土壤肥料学 土壤部分 4植物磷素营养与磷肥 P-2010学习资料

植物的磷素营养与磷肥1.植物的磷素营养2.植物对磷的吸收3.土壤中磷的循环4.常用磷肥性质及合理施用磷（P）是植物生长所必需、而其它营养元素不可替代的植物养分。植物必须有磷才能完成其正常生长过程。磷是三个大量营养元素之一。另外两个大量元素是氮（N）和钾（K）。磷是植物三大营养元素之一（二）植物磷素营养作物从土壤中吸收的磷量(kg/ha)作物产量水平作物吸收P2O5量（公斤）紫苜蓿8吨54玉米4068公斤41棉花454公斤（皮棉）18粒用高粱3632公斤38柑桔600（箱）25花生1816公斤18水稻3178公斤27大豆1634公斤26番茄40吨39小麦1634公斤19几种作物籽粒和秸杆中磷的含量作物籽粒（％P）秸杆（％P）玉米0.220.17棉花0.660.24花生0.200.26水稻0.280.09大豆0.420.18小麦0.420.12植物体内磷的含量和分布含量：植物体内磷的含量（P2O5）约为干物重的0.2-1.1%。注：肥料中的磷含量用P2O5表示，植物中的磷含量可用P2O5也可用P表示，但自然状态下没有P2O5存在于肥料中，P2O5是相对磷含量的一种标准表示。将P转换成P2O5只要乘以2.29便可，将P2O5转换成P则乘以0.43。植物体内磷的含量和分布不同作物及同一作物不同组织磷含量不同油料作物含磷量高于豆科作物，豆科作物高于谷类作物幼嫩器官高于衰老器官繁殖器官高于营养器官种子高于叶片，叶片高于根系植物体内磷的含量和分布形态：植物体内的磷大部分是有机态磷，占全磷量的85%，无机磷仅占15%左右。有机态磷主要以核酸、磷脂和植素等形态存在。无机态磷主要以钙、镁、钾的磷酸盐形态存在。幼叶中有机态磷含量较高。老叶中无机磷较多。无机磷绝大部分存在于液泡中，磷脂只存在于细胞质中。无机磷占全磷比例尽管较小，但其含量能反映出植株磷素营养水平，因此植株某一部位的无机磷含量水平可作为磷素营养水平丰缺诊断指标。生产实践植物体内磷的含量和分布磷在作物体内再分配、再利用的能力很强，植株的缺磷首先从老的器官、组织开始表现出来磷的营养作用磷在活植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其它一些过程。磷的主要营养作用一磷是植物体内重要化合物的组成元素核酸（由磷酸、戊糖和含氮杂环组成）与核蛋白（由核酸和蛋白质组成）磷脂植素腺苷三磷酸（ATP）及其它含磷化合物磷的主要营养作用二磷加强光合作用和碳水化合物的合成与运转磷参与光合磷酸化，将太阳能转化为化学能，产生ATPCO2的固定和同化产物形成要磷参加蔗糖在筛管中以磷酸脂形态运输生产实践磷不足影响蔗糖运输，植株内糖相对积累，并形成较多的花青素，使植株呈紫红色。（缺磷症状）磷的主要营养作用三促进氮代谢总体上促进了蛋白质的合成：磷是硝酸还原酶、一系列呼吸酶（脱氢酶等）、氨基转移酶的成份根瘤菌的固氮活性，增加固氮量缺磷时蛋白质合成受阻，在缺磷土壤上只施氮肥会因养分失调而危害作物正常生长，而达不到应有效果，造成氮肥损失。因此只有科学施用氮磷肥才能提高品质和产量。生产实践生产实践对豆科作物提倡以磷增氮。磷的主要营养作用四促进脂肪合成糖磷酸丙酮丙酮酸甘油脂肪酸脂肪在缺磷土壤上给油料作物施用磷肥能显著提高油料作物产量和含油量。生产实践施磷对油菜籽产量和含油量的影响磷的主要营养作用五提高作物对外界环境的适应性

抗旱能力（磷脂对水的束缚，减少水损失）抗寒能力（降低冰点）抗盐碱能力（细胞液缓冲作用）抗病性（作物健康）生产实践越冬作物施磷早稻施磷（早磷晚钾）总结：磷的营养作用磷参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其它一些过程。磷能促进早期根系的形成和生长。磷能提高许多水果、蔬菜和粮食作物的品质。磷对种子形成是至关重要的。磷在种子中的含量比成熟作物其它器官的含量都高，磷有助于根系和幼苗更快速发育，有助于植物耐过冬天的严寒。磷能提高水分利用效率。磷有助于增强一些植物的抗病性。磷有促熟作用，这对收获和作物品质是重要的。低磷土壤上施磷能增加收获时的玉米产量并降低籽粒含水量

