土壤磷——精选推荐

⼟壤磷
贵州⼟壤磷素肥⼒
磷是植物⽣长发育所必需的⼤量营养元素之⼀。

它既是植物体内许多重要有机化合物的组分，同时⼜以多种⽅式参与植物体内各种代谢过程。

⼟壤[1]是植物磷营养的主要来源，⽣产上⼈们通过向⼟壤中施加磷肥来提⾼⼟壤中磷的含量，由于磷是以沉积的形式存在和贮存的，⽽且，在⼟壤中具有特定的化学⾏为，使其在当季作物的利⽤率仅为10%～25% [2]。

为此⼟壤中磷的含量、存在形态及其有效性对作物磷素吸收极为重要，成为当今关注的热点问题。

贵州位于我国西南，居云贵⾼原东部，是介于四川盆地和⼴西丘陵之间的岩溶⾼原⼭区。

省内地带性⼟壤以黄壤为主，还有红壤、黄棕壤等⼟壤呈酸性或强酸性，⼟壤中活性铁、铝含量较⾼，可溶性磷多与铁、铝相结合，转化为难溶性磷酸铁、磷酸铝等形态⽽被固定，其有效磷含量不⾼[3]。

⼈们通过在⼟壤中施加磷肥来提⾼⼟壤中磷的含量，但是，随着磷肥的⼤量施⽤，我国各区耕地⼟壤速效磷含量呈显著增加趋势，部分耕层⼟壤速效磷含量表现为过量累积，导致农⽥⽣态系统⽔体富营养化，给环境带来不利影响，⽂章通过对磷素在⼟壤中存在的状态，⼟壤对磷的固定积累以及提⾼磷的有效性展开综述，以期为提⾼作物对⼟壤磷的吸收利⽤⽅⾯研究提供参考。

1.贵州⼟壤磷素肥⼒利⽤现状
贵州位于我国西南，居云贵⾼原东部。

其具有低纬度、⾼海拔，⾃然条件复杂，地貌多种多样，母岩组合复杂，⽓候变化悬殊，⼟壤类型较多，从亚热带的红壤到暖温带的棕壤都有分布的特点。

其中，以黄壤分布⾯积最多，遍及贵州⾼原的主体部分。

贵州⼟壤pH 值在3.1~8.9范围。

通常林草地⼟壤与耕地⼟壤之间有⼀定的差异。

全省耕地⼟壤以微酸性(pH 5.5~6.5) 所占⾯积⽐例最⼤，为35.7%。

由于黄壤地区温暖湿润;地形以低⼭丘陵为主；旱地⾯积分布较⼴;是我国农业⽣产的主要区域之⼀，由于对⼟地资源的不合理利⽤；多数旱地⼟壤侵蚀严重；引起⼟壤养分流失；导致⼟壤退化，在农业⽣产上磷肥施⽤是提⾼作物产量的有效措施之⼀；然⽽当季施⽤磷肥的利⽤率⼀般为10%～25%；⼤量磷肥在⼟壤中积累;当地表径流和⼟壤侵蚀发⽣时；⼟壤磷由陆地向⽔体迁移；这不仅造成磷矿资源的损失与浪费；⽽且会加速附近⽔体富营养化的产⽣。

据贵州省⼟壤肥料研究所测定，黄壤旱地耕作层⼟壤有效磷含量为5.2mg/kg，侵蚀后黄壤底⼟⼟壤有效磷为痕量。

2⼟壤中磷的形态分布
磷素在⼟壤中的形态是⼈们研究的重点，因为只有了解了磷素在⼟壤中的形态才可以正确的利⽤⼟壤，因地制宜。

不同的⼟壤类型磷素的形态[4]以及组成成分不同。

⼟壤中磷的形态可分为有机态磷和⽆机态磷，后者包括矿物态磷、吸附态磷和⼟壤溶液中的磷。

其中，⼟壤溶液中的磷是最有效的部分，是可供植物利⽤的主要形态。

⼟壤磷素分级的⽬的是评价⼟壤有效磷库⼤⼩和⼟壤磷素供应状况[5]。

它常⽤于研究耕作条件下⼟壤中磷素的耗竭；不同管理措施对⼟壤磷素分布的影响；微⽣物活动对⼟壤磷素的影响；⼟壤磷素的迁移与转化。

2.1⼟壤中⽆机磷的分布形态及分级测定
2.1.1⼟壤中⽆机磷的形态
在农业⼟壤中，⽆机磷是主体，⼀般占⼟壤全磷的60%～80%，主要包括⼟壤中残存的原⽣含磷矿物、各种次⽣的⽆机磷酸盐和磷酸根离⼦，⼤致有3种形态: ⽔溶态、吸附态和矿物态。

