植物的磷素营养与磷肥-乌.ppt

植物的磷素营养与磷肥,第三章,磷的资源特点及我国磷资源状况 1、磷资源是不可再生的紧缺资源：磷在生物圈中的循环过程不同于碳和氮，属于典型的沉积型循环。生态系统中的磷的来源是磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石。这些磷酸盐矿床经过天然侵蚀或人工开采，磷酸盐进入水体和土壤，供植物吸收利用，然后进入食物链。经短期循环后，这些磷的大部分随水流失到海洋的沉积层中。因此，在生物圈内，磷的大部分只是单向流动，形不成循环。磷酸盐资源也因而成为一种不能再生的资源。 2、磷矿根据其P2O5含量分为高品位磷矿（P2O528%）、中品位磷矿（P2O5:28%-18%）、低品位磷矿（P2O518%）。我国多为中、低品位磷矿。,一、植物体内磷的含量和分布,植物体内磷（P2O5）的含量一般为植株干重的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。,第一节 磷的营养作用,二、磷的营养功能,（一）磷是植物体内重要化合物的组成元素,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。,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。,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。,含磷的生物活性物质,腺苷三磷酸（ATP）、鸟苷三磷酸（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（NAD）、辅酶NAPT、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,磷在碳水化合物的合成和运转中起着重要的作用，这首先在于磷对光合作用有着极为重要的作用，因为在碳素还原循环或C4-二竣酸循环中，完成光合作用各阶段的物质运转几乎都有磷参与。不仅如此，在光合作用过程中，通过光合磷酸化作用，把光能贮存在三磷酸腺甙中，为合成蔗糖以及淀粉和其它多矿类化合物，如纤维素等提供能量。同时己糖合成蔗糖和淀粉时，都须先经过磷酸化作用，才能适合成反应顺利进行。,此外，磷还促进碳水化合物在作物体内的运输。因为，蔗糖是筛管内碳水化合物运输的主要物质，而它是以蔗糖磷酸脂的形态进行运转的。因此，磷缺乏时植株内糖类相对积累，并随之可能形成较多的花青素，于是在不少植物上会出现紫红色。,花 青 素 花青素Anthocyanidins花色素，乃為一群對心血管具良好作用之生物黃酮類Bioflavonols的還原體。其為植物之花、果實及根莖常見之成分，多為具鮮艷之顏色黃色除外。花青素含量豐富者有洛神花、玫瑰花、藍莓、山桑子、蔓越莓、茄子皮及紫色葡萄皮在此希望有人能再研究紅薯的成分，其抗氧化能力為維生素C或維生素E十來倍之強，多食有益無害。 人體之代謝過程，即為氧化作用，故抗氧即可抗老防癌，已漸為預防醫學所認同。另上面提到的生物黃酮類，又稱為維生素P，也是一種強力抗氧化劑。,（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。,磷能提高作物的抗旱、抗寒、抗病等能力,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,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。,pH7.2时 H2PO4-HPO4 pH7.2时 H2PO4-HPO4 pH7.2时 H2PO4-HPO4,因此在pH5.5-7.0之间，磷素有效性最高。,土壤pH,土壤通气,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。,土壤质地,菌根,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14mm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。,形成在白三叶 根上的VA菌根,VA菌根 的孢子,菌根促进宿主植物P吸收的模式图,C3 grass Fine fibrous roots Not very dependent,Fescue（紫羊茅）,Coarse roots with few root hairs Highly dependent,Apple（苹果树）,植物对VA菌根的依赖性（Mycorrhizal Dpendency）,不同植物对VA菌 根的依赖性不同：,Rhizobium / 根瘤菌, R.trifolii / 三叶草组根瘤菌, G.diaphanum / Gigaspora diaphanum 菌根菌,白三叶(Trifolium repens L.)根瘤菌+菌根菌接种效果,绝大部分阔叶草类对VA菌根的依赖性较强,苗盆培土： 农家自制（耕地土 1：腐叶土1：堆肥0.3） + VA菌根（接种剂 用量为20g/L）。,栽培方法：将上述培土 装入250ml塑料盆后于 3月中旬播种，在温室 内育苗。,追肥：无,摄影日：播种后第4周,黄瓜VA菌根接种,+VA,VA,蔬菜，水果，花卉等园艺作物 对 VA 菌 根 的 依 赖 性 较 强,土壤处理：将细粒赤玉土 在120下进行高温蒸气 灭菌60分钟。,栽培方法：将上述灭菌土装进陶盆进行播种， 种子下面3cm处将5gVA菌根菌剂层状接种。