（伊利诺斯州）P2O5施量产量籽粒水分百分含量（公斤／亩）（公斤／亩）%041431.8354827.8659027.0956426.91258126.5植物对磷的吸收和磷素循环AnimalmanuresandbiosolidsMineralfertilizersCropharvestRunoffanderosionLeaching(usuallyminor)OrganicphosphorusMicrobialPlantresidueHumusPrimaryminerals(apatite)PlantresiduesPlantuptakeSoilsolutionphosphorusHPO4-2H2PO4-1Secondarycompounds(CaP,FeP,MnP,AlP)DissolutionPrecipitationMineralsurfaces(clays,FeandAloxides,carbonates)WeatheringAdsorptionMineralizationImmobilizationDesorptionInputtosoilComponentLossfromsoilAtmosphericdeposition[矿物]磷灰石植物对磷的吸收作物吸收磷的形态和特点土壤中磷的来源和循环影响作物吸收磷的因素作物吸收磷的形态和特点形态：作物吸收利用的磷包括无机磷和有机磷无机磷：以正磷酸盐为主，还可吸收偏磷酸盐和焦磷酸盐正磷酸盐：以H2PO4-为主，HPO42-为次，PO43-较难为作物吸收利用pH在6.0-7.5之间时磷素有效性最高有机磷：已糖磷酸脂、蔗糖磷酸脂、甘油磷酸脂、植素等。有机肥中有机磷对植物有直接营养作用。植物对磷的吸收植物吸收的大多数磷主要是以一价正磷酸根离子（H2PO4-）形态吸收的，同时也吸收少量的二价正磷酸根离子（HPO42-）。土壤pH强烈影响植物吸收这两种离子的比例。其它形式的磷也可被利用，但数量远比正磷酸根少。实事作物吸收磷的形态和特点特点：作物对磷的吸收是一个主动吸收过程作物吸收的氧化态磷酸根可以直接利用进入体内的磷向生长最活跃的分生组织转移，供细胞增殖生长所用磷在土壤中扩散系数很小，移动性小，植物仅能利用根表1－4mm土壤中的磷质子:溶解土壤中的磷酸钙沉淀有机酸:活化土壤中被吸附的磷排根的形成磷酸酶:活化土壤中的有机磷酚类物质:抑制土壤微生物对所分泌的有机酸的分解磷酸盐转运载体:迅速吸收土壤中的磷酸盐生理上适应缺磷的机制白羽扇豆根系发达，耐旱，最适宜砂性土壤，利用磷酸盐中难溶性磷的能力也较强白羽扇豆的排根(LupinusalbusL.)(Watt&Evans2003)

0.25mMPwithoutPProteoidwurzel+P不缺磷与缺磷培养下产生的排根在形态上的差别Proteoidwurzel-PSeitenwurzel幼年期3天成熟期5-6天衰老期8-9天根毛对于不同基因型大麦吸收磷素及生长的意义(GahooniaundNielsen2003)对照不施磷小麦(TriticumaestivumL.)施用磷矿石

