《养分资源管理》课程授课教案（讲义）第四章磷素资源特征与磷素管理.doc

养分资源管理课程讲义：第四章磷素资源特征与磷素管理第四章磷素资源特征与磷素管理第一节磷素资源特征一、磷素资源的组成 (一)土壤磷素资源我国土壤磷含量在0.017%-0.109%之间，大部分土壤中磷的含量为0.043%-0.066%。建国以来的相当长时间里，我国缺磷土壤面积呈逐年增加的趋势。李庆逵(1992)指出，我国缺磷土壤面积从1957年27%升至1983年的70%。而1994年，《中国肥料》一书指出，我国缺碳土壤面积大约占耕地总面积的四分之三左右，严重缺磷的约占40%（中国农科院土壤肥料研究所，1994)。长江以北地区土壤大部分缺磷，尤以黄淮海地区更为突出，严重缺磷面积占三分之二。由全国第二次土壤普查资料编著的《中国土壤》一书，计算得出我国约有77%的土壤缺磷，47%的土壤严重缺磷。然而，自80年代初第二次全国土壤普查之后，二十年来缺乏大面积、系统的士壤调查，因此，对目前的士壤磷素状况缺乏宏观上的把握。另一方面，由于磷肥在地区间分配极不均衡，亦可能对土壤磷素状况产生很大的影响，例如 1998年我国磷肥施用水平在经济发达的地区江苏、山东、福建等省份单位播种面积施磷量都超过80kga,而经济相对落后的内蒙、青海、西藏等省份单位播种面积施磷量不及40kgh: (陈新平，2000)。 (二)肥料磷 1994年我国磷肥的生产量达497万吨(P20),而磷肥的使用量却达925万吨(P0) (林葆等，1997)。到1998年我国磷肥施用量已达到较高的水平，为956.9万吨(P05), 单位耕地面积磷肥施用量己达96.4kghm(P0),单位播种面积磷肥施用量达60,8kgh (P,0)(陈新平等，2000a)。长期以来，我国磷肥的生产一直不能满足需求，这是由于我国磷矿资源明显不足，且又多集中于西南和中南部地区，交通运输不便，在这种情况下，国家不得不花费一大笔资金用于进口磷肥以满足粮食生产的需要，到目前为止我国磷肥仍然大量依靠进口。1997年我国磷肥总消费量为910万吨，其中国内生产650万吨，进口260万

养分资源管理课程讲义：第四章磷素资源特征与磷素管理 64 第四章磷素资源特征与磷素管理第一节磷素资源特征一、磷素资源的组成（一）土壤磷素资源我国土壤磷含量在 0.017%-0.109% 之间，大部分土壤中磷的含量为 0.043%-0.066%。建国以来的相当长时间里，我国缺磷土壤面积呈逐年增加的趋势。李庆逵（1992）指出，我国缺磷土壤面积从 1957 年 27%升至 1983 年的 70%。而 1994 年，《中国肥料》一书指出，我国缺磷土壤面积大约占耕地总面积的四分之三左右，严重缺磷的约占 40%（中国农科院土壤肥料研究所，1994）。长江以北地区土壤大部分缺磷，尤以黄淮海地区更为突出，严重缺磷面积占三分之二。由全国第二次土壤普查资料编著的《中国土壤》一书，计算得出我国约有 77%的土壤缺磷，47%的土壤严重缺磷。然而，自 80 年代初第二次全国土壤普查之后，二十年来缺乏大面积、系统的土壤调查，因此，对目前的土壤磷素状况缺乏宏观上的把握。另一方面，由于磷肥在地区间分配极不均衡，亦可能对土壤磷素状况产生很大的影响，例如 1998 年我国磷肥施用水平在经济发达的地区江苏、山东、福建等省份单位播种面积施磷量都超过 80kg/ha，而经济相对落后的内蒙、青海、西藏等省份单位播种面积施磷量不及 40kg/ha （陈新平，2000）。（二）肥料磷 1994 年我国磷肥的生产量达 497 万吨（P2O5），而磷肥的使用量却达 925 万吨（P2O5）（林葆等，1997）。到 1998 年我国磷肥施用量已达到较高的水平，为 956.9 万吨（P2O5），单位耕地面积磷肥施用量已达 96.4kg/ha（P2O5），单位播种面积磷肥施用量达 60.8kg/ha （P2O5）（陈新平等，2000a）。长期以来，我国磷肥的生产一直不能满足需求，这是由于我国磷矿资源明显不足，且又多集中于西南和中南部地区，交通运输不便，在这种情况下，国家不得不花费一大笔资金用于进口磷肥以满足粮食生产的需要，到目前为止我国磷肥仍然大量依靠进口。1997 年我国磷肥总消费量为 910 万吨，其中国内生产 650 万吨，进口 260 万吨