,摄影日：播后第二个月,天竺葵VA菌根接种,土壤水分,土壤离子,作物特性,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）,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。,重要作物体内磷的丰缺指标,土壤速效磷丰缺指标,缺乏 较缺乏 中等 较丰富 丰富 保护地蔬菜 300 露地蔬菜 60 果 园 15 粮 田 3-5 5-10 10-20 20-40 40,（Olsen-p NaHCO3 浸提钼锑抗法）,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。我国磷矿资源均为中低品位，生产高浓度磷肥有一定难度。按矿石中全磷量的不同大致可分为三级：全磷（P2O5 ）28称高品位磷矿占1/3 、1828中品位占47%、18低品位占20%。,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（枸溶性）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。,P,1.磷矿粉,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。,磷矿粉直接施用的条件：,矿物的结晶性质： 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。,枸溶率：用2柠檬酸溶液浸提的有效磷及其占全磷的百分率。,枸溶率在15以上的可直接作为肥料，而全量高枸溶率低于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）,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。,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。,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50100Kg。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 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。 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,日本三景之一：松岛 紧随旅游船的海鸥群,日本三景之一：松岛 人鸟和谐共生,3. 骨粉,系动物骨骼加工而成（磷酸三钙）5862，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）。,生骨粉,蒸制骨粉,各种骨粉的养分含量,能溶于2柠檬酸或中性柠檬酸铵溶液的磷肥称之。有钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥、沉淀磷肥、偏磷酸钙。,（二） 枸溶性磷肥（弱酸溶性磷肥）,P,1、钙镁磷肥 1939年德国制造成功。, 成份与性质： 是由磷矿石与适量的含镁矿物如蛇纹石、橄榄石、白云石和硅石等在高温下熔融，经水淬冷成玻璃状碎粒，再磨成细粉状而成。含磷量（P2O5 ）1418，不溶与水，一般呈灰绿色或灰棕色，呈碱性反应，没有腐蚀性，物理性状良好，不吸湿，不结块。它是我国目前生产的主要磷肥品种之一。,钙镁磷肥应符合下列要求 按1987年中华人民共和国专业标准（ZBG21004-87）, 在土壤中的转化：,钙镁磷肥中磷酸盐必须进行溶解，进入土壤溶液，才能被作物吸收，钙镁磷肥施入酸性土壤后，可借土壤酸的作用使肥料中的磷酸盐 逐步溶解，释放出磷酸来，供作物吸收利用，而放入中性或石灰性土壤后，在土壤微生物和作物根系分泌的酸作用下，也可逐步释放磷，但其释放速度要比酸性土缓慢，肥效要长些。, 施用方法：,肥效与土壤性质、作物种类、肥料细度、施用技术有关。 酸性土壤当季肥效高于过磷酸钙，石灰性土则低于普钙。 油菜、豆科作物和豆科绿肥效果与普钙相似或略高，而水稻、小麦、玉米，一般约为普钙的7080。粒径细度在40100目之间，肥效随粒径变细而增加，钙镁磷肥的细度要求90通过80目筛孔，粒径为0.177mm。 钙镁磷肥可作基肥、种肥和追肥。但以基肥深施效果最好，钙镁磷肥还可与有机肥堆沤后施用。,几种枸溶性磷肥成分、性质及施用技术要点,2. 其它枸溶性磷肥,（三） 水溶性磷肥,凡养分标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,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3050，40左右。灰白色粉末，呈酸性反应，具有一定的吸湿性和腐蚀性。,P,过磷酸钙成品级别规格（1987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,特级品 一级品 二级品 三级品 四级品,A B A B A B,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。,过磷酸钙施入土壤后的转化,、沉淀作用 过磷酸钙利用率较低，一般只有1025，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解反应。,其特点是1mol的磷酸一钙溶解的同时，溶液中生成1mol的磷酸和1mol的磷酸二钙（二水磷酸氢钙）。