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磷肥的科学施用

发布时间:2015-10-29 14:21:22

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磷肥在土壤中的转化

      磷肥一量施入土壤之后,几乎是立即就进行着化学的、生物化淡的和生物的转化作用。这些转化作用极大地影响着磷肥的有效性。这种转化作用有不利的一面,但也有有利的一面。

      (一)水溶性磷肥的转化
      水溶磷肥施入土壤之后,产生两大作用:一是化学沉淀作用,二是吸附作用。现以磷酸一钙为例简述化学沉淀作用。
      当磷酸一钙颗粒施入土壤后,就会吸收土壤水分,形成含有磷酸和磷酸二钙(二水)的饱和溶液,即所谓的异成份溶解,其化学反应是: ca(h2po4)2.h2o+h2o=cahpo4.2h2o+h3po4
这种具有强酸性( ph 值为 1.5 左右)的饱和溶液向肥粒外面扩散。
      在酸性和中性土壤中,饱和溶液向外扩散时,溶解土壤中的一部分铁、铝、钙,在浓度够大时,形成难溶性的磷酸铁、磷酸铝等沉淀,从而使水溶性的磷被土壤“固定”。
      在石灰性土壤中,饱和溶液与石灰性土壤中的钙生面磷酸二钙沉淀 。
      初生成的磷酸猴、磷酸铝、磷酸钙等盐类,由于有很大的比表面,因而对作物还是具有很大的有效性的。但随着时间的延续,生面物老化、结晶,一部分磷还会转化为闭蓄态磷,肥效就大大下降了。
      沉淀作用必需的条件是磷的浓度要高到超过沉淀产物的浓度积。在一般土壤中,磷的浓度,铁、铝的浓度都很低,形不成沉淀。施入土壤的水深性磷肥,主要在土壤中进行吸附作用,即溶解在土壤溶液中的磷被土粒吸附而进入土壤固相。吸附作用是在土粒表面进行的。被吸附的磷对作物一般是有效的,因为它与土壤溶液中的磷处于平衡状态。这种关系通常用 langmuir 方程描述。m = a b c / 1 + b
式中: m —吸附量; c —平衡浓度; a —最大吸附量; b —常数,它与结合能有关。
      上述方程中的 a 和 b ,不同土壤有很大不同。 b 是与结合能有关的常数, b 愈大,表示磷与土壤间的吸附力愈强。被吸附的磷结合能愈大,其肥效也就愈小。随着时间的处长,被吸附的磷可以进一步转化,如在酸性土壤中可由“单核”结构转化为“双核”结构,其肥效即大大降低,而且部分磷可以逐渐渗透到土粒内部而转化成闭蓄态磷,即磷的外面被一层铁膜包被,因此有效性很小。

      (二)枸溶性和难溶性磷肥的转化
      枸溶性和难溶性磷肥都是不溶于水的磷肥,如钙镁磷肥和磷矿粉。施入土壤后的转化过程与水深性磷肥不同,主要是一个溶解过程。所以这些磷肥一般只适用于酸性土壤,依靠土壤酸性逐渐溶解,使它变为有效。我国不少地方把钙镁磷肥用于石灰性土壤,虽然也有一定肥效,但是实际上只发挥了其应有肥效的 70 ~ 80% ,严格地说是不合适的。
      磷矿粉施入酸性土壤后,即与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与土壤中的铁、铝作用而生面磷酸铁、磷酸铝。这种溶解作用到第二年时,可有 50% 的磷矿粉被溶解。当大部分磷矿粉转化为磷酸铁、磷酸铝后,溶解作用显著减慢。这种情况也钙镁磷肥的转化情况相似,只是钙镁磷肥的转化速度快得多,而且在第二年几乎全部都转化为磷酸铁、磷酸铝。(有图未录)图 3.1-5 表示转化过程中三种类型磷肥有效磷的变化。
      水溶性磷肥(普通过磷酸钙)开始释放磷很高,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,下降速度即大减慢。而钙镁磷肥和磷矿粉的有效磷水平则是随着时间的延长不断增加。
      钙镁磷肥和磷矿粉有两点不同:一是钙镁磷肥的有效水平增长到第二年,即出现下降趋势,而磷矿粉则一直上升,虽然速度有所变慢。二是在等量的肥料情况下,钙镁磷肥所提供的有效磷比磷矿粉高得多。

