土壤肥料学国家精品课件第十章--土壤以及植物P素营养、化学磷肥

第十章土壤、植物磷素营养及化学磷肥磷本章要解决的四个问题土壤中磷素形态及其转化植物磷素生理功能植物磷素营养失调症状化学磷肥的性质以及合理施用Mind第一节土壤磷素营养AnswertoQ1：Q1土壤中存在哪些磷素形态？如何转化？1、土壤全磷一、土壤中磷的形态与含量世界：200～5000mg/kg中国：200～1100mg/kg国家样本数全磷含量中国8906717英国8906700美国863420澳大利亚2217350加纳（草原）67134西非（热带稀树干草原）503140世界上几个国家土壤的全磷含量（mg/kg）?影响土壤全磷含量的因素母质类型风化程度施肥土壤中磷的淋出和植物吸收土壤风化程度地区母质全磷含量/(mg/kg)砖红壤红壤及红壤性水稻土黄棕壤黄潮土黑土、白浆土风蚀漠境土广东海南江西湖南江苏华北平原黑龙江吉林新疆花岗岩等第四纪粘土等下蜀黄土黄土性沉淀物黄土性沉淀物古冲击物130-260170-360220-520430-960610-15001000-1100我国土壤全磷含量和土壤风化程度、母质类型的关系2、土壤溶液磷(soilsolutionphosphorus)土壤溶液中的磷是植物最直接的磷源主要形态：HPO42-和H2PO4-（其相对数量取决于溶液pH）pH对不同形态磷酸根离子的影响pH=7.2?不同地区土壤溶液磷含量的差异太湖地区：0.03-0.09mg/L美国中西部：0.02-0.12mg/L土壤溶液中磷浓度0.03mg/L，作物可能磷缺乏P其它形态磷素作物要求土壤溶液磷浓度的临界值：将可以满足作物最高产量95%需要的土壤溶液磷浓度。不同作物要求土壤溶液磷浓度的临界值作物临界浓度水稻0.10小麦0.30玉米0.06大豆0.20花生0.01大麦0.1(粘土)0.35（细砂壤土）马铃薯0.20高梁0.06番茄0.20卷心菜0.04莴苣0.403、土壤无机态磷（soilinorganicphosphorus）含量：占土壤全磷量的50%~90%包括：土壤液相中的磷(以H2PO4－和HPO42－为主)、固相的磷酸盐、土壤固相上的吸附态磷来源：磷灰石的风化、化学磷肥的施用土壤中无机磷的各种形态水溶态磷松结合态磷铝结合态磷（Al-P）铁结合态磷（Fe-P）磷酸钙盐（Ca-P）闭蓄态磷（O-P）不同土壤类型主要磷素形态酸性土壤：Fe-P、Al-P、O-P水稻土：Fe-P、O-P石灰性土壤：Ca-P4、土壤有机态磷含量：占土壤全磷量的10%~50%来源：动物、植物、微生物残体和有机肥料分类肌醇磷酸盐：大部分占50%核酸：3%磷脂：含量很低无机磷有机磷矿化生物固定上述过程的决定因素C/P200净矿化作用C/P介于200-300之间，两个过程平衡C/P300净生物固定作用二、磷素在土壤中的转化和移动磷的固定：土壤中可利用态磷转化为难利用态磷的过程称为磷的固定.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。转化1、磷的固定包括：化学固定、吸附固定和生物固定磷的化学固定含义：水溶性磷酸盐（以过磷酸钙为例）溶解过程产生的磷酸具有很强的酸性，在向周围扩散时，能溶解土壤中的铁、铝、锰或钙、镁等水合氢氧化物，当这些阳离子达到一定浓度后，就会产生相应的磷酸盐沉淀。Ca(H2PO4)2·H2O+xH2OCaHPO4+H3PO4+(X+1)H2O水溶性磷酸盐溶解反应过磷酸钙的异成分溶解及化学沉淀作用磷的吸持固定定义：土壤液相中的磷酸根离子被土壤固相所吸持的现象。PPPP吸持分为两种：吸附和吸收土壤对磷的吸附：磷酸根离子吸附在土壤固相表面的现象土壤对磷的吸收：吸附于土壤固相的磷酸根离子部分地、均匀地深入土壤固相内部的现象。吸附吸收PPP磷的生物固定定义：磷的生物固定是土壤微生物吸收水溶性磷酸盐构成其躯体，使水溶性磷暂时被固定起来的过程。特点：暂时性固定对磷的植物有效性没有影响；一定程度上避免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。