土壤—植物系统中磷素平衡与磷肥合理施用

番绍玲++杨丽员

摘要 介绍了土壤-植物系统中的磷素平衡原理，包括土壤磷素的来源及消耗途径，总结了生产上常用磷肥的种类和性质，并提出合理施用磷肥的方法和提高磷肥肥效的措施。

关键词 土壤-植物系统；磷素平衡；磷肥；合理施肥

中图分类号 S143.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0192-02

磷是植物必需的大量元素，是肥料三要素之一，在植物生育过程中发挥着重要的营养功能，是植物体内许多重要化合物如核酸、磷脂、植素等组成元素和能量贮存的重要形式，并参与植物体内的氮素代谢和碳水化合物的合成与运转，对植物早熟、高产和优质起着非常重要的作用。植物体内磷的含量（P2O5）一般为植株干重的0.2%～1.1%。研究表明，农作物中等产量水平时，吸收的磷中50%～70%来自于土壤，其他需要靠施肥补充，耕地土壤的磷素主要来源于土壤矿物的风化释放和磷肥的施用。我国耕地土壤，特别是南方红壤类土壤的含磷量都很低，磷的有效性很差，大多数土壤的全磷含量（P2O5）在0.2～1.1 g/kg之间，其中99%以上为迟效磷，植物当季能利用的有效磷仅占1%左右。因为大部分土壤都缺磷，所以施用磷肥都能取得较好的肥效，尤其是当氮肥施用量高时，施用磷肥常常起到事半功倍的效果。但由于土壤对磷的固定能力很强，导致生产上磷肥的当季利用率很低（仅为10%～25%），施用的磷大部分都存留在土壤中，如长期不合理施用会导致土壤磷素失衡，并造成土壤和地下水的污染。因此，合理利用磷肥、提高磷肥利用率，对于维持土壤-植物系统中的磷素平衡、提高施肥效益、减轻环境污染都具有十分重要的意义[1-3]。

1 土壤磷素来源途径

土壤中的磷素主要来源于难溶性无机磷的釋放、有机磷的分解及含磷肥料的施用等方面。

1.1 土壤难溶性无机磷的释放

土壤中难溶性无机磷的释放主要依靠pH-Eh的变化和螯合作用。在石灰性土壤中，难溶性磷酸盐可借助于微生物呼吸作用和有机肥料分解产生的二氧化碳、有机酸作用，逐步转化为有效性较高的磷酸盐。其次，土壤淹水后，pH值升高，Eh值下降，能促进磷酸铁水解，提高无定型磷酸铁盐的有效性，使闭蓄态磷胶膜溶解，提高活性。因此，水稻土淹水种稻后磷的有效性会提高，土壤供磷能力也随之增强。

1.2 土壤有机磷的分解转化

土壤有机质中所含的各种含磷有机化合物，能在微生物分泌的酶的作用下进行水解，逐步释放出有效磷供植物吸收。

1.3 含磷肥料的施用

如各种有机肥、化学磷肥（过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉等）的施用是耕作土壤磷素的主要来源。

2 土壤磷素消耗途径

土壤中的有效磷或人为施入磷肥中所含的有效磷可以通过作物吸收、化学固定、吸附固定、闭蓄固定、微生物固定、径流损失等方式被消耗，其中化学固定、吸附固定、闭蓄固定、径流损失等方式是导致土壤有效磷含量下降和磷肥肥效降低的主要原因，为不良消耗途径。

2.1 作物吸收

作物在生育过程中需要从土壤中吸收大量磷元素，以形成核酸、磷脂、植素等含磷有机化合物。作物吸收的这部分磷会随着农产品的收获而携出土壤，这是土壤磷素的主要消耗，属有效消耗。作物吸收的磷素越多，表明磷肥的利用率越高。研究表明，我国目前的生产力水平下，磷肥的当季利用率仅为10%～25%。

