土壤磷循环
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• 土壤中磷化合物的沉淀作用也是磷在土壤中被固定 的重要机理。
• 土壤溶液中磷浓度较高，有大量可溶性阳离子存在 ，和土壤pH较高或较低时，沉淀作用是引起磷固定 的决定因素。
土壤中磷浓度较低，溶液中阳离子浓度也较低的情 况下，吸附作用才占主导地位。
不同体系控制：在石灰性土壤及中性土壤中，由钙 镁体系控制； 在酸性土壤中，由铁铝体系控制。
五、土壤磷的流失
• 土壤中的磷可随地表径流流失，也可被淋 溶流失。
• 磷流失造成水体污染。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的
有效性。
2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少
了土壤对磷的吸附。 ② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定
（二）陆地生态系统中磷的循环
磷循环主要在土壤、植物和微生物中进行
肥料磷
沉淀
沉淀态磷 溶解
固定
土壤 溶液磷
吸解 附吸
吸附态磷
生物固定 矿化
生物结 合态磷
有效态 有机磷
无效态 有机磷
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
那些不溶性磷化合物和保持在黏粒或有机质中的固持 态磷称为固定磷（非活性磷），占土壤全磷的95%以 上。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
（二）提高土壤磷有效性的途径
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减 少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。
2、土壤有机质
① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少 了土壤对磷的吸附。
物吸收。
磷酸肌醇
植酸酶 磷酸酶
肌醇+H3PO4
卵磷脂→磷酸甘油+胆碱+脂肪酸
水解
甘油+H3PO4
核蛋白→核酸+蛋白质
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷+H3PO4
有机磷矿化是土壤 微生物、磷酸酶等 共同作用的结果， 其速率受微生物活 性影响。
2. 土壤磷的生物固定
➢ 生物残体（有机质）中磷含量低于0.2%时，则发 生纯生物固定
➢ C/P比值大时（≥300），产生生物固定
三、土壤磷的吸附和解吸
• 土壤对磷化合物的吸附作用分为：专性吸附和非 专性吸附。
• 非专性吸附：酸性条件下，土壤中铁铝氧化物带 正电，通过静电引力吸附Leabharlann Baidu酸根离子
M-OH + H+
M-[OH2]+
M-[OH2]+ + H2PO4-
M-[OH2]+●H2PO4-
不影响磷酸根对作物的有效性
专性吸附：磷酸根离子作为配位体与土壤胶体表面 的-OH基或-OH2基发生的配位体交换，而被吸附在 胶体表面。
专性吸附不管黏粒带正电荷还是负电荷，均能发生。 过程较缓慢，短期磷仍保持着相当大的有效性。随着 时间的延长，形成晶体状态，磷的有效性则大大降低。
土壤磷的解吸
吸附状态的磷重新进入土壤溶液的过程，是土壤磷释放作用的 重要机理之一。
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
植酸及植素
核酸类
磷脂类
2 无机磷
• 占主导地位，占土壤全磷量的50-90% • 除少量水溶态外，绝大部分以吸附态或矿物态存在
水溶态磷是植物利用的直接磷源
磷酸根离子类型和pH
由于土壤含磷化合物极复杂，直接鉴定较困难，人们 通常采用化学方法将无机磷进行形态分级。
做法是使用不同的浸提剂，以区分不同组分的磷。
浸提剂 1 mol/L NH4Cl 0.5 mol/L NH4F 0.1 mol/L NaOH 0.25 mol/L H2SO4 0.3 mol/L 柠檬酸钠和连二硫酸钠
