第8章-8.2-土壤磷素与磷肥.ppt

1、8.2土壤磷素与磷肥,磷素是植物生长必不可少的营养元素，它既是构成植物体内许多重要有机物组成成分，同时又参与植物的生命过程，对植物的生长发育、产量及品质有重要的作用。土壤中的磷素来源于成土矿物、土壤有机质和所施用的肥料，前者是土壤磷素的主要来源。土壤供磷状况、土壤酸碱度、土壤有机质含量、土壤熟化程度和轮作制度等都会影响到磷肥的肥效，尤其是土壤供磷状况是磷肥合理施用的重要依据。我国的很大一部分耕地缺乏磷素营养，因此磷素常常成为我国农业生产中的限制因子，必须施用磷肥进行养分调节。,植物对缺磷和供磷过多的反应,磷素营养缺乏症植株生长迟缓，矮小、瘦弱、直立，分蘖或分枝少花芽分化延迟，落花落果多多种作物

2、茎叶呈紫红色，水稻等叶色暗绿症状从茎基部开始植物缺磷的症状常首先出现在老叶,（二）供磷过多,植物呼吸作用加强，消耗大量糖分和能量，对植株生长产生不良影响。1、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；2、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，根量极多而粗短。3、谷类作物的无效分蘖和瘪籽增加；叶用蔬菜的纤维素含量增加、烟草的燃烧性差等品质下降；4、施用磷肥过多还会诱发缺铁、锌、镁等养,小麦磷肥试验,玉米缺磷出现紫苗,缺磷植株瘦小，茎叶大多呈现紫红色，叶

3、尖枯萎呈褐色，花丝抽出迟，结实率低,+P-Zn,+P+Zn,缺磷导致作物植株矮小，禾谷类作物分蘖减少，叶色暗绿,缺磷,正常,黄瓜缺磷,左边为缺磷植株右边为正常植株,左为缺磷的最老叶右为缺磷的较老叶,芹菜缺磷：生长矮小，叶色发暗，蓝绿色、老叶发黄、提前死亡脱落。,磷素过多引起的水体富营养化及其结果,8.2.1土壤中的磷素及其转化,1、土壤中磷的质量分数我国耕地土壤的全磷量：0.21.1g/kg，呈地带性分布规律：从南到北、从东到西逐渐增加见表8-5影响因素：土壤母质、成土过程、耕作施肥等因为大部分是迟效的，全磷与有效磷之间缺乏相关性，土壤全磷量并不能作为土壤磷素供应水平的确切指标。土壤供磷状况以

4、土壤有效磷含量表示。,土壤有效磷含量与磷肥肥效的分级指标（山东省粮田、棉田参考指标）,级别土壤有效磷（P，mg/kg）作物对磷肥的反应低15对磷肥反应好，磷是限制因子中1530磷肥有良好反应高3040高产栽培磷肥有效极高40一般施用磷肥无效,土壤有效磷（速效P）含量分级土壤普查的分级,一级，40mg/kg，很高二级，20-40mg/kg，高三级，10-20mg/kg，中等四级，5-10mg/kg，低五级，3-5mg/kg，很低六级，3mg/kg，极低,土壤有效磷含量与磷肥肥效（山东省粮田、棉田参考指标）,一级，40mg/kg，很高，一般施用磷肥无效二级，30-40mg/kg，高，高产栽培磷肥有

5、效三级，15-30mg/kg，中等，磷肥有良好反应四级，15mg/kg，低，对磷肥反应好，磷是限制因子,土壤有效磷（速效P）含量分级温室土壤,一级，150mg/kg，很高二级，120-150mg/kg，高三级，80-120mg/kg，中等四级，50-80mg/kg，低五级，50mg/kg，很低,2、土壤中磷的形态,（1）有机态磷含量：有机磷占全磷的2050，与有机质有好的相关性。来源：动物、植物、微生物和有机肥料主要磷酸肌醇、磷脂、核酸、磷蛋白和磷酸糖约占1/2,另一半不清楚。（2）无机态磷含量：占土壤全磷量的5090包括：土壤液相中的磷(以H2PO4和HPO42为主)、固相的磷酸盐、土壤固相

