第二讲、植物磷营养

•土壤磷素营养•植物磷素营养•常用磷肥性质及合理施用植物的磷素营养与磷肥第一节土壤中的磷素及其转化一、土壤中磷的含量我国耕地土壤的全磷量：0.2~1.1g/kg呈地带性分布规律：从南到北、从东到西逐渐增加影响因素：土壤母质、成土过程、耕作施肥等西北南东增加增加土壤供磷状况以土壤有效磷(AvailablePcontent)含量表示：中性或石灰性土壤：P10mg/kg，表示有效磷不足酸性土壤：P15mg/kg，表示有效磷不足我国土壤有效磷素含量分布图AvailablePcontent(BrayII)Pink30mg/kg(moderatelydeficient)Red:20mg/kg(deficient)Darkred:10mg/kg(severelydeficient)土壤中磷的来源和循环磷灰石二、土壤中磷的形态我国土壤全磷含量：200-1100mg/kg(P）土壤磷特点：空间变异大形态：土壤无机磷50－90％土壤有机磷10－50％水溶性P铁、铝结合态P闭蓄态P钙的磷酸盐含P矿物土壤磷三、土壤中磷的转化土壤中无机磷的固定土壤中磷的释放（1）土壤中无机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态磷的过程，称为磷的固定作用。包括：化学沉淀反应：土壤中水溶性磷与钙、铁、铝、锰等离子反应，生成难溶性磷酸盐的过程；专性吸附：土壤中水溶性磷与土壤胶体上的配位基团进行交换，而被土壤胶体吸附的过程；磷的生物固持：无机磷转变为有机态磷的过程；（2）土壤中磷的释放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。包括：难溶性磷酸盐的释放：土壤中的难溶性磷酸盐在碳酸、有机酸等的作用下转变为有效性高的磷酸盐的过程；无机磷的解吸：土壤中吸附态磷重新进入土壤溶液的过程；有机磷的矿化：有机态磷在磷酸酶作用下转变为无机磷的过程；三、土壤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持作用固定磷肥的利用率磷肥当季利用率10-30%，但有后效。累积叠加利用率可达86%。利用率低的原因：水溶性磷的固定、磷在土壤中移动性小。第二节植物磷素营养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。磷是作物肥料三要素之一。第二节植物的磷素营养一、植物体内磷的含量、分布和形态1.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秆生长环境：高磷土壤低磷土壤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。二、磷的营养作用（一）重要化合物的组分（1）核酸、核蛋白：存在于细胞核和原生质中，对植物的生命活动及遗传变异起重要作用。（2）磷脂：生物膜的成分，影响着物质、能量、信息的交换；影响膜的流动性；影响作物抗性。（3）植素：环己六醇磷酸脂的钙镁盐，种子储存的形式，发芽时水解供应磷。环己六醇植酸OHOHOHOHOHOHOHOPOO(-6H)2OPO34+6HOHOPOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOO•（4）腺三磷ATP：含高能磷酸键的化合物，能量的中转站。•（5）酶的成分：辅酶ІNAD、辅酶ΠNADP、FAD等含磷。（二）磷参与植物体内的代谢过程1.碳水化合物代谢磷参与光合磷酸化，将太阳能转化为化学能，产生ATP简单碳水化合物的运输和同化产物形成要磷参加施磷后作物根系发达，籽粒饱满，根茎类作物淀粉含量高。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）2.促进氮代谢磷对氮的代谢产生重要的影响磷是代谢过程中一些酶的组分：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，磷供应充足有利于新的氨基酸形成。合成氨基酸和蛋白质所需要的能量由ATP提供。磷可提高豆科植物的固氮能力，增加对氮素的吸收。对豆科作物提倡以磷增氮。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。3.磷参与脂肪代谢脂肪合成的原料甘油和脂肪酸的转化需要磷参与（磷酸化）5、磷具有提高作物抗逆性和适应外界环境条件的能力（1）抗旱和抗寒A促进根系发育B提高细胞的充水度和原生质体的持水能力C可溶性糖、磷脂类物质增加，冰点下降（2）缓冲性：作物体内磷酸盐含量提高，缓冲酸碱的能力增强。KH2PO4K2HPO4OH-H+当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。这有利于作物正常生长发育。这一缓冲体系在pH6～8时缓冲能力最大，因此在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗盐碱的能力。越冬作物施磷早稻施磷（早磷晚钾）三、植物对磷的吸收（一）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。（二）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。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（三）磷的同化和运输同化：磷酸盐有机磷化合物运输：占全磷60％以上无机磷地上部木质部导管四、磷素缺乏与过多症状1、缺磷症状：（1）植株矮小，叶片暗绿。