磷素的功能与转化

出处：按学科分类—农业科学 农业出版社《化肥实用手册》第46页（2874字）

磷素的生理功能和在土壤中转化，是合理施用磷肥的理论依据。

1．磷素的生理功能 磷素(P₂O₅)占作物干重的0．2—1．1%，是作物体内核酸、核蛋白、磷脂、植素、磷酸腺甙和酶的组成，并参与作物体内各种代谢。

(1)核酸与蛋白质化合形成核蛋白 它是细胞核和原生质的主要成分，多分布在幼叶、新芽、根尖等生长点部位，担负着细胞增殖和遗传变异功能。

(2)磷脂与蛋白质结合形成膜质结构 它是作物体生化作用的场所；磷脂既具有亲水性又具有疏水性，增强了细胞的渗透性；磷脂又是两性化合物既含有酸性基又含有碱性基，扩大酸碱度的调节，促进了作物抗盐碱能力。

(3)植素是种子中磷的一种贮存形式 种子中植素含量高，种子质量就好，出芽生根速度快。植素的积累使组织中无机磷浓度降低，也有利于生育后期淀粉的积累。

(4)磷酸腺甙、酶和无机态磷 磷酸腺甙是作物体内能量贮存和供应的中转站。酶与磷酸钙、镁、钾等无机盐参与作物体内淀粉、糖、油脂的合成，碳水化合物的运转以及各种生物代谢。此外，磷能促进根系生长和增加作物体内可溶性糖的含量，从而增强作物的抗旱和抗寒性。

2．磷素缺乏症状 作物缺磷的症状不象缺氮那样明显，潜在缺磷阶段从外观上也难以诊断。只是当缺磷严重时，在田间可见到：水稻出现“僵苗”、“坐蔸”，小麦形成“小老苗”，玉米果穗秃顶增多，油菜脱荚，果树花果脱落，薯类作物的薯块变小和耐贮藏性差。

作物严重缺磷时，植株内碳水化合物转移受阻，糖类在叶片中积累增加，形成较多的花青素。如玉米、番茄和油菜等茎叶上，可明显地呈现紫红色的条纹或斑点，甚至枯死。禾谷类作物缺磷，分蘖、抽穗、开花和成熟延迟；水稻叶片直立，叶色浓绿，下部叶片叶尖枯萎，呈黄褐色。

作物缺磷的临界期多在苗期。苗期缺磷，作物整个生育期都会受到影响，即使后期施磷也不能补偿。所以，严重缺磷的土壤，播种时施足磷肥特别重要。磷肥施用过量，也不象氮肥那样敏感，但会造成浪费，有时作物会发生早衰。

3．磷素在土壤中的形态 我国土壤的全磷(P₂O₅)含量多在0．05—0．30%范围，分布规律是从南往北逐渐增加。图3表示土壤磷素分类，按其化学结构分为有机态磷和无机态磷；按其溶解度的大小，分为难溶性磷、枸溶性磷、水溶性磷。

图3 土壤中磷的动态变化

(1)水溶性磷 如磷酸一钙Ca(H₂PO₄)₂、磷酸二氢钾KH₂PO₄等，溶于水，易被作物吸收利用，但数量少又极不稳定。

(2)枸溶性磷 溶于弱酸，不溶于水，如磷酸二钙CaHPO₄、磷酸二镁MgHPO₄等。它们多分布在接近中性的土壤中，易被作物根部分泌物溶解，转化为水溶性磷酸盐。

(3)难溶性磷 只能溶于强酸，如氟磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆·F、氯磷灰石Ca(PO₄)·Cl₂、以及一些结构较简单的磷酸三钙Ca₃(PO₄)₂、磷酸铁FePO₄等。它们是土壤无机态磷的主要成分，作物很难吸收。

土壤水溶性磷和枸溶性磷，称为土壤有效性磷，其含量约占土壤全磷1%。土壤熟化程度越高，有机肥与磷肥用量越大，土壤有效性磷含量也越多。

4．磷素在土壤中转化 在一定条件下土壤有效性磷可转变为难溶性磷，也称为磷的固定，其有效性下降；难溶性磷也可转变为有效性磷，称为磷的释放，其有效性提高。

(1)磷的固定 磷在酸性土、中性土和碱性土中的固定程度不一样。

①磷在酸性土中的固定：磷酸一钙等水溶性磷肥主要被土壤中铁、铝固定，生成难溶性的磷酸铁和磷酸铝(A1PO₄)。南方酸性水田中磷酸铁含量占无机态磷含量70%以上，其中相当大部分被氧化铁胶膜包裹为“闭蓄态磷”，溶解度降低，作物不易吸收。

②磷在中性土中的固定：水溶性磷大部分与土壤中钙离子结合成磷酸二钙，另一部分与土壤中镁离子生成磷酸二镁。磷酸二钙经很长时间，其中少部分会逐渐转变为溶解很小的磷酸八钙和无水磷酸二钙。

③磷在石灰质碱性土中的固定：土壤有效磷会加速形成磷酸八钙Ca₈H₂(PO₄)₆·5H₂O，经过很长时间，其中少部分会生成稳定的氢氧磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆·(OH)₂。此外，土壤有效磷的一部分还会被微生物暂时固定。

土壤有效磷在接近中性的石灰性土壤中比较稳定。它主要被固定成磷酸二钙，吸附在土粒表面，细度很高，较易被土壤中的酸性物质转化为磷酸一钙。

(2)磷的释放 土壤有机质、水分的含量以及酸碱度对磷的释放有较大影响。

①土壤有机质的影响：有机质为微生物提供“食物”，促进磷细菌繁殖，加强土壤中难溶性磷分解为有效磷。土壤有机质在分解过程中产生的二氧化碳和有机酸类物质，有利于磷的释放，还能够和土壤中的活性铁、铝等形成络合物，减少对磷的固定。下面举一例子：

②土壤水分的影响：土壤水分适宜有利于磷酸盐的水解。酸性土壤在淹水状况中，pH值提高，还原性增强，一部分“闭蓄态磷酸铁”还原为“非闭蓄态磷酸铁”，磷的有效性提高；在落干期间，土壤有效磷下降。

③土壤酸碱度的影响：接近中性的土壤不仅有效磷比较稳定，而且是土壤微生物生长的良好环境。因此，酸性土壤加入适量的石灰，而碱性土壤加入磷石膏中和，既能减少土壤有效磷的固定，又有利于难溶性磷的释放。

从施肥方面考虑，磷肥的适度固定虽然降低当季的肥效，然而也有积极的一面，即减少磷素的淋溶等损失，保持其较强的后效。促进磷的释放措施，等于降低磷的固定，反之也是。所以，增施有机肥和改善土壤理化性质，是提高磷肥肥效的途径之一。