植物营养与施肥09植物磷营养.ppt
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1、第一节 土壤磷素第二节 植物的磷素营养 第三节 磷肥的种类、性质与施用第四节 磷肥的合理分配和施用第五节 磷肥施用对环境的影响,第九章 植物磷素营养与化学磷肥,第一节 土壤磷素,一、土壤磷素含量及影响含量因素1.含量 我国土壤中全磷含量有自北而南逐渐降低的趋势。土壤全磷含量与土壤供磷能力之间没有相关性,因此生产上一般更重视土壤速效磷的含量。,2.影响因素 与土壤母质、土壤质地、土壤风化程度和施肥有关。,二、土壤中磷的形态,1.有机磷 占全磷的25%-50%。有机质含量高的土壤,有机磷占全磷的比例高。有机质与全磷含量的比值为200:1。土壤中有机磷包括三种形态:(1)核酸类 占有机磷的5-10%
2、,高的可达50%。直接来源于动植物残体和微生物体。通过微生物作用分解为磷酸盐后才能被植物吸收。,(2)植素类 是肌醇(环几六醇TIP)磷酸盐类,占有机磷的20%50%。其中钙镁盐类(矿化率高)占23%,铁盐(矿化率低)占97%。(3)磷脂类 占有机磷的1%。,2.无机磷(1)Ca-P 指土壤中的磷酸钙镁化合物。主要有以下形态:Ca2-P 以CaHPO4为代表,有效性高,持续性好。Ca8-P 如Ca8H2(PO4)6,有效性次于Ca2-P,是缓效磷源。Ca10-P 如Ca10(PO4)6(OH)2,Ca10(PO4)6F2,对植物基本无效。,(2)Fe-P 指土壤中磷酸铁类化合物。非晶质态FeP
3、O4.XH2O 是水溶性磷肥施入土壤后的初期产物,有效性中等偏下。晶质态 活性很低,植物不能吸收利用。,(3)Al-P 指土壤中磷酸铝类化合物。胶结态是有效磷源,结晶态的活性则很低。(4)O-P 闭蓄态磷,是由Fe(OH)3包被的磷,有效性很低。形成机制:Fe(OH)2H2PO4+O Fe(OH)3+H2PO4-,3.我国土壤中磷酸盐的组成,南方土壤以O-P占主要地位,砖红壤和水稻土中尤其多;石灰性土壤则以Ca-P为主。,三、影响土壤中磷素有效性的因素,1.土壤酸碱度 土壤为中性范围内有效性最高,酸性和石灰性土壤中有效性均较低。2.黏土矿物 具羟基化表面的氧化物类胶体和1:1 型黏土矿物使磷的
4、有效性降低。3.有机质 可减少土壤对磷的固定,提高其有效性。4.水分 多水的还原条件下,磷的有效性提高。,生产上采取的措施:可溶性磷肥集中施用,酸溶性磷肥分散施用;根外施用磷肥;磷肥与有机肥混合施用。,第二节 植物磷素营养,一、植物体内磷的含量、分布和形态1.含量(P2O5):植株干物重的 0.21.1%影响因素:植物种类:油料作物 豆科作物 禾本科作物生育期:生育前期 生育后期器官:幼嫩器官 衰老器官、繁殖器官 营养器官 种子 叶片 根系 茎秆生长环境:高磷土壤 低磷土壤,一般来讲,无机磷的大部分是在液泡中,只有一小部分存在于细胞质和细胞器内。液泡是细胞磷的贮存库,而细胞质则是细胞的代谢库。
5、Raven(1974)研究了巨藻吸磷数量与细胞质及液泡中无机磷变化的关系。他发现,磷酯只存在细胞质中,约10的无机磷位于细胞质,而90存在于液泡中,而且液泡中磷的数量随巨藻对磷吸收时间的延长而不断地增加。Loughman(1984)的试验进一步证实了Rawen 的试验结果。,0,30,60,90,总量,液泡,细胞质,1,2,5,4,3,含磷量(nmol/g 鲜重),时间(小时),磷在植物体内的分布,巨藻细胞和液泡中无机磷浓度的变化(Raven,1974),植物体内含量与分布的变化与供磷水平有密切关系,因此可通过测定植物某一部位中的磷的含量来判断其磷营养的状况。,磷是运转和分配能力很强的元素,在
