4-植物的磷素营养与磷肥 浙江大学植物营养课件

（五）提高作物对外界环境的适应性
1. 增强作物的抗旱、抗寒等能力
抗旱: 磷能提高原生质胶体的水合度和细胞结构的 充水度，使其维持胶体状态，并能增加原生质的粘度 和弹性，因而增强了原生质抵抗脱水的能力。
抗寒: 磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。可溶 性糖能使细胞原生质的冰点降低，磷脂则能增强细胞 对温度变化的适应性，从而增强作物的抗寒能力。越 冬作物增施磷肥，可减轻冻害，安全越冬。
酸性土壤由Fe-Al体系控制：铁铝氧化物的溶解，产生活性铁 铝与磷酸生成无定形磷酸铁铝盐，再转化为晶质的磷铝石等。
2、吸附反应
存在于液相中的磷酸或磷酸根离子被土壤铁铝氧化物、水铝英 石、粘土矿物、石灰性物质等土壤固相所吸附和吸收的过程。
（三）影响土壤中磷的固定与释放的主要因素
1、粘土矿物组成
1：1型粘土矿物固定能力大于2：1型；铁铝水化氧化 物大于高岭石，粘粒含量高的土壤大于砂性土壤
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
植物根系对磷的跨膜吸收机理（引自Karandashov和Bucher，2005）
（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
均以磷酸脂的形 态进行运转
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
磷酸蔗糖
磷酸蔗糖 合成酶
6-磷酸果糖
Pi
蔗糖
蔗糖合成不同途经的示意图
蔗糖合成酶
果糖
（三）促进氮素代谢
1. 促进蛋白质合成 2. 利于体内硝酸的还原和利用 3. 增强豆科作物的固氮量
（四）促进脂肪代谢
参与糖向甘油和脂肪酸的转化，同时脂肪的合成也需 要磷的参与，油料作物施用磷肥能增加出油率。
（一）磷素营养缺乏症
＊植株生长迟缓，矮小、瘦弱、直立，分蘖或分枝少 ＊花芽分化延迟，落花落果多 ＊多种作物茎叶呈紫红色，水稻等叶色暗绿
症状从茎基部开始
（二）磷素过多
＊无效分蘖增加、早衰，造成锌、铁、锰的缺乏等
磷素缺乏与过剩的症状
植株外观 叶片颜色
发生部位 植物类型
缺乏
过剩
发育迟缓、矮小
繁殖器官过早发育，茎 叶生长受抑制
（2）Fe-P 指土壤中磷酸铁类化合物。 非晶质态FePO4.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。
新叶
油菜缺磷叶序
老叶
3. 形态 在
有机磷：占85％，以核酸、磷脂、植素为主 无机磷：占15％，以钙、镁、钾的磷酸盐形式存
含量（%）
植素 磷脂 无机磷 磷酸酯 RNA+DNA
3 2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
24
48
72
在发芽期间水稻种子中磷组分的变化
二、植物对磷的吸收和利用
（一） 吸收形态
1. 主要是正磷酸盐：H2PO4－> HPO42－>PO432. 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、
固相的磷酸盐、 土壤固相上的吸附态磷
（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。
种子 > 叶片 > 根系 > 茎秆 生长环境：高磷土壤 > 低磷土壤
2. 分布：与代谢过程和生长中心的转移有密切关系 营养生长期：集中在幼芽和根尖（具有明显的顶端优势）
生殖生长期：大量转移到种子或果实中。再利用能力达 80％以上
缺磷时，体内的磷转运至生长中心以优先满足其需要， 故缺磷症状先在最老的器官出现。
19613.4
17750.0
11777.4
储量 (精矿含量)
7751.7 3639.3
8026.0 3197.7 2880.0 1030.0
叶片暗绿、缺乏光泽、 叶片肥厚密集 叶色深暗，茎叶上出现 紫红色斑点或条纹
老叶开始
水稻、小麦分蘖少，开 蔬菜纤维增多，烟草燃
