2022年医学专题—第8章土壤与植物磷素营养及磷肥2013素材(1).ppt

第八章 土壤与植物(zhw)磷素营养及磷肥,土壤肥料(filio)学通论,第一页，共八十一页。,第一节 土壤(trng)磷素营养,一、土壤(trng)中磷的形态与含量,土壤溶液磷,土壤(trng)无机磷,土壤有机磷,土壤固定态磷,土壤全磷,第二页，共八十一页。,土壤全磷磷的贮备(zhbi)情况,取决于成土母质、风化程度和土壤(trng)中磷的淋出情况；在耕地土壤中，全磷含量还受到耕作、施肥等人为过程的影响。含量为0.25.0 g/kg，平均0.5 g/kg。,第三页，共八十一页。,土壤溶液磷植物(zhw)最直接的磷源，表征土壤供磷能力,主要(zhyo)以HPO42-和H2PO4-形态存在，其相对数量取决于溶液的pH，在PH7.2时，各占一半；在酸性土壤上，以H2PO4-离子形态为主，在碱性和石灰性土壤上，多以HPO42-形态存在。有少量有机磷酸化合物。,第四页，共八十一页。,临界(ln ji)浓度：指可以满足作物最高产量95%需要的土壤溶液磷浓度。,第五页，共八十一页。,土壤无机态磷：是土壤磷的主体(zht)，在旱地，可占土壤全磷的70%以上，在水稻土中可占55%70%。包括水溶态磷、松结合态磷、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、包闭态或闭蓄态磷（O-P）、磷酸钙盐（Ca2-P，Ca8-P，Ca10-P）,第六页，共八十一页。,在石灰性土壤上，有效磷水平主要与Ca2-P，Ca8-P和Al-P显著(xinzh)相关，其次是Fe-P和Ca10-P，与O-P几乎无关；水稻土中，铁结合态磷是作物磷营养的主要给源，闭蓄态磷只在强烈还原条件下才被释放，铝结合态磷有效性较高，但数量相对较少；在酸性旱地土壤上，磷的分布形态次序为O-P Fe-P Al-PCa-P，其中Al-P对作物磷营养贡献最大，其次为Fe-P和Ca-P，O-P基本无效。,第七页，共八十一页。,土壤有机态磷：占全磷比例的15%-80%，森林和草原植被下发育的土壤(trng)含量可达50-80%；常与土壤有机质含量之间有良好的线性关系。土壤中有机磷化合物可分为三类：肌醇磷酸盐：包括肌醇一磷酸盐到肌醇六磷酸盐；土壤中较多存在的是五磷酸盐和六磷酸盐；六磷酸盐称为植酸，其钙镁盐称为植素。核酸：RNA和DNA，含量小于有机磷的3%，矿化率远大于肌醇磷酸盐。磷脂：一系列对生物有重要意义的含磷化合物，如卵磷脂、脑磷脂等，不溶于水，但很容易被微生物利用，矿化率很快。,第八页，共八十一页。,土壤有机磷和无机磷之间存在矿化与固定两个相反的过程，其方向取决于C/P：C/P200时，出现净矿化C/P=200300时，矿化与生物固定基本平衡C/P300时，出现净生物固定作用有机磷年矿化率为2%4%，对作物磷素营养贡献(gngxin)不大，但其中的“微生物体磷”是一种活性有机磷，易于矿化，对作物磷营养有重要作用。,第九页，共八十一页。,二、磷素在土壤中的转化（固定(gdng)、释放）,1、磷的固定(gdng)（phosphorus fixation）,化学(huxu)固定吸附固定生物固定 闭蓄固定,第十页，共八十一页。,化学固定：通过形成沉淀使磷发生固定作用的过程。其最终产物在碱性土壤(trng)和石灰性土壤(trng)中是羟基磷灰石和氟磷灰石，在中性和酸性土壤中是磷铝石和粉红磷铁矿。化学固定是土壤中最常发生的作用（磷的无效化）。,第十一页，共八十一页。,Fe3+H2PO4-+2H2O2H+Fe(OH)2H2PO4,Al3+H2PO4-2H+AlPO4,Ca2+HPO42-Ca-P,酸性(sun xn)土壤上：,石灰(shhu)性土壤上：,第十二页，共八十一页。,吸附固定：磷酸根被吸附在土壤固相表面或渗入内部(nib)成分之中形成难溶态。土壤中吸附磷的主要物质有铁铝氧化物、粘土矿物、有机质AlFe复合体和碳酸钙等。在酸性土壤中以铁、铝氧化物为主，石灰性土壤中以碳酸钙为主。