土壤肥料學(xué)3課件

第三章

植物的磷素營養(yǎng)與

磷肥施用李曉林材料磷是植物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素之一。它對作物高產(chǎn)及保持品種的優(yōu)良特性有明顯的作用。因此，研究如何提高磷的利用率也是近年來學(xué)術(shù)領(lǐng)域的熱點。磷P李曉林材料主要內(nèi)容植物的磷素營養(yǎng)

(掌握磷素的失調(diào)癥狀及其原因)土壤中的磷素及其轉(zhuǎn)化

磷肥的種類、性質(zhì)及其施用磷肥的合理施用李曉林材料植物體的含磷量一般為干物重的0.2-1.1％其中大部分是有機(jī)態(tài)磷，約占全磷量的85％，而無機(jī)磷僅占15％左右。幼葉中含有機(jī)態(tài)磷較高，老葉中則含無機(jī)態(tài)磷較多。雖然植物體內(nèi)無機(jī)磷所占比例不高，但從無機(jī)磷含量的變化能反應(yīng)出植株磷營養(yǎng)的狀況。植物缺磷時，常表現(xiàn)出組織（尤其是營養(yǎng)器管）中的無機(jī)磷含量明顯下降，而有機(jī)磷含量變化較小。李曉林材料2.分布：集中在幼芽和根尖 再利用能力強(qiáng)達(dá)80％以上有機(jī)磷：占85％，以核酸、磷脂、3.形態(tài)植素為主無機(jī)磷：占15％，以鈣、鎂、鉀的磷酸鹽形式存在李曉林材料磷在細(xì)胞及植物組織內(nèi)有明顯的區(qū)域化現(xiàn)象，植物細(xì)胞及組織內(nèi)復(fù)雜的膜系統(tǒng)，將細(xì)胞和組織分隔成不同的區(qū)域。分布一般來講，無機(jī)磷的大部分是在液泡中，只有一小部分存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器內(nèi)。液泡是細(xì)胞磷的貯存庫，而細(xì)胞質(zhì)則是細(xì)胞的代謝庫。李曉林材料植物體內(nèi)含量與分布的變化與供磷水平有密切關(guān)系，因此可通過測定植物某一敏感部位中的的含量來判斷其磷營養(yǎng)的狀況。磷是運轉(zhuǎn)和分配能力很強(qiáng)的元素，在植物體內(nèi)表現(xiàn)有明顯的頂端優(yōu)勢。李曉林材料二、磷的生理作用（一）磷是植物體內(nèi)重要化合物的組分核酸和核蛋白、磷脂、植素、ATP、輔酶（二）磷能加強(qiáng)光合作用和碳水化合物的合成與運載（三）促進(jìn)氮素代謝1.促進(jìn)蛋白質(zhì)合成.2.利于體內(nèi)硝酸的還原和利用3.增強(qiáng)豆科作物的固氮量李曉林材料（四）促進(jìn)脂肪代謝（五）提高作物對外界環(huán)境的適應(yīng)性如抗旱、 抗寒、抗病等李曉林材料李曉林材料多種重要化合物的組分

2.磷脂

生物膜是由磷脂和糖脂、膽固醇、蛋白質(zhì)以及糖類構(gòu)成的。生物膜具有多種選擇性功能。它對植物與外界介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)交流、能量交流和信息交流有控制和調(diào)節(jié)的作用。此外，它與細(xì)胞的能量代謝直接有關(guān)，大部分磷酸酯都是生物合成或降解作用的媒介物。李曉林材料李曉林材料4.腺苷三磷酸(ATP)

植物體內(nèi)糖酵解、呼吸作用和光合作用中釋放出的能量常用于合成高能焦磷酸鍵，ATP就是含有高能焦磷酸鍵的高能磷酸化合物。ATP能為生物合成、吸收養(yǎng)分、運動等提供能量，它是淀粉合成時所必需的。ATP和ADP之間的轉(zhuǎn)化伴隨有能量的釋放和貯存，因此ATP可視為是能量的中轉(zhuǎn)站。李曉林材料李曉林材料李曉林材料Pi對光合作用中蔗糖及淀粉形成的調(diào)節(jié)李曉林材料蔗糖合成不同途徑的示意圖葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖蔗糖磷酸蔗糖果糖磷酸蔗糖合成酶Pi蔗糖合成酶李曉林材料2.氮素代謝:

磷是氮素代謝過程中一些重要酶的組分。硝酸還原酶含有磷，因此磷能促進(jìn)植物更多的利用硝態(tài)氮。磷也是生物固氮所必需。氮素代謝過程中，無論是能源還是氨的受體都與磷有關(guān)。能量來自ATP，氨的受體來自與磷有關(guān)的呼吸作用。因此，缺磷將使氮素代謝明顯受阻。李曉林材料

脂肪合成途徑示意圖

糖↑↓1,6-二磷酸果糖↑↓

3-磷酸甘油醛→磷酸二羥丙酮→磷酸甘油→甘油

↓3-磷酸甘油酸脂肪

↓

丙酮酸

───→乙酰輔酶A───→脂肪酸李曉林材料1.抗旱和抗寒抗旱:磷能提高原生質(zhì)膠體的水合度和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的充水度，使其維持膠體狀態(tài)，并能增加原生質(zhì)的粘度和彈性，因而增強(qiáng)了原生質(zhì)抵抗脫水的能力?？购?磷能提高體內(nèi)可溶性糖和磷脂的含量?？扇苄蕴悄苁辜?xì)胞原生質(zhì)的冰點降低，磷脂則能增強(qiáng)細(xì)胞對溫度變化的適應(yīng)性，從而增強(qiáng)作物的抗寒能力。越冬作物增施磷肥，可減輕凍害，安全越冬。提高作物抗逆性和適應(yīng)能力李曉林材料

三、植物對磷的吸收和利用（一）吸收形態(tài)：1.主要是正磷酸鹽：H2PO4－>HPO42－>P043－2.偏磷酸鹽、焦磷酸鹽3.少量的有機(jī)磷化合物李曉林材料吸收：

一般認(rèn)為磷的主動吸收過程是以液泡膜上H+-ATP酶的H+為驅(qū)動力，借助于質(zhì)子化的磷酸根載體而實現(xiàn)的，即屬于H+與H2PO4-共運方式。進(jìn)一步的試驗證明，根的表皮細(xì)胞是植物積累磷酸鹽的主要場所，并通過共質(zhì)體途徑進(jìn)入木質(zhì)部導(dǎo)管，然后運往植物地上部。作物對磷的吸收和利用李曉林材料（二）吸收機(jī)理：主動吸收

H＋與H2PO4－共運 吸收部位為：根毛區(qū)

影響因素：作物種類和生育期

介質(zhì)的pH伴隨離子其它環(huán)境因素李曉林材料1、作物特性不同植物種類，甚至不同的栽培品種，對磷的吸收都有明顯的影響。2、土壤供磷狀況植物能利用的磷主要是土壤中的無機(jī)磷。雖然植物可吸收少量有機(jī)態(tài)磷，但通常有機(jī)磷必須轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷后才能被大量吸收。因此，土壤中磷的形態(tài)直接影響著土壤供磷狀況及植物對磷的吸收。（三）影響吸收磷的主要因素植物吸收磷受很多因素的影響，其中有植物生物學(xué)特性和環(huán)境條件兩個方面。李曉林材料排根現(xiàn)象李曉林材料李曉林材料3、菌根

菌根能增加植物吸磷的能力。通過菌根的菌絲以擴(kuò)大根系吸收面積，并能縮短了根吸收養(yǎng)分的距離，從而提高土壤磷的空間有效性；菌根的分泌物也能促進(jìn)難溶性磷的溶解度。4、環(huán)境因素

溫度升高有利于磷的吸收。增加水分也有利于土壤溶液中磷的擴(kuò)散，因此能提高磷的有效性。5、養(yǎng)分的相互關(guān)系

磷與氮在植物的吸收和利用方面相互影響。施用氮肥能促進(jìn)磷的吸收。李曉林材料施用磷肥對大麥地上部和根生長的影響施磷量（Pmg/kg)土）010203040缺磷土壤不缺磷土壤干物重（g/盆）根地上部51015203001040根地上部0李曉林材料（四）磷的同化和運輸同化：磷酸鹽有機(jī)磷化合物

