第三章植物的磷素营养与磷肥

第三章植物的磷素营养与磷肥磷于1669年为德国汉堡炼金家布兰德所发现。地壳中磷（P2O5）平均含量大约为0.28%。而土壤表土一般变动在0.04-0.25%之间。我国许多土壤磷素供应不足。解放前磷肥工业几乎空白，1953年研制生产了过磷酸钙，1957年在南京建成年产40吨的过磷酸钙厂。至1984年磷肥产量已达235.96吨（P2O5），在美国、苏联之后具第三位，N:P2O5从1970年1:0.6降至1980年1:0.23，（1981－1985期间1：0.25）。第一节磷的营养作用一、植物体内磷的含量和分布植物体内磷的含量（P2O5）一般为植株干重的0.2-1.1%，其中大部分以有机态磷形式存在，如核酸、核蛋白、磷脂、植素，约占全磷的85％。其余是以钙、镁、钾的磷酸盐存在。不同作物，同一作物不同器官，不同生育期，含磷量是有变化的。生殖器官营养器官，种子叶片，叶根系茎杆,幼嫩部位衰老部位。新芽、根尖等分生组织中，磷显著增高，表现出顶端优势，磷在作物体内分配。再利用的能力强。因而植株缺磷症状首先是从最老的器官（一般为底层老叶）组织开始表现出来。二、磷的营养功能（一）、磷是植物体内重要化合物的组成元素1、核酸与核蛋白核酸是作物生长发育、繁殖和遗传变异中极为重要的物质，磷的正常供应，有利于细胞分裂、增殖，促进根系的伸展和地上部的生长发育。2、磷脂：磷脂在种子内含量较高，说明在其繁殖方面有重要作用，磷脂分子中既有酸性基因，又有碱性基因，对细胞原生质的缓冲性具有重要作用，因此磷脂提高作物对环境变化的抗逆能力3、植素：是磷的特殊贮藏形态，主要集中在种子中，种子中磷80％以植素存在，植素的形成有利于淀粉合成，但在后期磷供应过多，导致淀粉的合成逆向发展。4、含磷的生物活性物质腺苷三磷酸（ATP）、乌苷三磷酸（GTP）、脲苷三磷酸（UTP）、胞苷三磷酸（CTP）。它们在物质新陈代谢过程中起着重要的作用，尤其是ATP。磷还存在于许多酶中，辅酶Ⅰ（NAD）、辅酶ⅡNAPT、辅酶A(HS-CoA)，黄素酶(FAD)等。（二）、磷能加强光合作用和碳水化合物的合成与运转。虽然碳水化合物本身不含磷，但它的合成及运输却需要磷参加，光合作用一开始就需要磷参加，另一重要作用是光合磷酸化（变成ATP），磷还能促进碳水化合物在体内的运输（三）、促进氮素代谢磷是作物体内氮素代谢过程中的组成成分之一，如氨基转移酶，硝酸还原酶。磷还能提高豆科作物根瘤的固氮活性（以磷增氮）（四）、磷能促进脂肪代谢糖磷酸丙糖甘油（需磷）（需磷）脂肪丙酮酸脂肪酸（需磷）油料作物增施磷肥提高含油率。（五）、提高作物对外界环境的适应性磷能提高作物的抗旱、抗寒、抗病等能力。磷能提高细胞结构的水化度和胶体束缚水的能力，减少细胞水分的损失，并增加原生质的粘性和弹性，提高了原生质对局部脱水的抵抗能力，根系利用深层水分等（抗旱）。磷能促进各种合成过程，在低温下仍能进行，增加体内可溶性糖类、磷脂等浓度，提高了细胞液浓度，增加了作物抗寒性。磷能提高作物对外界pH变化的适应能力OH-KH2PO4K2HPO4缓冲作用在pH6－8时最大H+盐碱地上施用磷肥可提高作物抗盐碱能力。三、作物对磷的吸收作物通过根系和叶部吸收无机磷和有机磷。无机磷：主要吸收正磷酸盐，其次有偏磷酸盐H2PO4-最易被作物吸收。有机磷：己糖磷酸脂，蔗糖磷酸酯、核糖核酸。影响磷素吸收的土壤因素主要有：pH、通气、温度、质地、土壤离子种类等。pH＝7.2时H2PO4-＝HPO4＝pH＞7.2时H2PO4-＜HPO4＝pH＜7.2时H2PO4-＞HPO4＝因此在pH5.5-7.0之间，磷素有效性最高。因为作物吸收磷素是主动吸收，需要消耗能量，在土壤通气和温度适宜条件下，有利于作物对磷的吸收。由于磷在土壤中的扩散系数很小，移动性小，植物仅能吸收距根表面1－4mm根际土壤中的磷，粘质土壤只有1mm左右仅相当于根毛的长度，由此可见，土壤质地和根系伸展对有效利用磷也有重要意义。