04土壤肥力手册第四章 磷Word下载.docx
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注释：
注：
肥料中的磷含量用P2O5表示，既使没有P2O5存在于肥料中也是如此。
P2O5是相对磷含量的一种标准表示。
在这本手册里，有些结果以P表示，另一些则以P2O5表示。
将P转换成P2O5只要乘以2.29便可。
将P2O5转换成P则乘以0.43。
2.磷在植物中的多方面作用
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（HPO4=）。
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。
已发现在幼嫩植株生长点组织中磷浓度很高。
因为磷很容易从衰老组织向新生组织迁移，所以缺磷症状首先在植株较低部位出现。
而且随着作物成熟，磷进入种子（和/或果实），见表4-2。
表4-2.种子磷含量高于植株其他部分）
作物器官
产量水平（公斤）
%P
籽粒
3,814
0.22
秸杆
3,405
0.17
种子
908
0.66
茎杆
1,135
0.24
果核
1,816
0.20
藤蔓
2,906
0.26
2,724
0.28
稻草
3,178
0.09
1,362
0.42
0.18
1,634
2,452
0.12
磷在活植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其它一些过程。
磷能促进早期根系的形成和生长。
磷能提高许多水果、蔬菜和粮食作物的品质，对种子形成至关重要。
磷参与将植物遗传特性从一代传到下一代。
磷有助于根系和幼苗更快速发育，有助于植物耐过冬天的严寒。
磷能提高水分利用效率。
磷有助于增强一些植物的抗病性。
磷有促熟作用，这对收获和作物品质是重要的，见表4-3。
表4-3.低磷土壤上施磷能增产并降低玉米籽粒含水量）
P2O5施量
产量
籽粒水分百分含量
（公斤/亩）
0
414
31.8
3
548
27.8
6
590
27.0
9
564
26.9
12
581
26.5
土壤磷的一个重要作用是在水分胁迫期间能影响作物吸收磷。
图4-1表示随着土壤水分胁迫的增加，玉米幼苗的磷吸收减少。
但是即使是在高土壤水分张力下，土壤的高磷水平也有助于维持玉米幼苗的磷吸收。
3.植物缺磷症状
磷饥饿的第一症状是整株植物矮小。
叶片形状可能扭曲。
严重缺磷时，叶片、果实和茎杆上可能出现坏死区。
缺磷时老叶先受影响。
特别是低温时，缺磷玉米植株和其它一些作物上常见发紫或发红。
缺磷导致成熟推迟。
磷不足的土壤上小粒谷物分蘖少。
除了生长缓慢和产量降低外，缺磷的肉眼可见症状通常不如缺氮或缺钾症状清晰。
在许多大田作物上缺磷不易察觉。
在一些生长阶段，缺磷可导致作物呈深绿色。
我们应该对典型的矮化症状保持警觉。
可能的话，用土壤和/或植株分析来证实肉眼看到的症状。
4.土壤中磷的来源和数量
磷元素的化学反应性极强，因此在自然界中不能发现纯磷，只能见到与其它元素化合态的磷。
土壤磷主要来自磷灰石的风化，这种矿物含磷和钙以及如氟和氯等其它元素。
当磷灰石分解并把磷释放到土壤中时，便形成几种磷化合物，包括两种能被植物根系吸收的正磷酸盐。
它们通常是可溶性的，以有限的数量溶于土壤溶液。
无论磷是来自磷灰石、化肥或粪肥，还是有机质，一些磷将与钙、铁和铝形成化合物。
这些化合物大部分对植物无效，因其不溶于水。
它们被认为是处于“储备”或“固定”形态。
但是磷酸盐如磷酸二钙和磷酸八钙是相对有效的。
土壤磷的其它来源包括有机质、腐殖质、微生物和腐烂昆虫以及其它生命的躯体。
研究表明，土壤中的有机化合物有助于延缓磷的固定反应。
大多数农业土壤的耕层每亩含60~120公斤与其它元素结合在一起的磷，这些磷中的大多数对植物无效。
