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农业生产中磷酸盐的主要来源及其转化状况

phosphoric fertilizer

  具有磷(P或P2O5)标明量的单元肥料。施于土壤或植物能提高植物的磷营养水平。

目录

营养作用

  在植物体内,磷是形成核酸、核蛋白、磷脂、磷酸肌醇和腺苷三磷酸的重要元素,对于蛋白质的合成,植物的生长发育和繁殖、遗传,植物体内的能量调节,光合作用中二氧化碳的固定和还原,以及豆科植物的共生固氮能力等均有重要作用。

种类

  可分为水溶性、枸溶性(弱酸溶性)和难溶性3类。

  水溶性磷肥即能溶解于水的磷肥。主要品种有:①过磷酸钙。由磷矿粉经硫酸处理而成,为磷酸一钙、石膏及少量游离酸的混合物。有效磷(P2O5)含量12~20%;易吸湿、结块。②重过磷酸钙。又称双料过磷酸钙、三料过磷酸钙或浓缩过磷酸钙。由磷矿粉经磷酸处理而成。P2O5含量在42~45%左右。色深、酸性强。③硝酸磷肥。由磷矿粉经硝酸处理而成,是既含磷又含氮的复合肥料。其水溶性磷量及氮磷比例因工艺流程而异。一般含20%的氮和20%的P2O5;吸湿性强,易结块。④磷酸铵,又名磷铵。由磷酸经通入氨气而制成。是兼含磷和氮的二元复合肥料,其氮、磷含量随生产时的pH不同而异。以磷酸一铵为主的磷酸铵含氮11~12%左右,含P2O5约60%;以磷酸二铵为主的磷酸铵含氮20~21%,含P2O551~53%。呈灰色颗粒状,吸湿性小。⑤磷酸。系液体磷肥,含P2O554%左右。在灌溉条件下可直接注入灌溉水中施用。⑥过磷酸。由电炉制成的黄磷与水反应而成。是正磷酸、焦磷酸和聚磷酸的混合物,属高浓度磷肥,P2O5含量约76%,是生产复合肥料的基础。

  水溶性磷肥原则上适用于各种类型的土壤,可作基肥或追肥。但以磷酸一钙为主要组分的过磷酸钙或重过磷酸钙在溶解过程中具有异成分溶解特性,形成的低pH和高磷浓度溶液会使土壤中大量的含铁、铝、锰、钙的矿物溶解,继而产生磷酸盐沉淀,使肥料中磷的化学活性迅速降低。

  枸溶性磷肥指能溶于 2%柠檬酸溶液中的磷肥。适用于酸性和强酸性土壤。此类磷肥因受土壤酸度影响,磷的释放过程较缓慢,肥效的持续时间较长。一般而言,枸溶性磷肥在酸性缺磷土壤中的效果与水溶性磷肥相当甚至更大。主要品种有:①钙镁磷肥。由磷矿粉与含镁矿石经高温熔融并经水淬骤然冷却而成。成品为玻璃体网络结构,含枸溶性磷(P2O5)14~18%,灰绿色至褐黄色粉末状,呈碱性反应。②钢渣磷肥,又称托马斯磷肥或碱性炉渣。是炼钢工业的副产品,含磷量变化较大,一般在12%左右,是深棕色粉末状的强碱性物质,迄今仍有许多国家使用。③偏磷酸钙,又称玻璃磷肥。是含磷量较高的一种磷肥,P2O5含量可高达60~70%,为深棕色的玻璃状物体,在水中溶解度较低,但在土壤中可逐渐转化为正磷酸盐。此外,还有脱氟磷肥和沉淀磷肥等。

  难溶性磷肥指既不溶于水又不溶于柠檬酸溶液的磷肥。主要品种有:①磷矿粉。由含磷矿石经机械磨碎加工并通过规定筛孔而成。其全磷量及枸溶性磷量因磷矿石的品位而异,呈褐色粉末状,适用于强酸性和酸性土壤。施用效果取决于土壤酸度、作物习性和磷矿的结晶程度。通常在pH低于5.5的酸性缺磷土壤中,对多年生经济作物、豆科作物和荞麦油菜等吸磷性能强的作物效果较好。②骨粉。由牧畜骨骼经蒸煮脱胶磨细而成,在酸性土壤上直接施用效果较好。③鸟粪。鸟类或蝙蝠的排泄物及残骸除含有一定量的磷素外,还含有少量氮、钾,直接施用效果极佳。