地上部

中柱導(dǎo)管運輸：占全磷60％以上無機(jī)磷李曉林材料四、植物對缺磷和供磷過多的反應(yīng)李曉林材料（一）磷素營養(yǎng)缺乏癥＊植株生長遲緩，矮小、瘦弱、直立，分蘗或分枝少＊花芽分化延遲，落花落果多＊多種作物莖葉呈紫紅色，水稻等葉色暗綠癥狀從莖基部開始＊植物缺磷的癥狀常首先出現(xiàn)在老葉李曉林材料1、葉片肥厚而密集，葉色濃綠；植株矮小，節(jié)間過短；出現(xiàn)生長明顯受抑制的癥狀；2、繁殖器官常因磷肥過量而加速成熟進(jìn)程，并由此而導(dǎo)致營養(yǎng)體小，莖葉生長受抑制，也會降低產(chǎn)量。地上部與根系生長比例失調(diào)，在地上部生長受抑制的同時，根系非常發(fā)達(dá)，根量極多而粗短。3、谷類作物的無效分蘗和癟籽增加；葉用蔬菜的纖維素含量增加、煙草的燃燒性差等品質(zhì)下降；4、施用磷肥過多還會誘發(fā)缺鐵、鋅、鎂等養(yǎng)分。（二）供磷過多植物呼吸作用加強(qiáng)，消耗大量糖分和能量，對植株生長產(chǎn)生不良影響。李曉林材料李曉林材料冬小麥深施磷肥效果李曉林材料缺磷使小麥銹病加重李曉林材料+P-Zn+P+Zn李曉林材料李曉林材料李曉林材料李曉林材料磷肥促進(jìn)玉米成熟中磷高磷李曉林材料缺磷導(dǎo)致作物植株矮小，禾谷類作物分蘗減少，葉色暗綠缺磷正常李曉林材料缺磷使柑桔果實變小李曉林材料缺磷導(dǎo)致小麥成熟期推遲李曉林材料缺磷條件下，短期內(nèi)植物表現(xiàn)為地上部受抑制，而根系生長增強(qiáng)，結(jié)果根冠比增加。但如果缺磷時間延長到一定程度，則隨全株營養(yǎng)體變小，根系也變小李曉林材料玉米缺磷出現(xiàn)紫苗李曉林材料缺磷植株瘦小，莖葉大多呈現(xiàn)紫紅色，葉尖枯萎呈褐色，花絲抽出遲，結(jié)實率低李曉林材料李曉林材料缺磷導(dǎo)致成熟期禾谷類作物籽粒退化較重，如玉米禿尖，李曉林材料李曉林材料自左至右，依次為油菜幼葉至老葉，缺磷油菜葉片從暗紫發(fā)展至紫紅色。幼葉老葉缺磷 圖為缺磷的油菜葉片，缺磷使體內(nèi)碳水化合物代謝受阻，糖分積累，形成紫紅色。李曉林材料黃瓜缺磷左邊為缺磷植株右邊為正常植株李曉林材料油菜缺磷：深紫色的葉片正在轉(zhuǎn)紅色李曉林材料芹菜缺磷：生長矮小，葉色發(fā)暗，藍(lán)綠色、老葉發(fā)黃、提前死亡脫落。李曉林材料一炷香型水稻李曉林材料第二節(jié)土壤中的磷素及其轉(zhuǎn)化一、土壤中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

我國耕地土壤的全磷量：0.2~1.1g/kg，

呈地帶性分布規(guī)律：從南到北、從東到西逐漸增加影響因素:土壤母質(zhì)、成土過程、耕作施肥等土壤供磷狀況以土壤有效磷含量表示：

土壤有效磷（P）>10mg/kg，表示有效磷較高 土壤有效磷（P）<5mg/kg，表示有效磷不足李曉林材料二、土壤中磷的形態(tài)1.有機(jī)態(tài)磷含量：占土壤全磷量的10～50％來源：動物、植物、微生物和有機(jī)肥料影響因素：母質(zhì)的全磷量、全氮量、地理氣候條件、土壤理化性狀、耕作管理措施等2.無機(jī)態(tài)磷含量：占土壤全磷量的50～90％包括：土壤液相中的磷(以H2PO4－和HPO42－為主)、

