第二讲、磷素营养及磷肥(备用重点级别：★★)

1、v一、植物体内磷的含量和分布一、植物体内磷的含量和分布二、磷的吸收和利用二、磷的吸收和利用v三、磷的营养功能三、磷的营养功能v四、植物对缺磷的反应四、植物对缺磷的反应v五、供磷过多的危害五、供磷过多的危害含量含量 磷的含量大约是干物重的0.2%-1.1%，大多数0.3%-0.4%。 在植物体内主要以有机态有机态存在（85%），如磷脂、核酸、核蛋白和植素等。 Pi主要是Ca、Mg、K的磷酸盐，含量虽少，但其消长与介质中磷供应水平关系密切，可作为诊断指标 有机磷有机磷无机磷无机磷 v在禾谷类作物种子中，磷主要以植素存在，即植酸的钙、镁盐或钾、镁盐。它的合成可以调节淀粉的合成。但植素难以被动物分解吸

2、收，因此，对于饲料而言，植素过多不利于动物消化。 v磷的运转和分配能力很强，当植株中磷供应不足时，老叶中的磷化合物可以分解，并向新生器官转运。 v种子中含量最多 油料作物种子豆科作物种子禾谷类作物种子 v油菜籽1.1%，大豆1%，水稻0.6% v生育前期的幼苗含磷量生育前期的幼苗含磷量后期老熟的秸秆后期老熟的秸秆 v幼嫩器官幼嫩器官衰老器官衰老器官 v繁殖器官繁殖器官营养器官营养器官v种子种子叶片叶片根系根系茎秆茎秆v磷在细胞及植物组织内有明显的区域化现区域化现象象，植物细胞及组织内复杂的膜系统，将细胞和组织分隔成不同的区域。一般来讲，Pi大部分在液泡液泡中，只有一小部分存在于细胞质和细胞器内

3、。液泡是细胞磷的贮存库，而细胞质则是细胞的代谢库。 形态v正磷酸盐（主要）、焦磷酸盐和偏磷酸盐。v H2PO4- 、HPO42- 、PO43-v 植物根细胞吸收的方式与NO3-相同，需要以质子泵向膜外泵出H+为驱动力，以H+和H2PO4-共运的方式，由H2PO4-转运蛋白（载体）将H2PO4-运入细胞膜内，是主动吸收主动吸收过程，需要能量。植物对磷的吸收主要在根毛区根毛区进行。 （1）增加侧根数，根系构型发生改变 缺磷诱导菜豆不定根向水平伸展 缺磷诱导小麦根毛增多 缺磷诱导根际分泌有机酸和H+ 缺磷诱导白羽扇豆根产生排根结构（5）与菌根真菌形成共生体，通过菌根真菌很强的吸磷能力，扩大吸收面积，

4、以利用非根际的磷。 v利用利用 根系吸收的磷酸盐进入细胞后迅速参与代谢作用。 磷被吸收10min内就有80%的磷酸盐可结合到有机化合物中，即形成有机含磷化合物，其中主要是磷酸己糖和二磷酸尿苷。在木质部导管中的磷大部分是无机磷酸盐，有机态的磷极少。韧皮部中的磷则有有机态磷和无机磷两类。 v（1）作物特性 作物种类、根系状况与根CEC、CaO/P2O5v（2）土壤供磷状况 形态、强度、容量、扩散系数v（3）其它养分和环境条件 水分、温度、光照、其它离子等v1. 构成大分子物质的结构组分构成大分子物质的结构组分 v 磷酸是许多大分子结构物质的桥键物，它把各种结构单元连接到更复杂的或大分子的结构上。

5、磷酸与其它基团连接的方式有：v 通过羟基酯化与链相连，形成简单的磷酸酯（P-O-P），例如磷酸酯。v 通过高能焦磷酸键与另一磷酸相连(P-P)，例如ATP的结构就是高能焦磷酸键与另一磷酸相连的形式。v 以磷酸二酯的形式(C-P-C)桥接，这在生物膜的磷脂中很常见。 所形成的磷脂一端是亲水性的，一端是亲脂性的。v(1)核酸和核蛋白 核酸是核蛋白的重要组分，核蛋白是细胞核和原生质的主要成分，它们都含有磷。核酸和核蛋白是保持细胞结构稳定，进行正常分裂、能量代谢和遗传所必需的物质。RNA、DNA。v(2) 磷脂 生物膜是由磷脂和糖脂、胆固醇、蛋白质以及糖类构成的。生物膜具有多种选择性功能。它对植物与外