6、上的吸附态磷,无机态磷,磷酸钙（镁）类（Ca-P）石灰性土壤磷酸盐的主要形态。磷酸铁（铝）类（Fe-P、Al-P）酸性土壤主要形态。闭蓄态磷（O-P）由氧化铁胶膜包被着磷酸盐，石灰性土壤1530以上，酸性土壤超过50。土壤中无机磷的形态：水溶性无机磷：主要是碱金属（K+、Na+）一代磷酸盐；弱酸溶性无机磷：主要是碱土金属（Ca2+、Mg2+）的二代磷酸盐；难溶性无机磷：主要有磷酸钙盐、磷酸铝盐、磷酸铁盐等。吸附态磷：,3、土壤中磷的转化,土壤中磷素的转化包括磷的固定与释放两个基本过程。（1）磷的固定土壤液相中的无机磷酸盐等有效态磷转变为无效磷的过程，称为磷的固定(phosphorusfixat

7、ion)。磷的固定包括水溶性磷的化学固定、吸附固定、闭蓄固定和生物固定等几个方面。化学固定水溶性磷肥在施入土壤后，提高了土壤中有效磷的浓度，磷酸根离子很快就会与土壤中的一些物质发生反应生成难溶性磷酸盐，降低磷肥的有效性。在中性和石灰性土壤中，磷酸根离子可以与Ca2+、Mg2+发生反应生成二水磷酸二钙、无水磷酸二钙、磷酸八钙和羟基磷灰石等难溶性磷酸盐。在酸性土壤中会发生铁、铝体系的转化。当水溶性磷肥施入酸性土壤中后，磷酸根离子就可以和酸性土壤中的活性铁、铝离子反应，开始生成无定型磷酸铁铝盐，随着时间的推移逐渐转化为晶质的粉红磷铁矿、磷铝石，从而使其有效性明显降低。,吸附固定,土壤中磷的吸附，按其

8、作用力不同可分为非专性和专性吸附两种。非专性吸附是在酸性土壤上，当土壤溶液中的H+浓度高时，黏土表面的OH-发生质子化作用，遇有磷酸根离子即产生非专性吸附作用。专性吸附是由化学反应引起的。多发生在铁、铝多的酸性土壤中。在北方石灰性土壤上，碳酸钙的表面也可以吸附磷酸根离子，其反应机理与上述情况相似。碳酸钙对磷的吸附一般仅在其颗粒表面进行。因此，碳酸钙颗粒越细，其比表面越大，单位质量碳酸钙所吸附的磷酸根就越多。碳酸钙对磷的这种吸附的牢固程度不如水化铁铝氧化物，因而对作物的有效性也相对高些，而且这种吸附不易转化为晶态而失去对植物的有效性。,生物固定和闭蓄固定,生物固定生物固定是土壤微生物吸收水溶性磷

9、酸盐构成其躯体，使水溶性磷暂时被固定起来的过程，属于暂时固定。可以在一定程度上避免土壤其它物质对磷的化学固定等过程的发生，保持了磷肥在更长时间内的植物有效性。闭蓄固定由于酸性土壤中的铁、铝含量比较高，磷酸盐易被溶解度很小的无定型铁、铝胶膜所包被，形成更难溶解的含磷化合物，称为闭蓄态磷(O-P)。在我国南方水稻土中闭蓄态磷占土壤无机磷总量的40%70%，在旱作条件下，这种磷素难以被植物吸收利用，但在淹水还原条件下，胶膜溶解消失，其包被的磷可以释放出来供植物吸收。,（2）磷的释放,土壤中植物难利用态磷转化为可利用态磷的过程称为磷的释放。包括有机磷的矿化和土壤中难溶性无机磷的有效化过程。有机磷的矿化

10、也是土壤磷释放的另一重要过程，因为大多数含磷有机物不能直接被植物吸收，所以土壤中的有机磷必须在微生物的作用下矿化分解为易溶性正磷酸盐，才能被植物吸收利用。其矿化过程及其影响因子与氮素矿化相似。在石灰性土壤中，难溶性磷酸钙盐一般需要借助于各种有机酸等转入土壤溶液。在酸性土壤中，磷的释放过程则主要表现在铁磷的释放上，土壤还原性增强导致高价铁变为亚铁时发生，闭蓄态磷转变为非闭蓄态磷，使磷的有效性提高，有利于植物吸收利用，这对土壤中肥料残留磷的利用尤为重要。淹水、落干交替过程中，淹水期间有效磷含量增加，落干期间有效磷含量降低。因此在水旱轮作制中，磷肥应重点分配在旱作上，水田利用其后效或残效。,3、土壤

