土壤养分位soil nutrient potential

土壤溶液中各种养分离子的偏微克分子自由能，即为化学位。
土壤溶液养分组成 除水分外，土壤溶液中还含有各种可供植物吸收的养分，它们大多以离子状态存在(表1)。其中属于大量营养元素的离子有NH⁺₄、NO^-₃、H₂PO^-₄、HPO^2-₄、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO^2-₄、Cl^-和HCO^-₃；属于微量营养元素离子有Zn²⁺、BO^-3₃、Cu⁺、Cu²⁺、MoO^2-₄、Mn²⁺、Mn³⁺和Fe²⁺、Fe³⁺。这些微量元素离子中大部分是与有机物相结合的络合离子。此外，还有微量的重金属元素等。

表1 土壤溶液养分及其形态

养分 名称	形 态	养分 名称	形 态
N P K Ca Mg S Fe Mo	NH4+,NO3-,NO2- HPO42-,H2PO4- K+ Ca2+ Mg2+ SO42-,SO33- Fe2+,Fe3+（络合态） MoO42-	Mn Cu Zn B Cl	Mn3+,Mn3+(84%～ 99%为络合态) Cu+,Cu2+(89%～ 100%为络合态) Zn2+(28%～99% 为络合态) BO33- Cl-

土壤溶液中养分的含量 土壤溶液中主要养分的含量因土而异。表2列出了其他国家及中国江苏太湖水稻土的一些资料。从中可以看出，土壤溶液中浓度最高的是Ca²⁺、Mg²⁺，最低的是磷。某些热带土壤溶液的磷含量可低至10^-8摩尔/升。在温带土壤中，如磷低至10^-3毫摩尔即可能出现缺磷。
土壤溶液中钾的浓度一般比磷高得多。当钾的浓度低于5×10^-5摩尔时，则作物可能缺钾。作物要求钾

表2 土壤溶液中部分离子的含量(m mol/L)

元素	其他国家资料	中国江苏太湖水稻土
Ca Mg K N	0.5～38 0.7～100 0.2～10 0.16～55	1.0～7.4 1.8～7.4 0.07～0.25 -
P S Cl	<0.001～1 <0.1～150 0.2～230	0.001～0.003 - -

浓度一般在5×10^-4～5×10^-3摩尔之间。
土壤溶液中各种养分的浓度可随土壤水分含量、作物吸收以及微生物活动而有所变化。但各养分离子所受影响各不相同。例如，增加土壤水分，可明显降低NO^-₃的浓度，而对K⁺浓度基本无影响。旺盛的微生物活动，可增加土壤溶液中NO^-₃的浓度，但对其他养分离子影响却不大。土壤溶液养分与植物的吸收 土壤溶液中的养分是植物获得养分最直接的来源。除“接触交换吸收”外，绝大多数养分必须先进入土壤溶液才能被植物吸收。土壤溶液中养分离子的浓度（活度）是影响植物对该离子的吸收速度的主要因素，但不是直线关系（图）。它们

植物养分吸收速度和离子浓度的关系

式中 I为离子吸收速度；I_m为最大吸收速度；K_m为常数，它是I=1/2I_m时的浓度；C为根面的离子浓度；C_min为I=0时的离子浓度。

表3 养分离子吸收的基本特性

参 数	养分离子
	NO3-	H2PO4-	K+
Imax(mol·cm-1·s-1) Km(μmol/L) Cmin(μmol/L)	10 12 4	4 3 0.2	40 17 2

土壤养分位是土壤养分有效性的一个量度。它是养分供应能力的强度因素。
根据物理化学原理，溶液中离子的化学位可用下式表示：

μ=μ’+RTlna

式中 μ为化学位；μ’为在标准状态下的化学位；R为气体常数；T为绝对温度；a离子活度。
土壤是带电颗粒，养分离子的电化学位是一个常数，但其电场位则随离子距离土粒不同而不同。电化学位是离子化学位的函数：

η=μ+ZF

式中 η为离子电化学位；Z为离子电价；为电场电位；F为法拉弟常数；μ为离子化学位。
由于η是常数，但随其空间位置而变化。因此，土壤溶液中离子的化学位也必定随其与土粒的距离而变。但是，各离子电化学位之和（异符号电价离子）或差（同符号电价离子）是常数。以Ca²⁺和H₂PO₄为例：
ηH₂PO₄＝μH₂PO₄+F_ (1)
η²⁺_Ca＝μ_Ca²⁺+ZF_ (2)
(2)÷2:1/2η_2+Ca＝1/2μ²⁺_Ca+F_
[(2)÷2]+(1):1/2^{η2+_Ca+ηH₂PO₄＝1/2μ_Ca+μH₂PO₄
从上式可知，1/2_μCa+μH₂PO₄在整个土壤溶液系统中都是一个常数，因此，养分位都用两个离子化学位之和或差表示。例如，磷酸一钙位（磷位）即用1/2pCa+pH₂PO₄表示；石灰位为PH-1/2pCa；钾位为PK-1/2p(Ca+Mg)。
养分位是相应于离子的电化学位的。它和化学位相比，在理论上的优点是，它不受养分离子在电场中所处地位的影响而能保持常数。大量试验表明，养分位与作物养分吸收有很大的相关。由于养分位和该养分的浓度（活度）直接相关，直接应用溶液中养分离子的浓度（活度）将更简便易行。
养分位和作物生长的关系见土壤磷素供应的强度因素。}