养分资源管理课程讲义：第四章磷索资源特征与瞬素管理第二节磷素资源优化管理策略之一一一磺肥的合理施用一、影响磷肥肥效的因素众所周知，磷肥的当季利用率低。据试验，在粮食作物施肥较合理的情况下，磷肥的当季利用率一般为10%~25%，约为氮肥的1/3，每公斤P,05增产粮食6-8kg（鲁如坤等，1990：林继雄等，1995：林葆等，1992)。通常认为磷肥利用率低的原因有二。原因之一是磷素在土壤中极易被固定。磷肥施入土壤以后会很快被固定而使其有效性衰减，这种衰减可能导致产量下降或肥效降低，但同时磷的积累利用率仍可以很高。磷素利用率低的原因之二为磷在土壤中扩散缓慢，如磷酸根离子在红壤中的扩散系数(D)一般仅1.8109一4.610厘米2秒，而根系直接接触的士体，一般又只占耕层士壤体积的4%一10%，这样作物也就很难利用根系接触不到的那一部分土壤中的磷。正是由于磷酸根离子极易为土壤所吸附固定以及磷在土壤中的扩散系数极小和土壤溶液中的碳浓度极低（通常低于10mol)等原因，当磷肥施入土壤中后，很难发生移动，。磷肥施入土装后主要集中在表层土壤中，这使生长在土壤深层的根系接触的磷素少，因而吸收的少，使磷肥的利用率较低。磷肥的肥效与利用率还与其它许多因素有关。硫肥的利用率与作物的种类有关。由于不同基因型作物对营养的要求不同及吸收、利用机制有差异，这造成了不同作物对肥料的利用率有所不同。有些作物可有效利用那些较难溶的化学形态磷，这些作物对磷肥的反应小，施入磷肥利用率低。对于轮作中的两种作物而言，将肥料施于哪一种作物上（也就是肥料的分配问题)也对作物的产量有一定的影响。在轮作中应将磷肥施于那些对难溶性磷利用能力低的作物上，而使后季活化养分能力强的作物利用其后效，这将有利于提高磷肥的利用率。另外，季节的变换，如温度和水分的状况可影响土壤或残余磷的有效性，造成作物对磷肥的利用能力不同。孙政才(1997)的研究表明，周年土壤有效碳的变化呈现出“冬低夏高” 的特点。张爱君等(2000)对冬小麦/夏玉米轮作的研究中指出，无论是施磷还是不施磷或施磷多少，土壤速效磷受温度的影响而呈现出“秋低夏高”的养分特点，且随土壤肥力的提高而愈加明显，18年平均夏季（小麦收获后）含量要比秋季（玉米收获后）高出10.3mgkg。因而在轮作中磷肥的施用应考虑这一特点，将磷肥优先施于生长于低温条件下的作物上，而使生长于高温的后季作物利用磷肥的后效，这也有助于提高磷肥的利用率。磷肥肥效还与土壤速效磷的丰缺有关。由于八十年代进行的推荐施肥研究中采用二次模型计算磷肥施用量往往导致推荐用量过高，北京地区每年施用大量磷肥，导致京郊土壤有效磷含量逐年增高。据调查，北京市粮田土壤速效磷含量很多已超过30 mg P/kg。.刘善江等 61