6、植物体内表现有明显的顶端优势。,供 磷 磷 脂 核 酸 植 素 无机磷 菠菜叶片 不充足 1.1 0.9 2.2 充 足 1.1 0.9 18.0 燕麦种子 不充足 0.22 2.1 0.05 0.5 充 足 0.22 2.4 0.5 1.3,供磷对菠菜叶片和燕麦种子中各种形态磷含量的影响,(Michaell,1939&Hartt,1972),水稻籽粒发育过程中,籽粒中无机磷和植素磷含量的变化,0,0.5,1,1.5,2,2.5,3,含量(%),0,24,48,72,发芽时间(h),在发芽期间水稻种子中磷组分的变化,二、磷的营养作用,1.是植物重要化合物的组成成分(1)核酸与核蛋白磷的正常供应
7、,有利于细胞分裂,增殖,促进根系伸展和地上部的生长发育当缺磷时,影响核苷酸与核酸的形成,使细胞的形成和增殖受到抑制,导致作物生长发育停止,(2)磷脂 如二磷脂酰甘油、磷脂酰胆碱、磷脂酰肌醇等,与糖脂、胆固醇等膜脂物质与蛋白质构成生物膜,是外界物质流、能量流和信息流进出细胞的通道,并具有选择性,从而调节生命活动。,(3)植素,植酸的分子式,作用:(1)作物开花后在繁殖器官迅速积累,有利于淀粉的合成;(2)作为磷的贮藏形式,大量积累在种子中;(3)种子萌发时,作为磷的供应库。,环己六醇,植酸,(4)含磷的生物活性物质如ATP、GTP、UTP、CTP等。尤其是ATP在能量转换中起“中转站”的效能。又
8、如NAD、NADP、CoA、FAD、TPP等均含磷,参与呼吸代谢、氮素代谢等过程中去。,2.参与植物体内三大物质代谢(1)碳水化合物的代谢 在光合作用中,光合磷酸化作用必需有磷参加;光合产物的运输也离不开磷;大分子碳水化合物合成需要磷,否则合成受阻,形成花青素。,二磷酸核酮糖,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸甘油酸,丙糖,蔗糖合成不同途经的示意图,Pi对光合作用中蔗糖及淀粉形成的调节,(2)蛋白质的代谢 磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组分。硝酸还原酶含有磷,磷能促进植物更多的利用硝态氮。磷也是生物固氮所必需。氮素代谢过程中,无论是能源还是氨的受体都与磷有关。能量来自 ATP,氨的受体来自与磷有关的呼吸作
9、用。因此,缺磷将使氮素代谢明显受阻。,(3)脂肪的代谢 脂肪代谢同样与磷有关。脂肪合成过程中需要多种含磷化合物。此外,糖是合成脂肪的原料,而糖的合成、糖转化为甘油和脂肪酸的过程中都需要磷。与脂肪代谢密切有关的辅酶A就是含磷的酶。实践证明,油料作物需要更多的磷。施用磷肥既可增加产量,又能提高产油率。,脂肪合成途径示意图,糖,1,6-,二磷酸果糖,3-,磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸甘油甘油,3-,磷酸甘油酸,脂肪,丙酮酸,乙酰辅酶,A,脂肪酸,3.促进作物的生长发育(1)促进根系生长。促进生长点细胞分裂和增殖,次 生根增加。(2)促进营养生长。能促进三大物质代谢。4.提高的抗逆性和适应能力(1)抗寒
10、能力。提高细胞内可溶性糖和磷脂浓度。(2)抗旱能力。维持原生质的胶体状态,增加弹性和 粘性,使水分不易丧失。(3)抗酸碱能力。H2PO4和HPO42构成了细胞内的缓冲系统。,(一)吸收形态1.主要是正磷酸盐:H2PO4 HPO42PO43-2.偏磷酸盐、焦磷酸盐:吸收后,转化为正磷酸盐3.少量的有机磷化合物:如核糖核酸、磷酸甘油酸、磷酸己糖等(二)吸收机理:主动吸收 吸收部位:根毛区 吸收过程:H与H2PO4共运,三、植物对磷的吸收和利用,(三)影响植物吸收磷的因素1.作物种类和生育期(1)喜磷作物(豆科绿肥、油菜、荞麦)一般豆类、越冬禾本科水稻(2)根系发达或根毛多或有菌根的作物吸磷多(3)
