒相结合形成复合体形态的氮,从而增加自身稳定性,降低矿化率,由于土壤条件的不同复合效果也略有不同。
二、我国土壤氮含量现状
氮作为植物所必需的大量元素需求量相对较大,但土壤本身所能供给的量却很少,这也是在农业种植过程中需要人为补充氮肥的主要原因之一。我国土壤除东北黑土、中部棕壤及部分褐土、南方黄壤、高山土壤、草甸沼泽土壤外,一般氮含量均小于0.2%,甚至很多土壤的氮含量尚不足0.1%。
三、影响土壤氮含量的因素
1.植被
植被对土壤中氮含量的影响主要取决于生长状况及实际的种属组成,但在相似的气候条件下存在一般规律。草本植物累积的氮含量高于木本植物,豆科植物累积的氮含量高于非豆科植物,阔叶植物累积的氮含量高于针叶植物,落叶植物累积的氮含量高于常绿植物。
2.气候
气候包含的因素相对较多,但从温度及湿度两个方面来分析。通常情况下,气温相同时土壤中氮含量随着湿度的增加而增加;湿度相同时土壤中氮含量随温度上升而减少。
3.土壤质地
现有研究发现不同土壤质地中氮含量存在差异,黏土、中壤土、轻壤土、砂土随着质地由细至粗呈递减的趋势。造成这种结果的原因是多方面的,但可简单的理解为较粗质地的土壤持水量小,通气良好,有机质分解相对较快,从而造成氮元素不易积累,而细质地的土壤正好与之相反。这里还需要特别说明的是黏土本身比面巨大,对有机胶体的吸收和复合能力很强,土壤中的有机质很难分解,因此更有利于氮元素的累积。
4.地形地势
地形地势对土壤含氮量的影响主要是通过温度、湿度及土壤侵蚀度来表现的。土壤侵蚀度低的情况下,土壤含氮量随着地势的增高而增高。土壤含氮量在坡向上的差异表现,北坡阴湿,土壤中氮更易积累,而南坡向阳,微生物活动旺盛,有机质分解较快,氮的累积相较于北坡则更低。低洼地区由于排水不畅,且通气不良,土壤温度相对较低,因此也会使氮的累积更加容易。
5.耕作等其它因素
耕作方式的不同也会对土壤含氮量造成差异,水田相较于旱地会沉积更多的氮元素。此外,人工氮肥的施入也会改变当地土壤中氮的含量。