磷肥在土壤中的转化

磷肥一量施入土壤之后，幾乎是立即就進行著化學的、生物化淡的和生物的轉化作用。這些轉化作用極大地影響著磷肥的有效性。這種轉化作用有不利的一面，但也有有利的一面。

（一）水溶性磷肥的轉化
    水溶磷肥施入土壤之后，產生兩大作用：一是化學沉淀作用，二是吸附作用。現以磷酸一鈣為例簡述化學沉淀作用。
    當磷酸一鈣顆粒施入土壤后，就會吸收土壤水分，形成含有磷酸和磷酸二鈣（二水）的飽和溶液，即所謂的異成份溶解，其化學反應是：Ca(H2PO4)2.H2O+H2O=CaHPO4.2H2O+H3PO4
   這種具有強酸性（pH值為1.5左右）的飽和溶液向肥粒外面擴散。
   在酸性和中性土壤中，飽和溶液向外擴散時，溶解土壤中的一部分鐵、鋁、鈣，在濃度夠大時，形成難溶性的磷酸鐵、磷酸鋁等沉淀，從而使水溶性的磷被土壤“固定”。
   在石灰性土壤中，飽和溶液與石灰性土壤中的鈣生面磷酸二鈣沉淀。
   初生成的磷酸猴、磷酸鋁、磷酸鈣等鹽類，由于有很大的比表面，因而對作物還是具有很大的有效性的。但隨著時間的延續，生面物老化、結晶，一部分磷還會轉化為閉蓄態磷，肥效就大大下降了。
  沉淀作用必需的條件是磷的濃度要高到超過沉淀產物的濃度積。在一般土壤中，磷的濃度，鐵、鋁的濃度都很低，形不成沉淀。施入土壤的水深性磷肥，主要在土壤中進行吸附作用，即溶解在土壤溶液中的磷被土粒吸附而進入土壤固相。吸附作用是在土粒表面進行的。被吸附的磷對作物一般是有效的，因為它與土壤溶液中的磷處于平衡狀態。這種關系通常用Langmuir方程描述。

     M = A B C / 1 + B C
    式中：M—吸附量；C—平衡濃度；A—最大吸附量；B—常數，它與結合能有關。
  上述方程中的A和B，不同土壤有很大不同。B是與結合能有關的常數，B愈大，表示磷與土壤間的吸附力愈強。被吸附的磷結合能愈大，其肥效也就愈小。隨著時間的處長，被吸附的磷可以進一步轉化，如在酸性土壤中可由“單核”結構轉化為“雙核”結構，其肥效即大大降低，而且部分磷可以逐漸滲透到土粒內部而轉化成閉蓄態磷，即磷的外面被一層鐵膜包被，因此有效性很小。

（二）枸溶性和難溶性磷肥的轉化
  枸溶性和難溶性磷肥都是不溶于水的磷肥，如鈣鎂磷肥和磷礦粉。施入土壤后的轉化過程與水深性磷肥不同，主要是一個溶解過程。所以這些磷肥一般只適用于酸性土壤，依靠土壤酸性逐漸溶解，使它變為有效。我國不少地方把鈣鎂磷肥用于石灰性土壤，雖然也有一定肥效，但是實際上只發揮了其應有肥效的70~80%，嚴格地說是不合適的。
    磷礦粉施入酸性土壤后，即與土壤中的酸作用而部分溶解，生成的水深性或有效性磷又大部分重新與土壤中的鐵、鋁作用而生面磷酸鐵、磷酸鋁。這種溶解作用到第二年時，可有50%的磷礦粉被溶解。當大部分磷礦粉轉化為磷酸鐵、磷酸鋁后，溶解作用顯著減慢。這種情況也鈣鎂磷肥的轉化情況相似，只是鈣鎂磷肥的轉化速度快得多，而且在第二年幾乎全部都轉化為磷酸鐵、磷酸鋁。（有圖未錄）圖3.1-5表示轉化過程中三種類型磷肥有效磷的變化。
   水溶性磷肥（普通過磷酸鈣）開始釋放磷很高，全由于“固定”作用，到第二年有效磷水平降低到某一水平。此后，下降速度即大減慢。而鈣鎂磷肥和磷礦粉的有效磷水平則是隨著時間的延長不斷增加。
   鈣鎂磷肥和磷礦粉有兩點不同：一是鈣鎂磷肥的有效水平增長到第二年，即出現下降趨勢，而磷礦粉則一直上升，雖然速度有所變慢。二是在等量的肥料情況下，鈣鎂磷肥所提供的有效磷比磷礦粉高得多。

