土壤中磷的形态及转化22页PPT

2. 有机磷
土壤有机含磷化合物主要来自于植物,也有相当一部分来自于 土壤生物、特别是微生物.绝大多数土壤有机磷以单脂键或双脂 键与土壤腐殖质结合。由于与磷结合的有机分子多样性，有机 磷的化合物也有许多种。其中相当一部分是未知组分，已知组 分的有机磷化合物主要有三类：
2.1 植素类(肌醇类)
植素类物质主要来自于植物的六磷酸肌醇和五磷酸肌醇， 也有一些肌醇类物质来源于微生物，它们是土壤有机磷的主要 部分，一般占有机磷总量的1/3，变幅在10%~50%之间，高时可 达60%。
1.2 吸附态磷
土壤中吸附态磷包括以配位吸附(又称专性吸附或化学吸附) 和阴离子交换吸附等形式保存在土壤固相表面的磷。其中，磷 的配位吸附是指发生在土壤固相表面以配位键形式结合的磷。 其化学实质是磷酸根取代其它配位体（主要是-OH基），并与 固相物质表面的金属离子配位,保持在胶体表面的过程,具有某 种程度的专一性。阴离子交换吸附则是以静电引力为基础的磷 酸根与土壤胶体吸附反应，其基本原理与阳离子交换吸附类似。
土壤中磷的形态及转化
2011.8
参考文献
[1]解锋,李颖飞.土壤中磷的形态及转化的探讨[J].杨凌 职业技术学院学报,2011,10(1):4-8. [2]尹逊霄,华珞,张振贤.土壤中磷素的有效性及其循环 转 化 机 制 研 究 [J]. 首 都 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版),2005,26(3):95-101. [3]陈刚才,甘露,王仕禄,万国江.土壤中元素磷的地球化 学[J].地质地球化学,2011,29(2):78-81.
三、土壤中磷素的存在形态
土壤磷按化学结构可分为有机磷和无机磷两种形态，在大多 数土壤中，磷以无机形态为主，主要以正磷酸盐的形式存在， 焦磷酸盐的数量很少；有机形态的磷含量较低，而且变幅比较 大。按其溶解度可分为水溶性磷、枸溶性磷和难溶性磷。

酸低铁的溶解度较高，增加了磷的有效度。 ③ 包被于磷酸表面铁质胶膜还原，提高了闭蓄态磷的有效
度。
4、合理施用磷肥 合理施用磷肥是减少磷对环境影响的主要措施。科学制定
施肥用量；重点施在旱作上；等。
一、土壤磷循环 （一）土壤中磷的含量
地壳中磷的平均含量约为0.12%，自然土壤中的全磷含量决定 于母质类型，而耕作土壤中主要受磷肥施用的影响。
我国土壤全磷含量一般为 0.02-0.11%，从南向北逐 渐增加。
Available P content (Bray II) Pink <30 mg/kg (moderately deficient)
1．土壤有机磷的矿化
土壤中的有机磷除一部分被作物直接吸收利用外，大
部分需经微生物的作用进行矿化转化为无机磷后才能被作
物吸收。
磷酸肌醇
植酸酶 磷酸酶
肌醇+H3PO4
卵磷脂→磷酸甘油+胆碱+脂肪酸
水解
甘油+H3PO4
核蛋白→核酸+蛋白质
核酸酶
核苷酸酶
核苷酸
核苷+H3PO4
有机磷矿化是土壤 微生物、磷酸酶等 共同作用的结果， 其速率受微生物活 性影响。
与土壤有机质含量密切相关二土壤磷的形态核酸类磷脂类除少量水溶态外绝大部分以吸附态或矿物态存在水溶态磷是植物利用的直接磷源磷酸根离子类型和ph由于土壤含磷化合物极复杂直接鉴定较困难人们通常采用化学方法将无机磷进行形态分级
土壤磷循环
1
第十章 土壤元素的生物 地球化学循环
土壤中化学元素以能 量为驱动力，沿土壤-大气进行物质循环传 递的过程称为土壤元 素的生物地球化学循 环。
土壤磷的解吸
吸附状态的磷重新进入土壤溶液的过程，是土壤磷释放作用的 重要机理之一。