（磷的无效化）,第十三页，共八十一页。,土壤磷的吸附，按其作用力不同可分为非专性吸附和专性吸附：非专性吸附发生在酸性土壤上，当土壤溶液中的H+浓度较高时，粘土表面的OH-发生质子化作用，吸附磷酸根离子(lz)。其特点是由库仑力作用引起，没有发生化学反应；随pH降低，吸附反应加快，吸附量增加；反应不完全可逆。,第十四页，共八十一页。,专性吸附由化学反应引起，发生了配位基团的交换，多发生在铁、铝多的酸性土壤中和含钙较多的石灰性土壤中。吸附过程(guchng)缓慢，但作用力较强，随时间的延长出现磷酸盐的“老化”现象。,第十五页，共八十一页。,酸性(sun xn)土壤,磷酸盐“老化(lohu)”现象,第十六页，共八十一页。,碳酸钙对磷的吸附一般只在表面进行，其牢固程度不如(br)水化铁铝氧化物，因而对作物的有效性较高，而且，这种吸附不易转化为晶态而失去对植物的有效性。,第十七页，共八十一页。,生物(shngw)固定：土壤微生物吸收水溶性磷酸盐构成其躯体，使水溶性磷暂时被固定起来的过程。这种固定对磷的植物有效性无甚影响，而且在一定程度上避免了磷的化学固定和吸附固定。（磷的暂时无效化）,第十八页，共八十一页。,闭蓄固定：磷酸盐表面被Fe(OH)3和Al(OH)3等不溶性胶膜包被(bo bi)。（磷的无效化）,磷酸盐,第十九页，共八十一页。,2、磷的释放：土壤中植物难利用态磷转化(zhunhu)为可利用态磷的过程。（磷的有效化）,在石灰性土壤中，难溶性磷酸钙盐一般需要借助于作物根系和土壤微生物呼吸作用产生的CO2、根系和微生物代谢溢泌或有机肥料分解产生的各种有机酸。在酸性土壤中，土壤淹水后，由于土壤还原性增强，会导致(dozh)Fe-P中的高价铁变为亚铁，同时由于pH上升，也会促进Fe-P的水解释放；在强还原性条件下，部分闭蓄态磷可转化为非闭蓄态磷，有效性提高；在淹水、落干交替过程中，淹水期间有效磷含量增加，落干期间降低。因此水旱轮作中，磷肥应重点分配在旱作上。有机磷的矿化也是土壤磷释放的重要过程。,第二十页，共八十一页。,第二节 植物(zhw)磷素营养,一、植物体内磷的含量(hnling)与分布,1、植物全磷 0.2%1.1%，大多数作物为0.3%0.4%（1）有机态磷占85%，以核酸、植素和磷脂等形态为主。（2）无机态磷占15%左右，主要(zhyo)以钙、镁、钾的正磷酸盐存在，其消长过程与介质中磷的供应状况密切相关。,第二十一页，共八十一页。,2、植物体内全磷含量因其种类、品种、生育阶段(jidun)及器官等不同而异。（1）油料作物豆科作物禾谷类作物（2）生育前期生育后期（3）繁殖器官营养器官（4）种子叶片根系茎秆（5）幼嫩组织衰老组织，“顶端优势”,第二十二页，共八十一页。,二、磷的生理功能,（一）磷是植物体内许多重要化合物的结构成分(chng fn)1、磷是核酸和核蛋白的结构元素遗传物质2、磷是生物膜主要成分磷脂类化合物中的必需元素物质、能量、信息交流的通道3、磷是植素-环己六醇磷酸酯的钙镁盐的成分种子萌发、幼苗生长、淀粉的合成4、磷是植物体内许多高能化合物的组成成分，如ATP、ADP能量转移的贮存库和中转站5、磷是各种脱氢酶、氨基转移酶以及辅酶的成分光合作用、呼吸作用、物质代谢,第二十三页，共八十一页。,（二）磷参与植物体内许多代谢过程1、参与碳水化合物代谢：光合磷酸化作用，蔗糖、淀粉、纤维素合成2、对氮的代谢有十分重要的作用：氨基酸的合成，豆科作物固氮3、在脂肪代谢中有重要意义：提高(t go)油料作物产量和种子含油量4、促进植物体内多种代谢顺利进行，使生育期相对提前，提高经济效益,第二十四页，共八十一页。,（三）磷能增强植物的抗逆性1、增强植物的抗旱性、抗寒性、抗病虫害、抗倒伏能力抗旱：（1）磷能提高细胞中原生质胶体的水合程度和细胞结构的充水度；（2）磷具有促进根系发育，促使(csh)根系伸入较深土层吸收水分。抗寒：可溶性糖、磷脂类物质增加，冰点下降。