6、界介质进行物质交流、能量交流和信息交流有控制和调节的作用。此外，大部分磷酸酯都是生物合成或降解作用的媒介物，它与细胞的能量代谢直接有关。v(3)植素 是磷脂类化合物中的一种，是种子中磷的一种贮存形式。在籽粒中淀粉合成时，植素的形成有利于降低Pi的浓度，保证淀粉合成正常进行。种子萌发时，植素可水解释放出磷酸，供幼苗生长所利用。v(4) 腺苷三磷酸(ATP) 植物体内糖酵解、呼吸作用和光合作用中释放出的能量常用于合成高能焦磷酸键，ATP就是含有高能焦磷酸键的高能磷酸化合物。 ATP能为生物合成、吸收养分、运动等提供能量，它是淀粉合成时所必需的。ATP和ADP之间的转化伴随有能量的释放和贮存，因此A

7、TP 可视为是能量的中转站。v（5）其它含磷有机化合物 酶 辅酶I、辅酶II、辅酶A、黄酶、脱羧酶、转氨酶。代谢（1）光合产物的转运有密切关系）光合产物的转运有密切关系 光合初级产物磷酸丙糖(TP)向叶绿体外输出，受细胞质中磷浓度的强烈调节。叶绿体中光合作用所形成的磷酸丙糖，由叶绿体膜上的磷酸三糖转运蛋白转移到细胞质中，与此同时，细胞质内的Pi进入叶绿体进行交换。当供磷不足时，细胞质中缺少足够的Pi与TP进行交换，导致叶绿体内的TP不能外运，转而在叶绿体内转化为淀粉，暂时贮存起来。花青素 v磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组分。转氨酶的辅酶（磷酸吡哆醛）促进氨基化、脱氨基和氨基转移作用。硝酸还原

8、酶含有磷，磷能促进植物更多的利用硝态氮。磷也是生物固氮所必需。氮素代谢过程中，无论是能源还是氨的受体都与磷有关。能量来自 ATP，氨的受体来自与磷有关的呼吸作用。因此，缺磷将使氮素代谢明显受阻。 v脂肪代谢同样与磷有关。脂肪合成过程中需要多种含磷化合物。此外，糖是合成脂肪的原料，而糖的合成、糖转化为甘油和脂肪酸的过程中都需要磷。v与脂肪代谢密切有关的辅酶A就是含磷的酶。实践证明， 油料作物需要更多的磷。v施用磷肥既可增加产量，又能提高产油率。（1）抗旱和抗寒）抗旱和抗寒 v抗旱: 磷能提高原生质胶体的水合度和细胞结构的充水度，使其维持胶体状态，并能增加原生质的粘度和弹性，因而增强了原生质抵抗脱

9、水的能力。v抗寒: 磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。可溶性糖能使细胞原生质的冰点降低，磷脂则能增强细胞对温度变化的适应性，从而增强作物的抗寒能力。越冬作物增施磷肥，可减轻冻害，安全越冬。v施用磷肥能提高植物体内无机磷酸盐的含量，有时其数量可达到含磷总量的一半。这些磷酸盐主要是以磷酸二氢根和磷酸氢根的形式存在。它们常形成缓冲系统，使细胞内原生质具有抗酸碱变化能力的缓冲性。当外界环境发生酸碱变化时，原生质由于有缓冲作用仍能保持在比较平稳的范围内. 这有利于作物正常生长发育。这一缓冲体系在pH6-8时缓冲能力最大， 因此在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗盐碱的能力。 v1、缺磷对植物光合作用、呼吸作

10、用及生物合成过程都有影响；v2、供磷不足时，细胞分裂迟缓、新细胞难以形成，同时也影响细胞伸长。所以从外形上看：生长延缓，植株矮小。水稻、小麦等禾谷类作物表现为返青慢，形成“僵苗僵苗”，分枝和分蘖少，叶片小而长，直立呈“一柱香一柱香”。v3、植物缺磷的症状常首先出现在老叶；v4、缺磷的植株因为体内碳水化合物代谢受阻，有糖分积累而形成花青素(糖苷)，许多一年生植物的叶片和茎呈现典型症状：紫红色紫红色。v苗期时植株矮小，因为碳水化合物代谢受阻，植物体内易形成花青素，如玉米的茎常出现紫红色症状。v缺磷条件下，短期内植物表现为地上部受抑制，而根系生长增强，结果根冠比增加。但如果缺磷时间延长到一定程度，则

