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磷在农作物生长中的重要作用及应用现状

磷在农作物生长中的重要作用及应用现状

自然土壤中的磷主要来源于土壤母质,母质是土壤形成的劎质基础,不同的母质因其矿物组成和理化性质的不同*决定了土壤中磷含亘的丰峡状况.在长期耕作施肥等人为因索影响下,土壤中的磷也有很大的差异・地壳含瞬量约为0.12%,我国土壤全磷童一般变化在omm蚣井耳有明显的地域分布趋势从南往北逐渐增加.琏红壤全磷量最低.广东的硅质砖红壤全确含量小于0.004%,东北地匮土壌和黄土毋质发育的土壤全磷量一般较高,东北黑士高达黄士母用的全磷會量在0肋7%507%才间昌勇,2007).

随着现代科技的不斷发展,肥料的应用越来越广眨*施用量也不斷增大.由于耕作的影响,自盹年代初以来太湖流域农曰土«(0^15cm)磷素水平有了较大的提高'全磷平均提高了(Mfi/kgS右*速效磷含S大多増加了47mg/kg(高热张桃林,2000)c

大量资料的研究结果表羽,我国不同地带气蟻区的土壤中達效磷和全磷含量呈正相关的趋势。

柱全磷含量根低的情况下.土壤中有效磷的供应不足,但全磷含量高的土壤却不定完全满足当季作掬生长的带磷量。

土壤中的大部分磷以难溶性的化合物存在,如发育于黄土坯质的石灰性土壤・全磷含量在0.057%』.07!

>%之働"髙的在0.087%但土壤中含有大量的游离碳酸钙,是大制分磷形成难溶的磷瘦钙盐.使之有效性很低。

土壤中的磷可以分为有机磷和无机磷两大类。

矿质土壤以无机磷为主,无机磷种类较多,可分为水洛态、吸附杰和矿物懇三种.有机8*4±壤中的变化很大,可占表土全磷含量的20^0°^土壤中有机磷的形态多样,目即大部分还是未知的,在已知的有机磷中主要包括檀素类、核酸类和磷脂类等.

tK2礪在植物生怅发耳屋农业生产中的作用

磷是垠早发现的植物营养沅素之一.对植物的生故发育具有不可替代的作用“磷長埴物体内多种重莫化合物的组分,如核議、磷脂.核昔战*植素和三确酸腺昔

此外,磷还以多种形式参与植物休的各种代谢适动'碳水化舍物的代谢离不开磷,许多物质都必须进行磷

酸化作用Z后才能代谢,有机化合物的运输也离不开高能确酸盐(ATP和UTP),磷酸哦哆酸是氨基转移酶的辅酶,硝酸还原酶也含有磷.磷能促进植物更多的利用硝态氨,也是生吻固氮不可缺少的。

磷能提高原生质胶体的水合度和细抱结构的充水度及檳物体内可溶性驕和磷脂的含屋,从而提高植物的抗逆性.植物体内的无机态磷酸盐可形成缓冲体系.使细抱東生质具有抗衡酸破变化的能力,使植物体在外界发生酸詆变化时仍能正常生长发育.磷还能促进根系发育、幼苗健壮生长以及新器官形成等作用,作物生育期间,充分供给磷素,既有利于细胞分裂、增殖,又有利于保持优良品秤的遗传特性.

植物所需的磷主要来自于土壤和施虧,施肥能显著夷离土壤中确含最,促送植物生长发冇.堀报道.世界上大部分农业上壤严重缺磷,全世界131

hin2的耕地中有43%缺路我国107亿hm?

的农田中大约有2/3严重缺磷(鲁如坤,2004)。

改革开放以來,磷肥在我国农业生产中的作用日誥增大,磽肥的生产及在农业生产中的应用每年呈递增趋势,2010年磷死(以P2Os计)产量达1582万I,冋比增长142%,其中高浓皮碑艮肥产凰为1301万I,冋比增长19.1%,占磷爬总产量的82.2%(齐焉,201IX

虽然璘的施用量还在不断增加,有的地方甚至出现了磷盈余的情况,但从总体上来说,我国磷肥施用还有很人的增产潜力。

以黄土髙原咬期定位试验为星砒,研究施一定董氮肥(90kg/hm,)的前提下,长期施用斜肥对黄土烏原早作冬小麦的肥料效应研乳(李慧成等,2008),结果茨明,长期施用憐肥的农田施瞬仍能显著提高小麦的产童,增产重达1393.75〜2121.00kg/hn?