以矿物态为主。

⼟壤⽔溶态磷是可供植物直接吸收利⽤的磷，其含量极低，⼀般只有0.1～1mg/kg，最低甚⾄只有0.1µg/kg[6]。

它的补给主要依赖于磷酸盐矿物的溶解和吸附固定态磷的释放。

吸附态磷是⼟壤中为粘⼟矿物或有机物所吸持的那部分磷酸盐。

⼟壤中吸附态磷的含量⼀般很低，通常以H2PO4-和HPO42-为主，PO43-很少。

吸附态磷⼀般随pH下降⽽升⾼，且能通过pH调节⽽释放。

在相同pH条件下，胶体吸附磷的数量因胶体种类⽽异，如氧化铁、铝吸附量最⼤，蒙脱⽯最少，⾼岭⽯介于其间。

⼀般来说，⼟壤中SiO2/R2O3值愈⼩，胶体吸附的磷愈多。

⼟壤⽆机磷中约有99%以矿物态存在，在⽯灰性⼟壤中，部分磷肥通过⼀系列的沉淀反应最后成为羟基磷灰⽯或氟磷灰⽯，⽆机磷⼏乎全部为正磷酸盐，根据其所结合的主要阳离⼦的不同，可分为:(1) Ca-P，它是⽯灰性⼟壤中磷酸盐的主要形态;(2) Fe-P Al-P，在酸性⼟壤中，这⼀类磷酸盐占⽆机磷的很⼤部分［7］; (3) O-P，闭蓄态磷是以⽔化氧化铁胶膜包被的磷酸盐，其溶解度⼩矿物态是最难被植物吸收利⽤的磷素形态，在没有除去其外层铁质包膜前，很难发挥其效⽤，是农⽥⼟壤潜在磷库［8］，⼟壤解磷微⽣物会使部分难溶性磷酸盐分解［9］
2.2⼟壤中有机磷的分布形态及分级测定
2.2.1⼟壤有机磷分布形态
⼟壤中的有机磷⼀般占⼟壤全磷的10%～15%，有少数耕地⼟壤可达⼟壤全磷的50%，草地、森林⼟壤有机磷占全磷的20%～50%。

也有研究结果显⽰⼟壤有机磷可达全磷的20%～80%[11]。

这⼀含量范围因⼟壤母质的不同⽽有明显差异，如发育于长江中游⽼冲积物上的⽔稻⼟，有机磷含量为0.012%～0.025%，约占全磷的30%～50%;发育于酸性母岩风化物和红壤上的⽔稻⼟，有机磷含量为0.015%～0.050%，约占全磷的26%～49%;发育于⽯灰性母岩上的⽔稻⼟，有机磷含量为0.02%～
0.055%，占⼟壤全磷的18%～48%[11]。