11、随全株营养体变小，根系也变小。1、叶片肥厚而密集，叶色浓绿；植株矮小，节间、叶片肥厚而密集，叶色浓绿；植株矮小，节间过短；出现生长明显受抑制的症状；过短；出现生长明显受抑制的症状； 2、繁殖器官常因磷肥过量而加速成熟进程，并由、繁殖器官常因磷肥过量而加速成熟进程，并由此而导致营养体小，茎叶生长受抑制，也会降低此而导致营养体小，茎叶生长受抑制，也会降低产量。地上部与根系生长比例失调，在地上部生产量。地上部与根系生长比例失调，在地上部生长受抑制的同时，根系非常发达，根量极多而粗长受抑制的同时，根系非常发达，根量极多而粗短。短。 3、谷类作物的无效分蘖和瘪籽增加；叶用蔬菜的、谷类作物的无效分蘖和瘪籽

12、增加；叶用蔬菜的纤维素含量增加、烟草的燃烧性差等品质下降；纤维素含量增加、烟草的燃烧性差等品质下降； 4、施用磷肥过多还会诱发缺铁、锌、镁等养分。、施用磷肥过多还会诱发缺铁、锌、镁等养分。v一、土壤中磷的含量一、土壤中磷的含量v二、土壤中磷的形态与转化二、土壤中磷的形态与转化v三、土壤供磷能力三、土壤供磷能力 v地壳中含磷量约占重量的0.12%，平均 2.8 g P/kgv土壤总量 0.22g P/kg ，全国50%70%耕地土壤有效磷在缺乏的范围之内。v含量的高低：土壤母质、成土过程、有机质、质地1. 无机态磷 v 矿物态磷、吸附态磷、水溶态磷矿物态磷、吸附态磷、水溶态磷2. 有机态磷 (2

13、0%80% TP) v 植素类植素类 TOP 40%80% v 核酸类核酸类 10% v 磷脂类磷脂类 1%5% v 磷蛋白磷蛋白v1.原生矿物v 磷灰石磷灰石 Ca5X(PO4)3 类类 氟磷灰石 Ca5 (PO4)3F 数量少、稳定、溶解度最小，在一定的条件下可由其它磷灰石转化而来羟基磷灰石 Ca5 (PO4)3OH 土壤中含量最多，可由氟磷灰石同晶置换产生，也可由磷酸二、三钙转化而来。 碳酸磷灰石 磷灰石中有碳酸根存在。 土壤中三者混存，单独一种存在的土壤很难找到。v 磷铝石 Al(OH)2H2PO4 v 粉红磷铁矿 Fe(OH)2H2PO4 v 白磷钙矿 Ca3(PO4)2 v 钎磷钙

14、铝 石类 CaAl3(PO4)2(OH)5H2O v 磷酸八钙 Ca8H2(PO4)6(H2O)5 v 三斜磷灰石 CaHPO4v 磷锌矿 Zn3(PO4)2(H2O)4 v 闭蓄态磷v1.阴离子交换吸附态磷阴离子交换吸附态磷 v 通过静电引力吸附在土壤胶体表面的磷酸根离子或磷酸。 v2.专性吸附态磷专性吸附态磷 v 土壤固相表面以配位键形式结合的磷。实质是磷酸根取代其它配位体（主要是OH-），并与固相表面的金属离子配位。具有专一性，又称磷的专性吸附。土壤中的吸附态磷以专性吸附态为主。v 浓度 0.030.3mg/Lv H2PO4 - pH 3 7 v HPO42- pH711v PO43-

15、pH112. 有机态磷 (20%80% TP) v 植素类植素类 TOP 40%80% v 核酸类核酸类 10% v 磷脂类磷脂类 1%5% v 磷蛋白磷蛋白v1. 土壤磷的化学沉淀v2. 土壤中难溶性磷磷化合物的溶解v3. 磷的吸附与解吸(adsorption / desorption)v4. 土壤磷的生物转化v1. 土壤磷的化学沉淀v2. 土壤中难溶性磷磷化合物的溶解v3. 磷的吸附与解吸(adsorption / desorption)v4. 土壤磷的生物转化钙、镁化合物对磷的吸附钙、镁化合物对磷的吸附 解吸开始阶段较快，以后逐渐变慢。其等温曲线有滞后现象发生。原因：v1.吸附后胶体与磷

