8 土壤与植物磷、钾素营养及磷、钾肥

,第,8,章土壤与植物磷、钾素营养及磷、钾肥,一、 土壤磷素营养,1,、,土壤中磷的形态与含量,（,1,）来源,成土矿物,施用含磷肥料,（,2,）含量,土壤全磷,(soil total phosphorus),:,自然土壤中全磷含量主要取决于成土母质类型、风化程度和土壤中磷的淋出情况。,世界土壤,: 200-5000mg/kg(,全磷,),平均,500mg/kg,我国土壤,: 200-1100mg/kg,。,8.1,土壤、植物磷素营养与化学磷肥,碱土金属的二代磷酸盐。,土壤,P,有机,P,10-50%,无机,P,50-90%,碱金属的正磷酸盐及碱土金属的一代磷酸盐。,水溶性,P,化合物,弱酸溶性,P,化合物,*,难溶性P化合物,Fe-P,、,Al-P,Ca-P,、,Mg-P,吸附、闭蓄态,P,（,O-P,）,（,3,）土壤磷形态,（,1,）有机,P,的矿化与无机,P,的生物固定,有机,P,无机,P,矿化,生物固定,影响该平衡的重要因素为有机物的,C/P,。,2,、磷素在土壤中的转化,（,2,）无机,P,的固定作用,吸附作用,化学沉淀,机械闭蓄,生物固定,土壤对,P,的,固定作用,土壤有效,P,：,土壤中能为当季作物吸收利用的磷。,（,3,）影响土壤,P,有效性的主要因素,影响土壤,P,有效性的主要因素：,a,、土壤,pH,pH3,pH4,pH5,pH6,pH7,pH8,pH9,极高,高,中等,低,铁固定的,P,铝固定的,P,钙固定的,P,第,1,峰,极高度固定,第,2,峰,高度固定,第,3,峰,中等程度固定,第,1,谷,第,2,谷,P,有效性最高的,pH,范围,土壤固磷量,pH,与土壤对磷的固定,b,、土壤水分状况,干旱限制作物对,P,的吸收，当土壤含水量低于田间最大持水量的,60%,时，作物对,P,的吸收即受到严重抑制。,土壤在淹水后，有效,P,含量显著增加，主要原因如下：,淹水条件下，土壤,P,的总溶解量增加。,土壤淹水后,pH,趋于中性，而在中性范围内土壤,P,的有效性最高。,土壤,Eh,降低，,Fe,3+,还原为,Fe,2+,，磷酸铁的有效性提高，同时有利于闭蓄态,P,释放。,有机物分解不完全导致有机酸等中间产物增加，有机酸可螯合,Fe,3+,、,Al,3+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,等固,P,离子，从而减少对,P,的固定。,P,有,80-90%,是依赖扩散到达根际的，淹水使,P,的扩散作用增,强。,二、植物磷素营养,植物体内磷的含量一般为,植物干重的,0.1%-0.5%,；,其中,有机,P,约占,85%,，以核酸、植素、磷脂等形态为主；,无机,P,约占,15%,，以钙、镁、钾的正磷酸盐形态存在。,磷在植物体内移动性很大，再利用能力很强。,1,、植物体内磷的含量与分布,生育期,叶片,叶鞘,茎,穗,合计,分蘖盛期,67.48,32.51,-,-,100,抽穗前期,25.41,34.09,23.96,16.54,100,成熟期,4.77,4.51,6.68,84.06,100,水稻不同生育阶段不同器官中磷的相对含量,%,（,1,）促进细胞分裂；,（,2,）,P,是,ATP,的成分；,（,3,）促进植物早期根系的生长；,（,4,）促进作物早熟；,（,5,）增强作物的抗逆性。,2,、磷的营养功能,H,2,PO,4,-,最易被植物吸收,H,2,PO,4,2-,次之,PO,4,3-,很少被一般植物吸收。,正磷酸为三元酸，可发生三级电离：,H,3,PO,4,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,PO,4,3-,溶液中各组分的相对比例与溶液,pH,关系密切。