土壤肥料料学

土壤肥料学第八章土壤与植物磷素营养及磷肥第一节土壤的磷素营养一、土壤中磷的含量与形态（一）土壤中磷的含量O我国耕地土壤的全磷量在0.2-1.1g/kg,平均0.5g/kg。二、土壤中磷的转化（一）土壤中磷的固定1、土壤中磷的化学固定0通过形成沉淀使水溶性磷发生固定作用的过程称为化学固定0化学固定是磷肥施入土壤后最常发生的固定作用。0在中性和石灰性土壤中，水溶性磷酸根离子可与碳酸钙（CaCO）生成难溶性磷酸钙盐。磷脂类：是一类醇溶性和醚溶性的含磷脂类：是一类醇溶性和醚溶性的含磷有机化合物，磷脂类化合物含磷约占有机磷的1%。来源：动物、植物、微生物和有机肥料。第一节土壤的磷素营养二、土壤中磷的转化0土壤中磷的转化包括磷的固定和磷的释放两个相反的过程。0水溶性磷酸盐转变为难溶性磷酸盐的过程称为磷的固定。磷固定的结果是磷酸盐有效性降低。在磷固定的同时，土壤中也存在着难溶性磷酸盐向水溶性磷转化的作用，这一过程就称为磷的释放。0在酸性土壤中，水溶性磷酸盐和弱酸溶性磷酸盐常与活性铁、铝离子或与土壤胶体上的交换性铁、铝发生化学作用，生成难溶性磷酸铁、磷酸铝沉淀。2、土壤中磷的吸持固定0吸持作用是指土壤溶液中的磷酸根离子被固持在土壤颗粒表面的过程。0磷的吸持作用包括吸附和吸收两个难以截然区分的反应，一般统称为吸持。（1）吸附作用0吸附作用是指土壤固相上磷酸根离子浓度高于溶液中磷酸根离子浓度，既磷酸根离子被保持在土壤固相表面的过程。吸附作用可分为专性吸附和非专性吸附，以专性吸附为主。0非专性吸附为库仑力吸附，是可逆的，主要受pH影响。吸附的磷酸根离子可以重新被解吸而进入溶液中，通常称为交换态磷。0专性吸附为配位基团的交换吸附，是由化学反应引起的，是不可逆的。（2）吸收作用0吸收作用是指吸附在土壤固相表面的磷酸根离子部分、均匀的渗入土壤固相内部的现象，也称化学吸附。0吸收作用基本上为不可逆反应。3、土壤中磷的生物固定0磷的生物固定是指土壤微生物吸收有效性无机磷酸盐，以构成生物体成分的过程。0这种固定作用是暂时的，当微生物死亡分解以后，磷又重新释放出来供作物吸收利用，或又进入无机态磷的转化过程。（二）土壤中磷的释放0土壤中的难溶性磷转变为有效态磷的过程，称为磷的释放作用。1、难溶牲磷酸盐的溶解0主要是指矿物态磷酸盐、化学沉淀形成的磷酸盐、闭蓄态磷酸盐经过物理的、化学的、生物化学的风化作用，使之转变为溶解度较大的磷酸盐。2、无机磷的解吸0是指吸附态磷重新进人土壤溶液的过程，但吸附态磷并不能全部被解吸。3、有机磷的矿化0土壤中有机态磷在土壤中磷酸酶的作用下，逐步分解，最终释放出磷酸。第二节植物的磷素营养一、植物体内磷的含量和分布（一）含量0植物体内磷（PO）的含量，一般为其干物质重的0.1%—0.5%。250作物体内磷含量的一般规律：油料作物〉豆科作物；豆科作物〉禾本科作物；幼嫩器官〉衰老器官；繁殖器官〉营养器官。（二）分布0植物体内的磷是运转和分配能力很强的元素，集中分布在幼芽、幼叶和根尖等生长点中，表现出明显的顶端优势。0磷的再利用能力比其他元素高，可达80%以上。（三）形态0植物体内有机态磷占全磷量的85%左右；其余是无机态磷，占15%左右。0有机磷中以核酸、磷脂、植素为主。0无机磷主要是以钙、镁、钾的磷酸盐形式存在。二、磷的营养功能（一）磷是植物体内重要化合物的组分1、核酸和核蛋白（2、磷脂0磷脂是构成生物膜的重要物质。0生物膜具有多种选择性功能，它对植物与外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。