菌根能增加植物吸磷的能力，因为菌根的菌丝能延伸到由根际吸收活动所形成的根际无磷圈以外的地方，从而增大根的吸收面积，增加磷的吸收量。水分对磷的影响最为明显，影响磷酸盐的溶解和转移，故灌溉能提高P的利用率。NH4+、K＋Mg2+等离子能促进作物对磷的吸收。（协助）NO3－Cl-OH-等离子则降低作物对磷的吸收。（拮抗）作物特性：不同植物种类，甚至不同栽培品种对磷的吸收都有明显影响，豆科绿肥、油菜、荞麦等对磷酸盐最敏感，其次是一般豆类、越冬禾本科作物，再次是水稻。四、磷与作物产量、品质的关系影响作物品质和产量的诸环境因素中，肥料是最有效，作用最快的变量，大量资料表明，增施磷肥可以提高油菜、向日葵等油料作物种子中脂肪含量1-4%，还能改善脂肪品质，增加不饱和脂肪酸，减少饱和脂肪酸含量，提高食用价值和工业利用价值。蛋白质含量高低是评价禾谷类作物的籽粒及豆科作物种子与饲料品质的一项重要指标，增磷、增强生物固氮可显著地提高豆科作物的产量和品质。磷对作物的碳水化合物的合成分解和运输起着重要的作用，适宜的磷素营养对果树、蔬菜以及烟草等经济作物的产量和品质均有良好的作用，糖分、Vc、糖酸比、着色和适口性等，但磷过多会有副作用。①、重要大田作物体内磷的丰缺指标。P80、表3－4②、几种蔬菜体内磷的丰缺指标。P81，表3－5④、苹果和柑橘体内磷的丰缺指标。P81，表3－6③、土壤速效磷丰缺指标（Olsen-pNaHCO3浸提钼锑抗法）﹤5mg/Kg缺磷，5－10mgKg中等，﹥10mg/Kg不缺。五、作物磷素营养失调的症状缺磷时，各种代谢过程受到抑制，植株生长迟缓、矮小、瘦弱、直立、根系不发达，成熟延迟、籽实细小、植株叶小、叶色暗绿或灰绿、缺乏光泽，主要是细胞发育不良致使叶绿素密度相对提高，同时，Fe的吸收间接地促进叶绿素合成，使叶色暗，严重缺磷时，在不少作物茎叶上明显地呈现紫红色的条纹或斑点（花青苷）甚至叶片枯死脱落，症状一般从基部老叶开始。逐渐向上部发展。缺磷造成玉米果穗秃顶，油菜脱荚，棉花和果树落蕾、落花，甘薯及马铃薯薯块变小，耐贮性变差。磷素过剩，谷类无效分蘖，秕粒增加，叶肥厚而密，植株早衰。由于磷过多，而引起的病症，通常以缺Zn、Fe、Mg等的失绿症表现出来。第二节土壤中的磷素一、土壤中磷的含量地壳平均全磷（P2O5）0.28％，土壤0.04-0.25％，低者，砖红壤，浸蚀型红壤小于0.01％,高者，海南岛达0.4％，土壤含磷量与气候因素有关。北方雨量少，淋融弱，含磷量较高，南方淋溶强，含磷量低，地带性规律：北南、西东，逐渐递减。土壤全磷量并不能作为土壤磷素供应水平的确切指标，因为大部分是迟效的，全磷与有效磷之间缺乏相关性。二、土壤磷素的形态1、无机磷①磷酸钙（镁）类（Ca-P）石灰性土壤磷酸盐的主要形态。②磷酸铁（铝）类（Fe-P、Al-P）酸性土壤主要形态。③闭蓄态磷（O-P）由氧化铁胶膜包被着磷酸盐，石灰性土壤15－30％以上，酸性土壤超过50％。2、有机磷主要磷酸肌醇、磷脂、核酸、磷蛋白和磷酸糖约占1/2,另一半不清楚。有机磷占全磷的20－50％，与有机质有好的相关性。三、土壤中磷的固定土壤中可溶性或速效性磷化合物转变为不溶性或缓效性状态，称为土壤的固磷作用。磷肥的利用多数或利用率仅10－30％，土壤固磷机制主要有以下四种：1、化学固定作用，Ca、Mg控制，Fe、Al控制2、吸附作用，专性吸附，非专性吸附（一半交换吸附）3、闭蓄作用：与氧化还原性关系直接4、生物固定作用：有机残体的C/p比率大于200－300时，则微生物分解有机质的初期，能源充足而磷的供应不多，就吸收土壤速效磷，以组成其有机体，固定是暂时的。第三节磷肥的种类、性质及施用一、我国磷矿资源及其合理利用我国农民最早用骨粉作磷肥施用，我国磷矿资源较为丰富，蕴藏量仅次于摩洛哥、美国和苏联，大多集中分布在西南和中南地区，云南的昆明、贵州的开阳、湖北的荆襄、四川的什仿（全河）等地，还有江苏锦屏、安徽宿松，按矿石中全磷量的不同大致可分为三级：全磷（P2O5﹥28％1/3，称高品位磷矿、18－28％中品位47%、﹤18％低品位20%。