2.2 化学固定

化学固定是指由于化学反应产生磷酸盐沉淀，从而降低磷的有效性的现象。由化学作用所引起的土壤中磷酸盐的固定有2种类型：中性、石灰性土壤中，水溶性和弱酸溶性磷酸盐与土壤中的钙、镁离子发生化学反应生成磷酸多钙类沉淀而被固定；在酸性土壤中，水溶性和弱酸溶性磷酸盐与土壤中的铁、铝离子发生化学反应生成难溶性磷酸铁、磷酸铝、磷铝石、磷铁矿等被固定。

2.3 吸附固定

在酸性土壤中，存在大量的铁、铝氧化物或水化氧化物，它们可以吸附磷酸根离子，并逐渐转化为各种难溶性的磷酸盐，从而被固定。土壤胶体上吸附的铁、铝离子也可起类似的反应。

2.4 闭蓄固定

闭蓄固定是指磷酸盐被溶解度很低的无定性铁、铝、钙质等胶膜所包被，从而失去有效性的现象。在酸性强的砖红壤、红壤等旱地土壤中，闭蓄态磷所占比例较大，其有效性非常低。

2.5 生物固定

微生物分解有机质时，会吸收利用土壤中的有效磷以组成其躯体，使磷被固定在微生物体内。但磷的生物固定只是暂时的，当微生物死亡被分解后，所吸收的磷可被释放出来供植物利用。

2.6 径流损失

土壤中的磷素会随着地表土壤的径流作用而损失。农田土壤磷素径流损失的结果：一方面造成磷肥利用率降低、生产成本上升；另一方面使磷素进入水体，引起水体富营养化。

3 常用磷肥的种类和性质

3.1 过磷酸钙

过磷酸钙又称普通过磷酸钙，简称普钙，是我国生产和应用最广的一种磷肥，其产量约占我国磷肥产量的70%。它是用硫酸分解磷矿石制取的，成品为深灰色或灰白色粉状物或粒径为2～4 mm的颗粒物，有效磷的含量为14%～20%。因为过磷酸钙易溶于水，水溶液呈酸性反应，具有腐蚀性，易吸湿结块，并会引起各种化学变化，使水溶性磷变成难溶性磷而降低肥效，所以在贮运过程中要注意防潮。过磷酸钙可作基肥、追肥和种肥施用。

3.2 钙镁磷肥

钙镁磷肥又称熔融含镁磷肥，占我国磷肥总产量的17%左右，仅次于过磷酸钙。它由磷矿石与含镁、硅的矿石经高温熔融、水淬、干燥和磨细而成，成品呈灰绿色或灰棕色粉末，有效磷含量为14%～18%。钙镁磷肥呈碱性，物理性状良好，不吸湿结块、无腐蚀性，但所含磷素不溶于水，只溶于弱酸溶液，因而在酸性土中施用肥效较高。

3.3 磷矿粉

磷矿粉由磷矿石直接磨碎而成，为灰褐色粉末，中性至微碱性，不吸湿、不结块，贮存方便。磷矿粉含磷量>14%，具体含量因矿物来源不同而异，大部分为植物难吸收的难溶性磷，弱酸溶性磷只占1%～5%，因而只能在酸性土中作基肥施用。

3.4 骨粉

骨粉是以畜骨为原料制成的粉状产品，一般为灰白色粉末，性质类似磷矿粉，含磷量因制作方法的不同而异。生制骨粉的含磷量约为22%，不溶于水，植物利用很慢（特别是在石灰性土壤中），但在酸性土壤中则植物利用速率较快。

4 提高磷肥利用率的途径

我国农业生产中磷肥的利用率很低（10%～25%），其原因：一是磷的固定作用；二是磷在土壤中的移动性很小。要有效地维护土壤—植物系统中的磷素平衡、提高磷肥利用率，就一定要考虑限制其肥效发挥的这2个因素，采取相应的措施加以克服。

4.1 根据植物营养特性合理施用

不同作物对磷的需要量不同，一般豆科作物对磷的需要量较多，糖料作物、油料作物、果树及经济林木次之，禾谷类、蔬菜（特别是叶菜类）对磷的需要量较少。因此，要将磷肥重点施在需磷较多的喜磷作物上。此外，不同作物对难溶性磷的吸收利用能力差异很大，油菜、荞麦、肥田萝卜、番茄、豆科作物吸收利用能力强，施用钙镁磷、磷矿粉等溶解性差的磷肥有较好的肥效；而马铃薯、甘薯的吸收利用能力弱，最好施用过磷酸钙等水溶性磷肥。