任何时候土壤全磷只有极少量存在于土壤溶液中，这种磷通常每亩不到0.3公斤。
对于正常作物生长来说，一般每公顷土壤溶液中只需几公斤磷即可。
因此磷肥施用的关键不是要土壤溶液中有大量的磷，而是土壤要具备补充土壤溶液磷的能力。
所以当根系穿透土壤剖面用完有效磷时，磷必须不断地得到替换。
土壤溶液中的磷一天大约被替换两次，而在如玉米和大豆等作物的生育期间约替换300次。
土壤溶液必须补充或保持足够的磷水平才能保证作物高产。
图4-2说明：
（1）土壤溶液中磷如何得到补充；
（2）磷如何变为无效态；
（3）磷如何从土壤中被移走（或损失）。
注意“土壤溶液中的磷”和“矿物”之间的双向箭头。
记住：
磷通过矿物风化和有机质分解变得有效，但也可以变得无效，即被固定为植物不能利用的形态。
图4-2土壤溶液磷含量受许多因素影响）
4.1.大多数土壤含磷不足
大多数作物很难获得足够的磷。
缺磷比其它元素的缺乏、毒害和病害对世界作物生产的限制性要大。
最近的土壤测试资料总结表明，在许多地区，土壤P测试水平居中或低的比例都很大。
以下是一些例子：
附表）
州或省
P测试值居中或更低的百分数（%）
依阿华州
44%
亚拉巴马州
65%
宾夕法尼亚州
56%
俄克拉荷马州
52%
内布拉斯加州
69%
萨斯喀彻温省
85%
俄亥俄州
32%
安大略省
图4-2-a大多数土壤含磷不足）
水溶性磷肥第一年有20~30%的利用率算是运气的了。
要保持P对植物有效很难。
磷总是与钙和铁等元素化合，形成不易移动到根系的化合物，施P方法影响P的利用率。
5.磷在土壤中的移动
磷在大多数土壤中很少移动。
它通常滞留在矿物风化或施肥所在的位置。
虽然磷在砂质土中的移动比在粘土中强，但很少由于淋洗而损失。
地表侵蚀（径流）能带走含磷的土壤颗粒。
侵蚀和作物移取是土壤磷损失的最主要途径。
几乎所有磷都是通过扩散在土壤中移动的，这是一个缓慢而短程的移动过程，它取决于土壤湿度。
干旱条件能极大地减少扩散。
钾（K）也主要是通过扩散移动的，但它比磷的可溶性强，因而移动得较远。
当我们比较N、P和K从放置点移动的距离时，我们可以看到氮（NO3-）在土壤中非常容易移动，但这种比较只是相对的，而不是绝对的（图4-3）。
图4-3氮、磷、钾在土壤中的相对移动）
究竟P实际上移动多远呢？
如果一种壤土中的P距根6毫米以上，那么它就不能移动到近得足以被根吸收。
据估计，生长中的作物根系只能与15~18厘米地表层1%到3%的土壤接触。
实际上，这意味着土壤必须得到足够的供P，作物才能获得最佳生长。
整个根区的土壤P水平应足够高，才能保证在作物生长的各阶段都有足够的有效P。
如何强调整个生长季内的有效P都不过分。
表4-4所示418公斤/亩大豆产量每天和整个生育期吸收的P2O5数量。
在生育期前半段（第51天，生育期共103天）大豆只吸收了吸磷总量的30%。
这就是说，有70%的磷（约7公斤/亩）在其生育期最后52天被吸收。
如果生育期的一半便出现缺P，那我们就远远达不到产量目标。
表4-4.大豆生育期内吸收的P2O5）
生育期
天数
吸收的P2O5（公斤/公顷）
占总吸收%
每天吸收
总吸收
出苗~3叶期
40
6.7
4.5
3叶期~6叶期
11
0.62
6叶期~齐穗
16
1.96
31
21.2
齐穗~结荚早期
15
2.54
25.8
灌浆~籽粒成熟
21
3.09
65
43.9
总
103
148
100
6.影响磷有效性的诸因素
大多数作物在施磷后第一年内回收的肥料磷只有10~30%。
回收百分率变化很大。
它取决于磷肥源、土壤类型、种植的作物、施肥方法和天气。
但许多残留磷会对后作有效。
有效性取决于以下几种土壤条件：
1）粘粒含量-粘粒含量高的土壤比粘粒含量低的土壤固定的磷多。
2）粘土类型-富含高岭石粘土的土壤（一般在高雨量和高温地区，如美国南部）比其它土壤保持或“固定”的施肥磷多。
