第五章土壤养分循环

1、土壤磷的循环土壤磷的循环（一）土壤中磷素的来源（一）土壤中磷素的来源 磷是植物生长必须的营养元素之一，是农业生产中最重要的养分限磷是植物生长必须的营养元素之一，是农业生产中最重要的养分限制因子。制因子。1.在磷未被作为肥料应用于农业之前，土壤中可以被植物吸收利用的磷在磷未被作为肥料应用于农业之前，土壤中可以被植物吸收利用的磷基本上来源于地壳表层的分化释放，以及成土过程中磷在土壤表层的生基本上来源于地壳表层的分化释放，以及成土过程中磷在土壤表层的生物富集。物富集。原生矿物含磷量为原生矿物含磷量为0.12%左右。左右。2.农业中磷肥的应用在很大程度上增加了土壤磷素肥力，为农业生产带农业中磷肥的应用

2、在很大程度上增加了土壤磷素肥力，为农业生产带来了巨大的效益。来了巨大的效益。 但随着磷肥的长期大量广泛地施用，在改变土壤中磷的含量、迁移但随着磷肥的长期大量广泛地施用，在改变土壤中磷的含量、迁移转化状况和土壤供磷能力的同时，增加了土壤磷素向水环境释放的风险，转化状况和土壤供磷能力的同时，增加了土壤磷素向水环境释放的风险，许多有毒有害的重金属元素也随磷肥的施用进入土壤和水体。因此了解许多有毒有害的重金属元素也随磷肥的施用进入土壤和水体。因此了解林素循环转化状况，对评估磷素对水体、土壤生态环境以及对农产品质林素循环转化状况，对评估磷素对水体、土壤生态环境以及对农产品质量的影响十分重要。量的影响十分

3、重要。 1.有机磷 土壤有机磷的变幅很大，可以占表土的20-80%。目前已知的有机磷化合物主要包括一下三种： 1) 植素类：植素及植酸盐，是由植酸与钙、镁、铁、铝等离子结合而成。普遍存在于植物中，植物种子中特别丰富，一般占有机磷总量的20-50%； 2) 核酸类：是一类含磷、氮的复杂有机化合物。土壤中的核酸与动植物和微生物中的核酸组成和性质基本类似。多数人认为土壤核酸直接由动植物残体，特别是微生物中的核蛋白分解而来，约占土壤有机磷比例的1-10%； 3) 磷脂类：是一类醇、醚溶性的有机磷化合物，普遍存在于动植物及微生物组织中。在土壤中的含量不搞，约占有机磷总量的1%。磷脂容易分解，可产生甘油、

4、脂肪酸和磷酸。（三）土壤中磷的存在形态（三）土壤中磷的存在形态 土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机 态磷。态磷。 2.无机磷 在大部分土壤中，无机磷含量占有主导地位，占土壤全磷量的50-90%。土壤无机磷化合物中几乎全部为正磷酸盐，除了少量的水溶态外，绝大部分以吸附态和固体矿物态存在于土壤中。 根据其结合的主要阳离子性质不同，主要分为四类： 1). 磷酸铝类化合物Al-P： 包括磷铝石，也包括富铝矿物(如三水铝石、水铝英石等)； 2). 磷酸铁类化合物Fe-P：如粉红磷铁矿及吸附于水合氧化铁等富铁矿物表面的非闭蓄态磷； 3). 磷酸钙镁类化合物Ca-P：指各种

5、酸溶性钙镁磷酸盐，如磷灰石类，也包括磷酸二钙、磷酸八钙等； 4). 闭蓄态磷O-P：也称还原溶解磷，包括被水合氧化铁胶膜包被着的各种磷酸盐。 土壤中难溶性无机磷大部分被铁、铝、钙元素束缚，一般来说，在酸性土壤中，磷与Fe3+和Al3+形成难溶性化合物，在中性条件下与Ca2+和Mg2+形成易溶解性化合物，在碱性条件下与Ca2+形成难溶性化合物。2) 易溶性磷酸盐易溶性磷酸盐 包括水溶性和弱酸溶性两种。 易溶磷酸盐，一方面来自与化肥，另一方面来自于难溶磷酸盐的溶解。一般来说，根据磷酸盐的溶解性，可分为：1) 难溶性磷酸盐难溶性磷酸盐 如氟磷灰石、羟基磷灰石等存在于石灰性土壤中；粉红磷铁矿和磷铝石在

6、酸性土壤中较多。 磷是作物生长必须的营养元素之一，（二）土壤磷的含量及影响因素（二）土壤磷的含量及影响因素 1土壤磷的含量土壤磷的含量 一般来说，土壤的磷素含量都在一般来说，土壤的磷素含量都在0.2%以下，红壤、黄壤含磷只有以下，红壤、黄壤含磷只有0.04%。我国土壤全磷的含量在。我国土壤全磷的含量在0.02%0.11%之间。从总体来说，自北之间。从总体来说，自北而南，土壤磷的含量是逐渐降低的而南，土壤磷的含量是逐渐降低的 。2影响土壤磷含量的因素影响土壤磷含量的因素 （1）母质中矿物成分的不同；母质中矿物成分的不同； 如，由石灰性风化体形成的红壤含磷量比由其它风化物形成的如，由石灰性风化体形