11、幼苗期对磷的要求较为迫切 生长前期吸收的磷占全吸收量的6070;后期主要依赖磷在植物体内的运转再利用,运转率可达7080,油菜缺磷时根系能自动调节阴阳离子 吸收比例,酸化根际土壤,2.介质的pH 酸性介质:H2PO4-为主 pH影响磷的形态 pH7.2:H2PO4-HPO4 2-pH继续升高:HPO4 2-、PO4 3-占优 通常在pH5.57.0范围内,有利于多数作物对磷的吸收3.伴随离子 具有促进作用的:NH4+、K、Mg、B等 具有抑制作用的:NO3-、OH-、Cl-等 降低磷有效性的:Ca、Fe、Al等4.其它环境因素:温度、光照、土壤水分、土壤质地等,磷在土壤中的移动性很小,植物仅能
12、吸收距根表1-4mm根际土壤中的磷,对吸附性能较强的黏土,其吸收范围只有1mm左右,相当于根毛的长度,沙土上可扩展到4mm以外,因此土壤质地和根系伸展对有效利用磷亦有重要意义。菌根能促进植物根对磷的吸收。,(四)磷的同化和运输 同化:磷酸盐 有机磷化合物 运输:占全磷60以上无机磷 地上部,四、磷与作物产量、品质的关系1.改善作物的磷素营养提高作物的产量和品质 如油料作物、豆科作物、禾谷类、果树、蔬菜、烟草等2.原因:与磷在植物体内的功能有关,磷肥对糖用甜菜块根产量和质量的影响,磷对油菜籽中脂肪酸组成的影响,(),五、植物磷素失调症状及其丰缺指标,1.失调症状(1)缺磷症状 植株生长发育迟缓、
13、矮小、瘦弱。在缺磷初期,叶片较小,叶色呈暗绿或灰绿,缺乏光泽;在某些植物的茎叶上会出现紫红色斑点或条纹。缺磷严重时,叶片枯死脱落。缺磷症状一般从基部老叶开始,逐步向上扩展。,(2)磷过量症状 作物的无效分蘖和瘪籽增加,叶片肥厚而密集,叶色浓绿,植株矮小,节间过短,生长明显受抑制;繁殖器官成熟进程加快,导致营养体小,产量降低;妨碍对Zn、Cu、Fe的吸收和运输,引起植物对这些元素的营养不良反应。,2.丰缺指标,(1)土壤分析,(2)植株分析,冬小麦深施磷肥效果,缺磷导致作物植株矮小,禾谷类作物分蘖减少,叶色暗绿。,缺磷,正常,缺磷使小麦锈病加重,磷肥促进高粱生长,提早成熟,-P+P,苗期时植株矮
14、小,因为碳水化合物代谢受阻,植物体内易形成花青素,如玉米的茎常出现紫红色症状。,高粱缺磷,茎细,叶显紫红色,缺磷导致成熟期禾谷类作物籽粒退化较重,如玉米秃尖,棉花缺磷,茎细,叶显紫红色,分枝少,上部叶片的生长被抑制,新生的茎杆细、叶片小。下部叶片背面可以观察到紫红色花青素。,番茄,茄子缺磷下部叶片由变黄到干枯脱落,上部叶片成灰绿色,茎杆停止伸长,生长点生长受抑,果实也不再膨大。,黄瓜,甜椒 缺磷下部叶片的叶脉间失绿黄化,上部叶片呈灰绿色。,草莓,黄瓜下部老叶的叶脉间出现斑点状黄化并向上枯死,而上部叶片则似蘑菇状。,蔬菜磷过剩症状,黄瓜,左图 未施钾的磷素过剩情况。,右图 由于磷的施用过量而引起
15、的缺铁症状。,番茄,前排为缺钾栽培,而后排钾正常。由左向右磷的施用量逐次增加,在缺钾状态下容易看到磷施用过多时的外观症状。,甘蓝的磷过剩与缺钾,甘蓝的磷过剩与缺钾,右为正常植株,而左为缺钾条件下磷施用过量时产生的症状。,苹果,梨,梨,缺磷使柑桔果实变小,我国近年来磷肥生产使用情况(P2O5万吨)年度 生产磷肥 进口磷肥 施用磷肥 1982 259 62 320 1992 470 226 692 2000 670 214 849,四川省磷肥用量变化 年度 磷肥年用量 1975 64.4万吨 1980 207 万吨 1982 158.8万吨 1989 207 万吨 1992 281 万吨,第三节