无论何种粘土类型，肥料磷都很快会转化成有效性低的形态。
3）施肥时间-土壤与施入的磷接触时间越长，磷被固定的机会越大。
在固定P能力强的土壤中，作物必须在固定开始之前将其利用。
在其它土壤中，磷的利用可能会持续数年。
这一临界期限，即在施磷后作物能有效地利用肥料磷的时间长短，决定磷肥施用方案。
我们是一次多施（如在轮作中）呢？
还是少量多次呢？
4）通气状况-氧是植物生长和养分吸收所必需的。
氧也是土壤微生物分解土壤有机质（一种磷源）所必需的。
5）土壤压实-土壤压实降低根区的通气性和减少孔隙空间，这就减少了磷的吸收及植物生长。
压实还减少植物根系穿插的土壤容积，局限其与土壤磷的接触。
磷在大多数土壤中运动有限的事实加重了压实限制根系生长和养分吸收的问题。
6）水分-土壤水分增加至最适水平使磷对植物的有效性增加。
但水分过多会排除氧气、限制根系生长和减少磷吸收。
7）土壤磷状况-长期土壤施磷大于作物移取量的土壤，土壤磷水平可能升高，如果土壤磷水平足够高，便可减少眼下的施肥量。
重要的是让土壤磷水平高才能保证最佳作物生产。
8）温度-当温度对作物生长适宜时，对磷有效性的影响很小。
高温促进有机质分解。
但当温度过高或过低时，将限制植物对磷的吸收。
这就是为什么在冷湿土壤上即使土壤磷水平高时作物也对基施磷肥有效。
9）其它养分-施用其它养分可能刺激磷的吸收。
在酸性土壤上施钙及在碱性土壤上施硫（象铵态氮一样）似乎能增加磷的有效性。
在临界磷水平的土壤上施锌会限制P的有效性。
施钾对其没有什么影响。
图4-4-a氮能增加磷的吸收（燕麦））
图解：
植物早期应生长茁壮而快速，以便在夏季干旱、害虫和草害到来之前成苗；
磷对早期生长至关重要，而氮影响植物磷的吸收。
施磷时配施氮肥比不配施氮肥，磷的有效性提高；
氮对磷吸收的影响在植物早期十分明显，一般植物生长初期体内65%的磷来自肥料。
铵态氮对磷的有效性和吸收有明显影响，铵浓度高能减缓磷的固定反应；
氨的吸收有助于在根表面维持一种酸性环境，以提高磷的吸收。
10）土壤pH-各种磷化合物在土壤中的溶解性很大程度上取决于土壤pH值。
磷酸铁，磷酸锰和磷酸铝的水溶性低。
它们在酸性土壤中占优势。
不溶解的钙和镁化合物存在于pH7.0以上的土壤中。
在土壤pH5.5至7.0范围内，可溶性和有效态P较多。
这就使得在强酸性土壤上正确使用石灰十分必要。
图4-5磷的有效性随土壤pH值而变化）
土壤pH值在6~7之间磷的有效性最大，土壤反应（pH值）影响磷化合物在土壤中的溶解度、磷的有效性及磷在土壤中的固定程度。
在酸性（pH值降低）土壤中，磷与铁锰和铝形成不溶性产物，使磷的有效性降低；
在碱性（pH值升高）土壤中，当pH值超过7时，钙与磷反应，降低磷的有效性；
在pH值5.5~7.0的范围内可溶性或有效态磷较多，因而在强酸土壤中施用石灰十分重要。
11）作物-有些作物为须根系而不是直根系。
小麦根系较浅而苜蓿根深扎入土。
所以，作物吸收利用土壤磷的能力不同。
磷肥施用期和施用方法必须符合种植制度，才能保证其最有效地被利用。
7．磷肥施用方法
图4-6氮在表层土壤剖面中的移动）
整个生育期中氮在土壤中移动自由，无杂草耕作制下氮在根区施用位置一般不太影响根系截取；
但在少耕制下条施氮肥可以极大提高氮利用率。
条施氮肥还可以减缓硝化过程。
图4-7磷在表层土壤剖面中的移动）
要特别注意施磷位置。
图中示出磷在土壤中移动极小，应把磷施在植物根系能截获的地方；
在低肥地区，条施磷是最有效的方法。
条施磷配施铵态氮增加磷的吸收。
图4-8钾在表层土壤剖面中的移动）
施钾位置很重要。
同磷一样，钾在土壤中不易移动，一般撒施钾肥最有效，有时结合条施。
在保护性耕作制中，条施钾肥能改善钾的有效性，这可能与植物根系分布类型有关。
深条施钾肥对克服棉花底土缺钾很有帮助。
不存在一成不变的施磷方法，必须考虑许多因素?