抗病虫害：植株生长健壮，抵御病虫害侵染抗倒伏能力：茎秆机械强度,第二十五页，共八十一页。,2、增强植物(zhw)抵御环境pH变化的缓冲能力：PH6-8，H2PO4-、HPO42-,第二十六页，共八十一页。,三、植物对磷的吸收(xshu)与运输,（一）吸收形态1、无机态磷：主要吸收形态：正磷酸（H2PO4-、HPO42-、PO43-），可直接吸收。偏磷酸HPO3、焦磷酸H4P2O7需转化成正磷酸后才能同化利用(lyng)。2、有机态磷也可吸收，但量较少。如：己糖磷酸脂、蔗糖磷酸脂、甘油磷酸酯、植素、核酸、卵磷酯等。,第二十七页，共八十一页。,（二）植物(zhw)吸磷机理,主动吸收H2PO4-/H+共运(n yn)方式,第二十八页，共八十一页。,（三）影响植物(zhw)吸收磷的因素,1、植物(zhw)基因型,（1）植物根系(gnx)吸收形态和吸收特性：根毛、根长、排根等（2）根系分泌物的种类和数量：H+、OH-、HCO3-、有机酸（如柠檬酸、麦根酸）、酸性磷酸酶；（3）菌根感染程度（4）根系生长速度（5）根系阳离子交换量（6）植物体内的CaO/P2O5比例,第二十九页，共八十一页。,2、环境(hunjng)条件,（1）介质pH值：pH=5，H2PO4-pH=5-7.2，H2PO4-HPO42-pH=7.2，H2PO4-=HPO42-pH=7.2-9，H2PO4-9，PO43-（2）土壤物理性质（水分、温度、质地、通气性等）：影响磷的扩散系数。（3）养分的相互关系：氮、适量(shling)钙、钾、镁促进磷吸收；高浓度铁、铝、钙、氯抑制磷吸收。,第三十页，共八十一页。,（四）植物体内(t ni)磷的转运同化,磷酸(ln sun)根,质子化磷酸(ln sun)根载体,主动吸收,磷酸,糖类代谢,蛋白质代谢,脂肪代谢,含磷有机化合物,第三十一页，共八十一页。,四、磷素缺乏(quf)与过多症状,1、缺磷症状：（1）光合、呼吸和生物合成受阻，生长迟缓，植株矮小，分蘖和分枝减少(jinsho)，延迟成熟；（2）叶片暗绿或灰绿，缺乏光泽，严重时呈紫红色，甚至枯死脱落。（3）碳水化合物合成受阻，糖分累积，易形成花甙素，茎部出现紫红色症状；（4）根系发育不良，次生根少，分枝、分蘖少；（5）结实状况差。（6）症状先从老叶开始。,第三十二页，共八十一页。,禾本科作物表现为分蘖小或不分蘖，分蘖和抽穗(chu su)均延迟，株型瘦小直立，出现生长停滞现象，叶片灰绿并可能出现紫红色（糖累积形成花青素），尤其是背面。抽穗(chu su)后则表现为穗小、粒少、籽瘪、根系发育不良，次生根少。,第三十三页，共八十一页。,玉米缺磷：嫩株敏感，植株矮化；叶尖、叶缘失绿呈紫红色，后叶端枯死或变成暗紫褐色；根系不发达，雌穗授粉受阻，籽粒不充实(chngsh)，果穗少或歪曲，果穗常出现秃顶；,第三十四页，共八十一页。,第三十五页，共八十一页。,油菜缺磷：叶面积小，叶色暗绿，茎、叶柄和叶片背面出现略显紫红色，抽薹开花延迟，分枝(fn zh)小，果荚瘦小且易脱落，籽粒不饱满，出油率低；,第三十六页，共八十一页。,棉花缺磷：棉株生长(shngzhng)慢且矮小，茎秆纤细且脆；叶片暗绿或灰绿，缺少光泽，叶片变小，严重时从叶尖沿叶缘发生灰色干枯，且带紫色，茎也变紫。现蕾、开花、吐絮推迟。棉花易落花落蕾，成桃少。,第三十七页，共八十一页。,苹果缺磷：叶色暗绿色或青铜色，近叶缘的叶面(y min)上呈现紫褐色斑点或斑块，这种症状从基部叶向顶部叶波及。枝条细弱而且分枝少。叶柄及叶背的叶脉呈紫红色。叶柄与枝条呈锐角。生长期，生长初期叶色为浓绿色，后期出现紫褐色斑点。生长较快的新梢叶呈紫红色。,桃树缺磷：成熟叶片呈红紫或青铜色，叶辐狭长，叶柄(ybng)、叶背、叶脉带紫红色。,第三十八页，共八十一页。,马铃薯缺磷：早期缺磷影响根系发育和幼苗生长；孕蕾至开花期缺磷，叶部皱缩，色呈深绿，严重时基部叶变为淡紫色，植株僵立，叶柄、小叶及叶缘朝上，不向水平展开，小叶面积缩小(suxio)，色暗绿。缺磷过多时，植株生长大受影响，薯块内部易发生