施用

  为避免磷肥在土壤中受粘土矿物或其他组成分的吸附或沉淀作用的影响,施用磷肥时一般遵循下列原则:①相对集中施用。即作为基肥集中施于作物根系附近;对水稻还可采用沾秧根、塞秧蔸的方法,集中施在根区。目的是防止可溶性磷肥被土壤胶粒吸持,使磷酸根离子的化学活性迅速降低,移动缓慢,以保证作物有良好的磷营养环境和提高磷肥的利用率。但磷肥在土壤中(尤其是严重缺磷的土壤)过于集中,会使作物后期磷的供应不足。因此宜将磷肥先与适量土壤混匀,增加磷肥与根系的接触面并防止某些磷肥对种子或幼苗正常生长可能造成的损伤,以利于提高后期供磷水平。②氮磷配合施用。从中国农田土壤养分状况看,缺磷的土壤往往同时缺氮。故二者配合施用有利于提高其利用率。③旱地重施,水田轻施。磷肥对各种植物的增产效果不同。部分植物对磷肥的反应程度大致为:绿肥植物(包括豆科绿肥植物和油菜等)>豆科植物>非豆科植物>早稻>晚稻;可能与不同植物的生理习性有关。水稻对磷肥反应迟钝,则可能与渍水条件下磷酸铁的还原活化作用提高了土壤的供磷水平有关。因此在中国南方水旱轮作地区,尤其是在土壤中磷以与铁结合的形态存在时,磷肥宜重点施于旱作。

土壤中的磷与磷肥

  土壤中磷的含量、形态及其转化和供磷能力是合理分配和施用磷肥的重要依据。土壤的含磷量取决于成土母质和施用磷肥的历史。中国土壤的含磷量除南海诸岛上发育于鸟粪的磷质石灰土外,一般在0.05~0.25%(P2O5)之间,且有由北而南渐次降低的趋势,最低的在0.01%以下。土壤中磷的形态分为无机态磷和有机态磷。无机态磷又分闭蓄态磷和非闭蓄态磷两类。前者指被氧化铁胶膜包蔽的磷酸铁、铝或钙盐,只有在特定的条件下才能被释放;后者指与铁、铝、钙和少量其他阳离子结合的磷酸盐。在一般情况下,无机态磷通常占土壤全磷量的50~80%。闭蓄态磷占无机态磷的比例在酸性土壤中达80%以上,而在石灰性土壤中只占10~25%。

  土壤中有机态磷的已知形态有磷酸肌醇(植素)、磷脂、核酸和核蛋白质等。这类有机磷化合物的总量一般仅占土壤有机态磷量的50%,其余有机态磷的化学本性迄今尚不清楚。土壤有机态磷的含量与土壤有机质呈一定的正相关,一般土壤中的有机态磷量约占土壤全磷量的20~50%,但在森林草原植被下发育的土壤中可达50~80%。土壤中的无机态磷和有机态磷经分解和矿化后才能为植物所吸收,因而土壤中含磷量的多少并不能反映土壤中可供给植物利用的磷水平的高低;但大量试验资料表明土壤的全磷量在0.08~0.10%(P2O5)的界限以下时,施用磷肥大多表现出较显著的增产效果;超过这个界限则磷肥效果不稳定。

  存在于土壤溶液中的呈离子态(H2P囸或HP囼)的磷对植物的有效性最高;呈吸附态或交换态的磷酸根离子则有效性稍差。但这两种状态的磷仅占土壤全磷量的很小一部分;土壤中大部分的磷是以固相状态存在的,对植物是属于迟效性磷。非闭蓄态磷的化学活性较大,其中又以无定形的磷酸铝盐有效性最高;闭蓄态磷则一般很难为植物吸收利用。

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