反应式如下： Ca(H2PO4)2.H2O+H2O-CaHPO4.2H2O+H3PO4 随着磷酸一钙的溶解，在施肥点就形成了磷酸一钙、磷酸和二水磷酸二钙的饱和溶液。这时磷的浓度可达40molL-1，与周围溶液相比，具有很强的渗透压。在渗透压作用下，磷酸等就不断地向土壤四周扩散移动。,饱和溶液具有很强的酸性，pH值可低至1.5以下，向周围土壤扩散时，与Fe、Al、Ca、Mg产生相应的磷酸盐沉淀，这就是所谓的磷酸沉淀作用或化学固定作用，这种作用是水溶性磷肥的当季作物利用率低的最重要原因之一。 中性和石灰性土壤中的变化见P-88一-二段。,b、吸持作用 磷的吸持作用，包括吸附和吸收。 吸附是磷酸离子在固相表面，吸附是离子均匀地渗入固相内部。吸附又存在专性吸附（Non-specific adsorption）和非专性吸附（Specific adsorption） （按作用力不同划分的，见P-88）。,各种水溶性磷肥饱和溶液的化学性质不同，其中，过磷酸钙饱和溶液的pH值最低(表3-2)。因此，它的化学固定作用也比其他水溶性磷肥强，这是过磷酸钙当季利用率低的主要原因。,过磷酸钙无论在何种土壤上都易发生磷的固定，移动性变小，因而合理施用的原则是：减少其与土壤的接触面积，以减少土壤磷的吸附固定，增加作物根系的接触机会。,过磷酸钙的施用,A、集中施用：可作基肥、种肥和追肥，均适当集中施用和深施，这样减少了肥料与土壤的接触面，从而可减少磷的固定，同时，提高了局部磷酸的浓度，造成施肥点和根表的浓度差，有利于磷向根表的扩散迁移和被根吸收。穴肥，条施、蘸秧根等。,B、分层施用：为解决磷酸移动性小而根系扩展的矛盾，可分层施用2/3作基肥，1/3作面肥或种肥施入表层土。,C、与有机肥混合施用：是提高肥效的重要措施，混合可减少磷肥与土壤接触面，同时有机肥分解过程产生的有机酸能与土壤中Ca2+.Fe3+. Al3+起络合作用（或沉淀作用），从而减少这些离子对磷的沉淀作用，过磷酸钙与有机肥混合堆腐还兼有保氮作用。 D、作根外追肥：不仅可避免土壤固定，且用量省，见效快，尤其是在生育后期，效果更好。 E、制成颗粒磷肥：（同集中施用）,2. 重过磷酸钙,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P2O5 40-50%，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，对喜硫作物（豆科、十字花科、马铃薯）肥效不如等量普钙。,3. 氨化过磷酸钙,为了中和普钙中的游离酸，在工业上采用氨来处理，制成氨化过磷酸钙。其含氮23，P2O5 1314，吸湿性和腐蚀性减少，物理性状改善，含磷化合物主要为磷酸一钙，磷酸二氢铵，硫酸铵和磷酸二钙等，施用方法与普钙相似。,（四） 新型磷肥 新型磷肥有复合磷肥，聚磷酸，焦磷酸铵和聚磷酸铵等。聚磷酸是一种脱水程度不同的磷酸聚合物，由两个以上正磷酸分子，在一定条件下脱水聚合而成，长链聚磷酸的通式为Hn+2PnO3n+1，n2。有3种基本形式，即焦磷酸、三聚磷酸和偏磷酸。聚磷酸含磷(P2O5)为76%-85%，是一种制备高浓度磷肥的原料。将聚磷酸氨化，或与钾、钙、镁等金属离子反应，即可制取相应的聚磷酸盐，其中最重要的是聚磷酸铵。这类磷肥的特点是高效、缓溶，施入土壤后可逐步水解成正磷酸盐，为作物吸收，并减少土壤对磷的固定。,焦磷酸铵与聚磷酸铵的组分见表3-8。,第三节 磷肥的合理分配和施用,一、土壤磷状况与磷肥的分配,土壤全磷量在0.08-0.10%以下，磷肥都可以表现出增产效果，,有效磷与磷肥的肥效呈显著的负相关。,（一般是指近期可被作物吸收利用的一部分磷）,土壤有效磷,土壤有效氮（碱解氮）与有效磷的比例，大于4时，土壤处于氮多磷少的状况下，施用磷肥多有较好的增产效果，比值越大，磷肥肥效越明显。 有机质与有效磷含量有明显的正相关，有机质1%时，有效磷含量10ppm,有机质12，有效磷1020ppm,大体上每增加0.5%的有机质，可相应提高5ppm有效磷。 磷的有效性以pH5.5-7.0的范围最大，低pH时Fe、Al影响，高pH、Ca、Mg影响。 磷肥应优先分配于有效磷含量低的低产土壤上施用。,豆科作物、豆科绿肥作物，糖用作物、纤维作物中的棉花，油料作物中的油菜，块根、块茎类作物以及瓜类，果树。桑树和茶树都需要较多的磷，施用磷肥有较好的肥效。禾谷类作物不及上述作物敏感。大田作物，一般规律是：冬季绿肥作物（包括豆科以及萝卜等油菜）一般旱地豆科作物大麦、小麦早稻晚稻,二、作物需磷特性与轮作中磷肥的分配,水田土壤在由干变湿的过程中，土壤有效磷增加，原因是： 石灰性土壤CO2的积累，pH下降； 酸性土壤pH上升，Fe、Al磷酸盐水解； 有机离子与磷酸离子代换，磷的扩散增加； Eh下降，难溶性的FePO4.2H2O变为易溶性的。,（一） 水旱轮作中的磷肥施用,而在土壤由湿变干时，有效磷随之降低。由此在水旱轮作中，磷肥分配应掌握“旱重水轻”的原则，即将磷肥重点施入旱作上，而水稻大部分或全部利用其后效。,旱作轮作中，磷肥分配使用应根据作物的生理特性，吸磷能力及轮作制度而定。 在有绿肥或豆类轮作中，磷肥应优先施用于豆类和豆科绿肥上，棉麦轮作中，重点施在棉花上，在轮作中作物具有对磷反应相似的营养特性时，磷肥应重点施用于越冬作物上，如在小麦、杂粮（玉米、谷子等）轮作中，磷肥应重点施用在小麦上，后茬玉米、谷子可利用其后效。,（二） 旱作轮作中磷肥施用,凡在轮作中对磷吸收强的作物、油菜、萝卜菜、荞麦以及苕子、胡枝、毛蔓豆等豆科作物可分配难溶性磷肥；,三、磷肥品种与其合理分配和施用,对吸磷能力差而对磷敏感的作物如马铃薯、甘薯等则以施用水溶性磷肥为好。,作物不同生育期大多情况