16、酸根形成了双齿键，磷酸根难以释放；v2. 扩散进入了结晶和非结晶态物质内部；v3. 难溶性化合物的再结晶，解吸过程中磷酸根遇到其它阳离子时，若它们的离子活度积大于溶度积，则发生化学沉淀；v4. 将粘土矿物表面的四面体的硅置换下来。 这也是有些人认为磷的吸附是不可逆的原因。v磷肥是世界上仅次于氮肥的主要肥料产品，磷肥是世界上仅次于氮肥的主要肥料产品，磷在自然界中一般不以游离态磷在自然界中一般不以游离态(元素态元素态)存存在，而以磷酸盐形式存在于矿物中。在，而以磷酸盐形式存在于矿物中。1990年度，我国生产各种磷肥年度，我国生产各种磷肥453万吨万吨(P2O5)，居世界第二位。居世界第二位。v一一

17、 磷肥的种类、特性磷肥的种类、特性v二二 磷肥的有效施用磷肥的有效施用 (一一)磷肥制造简述磷肥制造简述1、 磷酸的生产 v热法生产：利用元素磷在空气中氧化成P2O5，经吸水后获得。 v湿法生产：先用酸分解磷矿粉，再将生成的磷酸与相应生成的钙盐分开。是磷肥工业的主要方法。 v热法生产：钙镁磷肥等 v湿法生产：过磷酸钙，重过磷酸钙，复合磷肥等。 v机械法：将磷矿石用机械粉碎、磨细制成磷矿粉，直接作肥料用。具有投资少、成本低的优点。对于中、低品位的磷矿石可采用此法。缺点是磷矿粉只适宜施于酸性土壤。国家对加工磨碎的磷矿粉产品，一般要求应有90以上的颗粒能通过0.149毫米孔径的筛子。 v1.水溶性磷

18、肥水溶性磷肥v（1）过磷酸钙 v（2）重过磷酸钙v（3）富过磷酸钙（CSP）或富钙 Ca(H2PO4)2.H2Ov（4）半钙或部分酸化磷矿粉（P.A.P.R）部分P2O5为Ca(H2PO4)2.H2Ov当季利用率仅20%左右。v施入土壤后水分从四周向施肥点和肥料颗粒内汇施入土壤后水分从四周向施肥点和肥料颗粒内汇集，使集，使Ca(H2PO4)2溶解，使一个异成分溶解过溶解，使一个异成分溶解过程形成由磷酸一钙、磷酸和磷酸二钙程形成由磷酸一钙、磷酸和磷酸二钙（CaHPO4.2H2O）组成的饱和溶液，其中的磷）组成的饱和溶液，其中的磷酸离子浓度可高达酸离子浓度可高达10-20%，比土壤溶液高数百，比土

19、壤溶液高数百倍，因而迅速向周围扩散，使溶液倍，因而迅速向周围扩散，使溶液pH值下降为值下降为1.5左右，导致土壤中的铁、铝或钙、镁迅速溶左右，导致土壤中的铁、铝或钙、镁迅速溶解，并与磷酸反应，发生解，并与磷酸反应，发生磷的固定作用磷的固定作用。 v成分 特级 一级 二级 三级 四级v有效P2O5 20 18 16 14 12v游历酸 3.5 4 4.5 5 5v水分 8.0 10 12 14 14vCa10(PO4)6F2 + 7H2SO4 + 3H2O 3Ca(H2PO4)23H2O + 7CaSO4 + 2HFv 外观灰白色或深灰色粉状或粒状，主要成分Ca(H2PO4)2，其有效(P2O5

20、)含量取决于磷矿的品位，一般为14%20%，不得少于12%。在过磷酸钙肥料中常含有40%50%的硫酸钙(即石膏)和2%4%的各种硫酸盐还有3.55的游离酸。肥料呈酸性，并稍带酸的气味，具有腐蚀性，易吸湿结块，施用时散落性差。vCa(H2PO4)2H2O + H2O CaHPO4H2O + H3PO4 v适用于各种土壤、作物，可做基肥、追肥。v原则：原则：既要减少肥料与土壤的接触，避免水溶性磷酸盐被固定；又要尽量将磷肥施于根系密集的土层中，增加肥料与根系的接触，以利吸收。v(1)集中施用集中施用 在土壤中移动性小，施后2-3月内90%集中在施肥点周围0.5cm(1-3cm)和0-5cm深度内。