施用水溶性磷肥蚕豆(ViciafabaL.)对照不施磷施用磷矿石

施用水溶性磷肥白羽扇豆(LupinusalbusL.)对照不施磷施用磷矿石

施用水溶性磷肥前茬为小麦前茬为蚕豆前茬为白羽扇豆菠菜(SpinaciaoleraceaL.)（二）植物体内磷的同化和输送根毛或表皮细胞吸收的P-------皮层--有机化--ATP；佐佐木泰子（1985）认为：皮层细胞中的P只需几秒钟或几分钟就有30—50%被有机化形成ATP、F-6-P、G-6-P、FDP、PGA等从皮层到中柱这一系统中，数量最多的是G-6-P，而无机磷占总量的60%；从中柱到导管，有机磷通过脱磷酸化作用而形成无机磷，然后向地上部运输。导管中输送的磷主要是无机磷磷也可以沿着韧皮部向下输送土壤中磷的来源和数量磷元素的化学反应性极强，因此在自然界中不能发现纯磷，只能见到与其它元素化合态的磷。土壤中磷的来源和数量土壤磷主要来自磷灰石的风化，这种矿物含磷和钙以及如氟和氯等其它元素。当磷灰石分解并把磷释放到土壤中时，便形成几种磷化合物，包括两种能被植物根系吸收的正磷酸盐。它们通常是可溶性的，以有限的数量溶于土壤溶液。无论磷是来自磷灰石、化肥或粪肥，还是有机质，一些磷将与钙、铁和铝形成化合物。这些化合物大部分对植物无效，因其不溶于水。它们被认为是处于“储备”或“固定”形态。但是磷酸盐如磷酸二钙和磷酸八钙是相对有效的。土壤中磷的来源和数量土壤磷的其它来源包括有机质、腐殖质、微生物和腐烂昆虫以及其它生命的躯体。大多数农业土壤的耕层每亩含60－120公斤与其它元素结合在一起的磷，这些磷中的大多数以对植物无效的形态存在。任何时候土壤全磷只有极少量存在于土壤溶液中，这种磷通常每亩不到0.3公斤。土壤中磷的来源和循环土壤P商用肥料矿物质侵蚀淋洗作物吸收作物残渣-粪肥土壤有机质微生物-虫害大多数土壤含磷不足

，大多数作物很难获得足够的磷

州或省测试值居中或更低的百分数（%）衣阿华州亚拉巴马州宾夕法尼亚州俄克拉荷马州内布拉斯加州萨斯喀彻温省俄亥俄州安大略省44％56％69％47％69％85％38％52％磷在土壤中的移动磷在大多数土壤中很少移动。它通常滞留在矿物风化或施肥所在的位置。虽然磷在砂质土中的移动比在粘土中强，但很少由于淋洗而损失。地表侵蚀（径流）能带走含磷的土壤颗粒。径流和作物移取是土壤磷损失的最主要途径。磷在土壤中的移动磷在土壤中的移动究竟P实际上移动多远呢？如果一种壤土中的P距根6毫米以上，那么它就不能移动到近得足以被根吸收。据估计，生长中的作物根系只能与耕层土壤的1%到3%土壤接触。影响作物吸收磷的因素根系因素：根系形态、根毛，根分泌物的数量、种类、根的阳离子代换量土壤因素：供磷状况、pH（6.5-7.5)、通气（淹水条件下磷的有效性高）、温度、质地作物磷营养失调作物磷营养失调的症状磷素不足细胞变小的程度超过叶绿素减少的程度，单位叶面积中叶绿素含量相对提高磷较严重时，碳水化合物代谢受阻，糖分积累而形成较多的花青素作物磷营养失调的症状供磷过量作物的呼吸作用增强，消耗大量碳水化合物。还影响硅的吸收，影响锌、铁、锰的有效性，出现缺锌症状植物缺磷症状磷饥饿的第一症状是整株植物矮小。叶片形状可能扭曲。严重缺磷时，叶片、果实和茎杆上可能出现坏死区。缺磷时老叶先受影响。特别是低温时，缺磷玉米植株和其它一些作物上常见发紫或发红。-P+P引起柑橘空心植物缺磷症状植物体中磷极易移动，出现短缺时，衰老组织中的磷就转移到分生活跃的组织。但因缺磷限制全株生长，所以很少看到像氮或钾等其他元素短缺时出现那种明显的叶片症状。除了生长缓慢和产量降低外，缺磷的肉眼可见症状通常不如缺氮或缺钾症状清晰。在许多大田作物上缺磷不易察觉。在一些生长阶段，缺磷可导致作物呈深绿色。我们应该对典型的矮化症状保持警觉。可能的话，用土壤和植株分析来证实肉眼看到的症状。磷肥及其施用肥料含磷量表示方法肥料含磷量肥料含磷量惯以P2O5当量表示，人们已试图改革这种表示方法，用P%取代P2O5%来表示含磷量。同样有人想用K%代替以往的K2O%来表示含钾量。应当承认，元素表示法比氧化物表示法更有利于计算和讨论。P%和P2O5%用下两式换算：P(%)=P2O5%×0.43P2O5(%)=P%×2.29常见的一些术语常见的一些术语包括水溶性磷、枸溶性磷、枸不溶性磷、有效磷和全磷（目前用P2O5表示）。1.水溶性磷先将少量分析样品用水浸提一段规定的时间，然后过滤浆液，测定滤液中的含磷量。它占样品重量的百分数就是水溶性磷含量。2.柠檬酸溶性磷（枸溶性磷）给水淋滤后的残渣加1N中性柠檬酸铵溶液。振荡，并在规定的时间浸提，过滤悬浮液。滤液中的磷占样品总重量的百分数称作枸溶性磷。3.柠檬酸不溶性磷（枸不溶性磷）水和柠檬酸浸提后的残渣中的磷测定量称作枸不溶性磷。4.有效磷水溶性和枸溶性磷的总和是对植物有效的磷，称有效磷。5.全磷全磷指有效磷和枸不溶性磷的总和。当然全磷可直接测定，不是一定要分步测定。磷肥生产和使用历史我国农民很早就利用兽骨粉作磷肥使用。现代磷肥工业的发展起源于李比希在1840年所做的一个实验，即将骨粉用硫酸处理以提高其肥效。1842年，JohnB·Lawes对用硫酸处理磷矿石的加工方法申请了专利。1843年，他开始在英国商业性生产这种肥料，这是世界上最早使用的肥料。生产磷肥最早用兽骨，但原料很快耗尽。目前，以磷矿石为主要原料大规模生产磷肥。世界上多处发现磷矿石。这些磷矿石含磷灰石，其化学通式为Ca10(PO4·CO3)6(F,Cl,OH)2磷肥的生产主要原料：天然磷矿石制造方法：机械法（磨碎）－磷矿粉酸制法（硫酸、硝酸、盐酸）－过磷酸钙、磷铵热制法（高温分解）－钙镁磷肥磷肥的种类、性质与施用磷矿资源：我国磷矿资源丰富其中以湖南、湖北、云南、贵州、四川等省最多。世界以突尼斯、摩洛哥磷矿石品位较高磷矿石品位分级：全磷含量(P2O5)>28%高品位磷矿石全磷含量(P2O5)18%-28%中品位磷矿石全磷含量(P2O5)<18%低品位磷矿石磷肥的种类－按可溶性分类水溶性磷肥弱酸性磷肥难溶性磷肥磷肥的种类及养分含量（参考）磷肥的种类如下（P2O5）含量是指有效成分，但磷矿粉例外，是指全量）：