包括土壤肥力水平、待种植的作物、耕作方法、设备、时间和管理措施。
在决定施用磷肥时，考虑磷的固定至关重要。
撒施后翻耙比条施使磷肥接触更多土壤，因此固定量增高。
低肥力土壤上的作物通常对条施磷肥反应比对撒施的要大，撒施时固定的较多，而且条施在根区使得P源更易于接近根系。
另外，条施使其它与磷一起施用的养分（如铵态氮）浓度增高，这能使固定反应减慢，磷的吸收增加。
如果我们想从磷肥投资中获得最大收益，条施是最佳手段。
但随着土壤肥力水平的提高，条施就失去了优越性，而潜在产量上升。
所以磷肥是条施还是撒施在很大程度上取决于我们的管理策略。
我们是为获得短期最大收益而施肥呢？
还是为获得长期最高产量和最大收益而提高土壤磷测试水平呢？
土地租赁期往往决定了如何决策。
撒施和翻肥入土有下列优点：
1）施肥量高，但不伤害作物；
2）整个根区的养分分布有利于产生较深的根系，而条施导致根系集中在条施带附近；
3）深厚的根系有利于根系与土壤接触增多，结果水分和养分库增大；
4）在成苗草地和牧场上，撒施是唯一实用的施磷方法；
5）撒施能够保证肥力充足，这有助于作物在整个生育期充分利用有利的环境条件。
6）可以在农忙种植以外的其它时间撒施。
条播机条施基肥是耗时的工作，而且此法很难施用大量肥料。
但播前条施，特别是条施N、P和S，却十分有效。
条施具有以下优点：
1）可以用比撒施低的施肥量达到与其同样的产量水平；
2）可能对短期租地的农户有利，他们不想花钱培肥土壤而其他人受益；
3）降低磷固定；
4）使磷在局部地点对幼嫩、有限的根系有效；
5）将磷肥施用位置和施用量相结合，在提高磷肥利用率的同时提高产量。
虽然表施磷肥通常是中耕作物施肥效益最低的方法，但多数情况下，对在相对温暖湿润地区的免耕种植是一种例外。
当把作物（如玉米）种在枯草地或作物残茬上而事先有无翻耕时，表施磷肥常能与翻肥入土一样地增产。
在有地表残茬的情况下，地表潮湿往往使根系分布较浅。
这就使根系能够利用地表或近地表的磷。
在低肥力、干旱和寒冷的条件下，更要注意施磷位置。
在低磷土壤和寒冷地区，不论传统耕作还是少耕制，采用条施磷肥都很重要，尤其在低磷土壤上更是如此。
研究表明，播前条施造成高磷浓度条带，可以大大影响植物利用磷的能力，提高产量和磷肥利用率（见表4-5）。
高浓度的磷和铵态氮减慢磷固定反应，增加肥料有效性。
在旱地条件下深施磷肥也有利于磷的吸收。
播前条施加磷基肥更好，尤其当土壤冷凉时。
表4-5.施磷方法对产量（公斤/亩）和磷利用率的影响）
施肥方法
堪萨斯州
艾伯塔省
北达科他州
高粱
大麦
撒施
710.6
357
221.5
142.1
183.9
242.4
播前条施
769.1
420
267.5
175.6
284.2
土壤磷测定值
低
要达到一定增产，以磷作小粒谷物的种肥条施比撒施需肥少。
但这种施肥方法在农忙期相当费时。
对牧草作物来说，将磷肥施在条播行的紧下方优于磷肥撒施或侧施。
番茄和洋葱对施在种子或苗兜紧下方的磷反应最好。
已发现在小麦播前双层施用液氨（或尿素-硝酸铵溶液）和磷酸铵比撒施好，特别是在磷测试值较低的土壤上如此。
有时结合行施和撒施以获得最佳肥效。
这样既能保证发育幼苗的尽早及时的有效磷供应，又能保证整个生长季的养分储备。
当温度较低时（早播或保护性耕作的作物常常遇到），即使是在高磷含量的土壤上，条施基肥的促苗效应常常也是重要的。
蔬菜作物（如马铃薯）即使在含磷非常高的土壤上也对条施磷肥有反应。
8.磷肥肥源
磷灰岩几乎是所有磷肥生产中使用的基本原料。
最重要的磷灰岩矿床原先沉积在海底，后又升到大陆地块。
世界磷灰岩的已知储量很大，将近400亿吨，其中30~40%在目前条件下可以经济地开采利用。
按目前消费量计算，这些磷灰岩足够用几百年。
随着经济发展今后宜开采利用的数量会更大。
美国的磷灰岩矿主要分布在佛罗里达、北卡罗来纳、田纳西、爱达荷、蒙大拿、犹他和怀俄明州。