固相的磷酸鹽、土壤固相上的吸附態(tài)磷李曉林材料三、土壤中磷的轉(zhuǎn)化施肥

有機(jī)態(tài)磷(影響礦化率的因素)

H2PO4－無定形磷酸鹽結(jié)晶態(tài)磷酸鹽HPO42－閉蓄態(tài)磷(有效性降低)

吸附態(tài)磷礦物礦化Eh交替變化老化生物礦化固定作用化學(xué)沉淀釋放作用解吸吸附作用固定李曉林材料磷在土壤中的移動磷在大多數(shù)土壤中很少移動。它通常滯留在礦物風(fēng)化或施肥所在的位置。雖然磷在砂質(zhì)土中的移動比在粘土中強(qiáng)，但很少由于淋洗而損失。地表侵蝕（徑流）能帶走含磷的土壤顆粒。徑流和作物移取是土壤磷損失的最主要途徑。李曉林材料第三節(jié)磷肥的種類、性質(zhì)和施用磷礦分級與磷肥的制造方法P2O5含量磷礦品位制造方法磷肥種類及品種>28%高酸制法水溶性磷肥－過磷酸鈣18～28％中熱制法枸溶性磷肥－鈣鎂磷肥<18%低機(jī)械法難溶性磷肥－磷礦粉

我國目前使用的磷肥品種主要為過磷酸鈣（SSP），約占總磷用量的75％。李曉林材料摩洛哥磷礦李曉林材料磷礦的加工方法機(jī)械法：機(jī)械粉碎、磨細(xì)制成；難溶性磷肥；難溶或微溶；酸制法：用酸處理磷礦粉；制成水溶性磷肥（H2PO4-）；溶于水，肥效快；熱制法：利用高溫使磷礦石分解，制成弱溶性磷肥（HPO42-）或Ca3(PO4)2

；弱酸溶性；李曉林材料水溶性磷肥：普通過磷酸鈣（普鈣）重過磷酸鈣（重鈣）磷酸銨硝酸磷肥磷酸二氫鉀等；弱酸溶性磷肥：鈣鎂磷肥脫氟磷肥鋼渣磷肥偏磷酸鈣等李曉林材料一、水溶性磷肥特點：含水溶性的磷酸一鈣，其中的磷易被植物吸收， 肥效快，屬速效性磷肥（一）過磷酸鈣（普鈣）1.成分與性質(zhì)成分：一水磷酸一鈣(Ca(H2PO4)2·H2O)：占30～50％硫酸鈣(CaSO4·2H2O)：占40％雜質(zhì)：少量磷酸或硫酸，以及硫酸鐵和硫酸鋁

李曉林材料性質(zhì)：灰白色粉末，呈酸性反應(yīng)，具有腐蝕性磷酸退化作用2.在土壤中的轉(zhuǎn)化(1)溶解過程與化學(xué)沉淀(固定)作用異成分溶解 特點：1mol一水磷酸一鈣溶解時，溶液中生成1mol二水磷酸二鈣和1mol磷酸。磷酸沉淀作用(化學(xué)固定作用)：李曉林材料過磷酸鈣的異成分溶解及化學(xué)沉淀作用李曉林材料磷酸沉淀作用(化學(xué)固定作用)：酸性土：過程：水溶性無定形結(jié)晶態(tài)閉蓄態(tài)溶解度：大小有效性：高低中性、石灰性土：一鈣二鈣八鈣十鈣結(jié)果：過磷酸鈣的當(dāng)季利用率低李曉林材料(2)磷的吸持作用