1．水溶性类（速效）

（1）单质过磷酸钙（18％～20％P2O5

）。

（2）三料过磷酸钙（45％P2O5

）。

2．部分水溶性类（速效和缓效）部分酸化磷酸盐（23％～26％P2O5

，其中至少1／3呈水溶性）。

3．缓释放类

（1）磷酸二钙（柠檬酸盐溶性）。

（2）碱性炉渣（柠檬酸溶性）。

4.极缓释放类磷矿粉（细粉末松软型，如含30％P2O5

），用甲酸溶解度显示其活性；允许最低量约为全P2O5量的一半。

5．含磷的多养分肥料

（1）NP。

（2）PK（常用的混合肥料）。

（3）NPK（含有1／3以上水溶性磷，用以快速供应作物，2／3为缓释放磷，持续供应作物）。

磷肥中P2O5全溶于水，植物容易吸收或磷肥中主成分是水溶性的，副成分不全溶。1、水溶性磷肥

（1）普通过磷酸钙（SSP）或普钙，主成分Ca（H2PO4）2.H2O（2）重过磷酸钙（TSP）或重钙，主成分Ca（H2PO4）2.H2O（3）富过磷酸钙（CSP）或富钙Ca（H2PO4）2.H2O（4）半钙或部分酸化磷矿粉（P.A.P.R）部分P2O5为Ca（H2PO4）2.H2O过磷酸钙的施用可用于各类土壤和作物宜施于中性及缺钙、缺硫土壤类型和喜钙作物过磷酸钙可以作基肥、种肥、追肥、包括根外追施方法：集中施用,与有机肥料混合施用,制成颗粒磷肥,与石灰配合施用,根外追肥5厘米分层施肥种肥基肥过磷酸钙成品的质量标准（部颁标准）项目特级一级二级三级四级有效磷（P2O5%）游离酸（%） 水分（%） >20>3.5 <818 4.0 10 16 4.51214 5.0 1412 5.0 14

这类磷肥均不溶于水，但能被作物根分泌的弱酸溶解，因此能在被逐步溶解的过程中供作物吸收利用。弱酸溶性磷肥的主要成分是磷酸氢根(HPO42-)。此外，钙镁磷肥中所含的α－Ca3(PO4)2在性质上也属于弱酸溶性磷酸盐。2、弱酸溶性磷肥偏磷酸钙钙镁磷肥脱氟磷肥钢渣磷肥钙镁磷肥施用作物种类（喜钙作物）土壤性质（偏酸）粉碎细度（80目）施用方法（基肥）