养分资源管理课程讲义：第四章磷素资源特征与磷素管理 67 第二节磷素资源优化管理策略之一――磷肥的合理施用一、影响磷肥肥效的因素众所周知，磷肥的当季利用率低。据试验,在粮食作物施肥较合理的情况下，磷肥的当季利用率一般为 10%~25%，约为氮肥的 1/3，每公斤 P2O5 增产粮食 6-8kg（鲁如坤等，1990；林继雄等，1995；林葆等，1992）。通常认为磷肥利用率低的原因有二。原因之一是磷素在土壤中极易被固定。磷肥施入土壤以后会很快被固定而使其有效性衰减，这种衰减可能导致产量下降或肥效降低，但同时磷的积累利用率仍可以很高。磷素利用率低的原因之二为磷在土壤中扩散缓慢，如磷酸根离子在红壤中的扩散系数（D）一般仅 1.8 10-9 — 4.6 10-13 厘米 2 /秒，而根系直接接触的土体，一般又只占耕层土壤体积的 4% — 10%，这样作物也就很难利用根系接触不到的那一部分土壤中的磷。正是由于磷酸根离子极易为土壤所吸附固定以及磷在土壤中的扩散系数极小和土壤溶液中的磷浓度极低（通常低于 10-4mol/L）等原因，当磷肥施入土壤中后，很难发生移动，。磷肥施入土壤后主要集中在表层土壤中，这使生长在土壤深层的根系接触的磷素少，因而吸收的少，使磷肥的利用率较低。磷肥的肥效与利用率还与其它许多因素有关。磷肥的利用率与作物的种类有关。由于不同基因型作物对营养的要求不同及吸收、利用机制有差异，这造成了不同作物对肥料的利用率有所不同。有些作物可有效利用那些较难溶的化学形态磷，这些作物对磷肥的反应小，施入磷肥利用率低。对于轮作中的两种作物而言，将肥料施于哪一种作物上（也就是肥料的分配问题）也对作物的产量有一定的影响。在轮作中应将磷肥施于那些对难溶性磷利用能力低的作物上，而使后季活化养分能力强的作物利用其后效，这将有利于提高磷肥的利用率。另外，季节的变换，如温度和水分的状况可影响土壤或残余磷的有效性，造成作物对磷肥的利用能力不同。孙政才（1997）的研究表明，周年土壤有效磷的变化呈现出“冬低夏高” 的特点。张爱君等（2000）对冬小麦/夏玉米轮作的研究中指出，无论是施磷还是不施磷或施磷多少，土壤速效磷受温度的影响而呈现出“秋低夏高”的养分特点，且随土壤肥力的提高而愈加明显，18 年平均夏季（小麦收获后）含量要比秋季（玉米收获后）高出 10.3mg/kg。因而在轮作中磷肥的施用应考虑这一特点，将磷肥优先施于生长于低温条件下的作物上，而使生长于高温的后季作物利用磷肥的后效，这也有助于提高磷肥的利用率。磷肥肥效还与土壤速效磷的丰缺有关。由于八十年代进行的推荐施肥研究中采用二次模型计算磷肥施用量往往导致推荐用量过高，北京地区每年施用大量磷肥，导致京郊土壤有效磷含量逐年增高。据调查，北京市粮田土壤速效磷含量很多已超过 30mg P/kg。刘善江等

养分资源管理课程讲义：第四章磷素资源特征与磷素管理 (1998)研究表明，随若磷肥施用量的增加，在不同有效磷含量的土壤上增产趋势不同，当土壤有效磷含量低于30mgP/g时，施用磷肥有效，当土壤有效磷高于30 mgP/kg时，施用磷肥无效。这说明，随若施磷量的增加，土壤磷素有较多的积累，造成磷肥肥效下降。因而在长期的肥料试验中，要使作物对肥料有最佳的反应应定期测试士壤中的磷素以调整施肥量。但也有例外情况，即在速效磷含量较高的正常年景，施用磷肥无效地块，在天气条件不好的年景施用磷肥却又可能显出效果。如河北省土壤肥料研究所在保定的试验表明（刘宗盛等，1981)，在土壤速效磷含量为13 ngP/kg的地块，从1974年秋播开始已连续两年施磷无效，但在1976年冬到1977年春，气候反常，小麦越冬期间天气严寒且少雨雪，施磷肥或磷钾肥配施表现出一定的增产效果，其后几年连续施用磷肥，其增产又不显著。可见土壤速效磷与肥效关系是对正常年份而言，而对于一些早涝年份，即使在土壤速效磷含量较高，通常认为不缺磷田块，由于增施磷肥能提高作物抗逆能力，也可使肥效提高。Poer(1970)也指出，当士壤中含速效磷高时有助于减少寒冷士温对大麦产量的影响。二、肥料效应函数法确定磷肥最佳用量肥料效应函数模型的种类很多，包括多项式、指数方程、逆多项式、两条相交直线效应方程等。其中，国内外目前最常用的为二次多项式函数模型。王兴仁等(1998)指出，目前我国在应用施肥模型进行推荐施肥中还存在许多问题，如广泛采用二次多项式模型往往使推荐施肥量偏高：试验因素较多，使试验方案难以实施，还容易产生异常试验结果：试验因素水平较少，不能正确揭示肥料效应变化趋势：应用边际分析时忽视了函数极值判别和产投比等。另外，也有许多的研究表明应用二次多项式模型对禾谷类作物进行氨肥推荐使推荐施肥量偏高，而采用线形加平台和二次型加平台模型会使推荐施肥量更为优化。王兴仁等(1994) 指出采用二次多项式模型进行磷肥的推荐也常常使磷肥的施用量偏高。这主要是由于氨磷钾具有不同的养分资源特征和产量效应特点。因此磷肥的推荐应重在使作物持续高产条件下，进行士壤与作物养分供求关系的施肥调控，可以采用恒量监控法（王兴仁等，1995a),不一定非要建立磷肥的施肥模型不可。由此可知，对不同的养分肥料应选择不同的模型或采用不同的推荐施肥方法。三、土壤磷素测试与磷肥推荐 (一)主要方法介绍