增产率为48.41%〜73.67%・在不同缺磷土壤上进行定位试验研究表明,施磷能够炎哥水稻的产量,其平均增产率表现为严重缺诱土壤奇于中度缺磷土壤、早稻高于晚稻:

在中度缺磷土壤上施用磷胆,早稻平均増产6.3%,晩稻平均增产6.1%:

而在严歪触磷土壤上施用磷肥,早稻平均増产达到179%.晚稻平均境产达到10.5%(谢坚等,2009)・在江汉平康上对玉米施用磷胆.可明显增加叶片数和株高,有助于籽粒产量的形成,增产效果显若(鲁越嵐筹,2004)・施月磷肥还可以促进棉株生育前期总干物质的积累及生育后期干物辰从营养体向梅籽和纤堆的转移,从而获得较高的产量〔胡国智,2010)・

1.13我国确肥工业发展状况及面临问题

我国磷肥生产始于上世纪40年代,建国以来经历了从无到有、从小到大、从低浓度单一养分到高浓度磷艮吧的发展历程。

目前,产品品种基本齐全,并且产品结构大为改善,已形成了生产、科研、设计、施工、设备制造、农化服务等一整套完整的产业体系(张永志,20C7).从品种来看主要是普通过隣酸钙、重过磷酸钙、钙锲磷肥、磷酸狡

以及硝酸磷肥等多个品种。

磷肥产量增长也极为迅速,2000年我国磷肥产量仅有663万吨(P2O5),在“十五”期间,我国磷肥产量平均每年递增11%,提前两年完成了“十五”875万吨(P2O5)的发展目标(庾莉萍,2007).到了2005年,我国讲肥产童达到1167万吨(P2O5),超过美国占据世界第一位,2007年我国磷肥产量则达到T1351.4万吨(P2O5),由磷肥进口国变为磷肥出口大国。

其中,磷铁、重钙、三元肥、硝酸磷肥等离浓度的磷复肥产量为992万吨,同比增长21%,占总产量的73.4%;普钙、钙镁磷肥等低浓度磷肥359万吨,同比下降8%,占总产童的26.6%・2007年,因生产化肥而消耗的硫酸片硫酸总消费量的71%•同年•中国进□硫矿超过1255万吨•接近总硫消费量的60%.硫资源短缺已成为制约我国磷肥行业发展的瓶颈(氐雪梅,200B).我国瞬肥自给率从2000年的79.8%提离到2008年的117%;而国产磷肥国内市场占有率从2000年的76.5%提高到了2008年的98.6%(齐爲2011).

近年米,我国磷肥行业持续快速发展,全行业完成工业产值、实现销售收入、利润、固定资产投资每年都以两位数速度增长.以我国大型磷肥骨干企业开磷集团为例,近8年时闾,开磷集团磷矿石产童从2000年的19】万吨增长到310万吨,高浓度磷复肥生产能力从2000年的10万吨增长到185万吨,翻了四番还多,每年以23.13万吨能力高速递增,年均增长44%;销售收入从2000年的5.39亿元增长到约70亿元,增长了近12倍,年均增长36.51%;实现利税也大幅上升,增长了17倍,年均增长42%.

我国是一个农业大国,人口众多,人均耕地少.因此提奇农作物单产是解决耕地与人口压力的关键所在。

而提高产量,肥料是必不可少的环节。

我国磷肥消费量位居世界首位,约占仝世界总消费量的29.7%。

在我国约70%的可耕地缺磷或严莹缺磷,需更施用磷肥・1991年我国磷肥消费为499.6^t(P2O5),2001年为705.96万"戸205)・从1991~2001年我国磷肥消费量增加了206万t(P2O5),即增长了41.2%o据我国工业和农业等部门的估计,到201$年我国磷肥需求量将达1220万t(P2O3)o

我国磷矿资源比较丰富,已探明资源总量仅次于摩洛哥,位居世界第2位。

但我国磷矿的品位不高,约80%以上为中低品位的胶磷矿,全国磷矿石平均品位只有17%。

以海相沉积型磷块岩为主,占全国总储量的4/5以上,且沉稅年代久远,矿石结构致密。

富矿少,胶磷矿多,采选难度大。

分布比较集中,地理分布上极不均衡,贵州、云南、湖北、四川和湖南5个省份拥有的磷矿资源储童占全国的74%。

我国北方和东部地区可供利用的磷矿资源很少,从而形成南磷北运,西璘东运的格局。

据国土资源部2003年数字资料显示,我国P2O5大于30%的寓矿含量仅有11.08亿t,保障年限不足10年,因而磷矿被列为2010年不能満足国民经济发展需耍的20种矿产品之。