3、植素0植素是磷脂类化合物中的一种，它是植酸的钙、镁、钾盐，而植酸是六磷酸肌醇。0植素为磷的贮藏形式，大量积累在种子中。4、高能磷酸化合物0腺苷三磷酸（ATP）、鸟苷三磷酸（GTP）、尿苷三磷酸（UTP）、胞苷三磷酸（CTP）均在新陈代谢中起重要作用。（二）磷参与植物体内的多种代谢过程1、碳水化合物代谢0在光合作用中，光合磷酸化作用必需有磷参加;0光合产物的运输也离不开磷;0大分子碳水化合物合成需要磷。0磷不足影响蔗糖运输，植株体内糖相对积累，并形成较多的花青素，使植株呈紫红色。（缺磷症状）2、氮素代谢0磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组分。磷是硝酸还原酶、脱氢酶、氨基转移酶等的成份，磷供应充足有利于新的氨基酸形成。0磷是生物固鱼所必需，磷可提高豆科植物固氮能力，增加对氮素的吸收。0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。0因此，缺磷将使氮素代谢明显受阻。3、脂肪代谢0脂肪是由糖转化为甘油和脂肪酸而成。0脂肪合成过程中需要多种含磷化合物。0油料作物需要更多的磷，施用磷肥既可增加产量，又能提高产油率。（三）磷能提高作物抗逆性和适应能力1、抗旱0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水的能力。2、抗寒0磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。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。3、增强缓冲性0施用磷肥能提高植物体内无机磷酸盐的含量，这些无机磷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。0缓冲体系在pH6-8时缓冲能力最大。0因此，在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗盐碱的能力。三、作物对磷的吸收和利用（一）吸收1、吸收形态0主要是吸收正磷酸盐:HPO->HPO2-〉PO3-24440也能吸收偏磷酸盐（PO3-）和焦磷酸盐（P2O74-）,吸收后转化为正磷酸盐。0能吸收少量的有机磷：如核糖核酸、磷酸甘油酸、磷酸己糖等。2、吸收机理：0磷的吸收是主动的、需消耗能量的。是以液泡膜上H+-ATP酶为驱动力，借助于质子化的磷酸根载体而实现的。（二）利用0根系吸收的磷酸盐进入根细胞后迅速参与代谢作用。0磷被吸收后，10分钟内就有80%的磷酸盐可形成有机含磷化合物。（三）运输0根系合成的有机磷迅速横向运输向中柱转移，主要是6-磷酸葡萄糖（G6P）0有机磷进入中柱后,脱磷酸化而形成无机磷，然后可以向下向上运输，转运率为吸收量的70-80%。四、磷素缺乏与过多症状（一）植物缺磷1、缺磷的危害0细胞分裂迟缓，新细胞难以形成，同时也影响细胞伸长，导致植株矮小；0细胞发育不良，致使叶绿素密度相对提高，使叶色暗绿;0碳水化合物代谢受阻，糖分积累形成花青素（糖苷），导致茎或叶出现紫红色。0其结果影响植物生长，出现缺磷症状。2、缺磷症状e整株：植株生长延缓、矮小、瘦弱、茎细，分枝和分蘖减少。★叶片：叶片暗绿、无光泽，常因积累花青苷而带紫红色。叶由暗绿T青红T紫红变化。缺磷首先出现在老叶和下部叶。e茎：因积累花青苷，许多一年生植物的茎呈现典型的紫红色症状。e果实和种子：落花落果多，果实和种子少而小，成熟延迟。二）植物磷素过多e目前很少出现磷素过多的现象。但施用磷肥过量，会产生不良影响。