磷的形态 水溶磷和松结合态磷 磷酸铝类化合物（Al-P） 磷酸铁类化合物（Fe-P） 磷酸钙（镁）类化合物（Ca-P）
第十章 土壤元素的生物 地球化学循环
土壤中化学元素以能 量为驱动力，沿土壤生物-大气进行物质循 环传递的过程称为土 壤元素的生物地球化 学循环。
第三节 土壤磷的生物地球化学循环
一、土壤磷循环 （一）土壤中磷的含量
地壳中磷的平均含量约为0.12%，自然土壤中的全磷含量决定于 母质类型，而耕作土壤中主要受磷肥施用的影响。
闭蓄态磷（O-P）
缺点：不知道化合物的确切组成 不适用于石灰性土壤
我国主要土壤类型中，一般分布有以下规律：
风化程度较高的南方砖红壤、红壤中，以O—P占的比重 最大，最高可达90%以上，其次是Fe—P, Al—P; Ca—P 很少。
风化程度较低的北方石灰性土壤中，Ca—P所占比例大， 约在60%以上，其次是O—P; Al—P和Fe—P极少。
土壤磷解吸的机理主要有：
1）化学平衡反应
土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有的 平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根有 竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
四、土壤磷的沉淀和溶解
态磷释放为可溶态。 ③ 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷
酸根的吸附。 ④ 有机质分解产生的CO2，溶于水形成H2CO3，增加钙、镁、
磷酸盐的溶解度。
六、土壤磷的调控
有效磷（活性磷），是指土壤中可被植物吸收利用的 磷组分。它包括全部水溶性磷、部分吸附态磷、一部 分微溶性的无机磷和易矿化的有机磷等。
我国土壤有效磷素含量分布图
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸盐，核蛋白或 核酸以及磷脂类化合物。
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
我国土壤全磷含量一般为 0.02-0.11%，从南向北逐 渐增加。
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
• 土壤溶液中磷浓度较高，有大量可溶性阳离子存在 ，和土壤pH较高或较低时，沉淀作用是引起磷固定 的决定因素。
土壤中磷浓度较低，溶液中阳离子浓度也较低的情 况下，吸附作用才占主导地位。
不同体系控制：在石灰性土壤及中性土壤中，由钙 镁体系控制； 在酸性土壤中，由铁铝体系控制。
五、土壤磷的流失
• 土壤中的磷可随地表径流流失，也可被淋 溶流失。
• 磷流失造成水体污染。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减少磷的固定作用，提高土壤磷的
有效性。
2、土壤有机质 ① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少
了土壤对磷的吸附。 ② 有机物分解产生的有机酸和其它螯合剂的作用，将部分固定
（二）陆地生态系统中磷的循环
磷循环主要在土壤、植物和微生物中进行
肥料磷
沉淀
沉淀态磷 溶解
固定
土壤 溶液磷
吸解 附吸
吸附态磷
生物固定 矿化
生物结 合态磷
有效态 有机磷
无效态 有机磷
二、土壤有机磷的矿化和无机磷的生物固定
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
那些不溶性磷化合物和保持在黏粒或有机质中的固持 态磷称为固定磷（非活性磷），占土壤全磷的95%以 上。
对磷的调控可通过提高土壤磷有效性来实现。
（二）提高土壤磷有效性的途径
1、土壤酸碱度 pH6.5-6.8之间为宜，可减 少磷的固定作用，提高土壤磷的有效性。
2、土壤有机质
① 有机阴离子与磷酸根竞争固相表面专性吸附点位，从而减少 了土壤对磷的吸附。
物吸收。
磷酸肌醇
植酸酶 磷酸酶
肌醇+H3PO4
卵磷脂→磷酸甘油+胆碱+脂肪酸
水解
甘油+H3PO4
核蛋白→核酸+蛋白质
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷+H3PO4