对磷肥有效性存在消极影响的土壤固定主要是化学固定和吸附作用，而生物固定仅看成是一种磷的暂时贮存过程。磷固定的小结对于不同类型的土壤，磷被固定的程度是不一样：酸性土壤石灰性土壤微酸性至中性土壤（或有机质含量较高的土壤）2、磷的释放磷的释放是土壤中磷的有效化过程，在植物营养上有积极意义。磷的释放主要包括：石灰性土壤：难容性磷酸盐主要借助于植物根系或者微生物呼吸作用产生二氧化碳，根系和微生物代谢分泌或有机肥分解产生的各种有机酸转入土壤溶液。酸性土壤：铁磷的释放（主要是土壤淹水后，土壤还原性增强）有机磷的矿化第二节植物磷素营养AnswertoQ2andQ3：Q2植物体内磷的生理功能是什么？Q3当植物磷素营养失调时，表现出什么症状？一、植物体内磷的含量、分布和形态1、磷的含量含量(P2O5)：植株干物重的0.2~1.1%影响因素：植物种类：油料作物豆科作物禾本科作物生育期：生育前期生育后期生长环境：高磷土壤低磷土壤2、磷的分布营养生长期：集中在幼叶、幼芽和根尖；生殖生长期：大量转移到种子或果实中。缺磷时，体内的磷转运至生长中心以优先满足其需要，故缺磷症状先在最老的器官出现。油菜缺磷叶序新叶老叶器官：幼嫩器官衰老器官；繁殖器官营养器官种子叶片根系茎杆3、磷的形态有机磷：占85%，以核酸、磷脂、植素为主无机磷：占15%，以钙、镁、钾的磷酸盐形式为主二、植物体内磷的营养功能1、磷是植物体内重要化合物的组分主要包括：核酸和核蛋白、磷脂、ATP、植素、辅酶等环己六醇植酸OHOHOHOHOHOHOHOPOO(-6H)OPO+6HOHOPOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOO2、磷参与和影响植物体内许多代谢过程（1）磷能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ATPCO2的固定和同化产物如蔗糖和淀粉形成要磷参加蔗糖在筛管中以磷酸脂形态运输磷还能调控碳水化合物的代谢和运输，磷酸不足就会影响到蔗糖的运转，使糖累积起来，从而造成花青素的形成缺磷玉米叶子（2）磷能促进氮素代谢促进蛋白质合成利于体内硝酸盐的还原和利用增强豆科作物的固氮量（3）磷参与脂肪合成3、磷增强植物抗逆性抗旱: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。抗寒:磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。可溶性糖能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。（1）增强作物的抗旱、抗寒等能力（机理）实践：越冬作物增施磷肥，可减轻冻害，有利于植物安全越冬（2）增强作物对酸碱变化的适应能力（缓冲性能）实践：盐碱地施用磷肥有利于提高植物抗盐碱的能力OH-H+KH2PO4K2HPO4植物体内磷酸盐缓冲系统：外界环境发生酸碱变化时，原生质由于有缓冲作用仍能保持在比较平稳的范围内。缓冲体系在pH6～8时缓冲能力最大。三、植物对磷吸收与同化1、磷的吸收形态主要是正磷酸盐：H2PO4-HPO42-PO43-偏磷酸盐、焦磷酸盐：吸收后，转化为正磷酸盐少量的有机磷化合物：如核糖核酸、磷酸甘油酸、磷酸己糖等2、磷的吸收机理机理：主动吸收吸收部位：根毛3、影响植物吸收磷的因素芥菜的根系（1）作物种类和生育期喜磷作物(豆科绿肥、油菜、荞麦)一般豆类、越冬禾本科水稻根系发达或根毛多或有菌根的作物吸磷多幼苗期对磷的要求较为迫切（生长前期吸收的磷占全吸收量的60%~70%）。?