磷肥的利用率

磷肥的利用率與氮肥、鉀肥比較起來低得多。在我國，不論是大田試驗或盆栽，其中包括用放射性同位素的試驗結果都表明，磷肥的利用率大體在10~25%的范圍。根據各省849個試驗結果的統計，水稻的磷肥利用率變化幅度為8~20%，平均為14%；小麥為6~26%，平均為10%；玉米10~23%，平均為18%；棉花4~32%，平均為6%；紫云英9~34%，平均為20%。一般說，谷類和棉花的利用率較低，而豆科和綠肥的利用率較高。
  磷肥利用率低的主要原因有兩點：第一個原因是由于磷肥在土壤中的固定，不論水溶性、枸溶性和難溶性磷肥都存在這個問題。第二個原因是磷在土壤中的運動很弱。這個原因實際上是第一個原因的結果。
    運動性小導致利用率低的原因是因為養分必須與根系接觸才能被作物真正吸收，這就涉及到生物有效性的問題。
   過去對養分的研究羊重在化學有效性上，即研究什么化學形態對作物是有效的。但有些在化學上有效的養分，由于各種原因作物并不能吸收利用，所以實際是“無效”的。近來提出了生物有效性的概念，即化學有效性的養分必須被作物實際吸收，才真正是對生物有效的，所以稱為生物有效性。當然，生物有效性的前提是化學有效性。
    土壤中的養分只有與根系直接接觸才能被作物實際吸收。那些不與根系接觸的養分必須通過根系截獲、質流和擴散三種方式到達根系表面。根系截獲是指根系自身生長時，延伸到養分的所在部位。質流是指溶解在土壤溶液中的養分，隨著向根液流，運動到達根面。擴散是指由于在緊貼根面的養分被吸收而形成一個虧缺區，這個區的養分濃度低于土體，因而造成土體養分向根面運動。
    對于磷來說，由于土壤溶液中濃度很低（通常只有0.05ppm或更低），質流所能供給的磷很少。比如在0.05ppm濃度時，質流大經貿部只能供給作物磷需要量的1%，作物磷的獲得主要是靠擴散（90%以上）。但是，磷的擴散系數很小（即運動性很小），它24小時的移動距離只有1~4毫米，所以，磷的利用率就很低。

三、磷肥的施用技術

　

（一）不同品種的磷肥施用
   我國的磷肥品種，大體可分為四類。
   水溶性磷肥：包括普通過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸一銨，磷酸二銨等。
   枸溶性磷肥：包括鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥、沉淀磷酸鈣等。
    混溶性磷肥：即含有水溶性、枸溶性甚到難溶性磷的磷肥，如硝酸磷肥、節酸磷肥（又稱部分酸化磷礦粉）、氨化普通過磷酸鈣等。
    難溶性磷肥：如磷礦粉等。
一般說，水溶性磷肥適用于一切土壤，一切作物，但最好用于中性和石灰性土壤，枸溶性磷肥適用于酸性土壤，此時，其等量的肥效常可高于水溶性磷肥。難溶性磷肥則只適用于強酸性土壤（pH值<5.5）。現簡單介紹幾種新生磷肥品種的合理施用。
1．磷銨（包括磷酸一銨和磷酸二銨）：磷銨適用于我國一切土壤。我國生產的磷銨的氮、磷含量為18—46—0，這種氮、磷比例除豆科外，對大多數作物特別是水稻都不適于直接施用。因為大多數作物，特別是水稻，基肥中所需的氮要比磷高、如以氮肥為準，則磷肥可能浪費，如以磷肥為準，則氮肥又嫌不足。所以在用磷銨作物基肥時，必須很好地考慮氮、磷比例，以免造成浪費。
    2. 磷肥：硝酸磷肥中的磷，有一部分是水溶性的，另一部分是枸溶性的，兩者的比例視工藝不同和氨化程度不同而差異。其水溶性部分可以0到80%，一般認為，水溶性磷高于50~60%的硝酸磷肥，適于一切作物和大多數土壤。
    硝酸磷肥中的氮有銨態和硝態兩種。由于硝態氮在水田中易于淋失并進行反硝化作用而損失，一般不主張硝酸磷肥作于水稻。有報道說，硝酸磷肥在水稻上也有很好的肥效，這完全可能。因為影響肥效的因素是多主面的。但是，除非已經采取防止淋失和反硝化的措施，否則硝態氮部分的損失是不可避免的。
    3. 磷礦粉，磷礦粉是一種難溶性磷肥，我國曾幾次在全國范圍內推廣，但都沒有鞏固。現在還有部分地區在使用。
    我國磷礦資源大部分是中低品位，其中相當一部分不適宜制造化學磷肥。為了充分利用磷礦資源，緩解磷肥供求矛盾，把那一部分不適于工業利用卻有一定肥效的中低品位磷礦利用起來是需要的。
    過去，在我國磷礦粉推廣不理想，，原因是多主面的。今后磷礦粉應該在我國農業上發揮應有的作用，當然它只是磷肥的一個補充性的地方品種。

磷礦粉推廣時必須注意：

    (1）土壤必須酸性，一般pH值≤5.5。
    (2）磷礦粉的性質必須適合于直接施用。
    (3）應該主要作在旱作物上，特別是生長期長的經濟林木上。
     掌握以上三點，就一定能翁磷礦粉的推廣工作做好。