21、v(2)与其它肥料配合使用与其它肥料配合使用 有机肥料，N、K肥料、强酸性土壤与石灰石灰配施 v(3)制成颗粒磷肥制成颗粒磷肥 v(4)分层施用分层施用 v(5)用于根外追肥用于根外追肥 v* 含有效磷浓度高。故称重钙。含有效磷浓度高。故称重钙。 v* 含含4-8%的游离磷酸，呈酸性。的游离磷酸，呈酸性。v* 易吸湿，结块。易吸湿，结块。v* 不含铁、铝、锰等杂质，因而在存放过程中不不含铁、铝、锰等杂质，因而在存放过程中不发生磷酸盐的退化。发生磷酸盐的退化。v* 不含硫。不含硫。v* 施用方法与过磷酸钙相同。施用方法与过磷酸钙相同。v指含磷成分溶于弱酸（指含磷成分溶于弱酸（2%柠檬酸、中性或柠

22、檬酸、中性或微碱性柠檬酸铵）的磷肥。也称枸溶性磷微碱性柠檬酸铵）的磷肥。也称枸溶性磷肥。肥。v（1）钙镁磷肥 v（2）钢渣磷肥 v（3）沉淀磷酸钙 v（4）脱氟磷肥 v将磷矿石和适量的含镁硅酸盐或碳酸盐矿物，如蛇纹石(H4Mg3Si2O3)、橄榄石(Mg, Fe)2SiO4、白云石(Ca,Mg)(CO3)2等在高温下熔融，使磷矿石晶体破坏呈熔融体，经水淬、磨细，即可获得钙镁磷肥产品。 v热法生产，可利用中低品位磷矿。黑绿色粉末，不溶于水但能溶于弱酸2%的柠檬酸或中性柠檬酸铵)。其主要化学成分是a型磷酸三钙aCa3(PO4)2，P2O5 14%-18%。肥料中还含有约30%的氧化钙和15%的氧化

23、镁，水溶液呈碱性，pH8.2-8.5。不吸湿，不结块。无腐蚀性。 v施入土壤后，在作物根系分泌的酸或土壤施入土壤后，在作物根系分泌的酸或土壤中的酸性物质作用下，逐步溶解释放出有中的酸性物质作用下，逐步溶解释放出有效磷。在石灰性土壤上，钙镁磷肥的肥效效磷。在石灰性土壤上，钙镁磷肥的肥效不如等磷量的过磷酸钙，但后效较长，钙不如等磷量的过磷酸钙，但后效较长，钙镁磷肥在土壤中的转化反应如下：镁磷肥在土壤中的转化反应如下：vCa3(PO4)2 + 2CO2 + 2H2O 2CaHPO4 + Ca(HCO3)2 v2CaHPO4 + 2CO2 + 2H2O CaH2PO4+ Ca(HCO3)2v(1)作物

24、种类作物种类 作物种类不同，对钙镁磷肥中磷的作物种类不同，对钙镁磷肥中磷的利用能力也不同。如水稻、小麦、玉米等作物的利用能力也不同。如水稻、小麦、玉米等作物的当季效果，一般约为过磷酸钙的当季效果，一般约为过磷酸钙的7080，对，对油菜、豆科绿肥其肥效略高于过磷酸钙。油菜、豆科绿肥其肥效略高于过磷酸钙。v(2)土壤性质土壤性质 在酸性土壤上施用钙镁磷肥一般能在酸性土壤上施用钙镁磷肥一般能获得较好的肥效。但在石灰性土壤上施用时，效获得较好的肥效。但在石灰性土壤上施用时，效果不太稳定。但如果在果不太稳定。但如果在pH值大于值大于6.5的土壤上施的土壤上施用，钙镁磷肥的肥效是较低的，只是有较长的后用，

25、钙镁磷肥的肥效是较低的，只是有较长的后效。效。v(3)肥料细度肥料细度 钙镁磷肥不溶于水，只溶于弱酸。钙镁磷肥不溶于水，只溶于弱酸。为了增加其肥效，一般要求有为了增加其肥效，一般要求有8090的肥料的肥料颗粒能通过颗粒能通过80号筛孔。我国南方酸性土壤对钙镁号筛孔。我国南方酸性土壤对钙镁磷肥溶解能力较强，肥料颗粒可稍大一些。而北磷肥溶解能力较强，肥料颗粒可稍大一些。而北方石灰性土壤的溶解能力较弱，肥料的颗粒则要方石灰性土壤的溶解能力较弱，肥料的颗粒则要求更细一些。求更细一些。v（4）与其它肥料配合施用）与其它肥料配合施用 酸性或生理酸性肥料、酸性或生理酸性肥料、有机肥配合、有机肥配合、N、K肥料、水溶性磷肥（石灰性肥料、水溶性磷肥（石灰性土壤）土壤）v钙镁磷肥作为基肥并及早施用，一般不作追肥施钙镁磷肥作为基肥并及早施用，一般不作追肥施用。在南方酸