包括吸附作用和吸收作用一般地：

P土液

P土粒結(jié)果：磷肥的有效性降低吸持作用解吸作用李曉林材料3.施用方法目的：提高過磷酸鈣的利用率。原則：減少與土壤的接觸面積。

增加與作物根群的接觸面積方法：集中施用

分層施用

與有機(jī)肥料混合施用制成粒狀磷肥

作根外追肥(二)重過磷酸鈣（重鈣）（不含硫酸鈣）李曉林材料二、弱酸溶性肥料特點：溶于弱酸，肥效較水溶性磷肥慢(一)鈣鎂磷肥成分：無定形磷酸鈣[Ca3(PO4)2](含P2O514～18％)、 氧化鈣、氧化鎂、二氧化硅等性質(zhì)：①灰綠色或灰棕色粉末(90％過0.177mm篩) ②溶于2％檸檬酸溶液 ③呈堿性反應(yīng)(化學(xué)堿性，pH8.0～8.5) ④吸濕性小，無腐蝕性李曉林材料先溶解（主要受介質(zhì)pH值影響），后吸收：酸性土：在土壤酸的作用下逐步溶解Ca3(PO4)2 CaHPO4 Ca

(H2PO4)2

可中和部分酸，調(diào)節(jié)了土壤反應(yīng)，提高了磷素的有效性中性或石灰性土壤：在微生物和作物根分泌的酸的 作用下逐步溶解Ca3(PO4)2 Ca

(H2PO4)2

溶解釋放磷酸的速度較緩慢，肥效較長 施用后較長一段時間內(nèi)，溶解>固定H+ H+微生物和作物根分泌的酸李曉林材料水溶性磷肥的基本性質(zhì)肥料品種主要成分主要化合物溶解性能吸濕性普通過磷酸鈣P：6~9

S：10~20

Ca：20Ca(H2PO4)2·H2O

CaSO4·2H2O86%溶于水，

其它溶于檸檬酸（鹽）溶液遇潮結(jié)塊重過磷酸鈣P：20~22

Ca：12~16Ca(H2PO4)2·H2O同上吸濕有腐溶性磷酸一銨P：20~26

N：10~13NH4H2PO495~100%溶于水磷酸二銨P：20~23

N：15~18(NH4)2H2PO4同上李曉林材料（二）其它枸溶性磷肥

鋼渣磷肥脫氟磷肥沉淀磷酸鈣偏磷酸鈣

李曉林材料弱酸溶性磷肥的基本性質(zhì)磷肥品種主要成分%主要化合物溶解性能鈣鎂磷肥P：6~10鈣鎂硅磷鹽溶于檸檬酸沉淀磷肥P：8~13CaHPO4

CaHPO4·2H2O溶于檸檬酸鋼渣磷肥P：4~95CaO·P2O5·SiO27CaO·P2O5·SiO2溶于檸檬酸李曉林材料三、難溶性磷肥特點：所含磷酸鹽不溶于水，只溶于強(qiáng)酸，

肥效遲緩而穩(wěn)長，屬遲效性磷肥(一)磷礦粉成分：主要是氟磷灰石[Ca10(PO4)6·F2]性質(zhì)：灰褐色或黑褐色粉末、難溶于水、呈化學(xué)中性

李曉林材料磷礦粉直接施用的條件：

磷礦的結(jié)晶性質(zhì)（枸溶率>15％； 粒徑細(xì)度90％過0.149mm篩）

土壤條件（主要是土壤pH)

作物特性（宜吸磷能力較強(qiáng)的及多年生 經(jīng)濟(jì)林木和果樹）磷礦粉的施用方法和后效

方法：宜作基肥

用量：750～1500kg/ha（50～100公斤/畝）

措施：與酸性或生理酸性肥料混施， 與過磷酸鈣配施

后效：肥效持久，連施幾年后，可暫停施用李曉林材料（二）鳥糞磷礦粉鳥糞中的磷酸鹽＋土壤中的鈣 鳥糞石

鳥糞磷礦粉效果與鈣鎂磷肥接近施用方法與磷礦粉相似（三）骨粉獸骨加工而成肥效緩慢，宜作基肥宜施于酸性土壤及生長期長的作物開采磨細(xì)李曉林材料小結(jié)：土壤有效磷增加和減少的途徑