⼟壤有机磷化合物包括植酸、核酸、磷脂、磷蛋⽩、糖脂和磷酸盐等。

植酸类有机磷约占⼟壤有机磷的40%～80%，可在植酸酶或植素酶的作⽤下分解释放出磷酸。

核酸类有机磷占⼟壤总有机磷的例不到10%，与植素相⽐较为容易被磷酸酶⽔解释放出磷酸和糖类。

磷脂、磷酸化糖类等其
它含磷化合物⼀般很少，⼏乎不到有机磷总量的1%，并且不稳定，易分解。

近年来，⼟壤有机磷在植物磷素营养中的作⽤已逐步受到重视。

有研究证明，NaHCO3所提取的有机磷与植物吸磷量呈显著相关[12]。

溶解于⽔的有机磷是可以直接为作物所吸收利⽤的形态。

与⽆机磷相⽐，有机磷在⼟壤中具有较⼤的移动性，被⼟壤⽆机矿物的固定程度低，即使是难溶于⽔的有机磷经矿化后可持续释放出⽆机磷，对作物⽣长也极为有利。

3⼟壤中磷的化学⾏为
⼟壤磷素资源的化学⾏为直接影响⼟壤和肥料磷对作物的有效性。

磷素在⼟壤中的⾏为包括化学作⽤、物理作⽤、物理⼀化学作⽤和⽣物化学作⽤等，其⾏为主要分为固定和释放过程。

磷酸盐的⼟壤固定过程包括吸附和沉淀过程，其反⽅向则为释放过程，包括解吸和溶解。

3.1⼟壤中磷的固定
⼟壤中磷的固定主要包括化学固定、吸附固定、闭蓄态固定和⽣物固定。

3.1.1⼟壤中磷的化学固定
在酸性⼟壤中，磷的固定由铁、铝体系所控制。

酸性⼟壤中的磷酸离⼦(主要是H2PO4)与活性铁、铝或交换性铁、铝以及⾚铁矿、针铁矿、褐铁矿、三⽔合铝、⽆定形铁铝、等化合物作⽤形成⼀系列溶解度较低的Fe(Al)⼀P化合物。

如磷酸铁铝、盐基性磷酸铁铝、粉红磷铁矿、磷铝⽯等，使植物难以吸收利⽤。

3.1.2⼟壤中磷的吸附固定
⼤量研究证明，磷肥施⼊⼟壤后，能很快地被吸附到⼟壤颗粒表⾯或与⼟壤物质作⽤⽣成难溶性的磷酸盐，从⽽在很⼤程度上影响磷的解吸和对植物的有效性。

普遍认为，吸附⼀解吸是⽐溶解⼀沉淀更为重要的⼟壤磷的化学过程[17]
吸附反应主要发⽣在溶液中磷的活度较低时，包括阴离⼦交换吸附和配位吸附。

阴离⼦交换吸附是指磷酸根与⼟壤胶体之间通过静电引⼒的作⽤发⽣的吸附反应，没有专⼀性，⼜称为⾮专性吸附叫。

在酸性条件下，活性铁铝上的轻基质⼦化⽽带正电荷，就会通过静电引⼒吸引带负电荷的磷酸根。

这类吸附靠静电引⼒维持，因⽽是很弱的。

在酸性条件下，对⼀般带负电的阴离⼦如
SO42-，SiO42-都能产⽣⾮专性吸附。

由于活性铁铝必须先质⼦化才能进⾏交换吸附，所以这类吸附只能在活性铁铝等电点以下的pH环境中进⾏。

环境酸性越强，轻基的质⼦化越多，⾮专性吸附也越⼤。

⾮专性吸附的磷对作物是有效的。

3.1.3⼟壤中磷的闭蓄态固定
闭蓄态固定是指磷酸盐被溶解度很⼩的⽆定型铁、铝、钙、等胶摸所包蔽的过程(或现象)，这中被包蔽的磷酸盐化合物称谓闭蓄态磷(0⼀P)。