养分资源管理课程讲义：第四章磷素资源特征与磷素管理 68 （1998）研究表明，随着磷肥施用量的增加，在不同有效磷含量的土壤上增产趋势不同，当土壤有效磷含量低于 30mg P/kg 时，施用磷肥有效，当土壤有效磷高于 30mg P/kg 时，施用磷肥无效。这说明，随着施磷量的增加，土壤磷素有较多的积累，造成磷肥肥效下降。因而在长期的肥料试验中，要使作物对肥料有最佳的反应应定期测试土壤中的磷素以调整施肥量。但也有例外情况，即在速效磷含量较高的正常年景，施用磷肥无效地块，在天气条件不好的年景施用磷肥却又可能显出效果。如河北省土壤肥料研究所在保定的试验表明（刘宗盛等，1981），在土壤速效磷含量为 13mg P/kg 的地块，从 1974 年秋播开始已连续两年施磷无效，但在 1976 年冬到 1977 年春，气候反常，小麦越冬期间天气严寒且少雨雪，施磷肥或磷钾肥配施表现出一定的增产效果，其后几年连续施用磷肥，其增产又不显著。可见土壤速效磷与肥效关系是对正常年份而言，而对于一些旱涝年份，即使在土壤速效磷含量较高，通常认为不缺磷田块，由于增施磷肥能提高作物抗逆能力，也可使肥效提高。Power (1970) 也指出，当土壤中含速效磷高时有助于减少寒冷土温对大麦产量的影响。二、肥料效应函数法确定磷肥最佳用量肥料效应函数模型的种类很多，包括多项式、指数方程、逆多项式、两条相交直线效应方程等。其中，国内外目前最常用的为二次多项式函数模型。王兴仁等（1998）指出，目前我国在应用施肥模型进行推荐施肥中还存在许多问题，如广泛采用二次多项式模型往往使推荐施肥量偏高；试验因素较多，使试验方案难以实施，还容易产生异常试验结果；试验因素水平较少，不能正确揭示肥料效应变化趋势；应用边际分析时忽视了函数极值判别和产投比等。另外，也有许多的研究表明应用二次多项式模型对禾谷类作物进行氮肥推荐使推荐施肥量偏高，而采用线形加平台和二次型加平台模型会使推荐施肥量更为优化。王兴仁等（1994）指出采用二次多项式模型进行磷肥的推荐也常常使磷肥的施用量偏高。这主要是由于氮磷钾具有不同的养分资源特征和产量效应特点。因此磷肥的推荐应重在使作物持续高产条件下，进行土壤与作物养分供求关系的施肥调控，可以采用恒量监控法（王兴仁等，1995a），不一定非要建立磷肥的施肥模型不可。由此可知，对不同的养分肥料应选择不同的模型或采用不同的推荐施肥方法。三、土壤磷素测试与磷肥推荐（一）主要方法介绍

《养分资源管理》课程授课教案（讲义）第四章 磷素资源特征与磷素管理

《养分资源管理》课程授课教案（讲义）第四章磷素资源特征与磷素管理