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土壤中钙素的分布与吸收特点
来源:ray  作者:管理员  浏览次数:3788   发表日期:2008-10-22 
 

    (一)土壤中钙的含量及影响因素
    钙是二价碱土金属元素, 在地壳中是第五位丰富的元素,平均含量为3.64%。土壤钙的来源形成于土壤岩石中。钙长石(CaAl2Si2O8)是钙最主要的原生矿物。其它一些矿物也提供少量钙,包括钠长石、辉石、闪石(角闪石)、黑云母、绿帘石矿物、磷灰石和一些硼硅酸盐。方解石(CaCO3)常是半干旱、干旱地区土壤的主要钙源。白云石[Ca,Mg(CO3)2]也可与方解石共生。一些旱区土壤中也有石膏(CaSO4·2H2O),分解时释放出钙。
            
    土壤中含钙量决定于土壤母质、质地、风化程度、pH值、淋溶作用的强烈和施用石灰与否。质地轻,有机质贫乏,淋失严重的土壤,有效钙供应不足。土壤中代换性钙含量在20~30mg/kg时,即不至于缺钙。在成土过程中,降水是影响土壤钙的主要因素,其次是母岩和生物作用。含钙量大于3%时一般表示土壤中存在碳酸钙,含游离碳酸钙的土壤称之为石灰性土壤。石灰岩和浅海沉积母岩发育的石灰性土壤含钙比较丰富。尤其在北方干旱和半干旱地区的石灰性土壤,钙的含量在1%~10%以上,发生相对富集。浅海沉积物发育的土壤以及河湖相母质发育的黏性土一般含钙量较高。由酸性火成岩或硅质砂岩发育的土壤,以及强酸性泥炭土和蒙脱石粘土,含钙量较低。我国南方高温多雨湿润地区的热带亚热带酸性土壤,主要包括赤红壤、砖红壤、红壤,由于风化和淋溶作用强烈,含钙的硅酸盐矿物已经遭到强烈分解,盐基也受到淋失,因此其含钙量较低,代换性钙平均含量仅为10~20mg/kg。此外,南方一些由花岗岩、正长岩发育的土壤和硅质砂岩发育的土壤,其全钙含量有些也是很低的,用1mol/L的NH4OAC提取土壤有效钙作为指标,南方酸性红壤交换性钙小于56mg/kg,果树容易缺钙,必须施用钙肥。可见,热带亚热带土壤中钙的供应量是比较低的。
            
   (二)土壤钙的生物有效性
    土壤中钙有4种存在形态,即有机物中的钙、矿物态钙、代换态钙和水溶性钙。有机物中的钙主要存在于动植物残体中,占全钙的0.1%~1.0%。矿物态钙占全钙量40%~90%,是主要钙形态。土壤含钙矿物主要是硅酸盐矿物,如方解石碳酸钙及石膏硫酸钙等,这些矿物易于风化或具一定的溶解度,并以钙离子形态进入溶液,其中大部分被淋失,一部分为土壤胶体吸附成为代换钙,因而矿物态钙是土壤钙的主要来源。代换钙占全钙量的20%~30%,占盐基总量的大部分,对作物有效性好。水溶性钙指存在于土壤溶液中的钙,含量为每公斤几毫克到几百毫克,是植物可直接利用的有效态钙。
    根据土壤中水溶性钙的含量,可把土壤供钙水平分为三级。
            
    土壤水溶性钙分级标准
    等级            土壤水溶性钙含量(mg/kg)
    低钙土壤                 <90
    中钙土壤                90~120
    高钙土壤                 >120

            
    (三)土壤对钙的吸附与解吸
            
    土壤颗粒带有电荷和有机物质,对土壤钙有吸附和固定的作用。土壤有机质残体含有氨基酸和羧基,除少量钙被螯合外,大部分钙则作为交换性离子为羧基吸附。钙的吸附属于离子与表面电性吸引所产生的交换吸附,既被粘粒矿物、有机质和土壤交换吸附,又可被氧化物专性吸附。
            
    土壤中钙的解吸就是指吸附在土壤中的Ca2+,由于环境或别的原因从土壤中被代换或溶解下来的过程。一价代换性K+和Na+存在时可显著抑制代换Ca2+的解吸,而二价Mg2+的抑制作用则不明显。这是由于陪补的一价离子往往进入双电层外部,二价离子进入双电层内部,处于较难交换位置,而二价陪补镁离子在胶体上的吸附位置与钙离子相互穿插,抑制作用较小,因而盐渍化条件下,尽管土壤交换钙含量充足,但有效性小,必须通过增补外源钙确保土壤供钙水平,防止缺钙现象发生。以氢离子和铝离子为陪衬离子的强酸性土壤,当钙饱和度高时,氢离子对钙离子活度有抑制作用,而钙饱和度低时,氢离子可促进钙离子的释放;以卤离子为陪衬离子时,其有利于钙离子的解吸,但过多的卤离子对植物有毒害作用,从而抑制钙的吸收。此外,钙还具有缓解重金属污染的作用,它可与镍离子和钴离子在土壤中发生代换吸附,还可减轻铜离子的毒害作用。
            
   (四)肥料钙在土壤中的迁移与转化
    钙在土壤中的移动速度比想象的快得多。土壤钙的淋溶损失远大于施钙量,达每年每公顷数百公斤,而钾淋失仅为痕量至每年每公顷100kg,减少施钾量可增加钙的淋失。钙进入土壤后还可发生交换吸附、专性吸附,形成离子对或生成难溶性沉淀,土壤中钙的移动与转化将直接影响到肥料钙的有效性。
    在施钙与不施钙的条件下,土壤钙淋失随降水量的增加而增加,其中淋失量大小依次为:砂壤质棕壤>壤质棕壤>粘质棕壤:施硝酸钙的土层>施硫酸钙的土层>不施钙的土层。另外,表层施钙,在降水60mm条件下,棕壤中肥料钙迁移深度依次为:砂质棕壤>壤质棕壤>粘质棕壤,硝酸钙中钙的迁移大于硫酸钙。
    钙在土壤中的转化与土壤条件有关。水溶性钙和吸附钙转化量为砂壤质>壤质>粘质。而非交换态和非酸溶态钙则与之相反。这可能由于质地粘重的土壤比表面较大,其发生的土壤反应较为复杂,钙结合形态亦日趋复杂化。
    钙的转化也与钙肥的品种有关。硝酸钙所转换的非溶态钙组分多于非交换态钙,而硫酸钙则反之。这可能是由于土壤中的硫酸钙易于形成离子对硫酸钙而阻碍了其进一步的转化,而硝酸钙所分解的钙离子有较大活性,可形成较多的难溶含钙物质及发生专性吸附。


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