e整株：植株矮小，无效分蘖增加，生长发育加快，生育期缩短，加速成熟，早衰。e叶片：叶片肥厚而密集，叶色浓绿;e茎：茎叶生长受抑制，节间过短;e施用磷肥过多还会诱发缺铁、锌、镁等养分。如：水稻会出现缺锌症。黄瓜缺磷植株矮小，叶色暗绿，老叶有暗紫红色斑块。e草莓缺磷叶片变小，叶色失去光泽呈深绿色。第三节磷肥的种类、性质及施用一、磷素资源与磷肥制造（一）磷素资源e自然界中磷一般不以游离态（元素态）存在，而以磷酸盐形式存在于矿物中。e最常见的含磷矿物是磷灰石，通式:Ca5（PO4）3X，其中X代表-F,-OH等。e最常见的磷灰石是氟磷灰石，化学式为Ca如）F。e我国磷矿资源丰富，占世界磷矿总资源的16%4左右，仅次于摩洛哥、美国和前苏联。但90%是属于中低品位。一、磷素资源与磷肥制造0磷矿品位分级：全磷（P）>12.2%高品位磷矿12.2-7.85%中品位磷矿<7.85%低品位磷矿e磷矿是一个不可再生资源，我国也存在磷资源危机问题。一、磷素资源与磷肥制造（二）磷肥的制造方法1、机械法e将磷矿石用机械粉碎、磨细、过筛而制成的肥料，如：磷矿粉。e优点：投资少、成本低。e缺点：只适宜施于酸性土壤。2、酸制法e用硫酸、磷酸、盐酸、硝酸中的一种酸或几种酸分解磷矿石或磷石粉制成的肥料。e如：过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥等品种。0这一类磷肥也称为酸制磷肥。3、热制法e用电力或燃料产生的高温来分解磷矿石而制成的肥料。e钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥等。e一般按磷肥中磷的溶解度不同，把磷肥分为三种类型：水溶性磷肥、弱酸溶（枸溶）性磷肥、难溶性磷肥。二、磷肥的分类（一）水溶性磷肥★凡主成分溶于水的磷肥，称水溶性磷肥。e水溶性磷肥是用硫酸、硝酸、磷酸等单酸或混酸处理磷矿粉，制造的磷肥。★主要品种：普通过磷酸钙（SSP）或普钙；重过磷酸钙（TSP）或重钙。★主要成分：0肥料中所含磷酸盐均以一水磷酸一钙［Ca（HPO）-HO］形态为主。（二）弱酸溶性磷肥又称枸溶性磷肥。0主要品种：钙镁磷肥、脱氟磷肥等。0弱酸溶性磷肥的共性：主要成分是磷酸氢根（HPO：-）。不溶于水，但能被作物又称枸溶性磷肥。0主要品种：钙镁磷肥、脱氟磷肥等。0弱酸溶性磷肥的共性：主要成分是磷酸氢根（HPO：-）。不溶于水，但能被作物根系分泌的弱酸及土壤中的酸性物质溶解。磷的释放缓慢，但供磷时间较长。一般适于酸性土壤上作基肥，具有较好的抗病性。（三）难溶性磷肥★凡所含磷成分只能溶于强酸的磷肥均称为难溶性磷肥，也称酸溶性磷肥。0属这类磷肥的有磷矿粉、骨粉等。0这类肥料中的磷酸盐成分复杂，其中只有少数可被磷吸收能力强的作物吸收利用。0难溶性磷肥的当季利用率低，但后效较长。属迟效性磷肥。0通常被称为普通过磷酸钙（SSP、简称普钙、过石）这是为了与重过磷酸钙能区别开。0过磷酸钙为磷肥工业发展初期的主要品种，已有100多年的历史。0过磷酸钙是我国使用量最大的一种水溶性磷肥。★制造原理是利用硫酸分解磷矿粉使难溶性磷酸盐转变为水溶性磷酸一钙。（一）过磷酸钙★过磷酸钙（磷酸）退化作用/过磷酸钙吸湿后，导致水溶性的磷酸一钙与肥料中硫酸铁、铝盐等杂质反应转变为难溶性的磷酸铁、磷酸铝，结果降低过磷酸钙有效成分的含量，这一过程称为过磷酸钙退化作用或磷酸退化作用。（二）钙镁磷肥0钙镁磷肥属弱酸溶性磷肥。£在我国磷肥生产中，占第二位。0制造原理是将磷矿石和适量的含镁硅酸盐或碳酸盐矿物，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。