在我国南⽅⽔稻⼟中，闭蓄态磷⼤约占⼟壤⽆机磷总量的40⼀70%，在旱作情况下难于为植物所利⽤，在淹⽔还原条件下，其中的磷仍有可能释放出来供植物吸收利⽤。

3.1.4⼟壤中磷的⽣物固定
上壤溶液中磷酸盐的浓度取决于磷的矿北作⽤和固持作⽤两个⽅向相反的过程的相对速率，它们的相对速率受被降解有机物含磷量的影响。

当有机物的C/P⽐⼤于300时，出现净固持(固持作⽤速率>矿化速率):反之，当该⽐值<200时[18]就会出现净矿化。

含磷量⼩于0.2%⼀0.3%的秸秆等植物残体分解时，出现有效磷的净固持。

绿肥作物及农家肥等在分解的初期，既有⽆机磷的释放也有微⽣物对⽆机磷的固定。

3.2磷的解吸
⼟壤中磷的解吸和溶解是磷吸附和沉淀过程的逆过程，从磷的⽣物有效性⾓度来看，磷的解吸和溶解⽐沉淀和吸附过程更为重要。

影响⼟壤磷吸附和沉淀的过程都会影响磷的解吸和溶解过程。

解吸的快慢和多少直接关系到磷从固相补给液相的快慢和缓冲能⼒的⼤⼩，从⽽影响到磷对植物的有效性。

仅靠静电作⽤吸附到可变电荷表⾯的磷，当它们获得与吸附时所释放出的等量的能量时就可解吸。

通过配位体交换⽽吸附的离⼦则不然，因为它们与表⾯⾦属离⼦形成了化学键。

这样它们的解吸就变得⾮常困难⽽呈现明显的滞后现象。

⼟壤中磷沉淀⼀溶解是磷在上壤中转化的⼀个重要过程，⼟壤中铁、铝、钙磷酸盐等难溶性含磷化合物的溶解主要受溶度积的控制，并受⼟壤pH的显著影响。

其它影响因素还有:⼟壤⽔分含量、⼟壤氧化还原电位、⽔溶态离⼦的种类和活度、⼟壤⽔解性酸度、⼟壤阳离⼦交换量、⼟壤温度、⼟壤⽆机磷形态、⼟壤有机质以及⼟壤⽣物活性等[19]
4 影响植物对⼟壤磷素肥⼒利⽤的因素
从根本上看，⼟壤有效磷库的容量决定了⼟壤的供磷能⼒。

除此之外，⼟壤的许多理化、⽣物性质也可直接或间接地影响⼟壤的供磷⼒，其中，以⼟壤的酸碱度、⼟壤酸体含量与⼟壤粘粒及矿物组成、⼟壤的氧化还原状况最为重要。

4.1 ⼟壤有效磷库
⼟壤中的有效磷库形成于漫长成⼟过程中成⼟母质含磷矿物中磷的分化释放和⽣物的吸收富集。

在这过程中，⼏乎所有可被植物利⽤的⽆机磷都曾⼀度转化为有机磷，但由于绝⼤多数成⼟母质的含磷量很低，所以，⼟壤有效磷库其贮量依然有限，⽽⼀经耕耘，⼟壤中的有机磷便迅速矿化
⽽被植物所利⽤，贮量迅速减少，假若不及时补充磷素，则若⼲年后便可能显⽰⼟壤因缺磷⽽影响作物⽣长。

4.2 ⼟壤酸碱度
⼟壤酸碱环境直接关系到⼟壤中⽆机磷的存在形态，从⽽影响磷的有效性和⼟壤的供磷⼒。

酸性⼟壤由于⼟壤中活性铁、铝对磷的吸附固定作⽤和沉积作⽤，可降低⼟壤中磷的有效性和供磷⼒。

施⽤⽯灰调节⼟壤的酸碱度⾄中性，可降低⽆机磷组分中的Fe-P和Al-P，提⾼Ca-PⅠ和Ca-PⅡ，可有效地改善⼟壤的供磷⼒，也提⾼⼟壤的有效磷测定值。

施⽤⽯灰，⼟壤对磷的吸附强度(K)和吸持度(S)随之降低，吸附磷被解吸⽽较易被植物所利⽤[20]。

4.3 ⼟壤粘粒及矿物组成
⼟壤粘粒含量及其矿物组成可显著影响⼟壤的供磷⼒。

粘粒是⼟壤吸持磷的主要基质[21]，⽽组成⼟壤粘粒的次⽣矿物种类对于⼟壤吸持磷的影响则可显⽰巨⼤差异。

⼀般⽽⾔，⼟壤中的2∶1型粘⼟矿物，游离碳酸钙等对磷的吸持⼒较弱，吸附容量也较⼩;1∶1型粘⼟矿物，铁铝氧化物
等对磷的吸持⼒较强，⽽⽆定型铁、铝氧化物对⼟壤中磷的吸持作⽤最为强烈，主要是由于吸附作⽤和沉淀作⽤。