制造磷肥的方法有三种：1、机械法：机械磨碎后直接利用，磷矿粉2、酸制法：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸，处理磷矿粉而成，过磷酸钙，重过磷酸钙。沉淀磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥。3、热制法：高温分解磷矿粉（石）而得，钙镁磷肥、脱氧磷肥、钢渣磷肥、偏磷酸钙、钙钠磷肥。酸制磷肥对磷矿质量要求较高，热制磷肥要求较低。二、常用磷肥的性质和施用按所含的磷酸盐溶解度不同可分为三种类型，难溶性磷肥、水溶性磷肥、弱酸溶性（构溶性）磷肥（一）、难溶性磷肥磷矿粉、鸟粪磷矿粉和骨粉，只能溶于强酸中，肥效迟缓。肥效长。为迟效性磷肥。1、磷矿粉①、磷矿粉的成分和性质：大多呈灰褐色，95％以上是磷灰石矿物，主要是氟磷灰石[Ca10(PO4)6F2]极难溶于水。②、磷矿粉直接施用的条件：a、磷矿的结晶性质；原生的或沉积变质的磷灰石，结晶完整，结构致密，直接施用效果相对较低，一般都小于30％（以等量的钙镁磷肥为100）次生的磷灰石直接施用相对效果高，一半大于60％。构溶率：用2％柠檬酸溶液浸提的有效磷及其占全磷的百分率。构溶率在15％以上的可直接作为肥料，而全量高构溶率低于5％时，只能作加工原料。磷矿粉的细度也影响肥效，90％的粉体通过100目筛孔，最大粒径为0.149mm为宜（以表面积大，接触机率大）b、土壤条件：酸性介质对于磷矿粉溶解是有利的，酸度过高，Al、Ca也影响肥效，因此，在盐基饱和度小和pH低的土壤上施用磷矿粉易于发挥肥效，交换量大小（大）、粘土矿物类型（蒙脱石）、土壤熟化程度（低）效果高。c、作物特性：油菜、萝卜、荞麦，利用能力最强；豆科绿肥作物及豆科作物较强；玉米、马铃薯、芝麻中等；谷子。小麦水稻等，最弱。③磷矿粉的施用方法和后效宜作基肥，不宜作追肥和种肥，以撒施深施为好，用量，每亩50－100Kg。磷矿粉与酸性肥料或生理酸性肥效混施，可提高当季肥效，磷矿粉具有较长的后效。2、鸟粪磷矿粉和骨粉①鸟粪矿矿粉在长期有海鸟群栖的海洋岛屿上（我国海南诸岛上）有较厚的鸟粪堆积形成鸟粪石，开采磨细后称为鸟粪磷矿粉，1/2以上的磷可被中性柠檬酸铵提取是一种优质磷肥，效果接近钙镁磷肥，施用方法与普通磷矿粉相似。②、骨粉系动物骨骼加工而成（磷酸三钙）58－62％，肥效缓慢，宜作基肥，可先与有机肥发酵后施用，骨粉在夏季施用肥效比冬季快。有生骨粉（22％）、蒸制骨粉（29％）、脱胶骨粉（33％）。（二）、水溶性磷肥凡养分表明量主要属于水溶性磷酸一钙的磷肥称之，如过磷酸钙，重过磷酸钙，氧化过磷酸钙等，其中的磷易被植物吸收利用，肥效快，是速效性磷肥。1、过磷酸钙：①、成分、性质：又称磷酸石灰，简称普钙，是我国某前生产最多的一种化学磷肥（70％左右）系磷矿粉用酸处理而制成，主要成分为水溶性的磷酸一钙和难溶于水的硫酸钙，分别占肥料重量的30－50％，40％左右。过磷酸钙成品级别规格，P86页，表3－10（1976年制订）按1987年中华人民共和国专业标准（ZBG21003-87）过磷酸钙专业标准指标指标名称特级品一级品二级品三级品四级品ABABAB有效磷P2O5含量％≥20.018.017.01615.01413.012游离酸≤P2O5计％3.55.05.55.55.55.55.55.5水分含量％≤8.012.014.01414.01414.014灰白色粉末，呈酸性反应，具有一定的吸湿性和腐蚀性磷酸退化作用：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。因此，过磷酸钙成品中的含水量和游离酸含量都不宜超过国家规定标准，同时注意防潮。②、过磷酸钙施入土壤后的转化过磷酸钙利用率较低，一般只有10－25％，主要原因是：施入土壤后，其中所含的水溶性磷除一部分通过生物作用转化为有机态外，大部分则被土壤吸附或产生化学沉淀作用而被固定。磷酸一钙的溶解过程是一种异成份溶