,（,1,）作物吸收,P,的形态,3,、植物对磷的吸收与同化,2,4,6,8,10,12,14,0.2,0.4,0.8,0.6,1.0,溶液,pH,磷酸根离子类型和溶液,pH,摩,尔,分,数,H,3,PO,4,0,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,PO,4,3-,溶液偏酸时，溶液中的磷酸根以,H,2,PO,4,-,为主；溶液偏碱时，以,HPO,4,2-,为主；中性溶液中的,H,2,PO,4,-,和,HPO,4,2-,两者的比例相当。,（,2,）作物吸收,P,的机制,ATP,酶,ATP,ADP + Pi,H,2,PO,4,-,H,+,H,+,H,+,H,+,H,2,PO,4,-,外 膜 内,+,-,H,+,/H,2,PO,4,-,共运,正常,缺,P,正常,缺,P,a,、,植物缺,P,症状,（,3,）作物缺磷与磷供应过多的主要症状,b,、,P,供应过多的症状,主要表现为,：,呼吸消耗过多，成熟过早。,常引起代谢紊乱，诱发植物缺,Fe,、,Zn,等 ，使,P,供应过多本身的症状反而不明显。,（,1,）磷矿资源分布,世界磷矿石的预测贮量及品位,国家或地区,预测贮量（,P,2,O,5,，百万吨）,预测品位（,P,2,O,5,，,%,）,摩洛哥,18100,32,美国,14100,23,突尼斯,1900,30,阿尔及利亚,800,28,苏联（前）,5400,21,中国,2000,17,其他各国,2100,25,总计,44400,1,、磷素资源与磷肥的制造方法,三、常用化学磷肥的种类、性质和施用,（,2,）我国磷矿资源的主要问题：,（,a,）,分布不平衡,主要富矿区只集中于云南、贵州、四川、湖北、湖南,5,省，其贮量约占全国总贮量的,80-90%,。,（,b,）,品位较低,含,P,2,O,5,大于,30%,的磷矿只占,7%,。,原 料,制造方法,磷肥类型,代表肥料,磷 矿,酸制法,热制法,机械法,水溶性磷肥,弱酸溶性磷肥,难溶性磷肥,普通过磷酸钙,钙镁磷肥,磷矿粉,2,、 常用化学磷肥的种类,（,1,）普通过磷酸钙（普钙）,（,a,）制造,浓硫酸处理磷矿，使其中的难溶性磷酸盐转化为水溶性的磷酸一钙。,3,、常用化学磷肥的主要性质,（,b,）成分,有效成分：,为水溶性的磷酸一钙,Ca(H,2,PO,4,),2,.H,2,O,；,副成分：,游离酸（硫酸,+,磷酸）,硫酸钙（,40%,）,其它,（,c,）主要品质指标：,有效,P,（以,P,2,O,5,计）含量，一般在,14-18%,之间，但不稳定，应注意检测；,游离酸含量，一般要求低于,5%,（以,P,2,O,5,计）。,此外，如果用,工业废硫酸,处理磷矿，在过磷酸钙肥料中可能含有,三氯乙醛,，对作物有高度毒性。,（,d,）施入土壤后的转化,过磷酸钙的溶解为,异成分溶解,。,异成分溶解：,过磷酸钙在溶解的过程中，溶液中的,P/Ca,不断变化的现象。,Ca(H,2,PO,4,),2,CaHPO,4,Ca,2+,+ 2H,2,PO,4,-,+,Ca,2+,异成分溶解,Ca(H,2,PO,4,),2,Ca,2+,+ 2H,2,PO,4,-,正常溶解,溶液中,P/Ca=2,溶液中,P/Ca,可由,2.78,升至,3.50,（,e,）为提高肥效应采取的措施,集中近根施用；,与有机肥配合施用；,做根外追肥；,不与碱性物质混合。,四、常见磷肥的合理施用,1,、根据轮作制度合理分配磷肥,（,1,）水,-,旱轮作：,遵循,“,旱重水轻,”,的原则,即磷肥应重点施于旱作物，水田则应少施甚至可不施。,原因：淹水条件下土壤磷的有效性明显提高。,“,旱重水轻,”,的施磷效果（,8,种土壤平均）,处 理,籽粒产量（克,/,盆）,吸磷量（,P,）（毫克,/,盆）,小麦,水稻,总计,小麦,水稻,总计,全部磷肥施在小麦上,8.8,17.5,26.3,17.6,35.0,52.6,全部磷肥施在水稻上,2.1,12.5,14.6,2.2,30.4,32.6,（,2,）旱,-,旱轮作：,磷肥应重点施于对磷敏感的作物（如：棉花、油菜、豆科绿肥等双子叶作物）。