4.4 ⼟壤氧化还原状况
⼟壤氧化还原状况对⼟壤供磷⼒的影响主要是通过改变⼟壤中与磷酸根结合的某些阳离⼦的价态及⼟壤中有机质的分解过程和产物⽽发⽣的。

⼀般⽽⾔，对于酸性及中性⼟壤，氧化环境可降低⼟壤中磷的有效性，从⽽影响⼟壤的供磷⼒，⽽还原环境可使原本是难溶性的磷化物活化⽽提⾼⼟壤的供磷⼒。

⼤量的研究表明，对我国南⽅酸性⼟壤，在⽔旱轮作条件下将磷肥施⽤于旱作较之施⽤于⽔稻可获得较⾼的总体增产效益。

4.5⼟壤⽔分含量
磷与⼟壤⽔分的关系⾮常密切，⽔分状况决定磷的形态、含量和有效性。

⼀般认为⼟壤⽔分
⾼时，磷的有效性⾼。

还在20世纪60年代就有⼈提出磷酸铁在淹⽔条件下的可能转化机理。

⼟壤有充分的⽔分，特别是在淹⽔情况下，⼟壤的环境发⽣了⼀系列的变化，从⽽影响到磷素的转化。

研究发现⼟壤淹⽔后在⼤部分⼟壤中有效磷的浓度增加，造成磷浓度增加的原因是:淹⽔后3价铁
被还原，⽽使与它相结合的磷被释放;部分有机阴离⼦代换了部分被吸附的磷;⽔解了部分磷酸铁铝;淹⽔导致PＨ的上升，使Fe-P和Al-P溶解度增加。

也有⼈认为淹⽔不但磷的浓度增加，还增⼤了磷的扩散系数[22]。

⽽有些则认为有机质起着重要的作⽤。

沈其荣等研究发现随着⽥间持⽔量的下降，⼟壤有机磷含量上升，有效磷下降，全磷则基本不变，总体来说⽔分对红壤的有效磷含量影响较⼤。

⼟壤Al-P， Fe-P和Ca-P含量随着⽥间持⽔量的下降⽽下降，O-P则升⾼[23]。

5 提⾼植物对⼟壤磷素肥⼒利⽤效率的途径
5.1 调节⼟壤pH
⼟壤的酸碱环境可影响⼟壤中磷的存在形态与⽣物有效性。

在贵州酸性⼟壤中，⽆机磷中有相当⼤的⽐例是磷酸铁盐，⼟壤中磷酸铁盐的转化可能有两种机制:⼀是随着⼟壤pH值升⾼，磷酸铁盐的⽔解作⽤加强，从⽽提⾼了磷素的活性;⼆是在⼟壤有机质和微⽣物参与下的还原作⽤使⼟壤的氧化还原电位降低，磷酸⾼铁被还原成磷酸低铁，释放出磷。

通过研究表明，在不同的pH值条件下，磷的固定程度不同，进⽽影响有效磷的含量和供磷能⼒。

针对贵州酸性⼟壤的特点，可以采⽤施⽤⽯灰以校正⼟壤的酸性环境，⽯灰性⼟壤根际pH的降低，可显著增加⼟壤磷素的有效性[24]。

作物栽培试验表明，在⼀定的范围内，酸性⼟壤上的作物吸磷量随⽯灰施⽤量的增加⽽增加。

酸性⼟壤施⽤⽯灰对磷的吸附量增加，但其吸附强度和吸持度随之降低，说明这部分吸附态磷较易为作物吸收。

5.2 旱作改⽔⽥
⼟壤氧化还原状况通过改变⼟壤中与磷酸根结合阳离⼦的价位及有机物料的分解过程与产物，来影响⼟壤的供磷潜⼒。

淹⽔能显著提⾼⽯灰性⼟壤速效磷含量，这是由于⼟壤Ca-P体系的活性提⾼所致;⽽⼟壤回旱后速效磷含量降低[25]。

鲁如坤归纳酸性⼟壤淹⽔—落⼲引起⼟壤磷素转化的作⽤机理为:⼟壤在淹⽔条件下，三价铁被还原，与之相结合的磷和闭蓄态磷(O-P)被释放;淹⽔还原条件下⽣成的弱酸(如H2S)可使⼟壤磷活化;淹⽔条件下有机质分解产⽣的有机离⼦可代换吸附态磷;淹⽔后，⼟壤pH升⾼，Fe-P、Al-P溶解度增加，磷酸铁、铝被⽔解，这些作⽤均可改善⼟壤供磷能⼒。