4．節酸磷肥：節酸磷肥在化學加工中，加酸量為生產普通過磷酸鈣的30~60%，其優點是節約硫酸，降低成本并能利用較差品質的磷礦。節酸磷肥適用于酸性土壤，但當水溶性磷占有較大比重時，其使用土壤范圍可以有所擴大。

（二）磷肥的經濟施用技術

  磷肥的利用率低于20%，其原因：一是磷的固定作用，二是磷在土壤中移動性很小。為了提高磷肥的利用率，經濟合理的施用磷肥，必須掌握下面的基本原則。
  采取措施，減少水溶性磷肥在土壤中的固定作用；對枸溶性磷肥，應盡量增加它在土壤中的溶解作用；采取措施，盡可能增加磷肥與作物根系直接接觸的機會。

    下面分別介紹幾種行之有效的磷肥經濟施用技術。
    1．集中施肥：就是把磷肥不同程度地集中施用，這種方法可以顯著地提高肥效，這是因為：
   （1）由于土磷比變小，可以減少磷與土壤接觸的數量，從而減少其固定作用。
   （2）適當地集中在根系附近，大大地促進磷肥與根系的接觸（根系截獲）。
   （3）增加磷的濃度（與同量磷肥相比），就增加了質流和擴散的供應量。

通常集中施用所采取的方法是：
   （1）條施：把磷肥呈條、帶狀施入土中。
   （2）穴施：開穴施用，通常與種子穴播同時進行，以節約勞力。但應避免燒苗。
   （3）拌種：與種子拌合，此法只適于非水溶性磷肥，但也應注意對種子的可能傷害。

在水稻上常用沾秧根、塞秧斗等方法。
    2. 與有機肥拌和后施：此法是把磷肥先與腐熟的有機肥充分拌合，然后施用。為了節約勞力，可用1：5~10的比例混合，這樣有機肥用量少，也易混勻。這種方法的好處是可以減少土壤對磷的固定作用，所以在固磷能力大的土壤上施用，效果更好。
   對于枸溶性磷肥，可以采用撒施和作基肥的辦法，在水秀上可以用來沾秧根。
   3. 水田磷肥的合理施用：水田和旱地不同，磷肥撒施的效果較好，這是因為水稻根系的分布較淺（在0~13厘米內集中了90%的根重）的緣故。
    水稻施磷用沾秧根的辦法效果很好。方法是把磷肥按1：1~1：5的比例和有機肥或肥土混合，加水調成漿狀，插秧時用秧根直接沾磷肥后栽植，沾秧根可以節磷肥40~60%，缺點是這種方法花工多。
   4.水旱輪作條件下的磷肥施用：合理施肥，不僅要從土壤、作物等條件來考慮，而且應該從整個輪作周期來考慮。這包括輪作中土壤條件的變化及肥料在輪作中各個作物上的合理分配等。
   水旱輪作是水稻生產的主要輪作方式之一。通常是麥類、油菜或綠肥與單季稻或雙季稻輪作。
    在水旱輪作中，土壤經歷羊交替的淹水和落干過程。水稻土由旱地條件轉變到淹水條件時的土壤素轉化，可導致土壤有效磷水平的提高，其原因有：

(1）有機磷的釋放。
    (2）在石灰性土壤中，由于CO2的積聚使土壤pH值降低，并由此引起磷鹽溶解度的增加。
   （3）FePO4.2H2O 還原為溶解度較大的Fe3(PO4)2.3H2O。
   （4）在酸性和強酸性土壤中，隨著pH值的升高，引起了FePO4.2H2O和ALPO4。2H2O的水解，從而增加了溶解度。
   （5）有機陰離子與磷鐵、磷酸鋁中的磷酸離子進行交換而放出磷離子。
   （6）在淹水條件下，磷的擴散增加。
    當然，并不是在任何情況下，上述原因都是同等重要的。通常，pH值的變化以及氧化還原電位的降低，常常是更重要的原因。
    對于土壤由淹水轉變為旱地狀態時，土壤磷素的轉化，研究得相對少一些。一般認為，土壤由還原狀態轉變到氧化狀態，就使原來那些促使有效磷提高的因素消失，從而導致有效磷必低。但是，也有一些結果認為淹水土壤干燥之后，有效磷可以增加。這種增加也可能是由于土壤有機磷的礦化造成的，而土壤中磷酸鐵、磷酸鋁的有效性則仍應降低。
    上述土壤在干濕交替條件下，土壤磷素的變化會對磷肥的肥效和后效產生影響。一個自然的推論是：施在旱作物上的磷肥，將對其后季作物水稻有較大的后效，而施在水稻上的磷肥，對后季旱作物的后效將是不大的。通常磷肥當季的利用率只有8~20%，也就是是說有80~90%的當季施的磷肥可留給后季作物利用，上述推論的重要實用意義就很明顯了。試驗證明，在八種性質很不相同的土壤上（pH值5.7~8.5），一個處理是把水旱兩季所需的磷肥全部施在水稻上，另一個處理是把全部磷肥施在旱作物小麥上，后一處理的總產量（水稻和小麥）和總吸磷量都比前一處理高出一倍左右。

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