11、中磷的转化施肥有机态磷(影响矿化率的因素)H2PO4无定形磷酸盐结晶态磷酸盐HPO42闭蓄态磷(有效性降低)吸附态磷矿物矿化,Eh交替变化,老化,生物矿化固定作用,化学沉淀释放作用,解吸吸附作用固定,8.2.2磷肥的种类、性质和施用,我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和俄罗斯。其中80%分布于云南、贵州、四川、湖北和湖南五省。但80%是属于中低品位，60%属于硅质磷酸岩，选矿难度大，难于符合生产高浓度复合肥的要求。因此，必须采取多方位的利用途径。,世界磷矿储量（106t，P2O5）,世界磷矿储量：,磷矿分级与磷肥的制造方法,P2O5含量磷矿品位制造方法磷肥种类及品种28%高酸制法水溶性磷肥过磷酸

12、钙1828中热制法枸溶性磷肥钙镁磷肥18%低机械法难溶性磷肥磷矿粉,磷矿石,中国云南昆阳磷矿,我国磷肥工业的发展1842年Lawes在英国建立第一个过磷酸钙厂，是化肥工业起点1957年在南京建立了年产40万吨的过磷酸钙厂1967年在南京建立第一个磷酸铵的生产装置1982年在云南建立一个大型的重过磷酸钙厂1987年在山西潞城和河南开封建成硝酸磷肥厂2002年生产805万吨纯养分，自给率达85%，居美国后第二位，占世界24,南京磷肥厂,1、水溶性磷肥,特点：含水溶性的磷酸一钙，其中的磷易被植物吸收，肥效快，属速效性磷肥（1）过磷酸钙(普钙，calciumsuperphosphate,SSP)成分与

13、性质成分：一水磷酸一钙Ca(H2PO4)2H2O)：含P2O51218硫酸钙：40。杂质：少量磷酸或硫酸，以及硫酸铁和硫酸铝性质：灰白色粉末，呈酸性反应，具有腐蚀性和磷肥退化作用,过磷酸钙的质量标准,磷酸退化作用：,当过磷酸钙吸湿后，除易结块外，其中的磷酸一钙还会与制造时生成的硫酸铁铝等杂质起化学反应，形成溶解度低的铁、铝磷酸盐，这种作用通常称之磷酸退化作用（过磷酸钙退化作用）。,在土壤中的转化,溶解过程与化学沉淀(固定)作用异成分溶解Ca(H2PO4)2.H2O+H2OCaHPO4.2H2O+H3PO4特点：1mol一水磷酸一钙溶解时，溶液中生成1mol二水磷酸二钙和1mol磷酸。在溶解的过

14、程中，溶液中的P/Ca不断变化。溶液中P/Ca可由2.升至3.50。磷酸沉淀作用(化学固定作用),过磷酸钙的异成分溶解及化学沉淀作用,施用方法,目的：提高过磷酸钙的利用率。原则：减少与土壤的接触面积。增加与作物根群的接触面积方法：集中施用分层施用与有机肥料混合施用制成粒状磷肥作根外追肥,(2)重过磷酸钙（重钙）,重过磷酸钙是以硫酸处理磷矿粉制得磷酸，再以磷酸和磷矿粉作用而制得，是一种高浓度磷肥，含P2O540-50%，因含量双倍或三倍于普钙，则又称双料或三料过磷酸钙，吸湿性和腐蚀性较强，呈深灰色颗粒粉末状，不含Fe、Mn、Al等杂质，吸湿后不致有磷酸退化现象发生。施用方法与普钙相同，肥量可减少

15、，对喜硫作物（豆科、十字花科、马铃薯）肥效不如等量普钙。,（2）重过磷酸钙(重钙，TSPtriple/doublesuperphosphate)成分：含P2O540%50一水磷酸一钙为主含48游离磷酸性质：深灰色颗粒或粉末状磷酸一钙为水溶性呈酸性反应（化学酸性）吸湿性和腐蚀性较强不会发生“磷酸退化作用施用：与过磷酸钙相同，但用量应减少对喜硫作物，肥效不如等磷量的过磷酸钙,重钙,2、弱酸溶性肥料,特点：溶于弱酸，肥效较水溶性磷肥慢(1)钙镁磷肥成分：无定形磷酸钙Ca3(PO4)2(含P2O51418)、含有氧化钙25%30%、氧化镁10%25%、二氧化硅40%等性质：灰绿色或灰棕色粉末(90过0

