第三章植物磷素营养与磷肥

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
植物体的含磷量一般为干物重的 0.2-1.1 ％其中大部分是有机态磷，约占全磷量的85％， 而无机磷仅占15％左右。幼叶中含有机态磷较高， 老叶中则含无机态磷较多。虽然植物体内无机磷 所占比例不高，但从无机磷含量的变化能反应出 植株磷营养的状况。植物缺磷时，常表现出组织 （尤其是营养器管）中的无机磷含量明显下降， 而有机磷含量变化较小。
磷不足影响蔗糖运输，植株内糖相对积累，并形 成较多的花青素，使植株呈紫红色。（缺磷症状）
蔗糖合成不同途经的示意图
磷酸蔗糖
磷酸蔗糖 合成酶
Pi
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
蔗糖
蔗糖合成酶
果糖
2.氮素代谢:
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用。因此，缺磷将使 氮素代谢明显受阻。
一炷香型，叶 尖枯萎呈褐色，花丝抽出迟，结实率低
磷素过多引起的水体富营养化及其结果
第二节 土壤中的磷素及其转化
一、土壤中磷的质量分数
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 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含量表示：
矿物矿化
第三节 磷肥的种类、性质和施用
磷矿分级与磷肥的制造方法
P2O5含量 磷矿品位 制造方法
>28% 高 酸制法
磷肥种类及品种
水溶性磷肥－过磷酸钙
18～28％
<18%
中
低
热制法
机械法
枸溶性磷肥－钙镁磷肥
难溶性磷肥－磷矿粉
我国目前使用的磷肥品种主要为过磷酸钙 （SSP），约占总磷用量的75％。
• 摩洛哥磷矿
3.植素
植素是磷脂类化合物中的一种，它是植酸的钙、镁 盐或钾、镁盐，而植酸是六磷酸肌醇，它是由环己 六醇通过羟基酯化而生成的。
OH OH OH OH OH OH + 6H PO (- 6 H O ) O P O OH
O
环己六醇
O O O P O O P O OH OH O O P O O OH O P O OH O O P O OH
一、水溶性磷肥
肥效快，属速效性磷肥
特点：含水溶性的磷酸一钙，其中的磷易被植物吸收， （一）过磷酸钙（普钙）
1. 成分与性质
成分：一水磷酸一钙：占30～50％
硫酸钙： 占40％
杂质：少量磷酸或硫酸，以及硫酸铁和硫酸铝
退化作用：磷酸一钙与制造时生成的硫酸铁铝生成溶解 度低的铁铝磷酸盐
性质：灰白色粉末，呈酸性反应，具有腐蚀性
黄瓜缺磷
• 左边为缺磷植株 • 右边为正常植株
左为缺磷的最老叶 右为缺磷的较老叶
• 缺磷的苹果叶：叶片 小、叶色暗淡、发紫 色或青铜色。
油菜缺磷：深紫色的叶 片正在转红色
芹菜缺磷：生长 矮小，叶色发暗，蓝 绿色、老叶发黄、提 前死亡脱落。
图为缺磷的大豆叶片，缺磷使体内碳水 化合物代谢受阻，糖分积累，形成紫红色
土壤有效磷（P）>10mg/kg，表示有效磷较高
土壤有效磷（P）<5mg/kg，表示有效磷不足
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 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％
脂肪合成途径示意图
3磷酸甘油醛→磷酸二羟丙酮→磷酸甘油→甘油 ↓ 3-磷酸甘油酸 ↓ 丙酮酸 ───→乙酰辅酶 A ───→脂肪酸
脂肪
提高作物抗逆性和适应能力
1.抗旱和抗寒 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。