为了充分发挥钙镁磷肥的肥效，正确的施用方法：

(1)作物种类不同作物种类对钙镁磷肥中磷的利用能力不同。如水稻、小麦、玉米当季效果约为普钙的70～80％，而油菜、豆科绿肥的肥效还略高于过磷酸钙。(2)土壤性质在酸性土壤施用钙镁磷肥一般能获得较好的肥效。而在石灰性土壤上施用效果不太稳定。在pH值大于6.5的土壤上，钙镁磷肥的肥效是较低的，但有较长的后效，且因作物不同而异。（3）施用方法：

(3)肥料细度钙镁磷肥只溶于弱酸。为了增加其肥效，一般要求有80～90％的肥料颗粒通过80号筛目。施用技术：钙镁磷肥适宜作基肥并及早施用，一般不作追肥施用。在南方酸性土壤上，可用钙镁磷肥拌稻种或沾秧根。为了提高其肥效，可预先与有机肥料混合堆沤。还应注意施用深度。用量应高于水溶性磷肥。

这类磷肥既不溶于水，也不溶于弱酸，而只能溶于强酸中，所以也称为酸溶性磷肥。3.难溶性磷肥（1）磷矿粉（2）骨粉（3）矿质鸟粪磷肥磷矿粉脱胶骨粉磷矿粉的施用磷矿粉的施用，除本身性质外，与作物种类（根系及分泌物）、土壤性质（pH）、肥料细度、施用技术（基肥、长效）等因素密切相关磷肥的利用率很低生产中的问题

RecoveryRateofVariousFertilizersinChina

NPK15-35%10-20%30-50%实事磷肥的利用率磷肥是所有化学肥料中利用率最低的，当季作物只能利用其有效成分的10-25%水溶性磷肥第一年有20－30%的利用率算是运气的了要保持P对植物有效很难实事磷在土壤中极易被固定磷在土壤中扩散缓慢磷与钙和铁等元素化合形成根系不能破解的化合物磷肥利用率低的原因？？？土壤磷素的固定机制:化学固定,吸附固定和生物固定化学固定:通过形成沉淀使磷发生固定作用的过程吸附固定:土壤固相对土壤溶液中的磷酸根加以吸持的过程生物固定:土壤微生物吸收水溶性磷酸盐构成其躯体,使水溶性磷酸盐被暂时固定的过程我们的目的：

提高磷肥利用率！途径：针对磷在土壤中的行为特性（磷极易被土壤固定），改善施磷方法，提高磷肥利用率技术关键：在平衡施肥中要尽量避免磷的固定，使其及时被作物吸收利用。影响磷有效性的诸因素大多数作物在施磷后第一年内回收的肥料磷很少。回收百分率变化很大。它取决于磷肥源、土壤类型、种植的作物、施肥方法和天气。回收率一般在30%或低些。但许多残留磷会对后作有效。磷的有效性取决于10种土壤条件：

影响磷有效性的土壤条件1,2粘土类型--富含高岭石粘土的土壤（在高雨量和高温地区）比其它土壤保持或“固定”的施肥磷多（“固定”一词是指磷在土壤中的保持）。无论何种粘土类型，肥料磷都很快会转化成有效性低的形态。

粘粒含量--粘粒含量高的土壤比粘粒含量低的土壤固定的磷多。

影响磷有效性的土壤条件3施肥时间--土壤与施入的磷接触时间越长，磷被固定的机会越大。在固定P能力强的土壤中，作物必须在固定开始之前将其利用。在其它土壤中，磷的利用可能会持续数年。这一临界期限-即在施磷后作物能有效地利用肥料磷的时间长短一决定磷肥施用方案。我们是一次多施（如在轮作中）呢？，还是少量多次呢？影响磷有效性的土壤条件4,5通气状况--氧是植物生长和养分吸收所必需的。氧也是土壤微生物分解土壤有机质（一种磷源）所必需的。

水分--土壤水分增加至最适水平使磷对植物的有效性增加。但水分过多会排除氧气、限制根系生长和减少磷吸收。影响磷有效性的土壤条件6土壤压实--土壤压实降低根区的通气性和减少孔隙空间，这就减少了磷的吸收及植物生长。压实还减少植物根系