,2,、,根据土壤特性合理分配磷肥,（,1,）土壤,pH,因过磷酸钙中含游离酸，施于酸性土壤会加剧铁、铝对有效磷的固定，应主要用于中性、石灰性土壤；钙镁磷肥及磷矿粉则应主要用于酸性土壤。,（,2,）土壤有机质,磷肥肥效与土壤有机质含量呈负相关，磷肥应重点施于有机质含量低的土壤。,（,3,）土壤有效磷含量,土壤速效磷,（,Olsen,法，,mg/kg),等级,作物对施磷的反应,0-11,低,显著增产,12-22,中,有可能增产,23,高,一般不增产,来源,：,土壤矿物及施用钾肥,含量：,0.06%6%,，平均为,2.57%,。大多数矿质土壤含钾量在,0.5%2.5%,之间，平均,1.16%,左右。,我国土壤总的趋势为,自南向北、从东向西,逐步提高。,一、土壤钾素营养,1,、土壤中钾素含量,8.2,土壤、植物钾素营养与化学钾肥,2,、土壤中钾的分布与演变,非交换性钾,（,non-exchangeable potassium,）,交换性钾,（,exchangeable potassium,）,溶液钾,（,soluble potassium,）,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,K,交换性钾,非交换性钾,矿物钾,（,mineral potassium,）,土壤钾,3,、土壤中钾的形态与有效性,交换性钾,非交换性钾,矿物钾,流失,植物吸收,溶液钾,作物残体,有机肥,化学钾肥,淋洗,速效钾,缓效钾,4,、土壤钾的形态转化,二、植物的钾素营养,植物体中钾含量较高，一般都超过磷，与氮相近。植物体中钾主要以离子态存在。喜钾植物：烟草、马铃薯、甘蔗、西瓜。禾谷类植物：茎杆,种子薯类植物：块根块茎钾含量高玉米叶片：叶脉,叶身,叶边缘,1,、植物体内钾素含量与分布,2,、钾的营养功能,（,1,）促进酶的活化,生物体中约有,60,多种酶需要钾离子作为活化剂。,（,2,）增强光合作用（,3,）促进糖代谢（,4,）促进蛋白质合成（,5,）增强植物的抗逆性（,6,）钾对植物产量与质量的影响（,7,）,参与植物的水分生理,维持根细胞的渗透压 调节气孔开闭,钾是公认的,“品质元素”，,其作用主要表现为：,提高农产品的充实度,增加农产品的风味及适口性,提高食品的营养价值,降低硝酸盐含量,减少病斑,增加水果、蔬菜的着色程度,（,8,）钾对作物品质的影响,缺钾图片,缺氮图片,3,、植物钾素营养失调症状,缺钾：,老叶的叶缘先发黄，进而变褐，焦枯似灼烧状，叶片上出现褐色斑点或斑块，但叶中部、叶脉处仍保持绿色。随着缺钾程度的加剧，整个叶片变为红棕色或干枯状，坏死脱落。,供钾过量：,不易直接表现出中毒症状，可能影响各种离子间的平衡。,缺钾时果实成熟不均匀，着色程度差。,氯化钾（,90-94%,）,硫酸钾（,5-8%,）,窑灰钾肥,草木灰,钾肥,商品钾肥,1,、钾肥种类,氯化钾与硫酸钾：,农化性质与施用参照氯化铵与硫酸铵,三、常用钾肥的种类、性质和施用,（,1,）,土壤供钾能力与钾肥肥效,速效钾（,K,2,O,）,等 级,对钾肥的反应,mg/kg,土,kg/,亩,33.0,165.3,24.8,极高,不需要施用钾肥,2,、钾肥的有效施用,（,2,）,钾肥肥效与土壤水分含量的关系,思考题,1,、作物吸收磷的主要形态是什么？土壤溶液中磷酸根形态与,pH,的关系如何？,2,、土壤中无机磷化合物是如何分类的？,3,、土壤对磷酸根的固定包括哪些方面？,4,、土壤磷的有效性主要受哪些因素影响？为什么在土壤淹水后磷的有效性会显著提高？,5,、化学磷肥如何分类？与制造方法有何关系？,6,、什么是过磷酸钙的异成分溶解？,7,、简述水,-,旱轮作与旱,-,旱轮作下磷肥合理分配的原则？,