积极参与体内的代谢 1、碳水化合物代谢 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。
磷的营养功能
磷参与光合磷酸化，将太阳能转化为化
学能，产生ATP CO2的固定和同化产物形成要磷参加 蔗糖在筛管中以磷酸脂形态运输
二、磷的生理作用
（一）磷是植物体内重要化合物的组分
核酸和核蛋白、磷脂、植素、ATP、辅酶
（二）磷能加强光合作用和碳水化合物的 合成与 运载 （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
（五）提高作物对外界环境的适应性 如抗旱、 抗寒、抗病等
包括：土壤液相中的磷(以H2PO4－和HPO42－为主)、
固相的磷酸盐、 土壤固相上的吸附态磷
三、土壤中磷的转化
施肥
有机态磷 (影响矿化率的因素)
生物 固定 矿化 作用
化学沉淀 释放作用
H2PO4
－
无定形磷酸盐
Eh交替变化 吸附 固定
老化
结晶态磷酸盐
HPO4
2－
闭蓄态磷 (有效性降低)
解吸 作用
吸附态磷
分层施用
磷移动性小，根系不断扩展
与有机肥料混合施用 减少吸持和固定 早施用 幼苗期（植素，根弱）生长期前1/3吸2/3. 作根外追肥 与其他肥料配合施用
(二)重过磷酸钙（重钙）（不含硫酸钙）
二、弱酸溶性肥料
特点：溶于弱酸，肥效较水溶性磷肥慢
(一)钙镁磷肥
成分：无定形磷酸钙[Ca3(PO4)2](含P2O514～18％)、 氧化钙、氧化镁、二氧化硅等 性质：①灰绿色或灰棕色粉末(90％过0.177mm筛) ②溶于2％柠檬酸溶液 ③呈碱性反应(化学碱性，pH8.0～8.5) ④吸湿性小，无腐蚀性
＊糖分运输受阻，糖分相对积累形成花青苷，多种 作物茎叶呈紫红色条纹或斑点。 ＊植物缺磷的症状常首先出现在老叶
（二）供磷过多
植物呼吸作用加强，消耗大量糖分和能量，对植 株生长产生不良影响。 1、叶片肥厚而密集，叶色浓绿；植株矮小，节 间过短；出现生长明显受抑制的症状； 2、繁殖器官常因磷肥过量而加速成熟进程，并 由此而导致营养体小，茎叶生长受抑制，也会降低 产量。地上部与根系生长比例失调，在地上部生长 受抑制的同时，根系非常发达，根量极多而粗短。 3、谷类作物的无效分蘖和瘪籽增加；叶用蔬菜 的纤维素含量增加、烟草的燃烧性差等品质下降； 4、施用磷肥过多还会诱发缺铁、锌、镁等养分。
缺磷使小麦锈病加重
+P -Zn
+P +Zn
中磷
高磷
磷肥促进玉米成熟
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
缺磷使柑桔果实变小
缺磷导致小麦成熟期推迟
缺磷导致成熟期禾谷类作物籽粒退化 较重，如玉米秃尖，
-K
+K
葡萄
缺磷
幼叶
老叶
图为缺磷的油菜叶片，缺磷使体内碳水 化合物代谢受阻，糖分积累，形成紫红色。 自左至右，依次为油菜幼叶至老叶，缺磷油菜叶片从暗紫发展至紫红色。
3.脂肪代谢:
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( 图2-8)。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。
糖 ↑↓ 1,6- 二磷酸果糖 ↑↓
三、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－>P043－ 2.偏磷酸盐、焦磷酸盐 3.少量的有机磷化合物
作物对磷的吸收和利用
吸收：
一般认为磷的主动吸收过程是以液泡膜上 H + ATP酶的 H+为驱动力，借助于质子化的磷酸根载体 而实现的，即属于 H+ 与 H2PO4 共运方式。进一步的 试验证明，根的表皮细胞是植物积累磷酸盐的主要 场所，并通过共质体途径进入木质部导管，然后运 往植物地上部。 。
四、植物对缺磷和供磷过多的反应
（一）磷素营养缺乏症