4.2 根据轮作周期合理施用

磷肥具有后效，在轮作周期中应将磷肥重点施在最能发挥效果的茬口上。如在油—稻、麦—稻的水旱轮作中，应本着旱重水轻的原则将磷肥重点施在油菜、小麦等旱地作物上；旱地轮作中应本着“越冬作物重施、多施，越夏作物早施、巧施”的原则分配和施用磷肥。

4.3 根据土壤条件合理施用

土壤供磷水平、有机质含量、土壤熟化程度、酸碱性等因素都对磷肥肥效有明显影响。一般有机质含量低、pH<5.5的酸性土及熟化程度低的土壤供磷水平低、缺磷严重，要优先施用、足量施用；中度缺磷的土壤要适量施用、看苗施用；有机质含量多、熟化程度高的土壤含磷丰富，要少施、巧施。此外，酸性土壤可施用钙镁磷肥等碱性磷肥和弱酸溶性磷肥，石灰性土壤要优先施用过磷酸钙肥等酸性磷肥和水溶性磷肥。

4.4 根据磷肥特性合理施用

水溶性磷肥如过磷酸钙等适用于大多数作物和土壤，但在石灰性土壤上更适宜，可作基肥、種肥、追肥，宜集中施用；钙镁磷肥等弱酸溶性磷肥最好作基肥施于酸性土；磷矿粉、骨粉等难溶性磷肥只能作基肥，撒施于酸性土。

4.5 将磷肥与其他肥料配合施用

植物按一定比例吸收氮、磷、钾等各种养分，只有在协调氮、钾平衡营养的基础上合理施用磷肥才能有较好的肥效；在酸性土壤和微量元素缺乏的土壤上，还要配施石灰和微量元素肥料，才能更好地发挥磷肥的增产效果；磷肥与有机肥混合或堆沤施用，可减少土壤对磷的固定作用，促进难溶性磷肥溶解，起到以磷增氮的作用，是磷肥合理施用的一项重要措施。

4.6 采取合理的磷肥施用方法

在酸性土、石灰性土等固磷能力强的土壤中，采用条施、穴施、沟施、塞秧根、蘸秧根等相对集中施用的方法，以及采用根外追肥等都是经济有效的磷肥施用措施[4-5]。

4.7 制成颗粒磷肥

将磷肥制成直径为3～5 mm的颗粒，可减少磷与土壤的接触面，减轻土壤对磷的固定作用，且便于机械化施肥。但是对于密植植物和根系发达的植物而言，还是粉状磷肥较好。

5 结语

磷是仅次于氮之外植物需要量较大的养分元素，合理施用磷肥对于提高作物的产量和品质具有重要意义。但由于土壤特殊的固磷机制，施用的磷大部分都存留在土壤中，长期不合理施用磷肥会导致土壤磷素失衡，并造成土壤和地下水的污染。因此，只有充分了解土壤—植物系统中的磷素平衡原理，熟悉生产上常用磷肥的种类和性质，掌握磷肥的合理施用方法，科学、合理施用磷肥，才能维护好土壤—植物系统中的磷素平衡，从而提高施肥效益、减轻环境污染。

6 参考文献

[1] 黄元仿，贾晓红.平衡施肥技术[M].北京：化学工业出版社，2002：48-52.

[2] 宋志伟.土壤肥料[M].北京：高等教育出版社，2009：66-70.

[3] 杨满兰，刘英.从宜春土壤磷素现状浅谈磷肥的合理配置与施用[J].安徽农学通报，2007，13（19）：114-115.

[4] 卜容燕，任涛，鲁剑巍，等.水稻-油菜轮作条件下磷肥效应研究[J].中国农业科学，2014（6）：1227-1234.

[5] 刘昭兵，纪雄辉，彭华，等.磷肥对土壤中镉的植物有效性影响及其机理[J].应用生态学报，2012（6）：1585-1590.