花成熟延迟
烧性差，诱发植物缺锌。
玉米果穗秃顶
油菜脱荚，棉花脱蕾
水 培 小 白 菜
－P
＋P
－P
水培小白菜
苗期时植株矮小，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。
油菜缺磷叶序
缺磷
正常
缺磷导致作物植 株矮小，禾谷类作物 分蘖减少，叶色暗绿， 迟熟
番 茄
(三)土壤和作物体内磷的丰缺指标
1、作物体内的磷素丰缺指标
一般用全磷和无机态磷的含量进行判断 受作物种类、品种、栽培条件、取样部位和时间等影响
2、土壤磷素丰缺指标
土壤有效磷一般指作物近期可以利用的部分磷。
2、pH
pH在6.0-6.5，磷有效性最高； pH低（< 5.3），铁铝 水化氧化物使磷的固定增强； pH高（> 7.0）磷被钙镁离 子固定。
3、土壤有机质含量及有机肥数量
有机质含量高，有机肥用量多有助于磷的有效性提高。 机理：有机酸的螯合，难溶性磷溶解
腐殖酸盐阻隔铁铝氧化物对磷的吸附
4、土壤含水量
2. 增强作物对酸碱变化的适应能力（缓冲性能） 植物体内磷酸盐缓冲系统：
OH-
KH2PO4 H+ K2HPO4
当外界环境发生酸碱变化时，原生质由于有缓 冲作用仍能保持在比较平稳的范围内。这有利于作 物正常生长发育。这一缓冲体系在pH6～8时缓冲能 力最大，因此在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗 盐碱的能力。
三、土壤中磷的转化（掌握）
施肥
有机态磷 (影响矿化率的因素)
生物
矿化
固定
作用
H2PO4－ HPO42－
化学沉淀 无定形磷酸盐
老化
结晶态磷酸盐
释放作用
Eh交替变化 闭蓄态磷 (有效性降低)
解吸
吸持
作用
固定
吸附态磷
矿物矿化
（一）土壤中磷的释放
1、难溶性磷酸盐的释放
原生的和次生的矿物态磷酸盐或化学沉淀生成的磷 酸 盐，包括闭蓄态磷经物理化学变化或生物学风化作 用，变化为溶解性较大的磷酸盐或非闭蓄态磷。
2、无机磷的解吸
吸附态磷重新进入土壤溶液的过程。
主要原理： （1）化学平衡反应 植物吸收磷而失去原有平衡，促进解吸 （2）竞争吸附 提高竞争阴离子的浓度有利于磷的解吸
3、土壤有机磷的矿化
有机态磷化合物：植素、核酸、核蛋白、磷脂等在 磷酸酶的作用下，逐渐降解，释放出磷酸。
影响矿化速率因素:
磷酸酶的活性： 温度： 35℃ 最适宜， 30℃以下发生磷的固定 通气性：土壤干湿交替促进磷的矿化 ，通气性差的土 壤
第四讲 植物的磷素营养与磷肥
主要内容
要求
1.土壤磷素及其转化
部分掌握
2. 植物的磷素营养
掌握
3. 磷肥的种类、性质
部分掌握
4. 磷肥施用对环境的影响
了解
5. 磷肥的合理施用原则
掌握
第一节 土壤中的磷素及其转化
一、土壤中磷的含量
我国耕地土壤的全磷量：0.2~1.1g/kg 呈地带性分布规律：从南到北、从东到西逐渐增加
第三节 磷肥的种类、性质和施用
一、磷矿资源及磷肥制造方法
（一）磷矿资源简介
具有工业开采价值的 磷酸盐矿床，最典型的 是氟磷灰石 [Ca10(PO4)6F2]矿床。
中国云南昆阳磷矿
国家
世界 摩洛哥
美国 俄罗斯
中国 南非 约旦
世界磷矿储量（×106t，P2O5 ）
资源量
地质储量
潜在储量
29096.1
通常在pH5.5～7.0 范围内，有利于多
数作物对磷的吸收。
溶液pH值对解离的磷酸盐离子形态的影响
3. 伴随离子 具有促进作用的：NH4+、K+、Mg2+等 具有抑制作用的：NO3-、OH-、Cl-等 降低磷有效性的：Ca2+、Fe3+、Al3+等
4. 其它环境因素：温度、光照、土壤水分、通气状 况等
增加
西
增加
北
东
南
影响因素： 土壤母质、 成土过程、 耕作施肥等
土壤供磷状况以土壤有效磷(Available P content)含量表示： 中性或石灰性土壤：P<10mg/kg，表示有效磷不足
酸性土壤：P<15mg/kg，表示有效磷不足
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient) Red: <20 mg/kg (deficient) Dark red: <10 mg/kg (severely deficient)