      磷肥的利用率 
      磷肥的利用率与氮肥、钾肥比较起来低得多。在我国,不论是大田试验或盆栽,其中包括用放射性同位素的试验结果都表明,磷肥的利用率大体在 10 ~ 25% 的范围。根据各省 849 个试验结果的统计,水稻的磷肥利用率变化幅度为 8 ~ 20% ,平均为 14% ;小麦为 6 ~ 26% ,平均为 10% ;玉米 10 ~ 23% ,平均为 18% ;棉花 4 ~ 32% ,平均为 6% ;紫云英 9 ~ 34% ,平均为 20% 。一般说,谷类和棉花的利用率较低,而豆科和绿肥的利用率较高。
      磷肥利用率低的主要原因有两点:第一个原因是由于磷肥在土壤中的固定,不论水溶性、枸溶性和难溶性磷肥都存在这个问题。第二个原因是磷在土壤中的运动很弱。这个原因实际上是第一个原因的结果。
      运动性小导致利用率低的原因是因为养分必须与根系接触才能被作物真正吸收,这就涉及到生物有效性的问题。
      过去对养分的研究羊重在化学有效性上,即研究什么化学形态对作物是有效的。但有些在化学上有效的养分,由于各种原因作物并不能吸收利用,所以实际是“无效”的。近来提出了生物有效性的概念,即化学有效性的养分必须被作物实际吸收,才真正是对生物有效的,所以称为生物有效性。当然,生物有效性的前提是化学有效性。
      土壤中的养分只有与根系直接接触才能被作物实际吸收。那些不与根系接触的养分必须通过根系截获、质流和扩散三种方式到达根系表面。根系截获是指根系自身生长时,延伸到养分的所在部位。质流是指溶解在土壤溶液中的养分,随着向根液流,运动到达根面。扩散是指由于在紧贴根面的养分被吸收而形成一个亏缺区,这个区的养分浓度低于土体,因而造成土体养分向根面运动。
      对于磷来说,由于土壤溶液中浓度很低(通常只有 0.05ppm 或更低),质流所能供给的磷很少。比如在 0.05ppm 浓度时,质流大经贸部只能供给作物磷需要量的 1% ,作物磷的获得主要是靠扩散( 90% 以上)。但是,磷的扩散系数很小(即运动性很小),它 24 小时的移动距离只有 1~4 毫米,所以,磷的利用率就很低。

      磷肥的施用技术 
      (一)不同品种的磷肥施用
      我国的磷肥品种,大体可分为四类。
      水溶性磷肥:包括普通过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵,磷酸二铵等。
      枸溶性磷肥:包括钙镁磷肥、钢渣磷肥、沉淀磷酸钙等。
      混溶性磷肥:即含有水溶性、枸溶性甚到难溶性磷的磷肥,如硝酸磷肥、节酸磷肥(又称部分酸化磷矿粉)、氨化普通过磷酸钙等。
      难溶性磷肥:如磷矿粉等。
      一般说,水溶性磷肥适用于一切土壤,一切作物,但最好用于中性和石灰性土壤,枸溶性磷肥适用于酸性土壤,此时,其等量的肥效常可高于水溶性磷肥。难溶性磷肥则只适用于强酸性土壤( ph 值 <5.5 )。现简单介绍几种新生磷肥品种的合理施用。
      1 .磷铵(包括磷酸一铵和磷酸二铵):磷铵适用于我国一切土壤。我国生产的磷铵的氮、磷含量为 18 — 46 — 0 ,这种氮、磷比例除豆科外,对大多数作物特别是水稻都不适于直接施用。因为大多数作物,特别是水稻,基肥中所需的氮要比磷高、如以氮肥为准,则磷肥可能浪费,如以磷肥为准,则氮肥又嫌不足。所以在用磷铵作物基肥时,必须很好地考虑氮、磷比例,以免造成浪费。
      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,两者的比例视工艺不同和氨化程度不同而差异。其水溶性部分可以 0 到 80% ,一般认为,水溶性磷高于 50~60% 的硝酸磷肥,适于一切作物和大多数土壤。
      硝酸磷肥中的氮有铵态和硝态两种。由于硝态氮在水田中易于淋失并进行反硝化作用而损失,一般不主张硝酸磷肥作于水稻。有报道说,硝酸磷肥在水稻上也有很好的肥效,这完全可能。因为影响肥效的因素是多主面的。但是,除非已经采取防止淋失和反硝化的措施,否则硝态氮部分的损失是不可避免的。
      3. 磷矿粉,磷矿粉是一种难溶性磷肥,我国曾几次在全国范围内推广,但都没有巩固。现在还有部分地区在使用。
      我国磷矿资源大部分是中低品位,其中相当一部分不适宜制造化学磷肥。为了充分利用磷矿资源,缓解磷肥供求矛盾,把那一部分不适于工业利用却有一定肥效的中低品位磷矿利用起来是需要的。
      过去,在我国磷矿粉推广不理想,,原因是多主面的。今后磷矿粉应该在我国农业上发挥应有的作用,当然它只是磷肥的一个补充性的地方品种。

      磷矿粉推广时必须注意:
      A 土壤必须酸性,一般 ph 值≤ 5.5 。
      B 磷矿粉的性质必须适合于直接施用。
      C 应该主要作在旱作物上,特别是生长期长的经济林木上。
掌握以上三点,就一定能翁磷矿粉的推广工作做好。
      4 .节酸磷肥:节酸磷肥在化学加工中,加酸量为生产普通过磷酸钙的 30~60% ,其优点是节约硫酸,降低成本并能利用较差品质的磷矿。节酸磷肥适用于酸性土壤,但当水溶性磷占有较大比重时,其使用土壤范围可以有所扩大。