（2）介质的pH磷酸根离子形态pH值5678H3PO40.10.01∕∕H2PO4-97.9983.6833.94.88HPO42-1.9116.3266.195.112PO43-∕∕∕0.01（3）伴随离子具有促进作用的：NH4+、K+、Mg2+等具有抑制作用的：NO3-、OH-、Cl-等降低磷有效性的：Ca2+、Fe3+、Al3+等（4）其它环境因素：温度、光照、土壤水分、通气状况等4、磷的同化与运输同化磷酸盐有机磷化合物运输途径：根吸收的磷：通过木质部向地上部分运输叶片吸收的磷：通过韧皮部向根部运输四、植物对磷素营养失调的反应1、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多种作物茎叶呈紫红色，水稻等叶色暗绿（症状从茎基部老叶开始）2、磷素过多禾谷类作物无效分蘖和瘪粒增加、早衰，植株地上部分与根系生长比例失调，地上部生长受抑制的同时，根系非常发达，根量多而且极粗。水培小白菜－P田间水稻缺磷“一株香”、“锅刷”苗期时植株矮小，因为碳水化合物代谢受阻，植物体内易形成花青素，如玉米的茎常出现紫红色症状。缺磷导致成熟期禾谷类作物籽粒退化较重，如“玉米秃尖”幼苗期自左至右，依次为油菜幼叶至老叶，缺磷油菜叶片从暗紫发展至紫红色。幼叶老叶油菜缺磷图为缺磷的油菜叶片，缺磷使体内碳水化合物代谢受阻，糖分积累，形成紫红色。缺磷使柑桔果实变小第三节常用化学磷肥的种类、性质与施用AnswertoQ4：Q4常用化学磷肥的性质？以及如何做到合理施用磷肥1、磷矿资源与磷肥的制造方法（1）磷矿资源简介磷矿：具有工业开采价值的磷酸盐矿床，最典型的是氟磷灰石[Ca10(PO4)6F2]矿床。中国云南昆阳磷矿世界磷矿储量（×106t，P2O5）国家资源量储量(精矿含量)地质储量潜在储量世界29096.119613.47751.7摩洛哥17750.011777.43639.3美国8026.01330.9369.5俄罗斯3197.71497.8252.8中国2880.0－397.4(P2O524%)南非1030.0680.9679.8约旦440.7217.8203.33.中国的磷矿资源：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。80%是属于中低品位，60%属于硅质磷酸盐，选矿难度大，难于符合生产高浓度复合肥的要求。（2）磷肥的制造方法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典型品种28%高酸制法水溶性磷肥－过磷酸钙18～28％中热制法枸溶性磷肥－钙镁磷肥18%低机械法难溶性磷肥－磷矿粉过磷酸钙钙镁磷肥磷矿粉2、常用化学磷肥的种类水溶性磷肥枸溶性磷肥难溶性磷肥过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸铵。硝酸磷肥特点能溶于水，易被植物吸收利用，磷肥效快，易受各种因素的影响而退化成弱酸溶性或难溶性状态钙镁磷肥脱氟磷肥钢渣磷肥沉淀磷肥不溶于水，能被弱酸所溶解。根系分泌的有机酸等化合物能溶解这种形态的磷酸盐，移动性少，造成流失现象比较少。磷矿粉骨粉既不溶于水，也不溶于弱酸，只溶于强酸，肥效迟缓而稳长，属迟效性磷肥3、常用化学磷肥的主要性质过磷酸钙主要化合物：Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4·H2O我国使用量最大的一种水溶性磷肥；有效磷含量低，包装、贮运成本较高；优点：加工技术简单，中小型生产，就地销售；多数土壤、多数作物上适合，肥效较好；除了P外，还含S、Ca等其它多种营养元素。钙镁磷肥在我国磷肥生产中，钙镁磷肥占第二位；在世界范围内，我国是钙镁磷肥最大的生产国；含柠檬酸溶性磷6.11%-10.0%，是一种低浓度的磷肥注意：钙镁磷肥呈碱性反应，忌与铵态氮肥直接混合使用优点：可利用中低品位磷矿；含有Mg，Ca，Si等多种元素；酸性土壤上应用效果好于过磷酸钙；碱性土壤和石灰性土壤上也大量施用，尤其是将其与过磷酸钙混合使用，肥效非常好。磷矿粉肥料磷矿粉肥料是由磷矿直接磨碎而成，是最主要的一种难溶性磷肥。一般只在酸性土壤上推荐施用。影响磷矿粉肥效的因素磷矿的结晶性质土壤性质作物特点不同类型磷矿石结晶状况与肥效的关系总结：晶型模糊，肥效较高矿石类型X-衍射线主峰(宽/高)晶型有效磷与全磷比/%相对肥效/%锦屏磷矿