4. 高能磷酸化合物
ATP、GTP、UTP、CTP均在新陈代谢中起重要作
用体内。尤其是ATP，是能量的中转站。
5. 辅酶 酶的辅基，作为递氢体或生物催化剂
（二）磷能加强光合作用和碳水化合物的合成与运转
1. 磷参与光合作用各阶段的物质转化
2. 磷参与叶绿体中三碳糖的运转 3. 磷参与蔗糖在筛管中的运输
三、磷的营养功能
（一）磷是植物体内重要化合物的组分
1. 核酸和核蛋白
核酸——决定植物的遗传变异性
核酸＋蛋白质
核蛋白
2. 磷脂 磷脂＋糖脂＋胆固醇
膜脂物质 + 蛋白质 生物膜
3. 植素（环己六醇磷酸脂的钙镁盐） 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。
菌根真菌对甜叶菊地上部磷含量的影响（引自Mandal等，2013） （NM为未接种菌根真菌处理，M为接种菌根真菌处理）
（四）磷的同化和运输
同化：磷酸盐
有机磷化合物
木质部 运输：占全磷60％以上无机磷 导 管
地上部
木质部导管
植物根毛和表皮吸收的磷大部分通过 共质体输送皮层，在向中柱转入木质 部导管，进行长距离运输。部分参与 代谢形成ATP，再形成葡萄糖6磷酸、 果糖6磷酸等，再从中柱到达导管时， 形成无机磷再往上运输。
四、磷肥对作物生长发育和产量品质的影响
1、增加叶面积，促进叶绿素的形成促进根系生长 2、促进根系生长，增加对水分和养分的吸收，促进块
根的生长 3、改善植物同化过程，增加蛋白质、淀粉、糖、脂肪
等的积累提高纤维、糖用、淀粉及油料作物的产量 品质 4、提高生物固氮能力，提高豆科植物蛋白质含量 5、提高蔬菜和果实的品质，增加糖分和维生素的含量。
磷肥对糖用甜菜块根产量和质量的影响
处理 对照
产量(kg/ha) 24800
糖(％) 14.2
糖产量 (kg/ha)
全氮(％)
蛋白质氮 (％)
3520
1.21
0.72
P120
47300
15.5 7320
1.02
0.64
P180
50100
15.7 7790
1.05
0.69
五、植物磷素营养失调症Hale Waihona Puke Baidu与诊断
我国土壤有效磷素含量分布图
二、土壤中磷的形态
1. 有机态磷
含量：占土壤全磷量的10%~50% 来源：动物、植物、微生物和有机肥料 包括：核酸、植素类、磷脂类 影响因素：母质的全磷量、全氮量、地理气候条件、
土壤理化性状、耕作管理措施等
2. 无机态磷
含量：占土壤全磷量的50%~90% 包括：土壤液相中的磷 (以H2PO4－和HPO42－为主)、
(3) 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60%~70%；后 期主要依赖磷在植物体内的运转再利用， 运转率可达70～80％
芥菜的根系
缺磷条件下根系的生理学响应
2. 介质的pH
酸性介质：H2PO4-为主
pH影响磷的形态 pH＝7.2： [H2PO4-]＝[HPO4 2 -] pH继续升高：HPO4 2 -、PO4 3 -占优
微生物活性低，有机物的矿化率变小。 pH ：有机磷的稳定性酸性土壤高与中性或碱性土壤 土壤有机质C/P比： C/P比<200 净矿化； C/P比>300，
净生物固持
（二）土壤中无机磷的固定
概念：土壤液相中的无机磷酸盐等有效态磷转变为无效态 磷过程
1、沉淀反应
中性和石灰性土壤由Ca-体系控制： 磷酸根离子与碳酸钙、方 解石及交换性钙生成二水磷酸二钙、无水磷酸二钙、磷酸八钙等。
影响土壤pH、Eh，改变铁铝氧化物存在形态， 从而影响磷的固定与释放。如： 旱地土壤磷的扩散系数 小，有效性低，淹水后Eh下降，高价磷酸铁盐还原为亚 铁，与三价铁结合的磷释放，有效性提高。
第二节 植物的磷素营养
一、植物体内磷的含量、分布和形态
1. 含量(P2O5)：植株干物重的 0.2~1.1% 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