      (二)磷肥的经济施用技术
      磷肥的利用率低于 20% ,其原因:一是磷的固定作用,二是磷在土壤中移动性很小。为了提高磷肥的利用率,经济合理的施用磷肥,必须掌握下面的基本原则。
      采取措施,减少水溶性磷肥在土壤中的固定作用;对枸溶性磷肥,应尽量增加它在土壤中的溶解作用;采取措施,尽可能增加磷肥与作物根系直接接触的机会。

      下面分别介绍几种行之有效的磷肥经济施用技术。
      1 .集中施肥:就是把磷肥不同程度地集中施用,这种方法可以显著地提高肥效,这是因为:
      ( 1 )由于土磷比变小,可以减少磷与土壤接触的数量,从而减少其固定作用。
      ( 2 )适当地集中在根系附近,大大地促进磷肥与根系的接触(根系截获)。
      ( 3 )增加磷的浓度(与同量磷肥相比),就增加了质流和扩散的供应量。
      通常集中施用所采取的方法是:
      ( 1 )条施:把磷肥呈条、带状施入土中。
      ( 2 )穴施:开穴施用,通常与种子穴播同时进行,以节约劳力。但应避免烧苗。
      ( 3 )拌种:与种子拌合,此法只适于非水溶性磷肥,但也应注意对种子的可能伤害。

      在水稻上常用沾秧根、塞秧斗等方法。
      2. 与有机肥拌和后施:此法是把磷肥先与腐熟的有机肥充分拌合,然后施用。为了节约劳力,可用 1 : 5 ~ 10 的比例混合,这样有机肥用量少,也易混匀。这种方法的好处是可以减少土壤对磷的固定作用,所以在固磷能力大的土壤上施用,效果更好。
详细内容对于枸溶性磷肥,可以采用撒施和作基肥的办法,在水秀上可以用来沾秧根。
      3. 水田磷肥的合理施用:水田和旱地不同,磷肥撒施的效果较好,这是因为水稻根系的分布较浅(在 0 ~ 13 厘米内集中了 90% 的根重)的缘故。
详细内容水稻施磷用沾秧根的办法效果很好。方法是把磷肥按 1 : 1~1 : 5 的比例和有机肥或肥土混合,加水调成浆状,插秧时用秧根直接沾磷肥后栽植,沾秧根可以节磷肥 40~60% ,缺点是这种方法花工多。
      4. 水旱轮作条件下的磷肥施用:合理施肥,不仅要从土壤、作物等条件来考虑,而且应该从整个轮作周期来考虑。这包括轮作中土壤条件的变化及肥料在轮作中各个作物上的合理分配等。
      水旱轮作是水稻生产的主要轮作方式之一。通常是麦类、油菜或绿肥与单季稻或双季稻轮作。在水旱轮作中,土壤经历羊交替的淹水和落干过程。水稻土由旱地条件转变到淹水条件时的土壤素转化,可导致土壤有效磷水平的提高,其原因有:
     ( 1 )有机磷的释放。
     ( 2 )在石灰性土壤中,由于 co2 的积聚使土壤 ph 值降低,并由此引起磷盐溶解度的增加。( 3 ) fepo4.2h2o 还原为溶解度较大的 fe3(po4)2.3h2o 。
     ( 4 )在酸性和强酸性土壤中,随着 ph 值的升高,引起了 fepo4.2h2o 和 alpo4 。 2h2o 的水解,从而增加了溶解度。
     ( 5 )有机阴离子与磷铁、磷酸铝中的磷酸离子进行交换而放出磷离子。
     ( 6 )在淹水条件下,磷的扩散增加。
     当然,并不是在任何情况下,上述原因都是同等重要的。通常, ph 值的变化以及氧化还原电位的降低,常常是更重要的原因。
     对于土壤由淹水转变为旱地状态时,土壤磷素的转化,研究得相对少一些。一般认为,土壤由还原状态转变到氧化状态,就使原来那些促使有效磷提高的因素消失,从而导致有效磷必低。但是,也有一些结果认为淹水土壤干燥之后,有效磷可以增加。这种增加也可能是由于土壤有机磷的矿化造成的,而土壤中磷酸铁、磷酸铝的有效性则仍应降低。
     上述土壤在干湿交替条件下,土壤磷素的变化会对磷肥的肥效和后效产生影响。一个自然的推论是:施在旱作物上的磷肥,将对其后季作物水稻有较大的后效,而施在水稻上的磷肥,对后季旱作物的后效将是不大的。通常磷肥当季的利用率只有 8~20% ,也就是是说有 80~90% 的当季施的磷肥可留给后季作物利用,上述推论的重要实用意义就很明显了。试验证明,在八种性质很不相同的土壤上( ph 值 5.7~8.5 ),一个处理是把水旱两季所需的磷肥全部施在水稻上,另一个处理是把全部磷肥施在旱作物小麦上,后一处理的总产量(水稻和小麦)和总吸磷量都比前一处理高出一倍左右。

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