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亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)所桃源站
土壤磷素知多少
地球的皮膚
2016年01月14日磷元素在植物營養(yǎng)中扮演相當(dāng)重要的角色，它與植物能量生化反應(yīng)有關(guān)，許多的酵素代謝中需依賴磷酸作用，加上磷元素是生物遺傳物質(zhì)——核酸的組成，對細(xì)胞分裂及分生組織的發(fā)育有非常重要的關(guān)系，是植物生長及生殖不可缺少的大量元素之一。我們農(nóng)業(yè)活動施用磷肥始于20世紀(jì)50年代，然而目前有些土壤較為缺磷，有些土壤卻常存有多量磷元素，這都不利于植物的生長。了解土壤中磷的行為特征，對于合理施肥，提高磷素利用率具有重要作用。
中國土壤磷素含量概況
磷元素在植物干組織中的含量僅為0.2%-1.1%，但因磷在地殼中含量低（平均約為0.28%），且在土壤中的含量變異大（一般在0.04%-0.25%），致使我國許多地區(qū)土壤磷素供應(yīng)不足。我國耕地土壤全磷含量為200-1100mg/kg，然而當(dāng)評價磷素含量高低時，有效磷更為貼切。根據(jù)20世紀(jì)80年代全國第二次土壤普查的數(shù)據(jù)，我國耕地磷素含量較低，有效磷含量5-10mg/kg，其中含量小于5mg/kg的缺磷及極缺磷面積占50.59%。
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中國土壤有效磷含量分布圖[/caption]
土壤磷素的存在狀態(tài)
土壤磷根據(jù)形態(tài)可以分為無機(jī)態(tài)磷和有機(jī)態(tài)磷，二者所占的比例分別為50-90%和10-50%，其中無機(jī)磷又包括水溶性磷、鐵鋁結(jié)合態(tài)磷、閉蓄態(tài)磷、鈣的磷酸鹽以及含磷礦物。土壤磷根據(jù)可溶性又可分為難溶性磷和易溶性磷兩大類，其中，難溶性磷占土壤總磷量的95-99%左右，這部分磷是植物不能直接利用的。
土壤磷素的轉(zhuǎn)化過程
土壤磷的轉(zhuǎn)化主要包括四個過程：無機(jī)磷酸鹽的溶解作用、有機(jī)磷酸鹽的礦化作用、固定作用以及無機(jī)磷酸鹽的氧化-還原作用。通常，土壤磷的價態(tài)較為固定，氧化-還原作用并不十分重要。
無機(jī)磷酸鹽的溶解作用：無機(jī)磷酸鹽的溶解作用主要貢獻(xiàn)者是微生物。許多常見的微生物能溶解土壤中的難溶性無機(jī)磷，微生物的溶磷作用是通過酸化其生長環(huán)境，產(chǎn)生螯合或交換過程來實(shí)現(xiàn)的。在某些土壤中，溶磷微生物占整個微生物群的比例高達(dá)85%，其中以細(xì)菌所占比例最大。另外，根系分泌物對于無機(jī)磷的溶解也有重要作用。根系所分泌的低分子有機(jī)酸、氫離子可以酸化根際土壤，從而溶解部分難溶性無機(jī)磷。
有機(jī)磷酸鹽的礦化作用：有機(jī)磷經(jīng)礦化后轉(zhuǎn)化為作物可利用的磷。有機(jī)磷酸鹽的礦化同樣依賴于微生物，能夠礦化有機(jī)磷酸鹽的微生物所占的比例也較高，極端情況下可高達(dá)70-80%，一般低于50%。這些微生物產(chǎn)生各種酸，能降解相應(yīng)的有機(jī)磷。另外，根系所分泌的磷酸酶，也可以礦化根際有機(jī)磷。
磷的固定作用：磷的固定作用一是指土壤中水溶性磷與鈣、鐵、鋁、錳等離子反應(yīng)，生成難溶性磷酸鹽，其反應(yīng)機(jī)理分為吸附作用、同晶置換作用和化學(xué)沉淀作用三類；二是土壤微生物、動物、以及植物固持土壤有機(jī)磷為自身組成的有機(jī)態(tài)磷的過程。
磷肥施用
施用磷肥是補(bǔ)充土壤有效磷的重要手段。磷肥施入土壤后，分成兩部分，其中大部分因土壤的固定作用而積累起來，另一小部分存在于土壤溶液中。當(dāng)可溶性磷因作物的吸收或水分淋溶而損失后，可由土壤中的化學(xué)平衡以及土壤生物的溶解和礦化作用而迅速得到補(bǔ)充。目前，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，磷肥當(dāng)季利用率僅有5%-20%，這導(dǎo)致施入土壤中磷素在土壤中大量蓄積，并通過地表徑流及灌溉流失，造成面源污染的風(fēng)險。在很多土地施磷量較高，磷素利用率低的同時，有些土壤卻表現(xiàn)為缺磷，限制了植物的生長，因此合理施磷尤為重要。所謂合理施肥主要是指1）根據(jù)土壤條件合理分配和施用磷肥，磷肥優(yōu)先施在低磷、有機(jī)質(zhì)含量低的土壤上；2）根據(jù)作物的需磷特性和輪作制度合理施磷，需磷量大的作物多施磷，例如豆科作物、糖用作物，需用磷量大的生育期多施磷，例如苗期；3）氮、磷、鉀配合施用，同時在缺乏微量元素的土壤上，還須增施微量元素肥料。各元素的協(xié)調(diào)供應(yīng)才能最有效地發(fā)揮肥力作用。
未來磷肥研究應(yīng)該立足于減少磷素施用中的無效化，充分提高磷素在土壤中的有效性，增加磷素在生物小循環(huán)中的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，這才是緩解磷素資源缺乏以及減輕施用磷肥造成環(huán)境污染的最終解決之道。