由于产确省磷肥工业的不断发展,用矿量持续增加,因而导致一些缺磷省份的谦肥企业时常出现因磷矿供应紧张而减产或停产的现象。

我国硫资源严重短缺,2005年硫磺进口It从2000年的273.3万I增加到8306万t,硫酸进口量也从36.8万t增加到195.6万t,晞奇源进口依赖度超过50%(张永志,2007)・

然而随着世界人口的激增,全球对于磷肥的需求也在不断増长。

美国农业部下属某土壤实验室负责人阿卜社拉-贸拉达恃认为,“在未来5昨内,全球人口数量预计将由现在的近70亿增长到90亿左右.为了让所有人都能够吃饱,我们必须要将农业产量提高至少一倍。

这也就意味看補要更多的斜肥和氮肥。

”佛罗里达州的憐旷开采和嶙把生产对当地的环境形成了巨大的威胁.在佛罗里达州的中西部地区,由于磷矿的过度开采和磷肥的广泛使用,使得当地地下水位严重下降。

目前,利平河每天损失大约1100万加仑(约4万立方米)的水量用于填补地下空洞,这相当于它全部流量的8%.1994年6月27日,佛罗里达州一块占地面积为400英亩(约1.6平方公里)、220英尺(约67米)高的磷石膏堆中形成了一个巨大的污水漏洞.据美国地质勘探局科学家安娜-蒂汉斯基介绍,“大约有400万立方英尺(11万立方米)的磷石膏和未知数量的酸水从地面消失”・此外,由于磷矿石中含有少许的铀,所以这种废液还具有轻微的辐射性。

1.2确在土填中的迁移转化及对环境的影响

1.2.1礦在土壊中迁移转化特征

磧肥施入土壌后.随着土壌性质和组成的不同,很快就与土壞发生各种物理和化学反应,形成一系列新的磷酸盐。

所以植物吸收的磷,往往已不是磷肥中原有的化合物,而是这些反应后形成的新产物.土壤中的磷主要以矿物杰、有机态、水溶态形第存在.由于土壤对磷的吸附和固定,土壤瘠液中的磧浓度很低,一股只有0.05ppm,移动很慢,且移动的范围很小.当施用磷肥时,可增加土壤溶液中磷的浓度,从而可促进磷向底土移动。

土壤中磷的移动还受土壤水分含量和土壤缓冲容量的影响。

磷素易被土壤固定。

英国洛桑试脸站经过100多年的研究表明,磷在土壤中的移动不超过0.1〜0.5mm/年,并且只能从施肥点向周围移动1〜3cm的距离,并且磷的淋溶损失很小,但更多的人则认为长期施用隣肥将会增加磷素向下层土壤的淋抚。

研究表明河北省菜园土在60〜80cm土层中,许多养分元素都有积累现彖,菜园土Olsen-P增加了9.5〜77.3mg/kg,磷素的淋洗作用非常明显(廖文华,2000;刘建玲,2000).长期、大量旅用磷肥对土壤底层的磷含童也有一定的影响.持续施用磷肥40年后,土壤表层Bray-P含量可离达350mg/kg,而不施肥的处理则只有13mg/kg,施磷处理45〜60mm的土层Bray-P明显高于不施磷处理。

施磷处理各层土壤中磷的浓度显著增加,则说明了表层土壤磷有向下淋失的风险(SCHWABAP,1989)・磷素淋洗还与土壤质地有关,其中在沙壌上施用过磷酸钙168卜3360kg/hn?

的水平下,在施肥46Y2年后,土壤磷素渗漏深度则超过了90cm(SHARPLEYAN,1985)・

施入磷肥可引起土壤理化性质的变化。

金亮等研究表明,磷酸二技(DAP)施人石灰性土壤后,可引起土壤pH的显着下降,土壤碳酸盐及土壤中原有铁铝矿物发生分解,同时提高了土壤中铁的有效性,而土壤碳酸盐及铁铝矿物的溶解释放出的Ca2=Fe卅和AP•等是固定肥料磷和限制肥料磷迁移的重要因素(金亮等,2008).有研究还表明磷钾、氮磷混

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