这些州份约占世界已知矿藏量的10%。
佛罗里达州的产量占美国总产量的四分之三以上。
其余部分来自西部诸州和田纳西州和北卡罗来纳州。
几乎所有的磷灰岩都是露天开采的。
这些磷灰岩通常约含15%的P2O5，必须经过提高品位才能用作肥料。
这要除去许多粘土和其它杂质。
该过程叫做选矿。
选矿后，磷灰岩被磨碾成细粉。
尽管在一些国家里直接用一些磷灰岩粉作肥料，但粉中的磷是缓效的，施用后头二、三年很少能增加作物产量。
大多数磷灰岩经处理使磷的可溶性增加。
肥料磷酸盐可分作两类：
酸法磷肥或热法磷肥。
酸法磷肥是最重要的磷肥。
生产酸法磷肥中最常用的是硫酸和磷酸。
硫酸是用单质硫或二氧化硫生产的。
60%以上的工业硫酸用于肥料生产。
用硫酸处理磷灰岩获得一种磷酸和石膏的混合物。
过滤除去石膏，剩下的湿法或商品级磷酸（绿酸）含P2O5约54%。
可对湿法磷酸进一步浓缩，形成过磷酸。
在这一过程中水被蒸发掉，形成含2个或更多P原子的分子。
这种物质称为聚磷酸盐。
湿法硫酸酸化是溶解磷矿石中磷最常用的技术。
北美使用的大多数磷肥原料为湿法磷酸（52~55%），以磷矿石和硫酸反应制得。
普通磷肥及其生产过程如下：
1）过磷酸：
蒸发出湿法磷酸中的水分而制得。
在这一工艺中两个或更多的正磷酸分子聚合成多聚磷酸化合物。
这种多聚磷酸常被用来制造清液肥料。
其中含P2O5约60~80%。
2）普通过磷酸钙：
通过用一定量的60~72%硫酸处理磷灰石制成，含P2O520%左右，含硫12%。
虽然它是磷和硫的好来源，但已不再被广泛使用。
由于它吸收氨，所以被用来生产氨化过磷酸钙。
3）重过磷酸钙（三料过磷酸钙）：
通过用磷矿岩与湿法磷酸反应制成，含P2O546%。
4）磷酸铵：
通过氨化磷酸制成，通过控制加入氨的数量制成磷酸一铵（MAP：
含氮11%~12%和P2O548%~55%）或磷酸二铵（DAP：
18-46-0）。
5）多聚磷酸铵，通常是由铵化过磷酸制成的一种液体磷肥。
多聚磷酸含量为40%~70%。
多聚磷酸铵液体肥料的成分为10-34-0到11-37-0。
6）硝酸磷肥：
通过用硝酸处理磷灰岩制成。
为了使其水溶性增强，与硝酸一起使用一些硫酸或磷酸，大部分硝酸磷肥在欧洲国家使用。
7）氨化过磷酸钙，通常是通过用氨处理普通或重过磷酸钙制成的。
现有氨化过磷酸钙的肥料等级和水溶解度各不相同。
这种肥料的水溶性磷受磷酸盐来源、氨化程度、杂质（或其它盐类）的含量、含水量和干燥速度的影响。
热法磷酸的制造是由生产单质P开始，单质P通过在电弧炉中用焦炭还原磷灰岩制得，再经氧化形成P2O5，其与水反应便生成窑炉级磷酸（H3PO4）。
热法磷酸比湿法H3PO4要纯得多。
由于其纯度高，在生产液体肥料时，人们喜欢使用它，就农学上讲，窑炉级磷酸制成的肥料，与商品级磷酸制成的肥料是等效的，它们在土壤中经历同样的反应过程。
9.磷肥术语
一种磷肥中磷的水溶性并不总能表明它的有效性。
如今，化学方法能快速估测出各种肥源的总磷量、水溶性P量和有效性P量。
肥料中所含的磷酸盐（溶解度）可通过水溶性磷、枸溶性磷、枸不溶性磷、有效磷和总磷量来描述。
*水溶性磷-是指仅用水从肥料中提取出的磷。
*枸溶性磷-指水溶性磷除去后用1N浓度中性柠檬酸铵溶液提取的磷。
*有效磷-水溶性磷和枸溶性磷的总合称作有效磷。
*枸不溶性磷-是水和柠檬酸铵提取后的剩余部分。
*总磷量-总磷量是有效磷和枸不溶性磷的总合。
重复研究表明，只要磷肥中水溶性磷占60%，其农农学表现与含100%水溶性磷的磷肥无异。
10.小结
研究证明，当施用量和施用方法相同时，所有常见磷肥的农学效果差不多，各有长短处，包括处置和储存。
应合理施用以保证最好的有效性和防止伤种伤苗的潜在危险。
因此选择肥料品种要顾及农民的爱好、产品有效成分、经销商的服务和肥料价格等。
（参见正文）
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