7、成的红壤含磷量比由其它风化物形成的红壤含磷量多得多。红壤含磷量多得多。 （2）土壤质地的差别土壤质地的差别 土壤细粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。土壤细粒部分所含的磷主要是次生的磷化合物。 （3）P在土壤剖面上的分布在土壤剖面上的分布 从上到下，磷的含量逐渐降低。原因从上到下，磷的含量逐渐降低。原因 磷的迁移率很低；磷的迁移率很低； 植物根系的富积；植物根系的富积； 有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，上层较强。有机胶体或无机胶体对磷酸根的吸附作用，上层较强。 耕作制度和施肥的影响；耕作制度和施肥的影响；（三）土壤中磷的存在形态（三）土壤中磷的存在形态 土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机

8、土壤磷素可分为两大类：有机态磷和机 态磷。态磷。 有机态磷的含量占全磷的有机态磷的含量占全磷的1020%左右。左右。1有机磷化合物有机磷化合物 主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸类，核主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸类，核蛋白或核酸以及磷类化合物。蛋白或核酸以及磷类化合物。 易溶性磷酸盐易溶性磷酸盐 包括水溶性和弱酸溶性两种。 易溶磷酸盐，一方面来自与化肥，另一方面来自于难溶磷酸盐的溶解。一般来说，根据磷酸盐的溶解性，可分为： 难溶性磷酸盐难溶性磷酸盐 如氟磷灰石、羟基磷灰石等存在于石灰性土壤中；粉红磷铁矿和磷铝石在酸性土壤中较多。 1土壤磷的有效化过程土壤磷的有效化过程 有机态磷和难溶性磷酸盐在一

9、定条件下，转化为植物可以吸收利用的水溶性的磷酸盐或弱酸溶性的磷酸盐的过程是其有效性提高的过程，通常称之为磷的释放。 （四）土壤磷的转化（四）土壤磷的转化 易溶性或速效态磷酸盐转化为难溶性迟效态和缓效态的过程，通常称易溶性或速效态磷酸盐转化为难溶性迟效态和缓效态的过程，通常称之为之为磷的固定。磷的固定。土壤中磷的固定是非常普遍的。土壤中磷的固定是非常普遍的。 2土壤磷的无效化过程土壤磷的无效化过程（1 1）化学沉淀机制）化学沉淀机制 该固磷作用发生在土壤固相的表面。具体可分为：该固磷作用发生在土壤固相的表面。具体可分为： 表面交换反应（表面交换反应（pH 5.56.5）通过土壤固相表面的通过土壤

10、固相表面的OH-和溶液中的磷根交换，和溶液中的磷根交换， 表面上次生化学反应表面上次生化学反应在土壤在土壤CaCO3晶核的表面通过化学反应或吸附形成一层晶核的表面通过化学反应或吸附形成一层 CaHPO4的膜状沉淀。的膜状沉淀。 阳离子吸附机制（中性土壤）阳离子吸附机制（中性土壤）（2）表面反应机制）表面反应机制（3）闭蓄机制闭蓄机制 当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局部的当磷在土壤中固定为粉红磷铁矿后，若土壤局部的pH升高，可升高，可粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氧化铁薄膜，把原有的磷包被起粉红磷铁矿的表面形成一层无定形的氧化铁薄膜，把原有的磷包被起来，这种机制叫闭蓄机制。来，这种机制

11、叫闭蓄机制。Fe(OH)3 PKs = 3738 粉红磷铁矿：粉红磷铁矿：PKs = 3335 胶膜有铁铝质的、钙质的。胶膜有铁铝质的、钙质的。（4）生物固定生物固定 有机质有机质C/P比为比为200 1300 1，当微生物的，当微生物的C/P比小于土壤比小于土壤有机质时，就可产生生物固定。当土壤中的磷太少时，对磷素、微生有机质时，就可产生生物固定。当土壤中的磷太少时，对磷素、微生物和作物就会发生竞争。物和作物就会发生竞争。特点：特点： 表聚性；表聚性； 暂时无效；暂时无效； 把无机磷把无机磷 有机磷。有机磷。（五）土壤磷的调节五）土壤磷的调节 1、活性磷和磷的固定、活性磷和磷的固定 只有那些

12、不溶性磷化合物和保持在粘粒或有机质中的固持态磷才称为固定态的磷，这部分磷占土壤全磷的95%以上，又称为非活性磷。非活性磷。 土壤中可被植物吸收的磷组分称为土壤的有效磷土壤的有效磷 2、提高土壤磷有效性的途径。、提高土壤磷有效性的途径。（1） 土壤酸碱度土壤酸碱度 pH6.5-6.8可减少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。可减少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。（2） 土壤有机质土壤有机质 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少了土壤对磷的吸附。了土壤对磷的吸附。 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定态磷释放为可溶态。态磷释放为可溶态。 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷酸根的吸附。酸根的吸附。 有机质分解产生的有机质分解产生的CO2,溶于水形成溶于水形成H2CO3,增加钙、镁、磷酸增加钙、镁、磷酸盐的溶解度。盐的溶解度。 （3） 土壤淹水土壤淹水 淹水使酸性土壤淹水使酸性土壤pH上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减上升促使铁、铝形成氢氧化物沉淀，减少了它们对磷的固定；碱性土壤少了它们对磷的固定；碱性土壤pH有所下降，能增加磷酸钙的溶有所下