＊叶片变小，叶色暗绿或灰绿，缺乏光泽。（细胞发育
不良，细胞变小的程度大于叶绿素减少程度，叶绿素密度相对提高。缺磷有利 于植物对铁的吸收和利用，间接促进叶绿素合成，使叶色深暗）
＊植株生长迟缓，矮小、瘦弱、直立，分蘖延迟或
不分蘖，形成僵苗，长相似一炷香。延迟开花成熟。 落花落果多
溶解度： 大 有效性： 高 中性、石灰性土：一钙
结果：过磷酸钙的当季利用率低
(2)磷的吸持作用
包括吸附作用和吸收作用
吸持作用
一般地： P土液
解吸作用
P土粒
结果：磷肥的有效性降低
3. 施用方法
目的：提高过磷酸钙的利用率。
原则：减少与土壤的接触面积。
增加与作物根群的接触面积
方法：集中施用 减少固定，有利扩散
第三章 植物的磷素营养与 磷肥
主要内容
植物的磷素营养 土壤中的磷素及其转化 磷肥的种类、性质及其施用 磷肥的合理施用
要求
了解
(掌握磷素的失调症状及其原因)
了解 掌握 掌握
第一节
植物的磷素营养
一、植物体内磷的质量分数、分布和形态
1. 含量(P2O5)：植株干物重的0.2~1.1%
植物种类：油料作物>豆科作物>禾本科作物
缓冲性:
施用磷肥能提高植物体内无机磷酸盐的 含量，有时其数量可达到含磷总量的一半。 这些磷酸盐主要是以磷酸二氢根和磷酸氢根 的形式存在。它们常形成缓冲系统，使细胞 内原生质具有抗酸碱变化能力的缓冲性。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。
植酸
4.腺苷三磷酸(ATP)
植物体内糖酵解、呼吸作用和光合作用中释放出 的能量常用于合成高能焦磷酸键，ATP就是含有高 能焦磷酸键的高能磷酸化合物。 ATP 能为生物合 成、吸收养分、运动等提供能量，它是淀粉合成时 所必需的。ATP和ADP之间的转化伴随有能量的释 放和贮存，因此ATP 可视为是能量的中转站。
磷酸退化作用
2. 在土壤中的转化
(1)溶解过程与化学沉淀(固定)作用
异成分溶解
反应式：
特点：1mol一水磷酸一钙溶解时，溶液中生 成1mol二水磷酸二钙和1mol磷酸。
磷酸沉淀作用(化学固定作用)：土壤中铁铝钙镁磷 酸盐沉淀。
过磷酸钙的异成分溶解及化学沉淀作用
磷酸沉淀作用(化学固定作用)：
酸性土： 过 程：水溶性 无定形 结晶态 闭蓄态 小 低 二钙 八钙 十钙
先溶解（主要受介质pH值影响），后吸收：
酸性土：在土壤酸的作用下逐步溶解 Ca3(PO4)2
H+ H+
CaHPO4
Ca (H2PO4)2
可中和部分酸，调节了土壤反应，提高了磷 素的有效性
中性或石灰性土壤：在微生物和作物根分泌的酸的 作用下逐步溶解 Ca3(PO4)2 微生物和作物根分泌的酸 Ca (H2PO4)2
溶解释放磷酸的速度较缓慢，肥效较长 施用后较长一段时间内，溶解>固定
（二）其它枸溶性磷肥
钢渣磷肥
脱氟磷肥
沉淀磷酸钙
偏磷酸钙
三、难溶性磷肥
特点：所含磷酸盐不溶于水，只溶于强酸， 肥效迟缓而稳长，属迟效性磷肥 (一)磷矿粉
多种重要化合物的组分 1.核酸和核蛋白 核酸是核蛋白的重要组分， 核蛋白是细胞核和原生质的主要成分，它们都含 有磷。核酸和核蛋白是保持细胞结构稳定，进行 正常分裂、能量代谢和遗传所必需的物质。
多种重要化合物的组分
2.磷脂 生物膜是由磷脂和糖脂、胆固醇、蛋白质以 及糖类构成的。生物膜具有多种选择性功能。它 对植物与外界介质进行物质交流、能量交流和信 息交流有控制和调节的作用。此外，大部分磷酸 酯都是生物合成或降解作用的媒介物，它与细胞 的能量代谢直接有关。
2. 分布：集中在幼芽和根尖 再利用能力强达80％以上 有机磷：占85％，以核酸、磷脂、 3. 形态 植素为主 无机磷：占15％，以钙、镁、钾的 磷酸盐形式存在
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 植物体内表现 有明显的顶端 优势。