♣细胞变小程度大于叶绿素减少的程度，叶绿素含量相对增加。♣缺磷时，铁的吸收增加，间接促进叶绿素合成。（2）严重缺磷时，茎叶出现紫红色条纹或斑点（糖累积形成花青素）。（3）根系小，次生根少，禾本科作物分蘖少。（4）症状先从老叶开始。（5）生长缓慢，延迟成熟。（1）促进呼吸作用，碳水化合物过多消耗，不利于产量的形成；（2）发育提前，茎叶早衰；（3）降低土壤中铁、锌、镁等素的有效性。2、磷素过多：第三节磷肥的种类、性质和施用中国云南昆阳磷矿我国从1955年开始生产磷肥，比氮肥发展慢，中国磷矿资源缺乏，品位低，多在12％以下。主要在云南、贵州、四川等中南、西南地区蕴藏。第一类：水溶性磷肥（一）过磷酸钙(普钙，calciumsuperphosphate,SSP)也称普通过磷酸钙或普钙，是我国生产最多的一种磷肥品种，是通过用硫酸处理磷矿粉而制成。1.成分、性质与特点：成分：一水磷酸一钙[Ca(H2PO4)2·H2O)]：占30～50％；含P2O512％～18％硫酸钙：40％杂质：少量磷酸或硫酸，以及硫酸铁和硫酸铝性质：①灰白色粉末或颗粒状；②磷酸一钙为水溶性；③呈酸性反应（化学酸性）；④具有吸湿性和腐蚀性；⑤会发生“磷酸退化作用”过磷酸钙由于含游离酸，在潮湿条件下吸水，使磷酸一钙与肥料中的硫酸铁、硫酸铝起反应，生成难溶性的磷酸铁铝，降低了磷肥的有效性。特点：（1）易溶于水，被作物直接吸收利用；（2）很容易被土壤中的铁、铝、钙等所固定而降低有效性2.在土壤中的转化(1)溶解过程与化学沉淀(固定)作用①溶解过程：异成分溶解反应式：Ca(H2PO4)2•H2O+H2OCaHPO4•2H2O+H3PO4特点：1mol1mol1mol②磷酸沉淀作用（或化学固定作用）含义：过磷酸钙异成分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，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。反应式：+Ca(H2PO4)2•H2O+Ca(OH)2+5H2O2Fe(OH)32Al(OH)32FePO42AlPO4过磷酸钙的异成分溶解及化学沉淀作用化学固定肥料施入土壤，肥粒从外界吸水磷酸一钙溶解或水解磷酸向四周扩散溶解了土壤铁铝钙盐，形成活性离子与磷酸作用，形成Al－P、Fe－P、Ca－P沉淀Al3+AlPO4+2PO43-水解Fe3+FePO4FePO4∙Fe(OH)3盐基性磷酸铁铝AlPO4∙Al(OH)3酸性土上：沉淀的发展过程：酸性土：过程：水溶性无定形结晶态闭蓄态溶解度：大小有效性：高低中性、石灰性土：一钙二钙八钙十钙结果：过磷酸钙的当季利用率低概念：磷的老化、闭蓄态固定、闭蓄态磷初始“老化”“闭蓄态固定”阶段阶段阶段(2)磷的吸持作用定义：土壤液相中的磷酸或磷酸根离子被土壤固相所吸持的现象分类一般地：P土液P土粒结果：磷肥的有效性降低吸持作用解吸作用吸附吸收非专性吸附：静电引力，结合力弱——易解吸专性吸附：库伦力＋化学力——解吸少：渗入固相内部——难解吸3.施用方法原则（因易固定、移动性小）减少与土壤的接触面积增加与作物根群的接触面积目的：提高过磷酸钙的利用率（一般只有10％～25％）方法：集中施用分层施用与有机肥料混合施用作根外追肥相对集中施用（二）重过磷酸钙由H2SO4处理磷矿粉制得磷酸，再用磷酸和磷矿粉作用制成。是一种高浓度磷肥，含P2O540－50％，相当于普钙的2~3倍，不含CaSO4。施用方法与原则与普钙相同，对喜硫作物肥效不如普钙。第二类：弱酸溶性肥料（一）钙镁磷肥磷矿石与镁硅酸盐在高温（1350OC）下共熔后球磨而成，是热制磷肥的一种。含义：能溶于2％的柠檬酸或中性柠檬酸铵溶液的磷肥主要有：钙镁磷肥、钢渣磷肥特点：溶于弱酸，肥效较水溶性磷肥慢1.成分与性质成分：无定形磷酸钙[Ca3(PO4)2]，含P2O514%～18％氧化钙、氧化镁、二氧化硅等性质：①灰绿色或灰棕色粉末(90％过0.177mm筛)②溶于2％柠檬酸溶液③呈碱性反应(化学碱性，pH8.0～8.5)④吸湿性小，无腐蚀性2.在土壤中的转化(1)溶解（主要受介质pH值影响）①酸性土：在土壤酸的作用下逐步溶解Ca3(PO4)2CaHPO4Ca(H2PO4)2可中和部分酸，调节了土壤反应，提高了磷素的有效性②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)2Ca(H2PO4)2溶解释放磷酸的速度较缓慢，肥效较长；施用后较长一段时间内，溶解固定H+H+微生物和作物根分泌的酸(2)固定（与过磷酸钙相同）3.施用方法肥效与土壤条件，植物种类，肥料细度和施用方法有关。(1)土壤性质：酸性土上效果好；(2)作物种类：吸磷能力强的作物效果较好，如油菜、豆科作物和豆科绿肥(3)粒径大小：规格要求90％过0.177mm的筛(80目)(4)施用技术①可作基肥、种肥和追肥②与有机肥料堆沤后施用，可提高肥效③与水溶性磷肥、氮肥、钾肥等配合施用冷浸田，贫瘠土壤效果良好2、在土壤中转化：靠土壤酸度和根系分泌的酸使之溶解：Ca4P2O9∙CaSiO3＋6CO2＋4H2O2CaHPO4＋3Ca(HCO3)2＋SiO23、施用：♣不宜作追肥或种肥，作基肥为好；♣与有机肥混沤施用效果好；♣果树、豆科作物及生长期长的作物施用；♣水稻施用可使茎杆健壮，增强抗倒伏能力（二氧化硅多）。第三类：难溶性磷肥•指所含的磷绝大部分不能溶于水和弱酸，只能溶于强酸的磷肥•有磷矿粉、骨粉等（一）磷矿粉成分：主要是氟磷灰石[Ca10(PO4)6