有机磷矿化是土壤 微生物、磷酸酶等 共同作用的结果， 其速率受微生物活 性影响。
2. 土壤磷的生物固定
➢ 生物残体（有机质）中磷含量低于0.2%时，则发 生纯生物固定
➢ C/P比值大时（≥300），产生生物固定
三、土壤磷的吸附和解吸
• 土壤对磷化合物的吸附作用分为：专性吸附和非 专性吸附。
• 非专性吸附：酸性条件下，土壤中铁铝氧化物带 正电，通过静电引力吸附Leabharlann Baidu酸根离子
M-OH + H+
M-[OH2]+
M-[OH2]+ + H2PO4-
M-[OH2]+●H2PO4-
不影响磷酸根对作物的有效性
专性吸附：磷酸根离子作为配位体与土壤胶体表面 的-OH基或-OH2基发生的配位体交换，而被吸附在 胶体表面。
专性吸附不管黏粒带正电荷还是负电荷，均能发生。 过程较缓慢，短期磷仍保持着相当大的有效性。随着 时间的延长，形成晶体状态，磷的有效性则大大降低。
土壤磷的解吸
吸附状态的磷重新进入土壤溶液的过程，是土壤磷释放作用的 重要机理之一。
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
植酸及植素
核酸类
磷脂类
2 无机磷
• 占主导地位，占土壤全磷量的50-90% • 除少量水溶态外，绝大部分以吸附态或矿物态存在
水溶态磷是植物利用的直接磷源
磷酸根离子类型和pH
由于土壤含磷化合物极复杂，直接鉴定较困难，人们 通常采用化学方法将无机磷进行形态分级。
做法是使用不同的浸提剂，以区分不同组分的磷。
浸提剂 1 mol/L NH4Cl 0.5 mol/L NH4F 0.1 mol/L NaOH 0.25 mol/L H2SO4 0.3 mol/L 柠檬酸钠和连二硫酸钠
磷的形态 水溶磷和松结合态磷 磷酸铝类化合物（Al-P） 磷酸铁类化合物（Fe-P） 磷酸钙（镁）类化合物（Ca-P）
第十章 土壤元素的生物 地球化学循环
土壤中化学元素以能 量为驱动力，沿土壤生物-大气进行物质循 环传递的过程称为土 壤元素的生物地球化 学循环。
第三节 土壤磷的生物地球化学循环
一、土壤磷循环 （一）土壤中磷的含量
地壳中磷的平均含量约为0.12%，自然土壤中的全磷含量决定于 母质类型，而耕作土壤中主要受磷肥施用的影响。
闭蓄态磷（O-P）
缺点：不知道化合物的确切组成 不适用于石灰性土壤
我国主要土壤类型中，一般分布有以下规律：
风化程度较高的南方砖红壤、红壤中，以O—P占的比重 最大，最高可达90%以上，其次是Fe—P, Al—P; Ca—P 很少。
风化程度较低的北方石灰性土壤中，Ca—P所占比例大， 约在60%以上，其次是O—P; Al—P和Fe—P极少。
土壤磷解吸的机理主要有：
1）化学平衡反应
土壤溶液中磷浓度因植物的吸收而降低，从而失去了原有的 平衡，使反应向解吸方向进行；
2）竞争吸附
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸根有 竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。
竞争吸附的强弱主要取决于磷与竞争阴离子的相对浓度。
四、土壤磷的沉淀和溶解
态磷释放为可溶态。 ③ 腐殖质可在铁、铝氧化物等胶体表面形成保护膜，减少对磷
酸根的吸附。 ④ 有机质分解产生的CO2，溶于水形成H2CO3，增加钙、镁、
磷酸盐的溶解度。
六、土壤磷的调控
有效磷（活性磷），是指土壤中可被植物吸收利用的 磷组分。它包括全部水溶性磷、部分吸附态磷、一部 分微溶性的无机磷和易矿化的有机磷等。
我国土壤有效磷素含量分布图
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
土壤有机态磷含量的变幅很大，可占表土全磷的 20~80%左右。
与土壤有机质含量密切相关
主要是植素（肌醇六磷酸）或植酸盐，核蛋白或 核酸以及磷脂类化合物。
（二）土壤磷的形态
土壤磷素可分为两大类：有机态磷和无机态磷。 1．有机磷
我国土壤全磷含量一般为 0.02-0.11%，从南向北逐 渐增加。
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)