0是热制磷肥的一种。（二）钙镁磷肥1、成分0钙镁磷肥含pO14-18%;0主要成分是a2型磷酸三钙〔a-Ca（PO）〕。八.、、::3420有95%以上的磷可溶于2%柠檬酸。0含MgO10-15%,CaO25-30%,SiO约40%。0钙一2、性质0灰绿色或灰棕色粉末。0因含有CaO和MgO,水溶液呈碱性反应，pH8.0-8.5。是一种碱性肥料。0物理性质良好，吸湿性小，不结块，无腐蚀性，便于运输、贮存和施用。三、常用磷肥的主要性质（三）磷矿粉0磷矿粉由磷矿直接磨碎而成，是最主要的一种难溶性磷肥。0磷矿粉加工简单，成本低，适于中、低品位磷矿就地开采、就地加工、就地施用。0一般只在酸性土壤上推荐施用。0我国南方有大面积缺磷酸性土壤。因此，在我国南方推广使用磷矿粉有广阔前景。四、磷肥的合理施用0磷肥的当季利用率为10-25%。0磷肥利用率是指当季作物从所施磷肥中吸收磷素占所施磷素总量的百分数。0磷肥利用率低的主要原因是水溶性磷酸盐在土壤中易发生固定并难于移动。0要充分发挥磷肥的增产增收作用，就必须考虑以下几方面。（一）土壤供磷能力与磷肥肥效1、全磷0全磷是土壤的潜在磷素肥力，虽然全磷含量高低不能反映土壤的供磷能力，但土壤全磷低时，常表现供磷不足。0我国土壤全磷0.05-0.25%。如土壤中全磷量在0.08%-0.10%以下，多数情况下施用磷肥可能增产。2、土壤有效磷0土壤有效磷能被当季作物吸收利用，更能反映土壤磷素的供应水平，也是评价土壤供磷能力的重要指标。0有效磷含量与磷肥肥效呈显著负相关。（一）土壤供磷能力与磷肥肥效土壤有效磷分级指标（0.5mol/LNaHCO37<提）含量（mg/Kg）供磷能力施磷效果<5极低显效5-10低有效10-20中部分有效>20高多数无效0磷肥优先分配于有效磷含量低的土壤。（二）作物需磷特性与磷肥肥效0不同作物及品种对磷的需要量及吸收能力不同。0豆科作物、糖用作物（甘蔗、甜菜）、纤维作物（棉花）、油料作物（油菜）、淀粉含量高的薯类作物及瓜果类等都需要较多的磷，磷肥效果较好；0禾谷类作物需磷量相对较少。0多数作物苗期是磷素的营养临界期，生长早期吸收磷速率也快，因而苗期磷营养效果异常明显。0生产上应强调磷肥及早施用。（三）磷肥品种的选择0普通过磷酸钙及其它水溶性磷肥，适用于大多数作物和各类土壤，可作基肥和种肥，必要时可作追肥。0钙镁磷肥及其它弱酸溶性磷肥都适宜作基肥，尽量分配在酸性土壤上施用。0磷矿粉等难溶性磷肥，最适宜施在酸度强的土壤上作基肥。在中性或石灰性土壤上效果很差。一般不宜选用。0确定合理的N与P比例，一般在20:5-10是充分发挥氮、磷肥效的重要前提。四）掌握磷肥施用的基本技术1、合理确定磷肥的施用时间0水溶性磷肥不宜提早施用，以减少磷肥与土壤的接触时间，减少土壤对磷的固定；0弱酸溶性和难溶性磷肥应提早施用。0磷肥以在播种或移栽时一次性牡施入较好。0多数情况下，磷肥因其移动性小不宜作追肥施用。2、正确选用磷肥的施用方式0水溶性磷肥提倡集中深施，以减少土壤对磷的固定，增加与根系的接触面积。0集中施用可分为条施和穴施等方式。0水溶性磷肥提倡以基肥为主，配施种肥，早施追肥。0弱酸溶性和难溶性磷肥提倡在酸性土壤上全层撒施。0全层撒施会增强磷肥与土壤的接触反应，有利于提高弱酸溶性和难溶性磷肥的肥效。3、磷肥与其它肥料配合施用e缺磷的土壤也常缺氮，在中、低等肥力的土壤上，氮、磷配合施用可以充分发挥氮与磷的交互作用，提高磷肥和氮肥的利用率。e与有机肥配施。有机肥料分解过程中产生的有机酸能促进磷酸盐的溶解，此外，有机肥对土壤固相