施肥礦物難溶性(有機(jī)、無機(jī))礦化磷釋放

植物吸收 生物固定

化學(xué)沉淀閉蓄態(tài)固定淋失吸附固定我國磷肥的利用率平均為10～25％

土壤有效磷李曉林材料第五節(jié)磷肥的合理分配與施用

一、土壤供磷狀況與磷肥的分配

全磷含量在0.08~0.1%以下，施用磷肥均有增產(chǎn)效果

有效磷含量更能反映土壤磷素的供應(yīng)水平

有效磷含量的測定方法： 中性和石灰性土壤：0.5MNaHCO3，P<5mg/kg 酸性土壤：0.03MNH4F－0.025MHCl，P<15mg/kg 水稻土：0.3MNaOH－0.5MNaC2O4李曉林材料土壤有效磷含量與磷肥反應(yīng)的分級指標(biāo)測定方法有效磷（P）含量作物對磷肥的反應(yīng)0.5MNaHCO3浸提法(中性和堿性土)<5ppm<10ppm10~15ppm

>15ppm嚴(yán)重缺磷，對磷肥反應(yīng)極好，磷是限制因子缺磷，磷肥有良好的反應(yīng)對需磷迫切的豆科及綠肥作物，磷肥有效，對水稻小麥效果不顯著一般無效

李曉林材料影響土壤有效磷的因素：1.土壤有效氮與有效磷的比值：>4，磷肥效果明顯2.土壤有機(jī)質(zhì)含量：與有效磷含量呈正相關(guān)，每增加0.5％的有機(jī)質(zhì)，可相應(yīng)提高5mg/kg的有效磷3.土壤pH：在pH5.5~7.0范圍，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，磷酸高鐵被還原為磷酸亞鐵，溶解度提高；酸性土壤pH提高，促進(jìn)磷酸鐵、鋁水解，可使磷的有效性增加

總之，應(yīng)把磷肥優(yōu)先分配于有效磷含量低的低產(chǎn)土壤上。李曉林材料二、作物需磷特性與輪作中磷肥的分配作物的需磷特性

需磷較多的作物，如：豆科作物、豆科綠肥作物、糖用作物（甘蔗、甜菜）、纖維作物中的棉花、油料作物中的油菜、塊根塊莖作物（甘薯、馬鈴薯）、瓜類、果樹、桑樹和茶樹等 施磷肥效果較好，既能提高產(chǎn)量，又能改善品質(zhì)。

大田作物對磷肥的反應(yīng)順序如下：冬季綠肥作物>一般豆科旱地作物>大麥、小麥>早稻>旱稻李曉林材料（一）水旱輪作中的磷肥施用

我國稻區(qū)的輪作制度：麥類、油菜－－水稻 綠肥－－水稻 在水旱輪作中，土壤由干變濕的過程中，有效磷增加，原因？ 所以在水旱輪作中，磷肥的分配應(yīng)掌握“旱重水輕”的原則，將磷肥重點分配在旱作上。 當(dāng)綠肥與水稻輪作時，更應(yīng)該將磷肥施在綠肥上，特別是豆科綠肥，更能充分發(fā)揮“以磷增氮”的效果。 以磷增氮：？李曉林材料

（二）旱作輪作中的磷肥施用

有綠肥或豆類的輪作中，優(yōu)先施在綠肥或豆科作物上，其間接作用很明顯。 在麥－棉輪作地區(qū)，重點施在棉花上。 需磷特性相似的作物輪作時，磷肥用于秋播的越冬作物比用于春播的效果明顯。因為秋播后，溫度逐步降低，土壤微生物活動能力差，土壤供磷能力差，增施磷肥有利于壯苗，增強(qiáng)抗寒能力，促進(jìn)早發(fā)。李曉林材料三、磷肥品種與其合理分配和施用施用原則：減少水溶性磷肥的固定，增加非水溶性磷的釋放

表磷肥品種的合理分配和施用磷肥品種作物品種

生長期

土壤類型難溶性磷肥

吸磷能力強(qiáng)

作基肥

酸性土壤

如蕎麥、蘿卜菜、

油菜及豆科植物枸溶性磷肥

吸磷能力較強(qiáng)

多作基肥

酸性土壤

有效磷低的

非酸性土壤水溶