反之，淹⽔后的⼟壤落⼲，⼟壤的
供磷能⼒下降。

5.3 利⽤VA—菌根真菌的作⽤提⾼作物吸磷率
真菌能帮助植物有效地利⽤⼟壤中的难溶性磷酸盐，有菌根真菌存在时植物吸磷明显加快。

业已证明菌根在⾖科和⽲⾕类作物利⽤低品位磷灰⽯⽅⾯有明显效果，利⽤VA—菌根植物来提⾼磷素利⽤率是⼗分有效的⼿段。

菌根真菌促进植物吸磷的机理主要为:1)由于菌丝的延伸使植物根的吸收⾯积扩⼤，增⼤了根系吸磷⾯积。

2)真菌的分泌物，如有机酸或能⽔解磷酸三钙的酶，可以增加难溶性⽆机磷的植物有效性;3)菌根分泌磷酸酶将⼟壤有机磷⽔解为植物有效磷，如⼩麦接种VA-菌根真菌40天后，菌根的酸性和碱性磷酸酶的活性增加了2倍[26]。

4)菌根植物呼吸增强并释放出⼤量CO2，使⼟壤pH降低，从⽽影响植物的吸磷量。

5.4改善⼟壤中微⽣物和酶状况
⼟壤微⽣物在有机磷和⽆机磷的转化过程中起着决定性的作⽤，⼟壤微⽣物是有机物转化的执⾏者。

⽽⼟壤中的酶则催化着⼟壤中磷素化学的反应。

所以改善红壤中微⽣物和酶状况对提⾼磷素
有效性有不可忽视的作⽤。

有⼈做过理论统计全球农业⼟壤中积累的磷⾜够维持作物⽣长100年，但是可利⽤的磷量较少。

⽽通过微⽣物的增溶作⽤，能够提⾼⼟壤中积累磷酸盐在植物⽣长中的利⽤。

许多微⽣物能够降低介质中的PＨ值，溶解磷矿⽯中的磷。

⼟壤微⽣物的数量直接影响⼟壤⽣物化学活性以及⼟壤养分的组成和转化发，许景伟研究发现，真菌和全磷显著相关，细菌与有效磷极显著相关，放线菌与全磷显著相关。

6展望
1总体上说磷素化肥的施⽤与当前农作物⽣产⽔平是相适应的，贵州主要⼟类黄壤与红壤对可溶磷的吸附固定能⼒极强[28]。

磷肥不宜⼀次过量施⽤，旱地需分别在每季作物种植时施⽤磷肥，⽔旱轮作时如不能每季施磷，则宜把磷肥施在冬季作物上。

部分⾼磷稻⽥可适当减少磷肥⽤量。

2贵州地处岩溶⼭区，⽣态系统脆弱，⽔⼟流失严重。

这是导致旱地⼟壤养分含量下降的重要原因。

因地制宜，采⽤⽣物梯化与⼯程措施相结合，逐步变坡地为梯⼟是防治农⽥⽔⼟流失的根本措施。

长期定位试验结果表明，⽣物梯化( 等⾼植物篱) 技术是⼀项费省效宏，能有效保护⽔⼟与养分资源的增产措施，应因地制宜予以推⼴。

3. 合理施肥
施肥的过程中，应以作物增产和保持、扩⼤⼟壤有效磷库为⽬标的磷肥施⽤原则。

具有有效磷库容较丰的农⽥⼟壤，在供磷的能⼒⽅⾯不仅具有更⾼的稳定性和持续性，⽽且当农⽥环境处于某种逆境状态时，作物也具有较强的抗逆能⼒，从⽽可保持较稳定的产量。

因此，对于贫磷⼟壤，欲在增加作物产量的同时，也能较快地扩⼤⼟壤有效磷库，提⾼⼟壤的供磷⼒，那就只有加⼤磷肥的施⽤量;⽽对于丰磷⼟壤，使⽤磷肥只是为了保持⼟壤有效磷库稳定在⼀定的⽔准以上，磷肥的⽤量通常仅需相当或略⾼于作物收获磷量。

但是，若过量或不合理的施⽤磷肥以及⽔⼟流失等，会造成磷的严重流失，导致河流和湖泊富营养化[29，30]。