16、常用化学磷肥的种类、性质和施用,磷在自然界中一般不以游离态(元素态)存在,而以磷酸盐形式存在于矿物中。最常见的含磷矿物是磷灰石,通式为Ca102(PO4)6,其中代表-F,-OH或-Cl等。最常见的氟磷灰石的化学式为Ca10F2(PO4)6。,一、磷素资源和磷肥制造方法,1.磷素资源,中国的磷矿资源 我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和前苏联。其中80%分布于云南、贵州、四川、湖北和湖南五省。但90%是属于中低品位,60%属于硅质磷酸岩,选矿难度大,难于符合生产高浓度复合肥的要求。因此,必须采取多方位的利用途径。,不同品位:(1)P2O5%28%的为高品位磷矿,适宜于磷肥工业或制造高质量的磷肥。
17、(2)P2O5%=1828%的为中品位磷矿,P2O5%18%的为低品位磷矿。只适宜就地开采,就地加工、就地利用,我国磷矿资源中90%属于中、低品位磷矿。,磷矿分级与磷肥的制造方法P2O5含量 磷矿品位 制造方法 磷肥种类及典型品种 28%高 酸制法 水溶性磷肥过磷酸钙1828 中 热制法 枸溶性磷肥钙镁磷肥 18%低 机械法 难溶性磷肥磷矿粉,世界磷矿储量(106t,P2O5),2.制造方法,磷矿石,磷矿粉,粉碎,粉碎,加酸,水溶性磷肥,加热,弱酸溶性磷肥,过筛,难溶性磷肥,磷矿粉肥,普钙及半钙(部分酸化),磷酸,重过磷酸钙,富钙,可溶性磷酸盐,(直接施用),钢渣磷肥,钙镁磷肥,脱氟磷肥,磷肥
18、生产途径及相应品种,1.酸制法 用硫酸、硝酸、盐酸或磷酸处理磷矿粉,可制得过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸铵、硝酸磷肥、沉淀磷肥等磷肥品种。这一类磷肥也称为酸制磷肥。,2.热制法 借电力或燃料产生高温使磷矿粉分解,而制成各种热制磷肥,如钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥和偏磷酸钙等。,制造方法,3.机械法 将磷矿石用机械粉碎、磨细制成磷矿粉,直接作肥料用。具有投资少、成本低的优点。对于中、低品位的磷矿石可采用此法。缺点是磷矿粉只适宜施于酸性土壤。国家对加工磨碎的磷矿粉产品,一般要求应有90以上的颗粒能通过0.149毫米孔径的筛子。,制造方法,美国露天开采磷矿,美国露天开采磷矿,世界主要磷肥生产国(1994
19、),年 份,中国的磷肥生产情况,产量(万吨五氧化二磷),我国的磷肥品种(1993),几个磷肥生产国的磷肥品种,我国常用磷肥的价格(元/吨)磷肥品种 出厂价 批发价 市场零售价过磷酸钙 330400 420500 560重过磷酸钙 1000 11001200 1350钙镁磷肥 350500 450550 550磷酸一铵 16501940 1850 2050磷酸二铵 22002400 2600 2800,南京磷肥厂,中国磷肥工业的发展 1942年,Lawes在英国建立第一个过磷酸钙厂,是化肥工业起点 1957年,在南京建立了年产40万吨的过磷酸钙厂 1967年,在南京建立第一个磷酸铵的生产装置。1
20、982年,在云南建立一个大型的重过磷酸钙厂。1987年,在山西潞城和河南开封建成硝酸磷肥厂。2002年,805万吨纯养分,自给率85%,居美国后第二位,占世界24,二、常用化学磷肥的种类,1.水溶性磷肥 能溶于水,主要成分是H2PO4,易被作物吸收利用,肥效快,也易被固定。2.弱酸溶性磷肥不溶于水,能被根系分泌的有机酸等弱酸溶解,主要成分是HPO42,可被逐步吸收利用。3.难溶性磷肥仅有少数可被磷吸收能力强的作物吸收利用,当季利用率低,但后效长。,三、主要磷肥品种介绍,(一)水溶性磷肥1.过磷酸钙,过磷酸钙是灰色粉状或粒状的含磷化合物。其有效(P2O5)含量为1418,一般不得少于12。在过磷
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