16、.177mm筛)溶于2柠檬酸溶液呈碱性反应(化学碱性，pH8.08.5)吸湿性小，无腐蚀性,钙镁磷肥的质量标准,钙镁磷肥,施用方法,钙镁磷肥的肥效与土壤条件，植物种类，肥料细度和施用方法有关。a、土壤条件钙镁磷肥应优先分配在酸性土壤上施用。b、作物种类吸磷能力强的作物，如油菜、豆科作物和豆科绿肥效果良好。c、肥料细度钙镁磷肥的枸溶性磷量与其粒径大小有关。在石灰性土壤中，细度对肥料中磷素的溶解有着重要作用，颗粒细度规格要求90过0.177mm的筛(80目)，才能加快肥料中磷酸盐的溶解，提高其有效性。d、施用方法钙镁磷肥可作基肥、种肥和追肥，但以基肥深施效果最好。做基肥、追肥时，宜适当集中施用，需

17、要注意的是追肥应当早施。为了提高钙镁磷肥的肥效，可以使其与有机肥料堆沤后施用，钙镁磷肥可以与酸性的水溶性磷肥、氮肥、钾肥等配合施用，平衡土壤养分，提高肥效。,（2）其它枸溶性磷肥钢渣磷肥脱氟磷肥沉淀磷酸钙偏磷酸钙,沉淀磷酸钙,脱氟磷肥,偏磷酸钙,碱熔磷肥,3、难溶性磷肥,特点：所含磷酸盐不溶于水，只溶于强酸，肥效迟缓而稳长，属迟效性磷肥磷矿粉成分：主要是氟磷灰石Ca10(PO4)6F2性质：灰褐色或黑褐色粉末、难溶于水、呈化学中性使用条件-,鸟粪磷矿粉鸟粪中的磷酸盐土壤中的钙鸟粪石鸟粪磷矿粉效果与钙镁磷肥接近；施用方法与磷矿粉相似,开采磨细,鸟粪石,骨粉兽骨加工而成；肥效缓慢，宜作基肥；宜施于

18、酸性土壤及生长期长的作物,生骨粉,蒸制骨粉,各种骨粉的养分含量,8.2.3磷肥的合理分配与施用,1、土壤供磷状况与磷肥的分配全磷含量在0.080.1%以下，施用磷肥均有增产效果；有效磷含量更能反映土壤磷素的供应水平,影响土壤有效磷的因素：,1.土壤有效氮与有效磷的比值：4，磷肥效果明显2.土壤有机质含量：与有效磷含量呈正相关，每增加0.5的有机质，可相应提高5mg/kg的有效磷3.土壤pH：在pH5.57.0范围，磷的有效性最大4.土壤熟化程度：高，有效磷含量也高，磷肥的效果就差。5.水田淹水后，Eh降低，磷酸高铁被还原为磷酸亚铁，溶解度提高；酸性土壤pH提高，促进磷酸铁、铝水解，可使磷的有效

19、性增加总之，应把磷肥优先分配于有效磷含量低的低产土壤上,2、作物需磷特性与轮作中磷肥的分配,作物的需磷特性需磷较多的作物，如：豆科作物、豆科绿肥作物、糖用作物（甘蔗、甜菜）、纤维作物中的棉花、油料作物中的油菜、块根块茎作物（甘薯、马铃薯）、瓜类、果树、桑树和茶树等施磷肥效果较好，既能提高产量，又能改善品质。大田作物对磷肥的反应顺序如下：冬季绿肥作物一般豆科旱地作物大麦、小麦早稻旱稻,（1）水旱轮作中的磷肥施用,在水旱轮作中，由干变湿的过程中，有效磷增加，原因？所以在水旱轮作中，磷肥的分配应掌握“旱重水轻”的原则，将磷肥重点分配在旱作上。以磷增氮：？在有豆科作物的轮作中，优先把磷肥分配给豆科作物，在改善豆科作物磷素的同时，可促进其生物固氮作用，当豆科作物的秸秆作为绿肥回田后，还可为后作提供氮素营养。,（2）旱作轮作中的磷肥施用,有绿肥或豆类的轮作中，优先施在绿肥或豆科作物上，其间接作用很明显。在麦棉轮作地区，重点施在棉花上。需磷特性相似的作物轮作时，磷肥用于秋播的越冬作物比用于春播的效果明显。因为秋播后，温度逐步降低，土壤微生物活动能力差，土壤供磷能力差，增施磷肥有利于壮苗，增强抗寒能力，