三、土壤中磷素的存在形态
土壤磷按化学结构可分为有机磷和无机磷两种形态，在大多 数土壤中，磷以无机形态为主，主要以正磷酸盐的形式存在， 焦磷酸盐的数量很少；有机形态的磷含量较低，而且变幅比较 大。按其溶解度可分为水溶性磷、枸溶性磷和难溶性磷。
1. 无机磷
1.1 矿物态磷 1.2 吸附态磷 1.3 水溶态磷
含有磷酸一钙、磷酸和含水磷酸二钙的饱和溶液，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。
水溶性磷被土壤“固定”的过程：
酸性土：
初始ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
“老化”
阶段
阶段
过 程：水溶性 无定形 结晶态
2. 有机磷
2.1 植素类(肌醇类) 2.2 核酸类 2.3 磷脂类
土中磷的动态变化
1.1 矿物态磷
矿物态磷包括含磷的原生矿物，次生矿物及其他含磷化合物。 这些磷含灰石磷是化土合壤物中常是见指的肥主料要磷含磷与土壤反应产生的，溶解度较小的 中 物 表1。间原 部 组 含。土产分分生有，变C矿壤物a实 化物2中，+、际、，含它F上磷一-、磷们磷酸般O的灰根存在H石聚在-矿土以包 合于及物壤括 程土其目中了 度壤它前不一 不沙置类 同粒已稳换、经定鉴，定很的快有会3转0化多为种其，它主含要磷的化见合下
在正常土壤pH值范围内，溶液中以H2P04-和HPO42-为主。其 中，pH在3~7之间以H2PO4-为主；在7~11之间以HPO42-为主； 而H3PO4只在土壤pH值<4时出现，PO43-只在pH值>11时出现。 H2PO4-，HPO42-离子出现的最初、最终以及比例最高时的pH值 列在表2中。

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这也是磷肥利用率低的主要原因：
化学固定
肥料施入土壤，肥粒 从外界吸水， 磷酸一钙溶解或水解
磷酸向四周扩散
溶解了土壤铁铝钙盐，形成活性离子
与磷酸作用，形成Al－P、Fe－P、 Ca－P沉淀
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二、土壤磷素与磷肥
(一)土壤中磷的含量、形态与转化
1.土壤中磷的含量 自然土壤中全磷含量主要取决于成土母质类型、风化程度和土壤中磷的 淋出情况。 耕地土壤全磷含量还受到人为因素如耕作、施肥等过程的影响。 土壤全磷含量大体在0.2-5 g/kg范围内，平均0.5g/kg，我国土壤的全磷 含量大部分变化在0.2-1.1g/kg之间。 土壤全磷含量只是反映土壤磷的贮备增况，它和土壤有效磷供应之间相 关性并不好。
土壤中量元素与 中量元素肥料
土壤微量元素与 微量元素肥料
复混肥料 作物营养失调症
土壤养分与化学肥料主要介绍土壤氮、磷、钾、中 微量元素及复混肥料的种类、成分、性质、施用方 法与技术。
营养元素缺乏时植物会出现典型的症状--缺素症。 各种元素施入土壤后，在一定的物理、化学和生物 因素的作用下进行转化。
合理施用肥料，需提高其利用率，需从作物种类、 土壤条件、肥料性质和施用技术等方面综合考虑。
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作物生长的营养环境
作物生长环境课程/刘艳侠/2014.02
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2.2 磷的解吸
—是指吸附状态的磷重新进入土壤溶液的过程。是吸附的 逆过程。
解吸开始阶段速率较快，以后逐渐变慢。吸附态磷的解吸 比吸附过程要慢得多。所以，土壤磷素的解吸等温线并不与吸 附等温线重合，发生滞后现象。原因为：
1) 吸附后胶体与磷酸根离子形成双齿键，双齿结合的磷酸根比 单齿结合的磷酸根要难以释放；
2.1.2、影响磷吸附的因素
磷的吸附反应开始时进行的很快，随着反应的进行速率 逐渐变慢。
（1）矿物种类、结晶程度和含量
不同的粘土矿物种类对磷吸附能力差异很大，其中铁、 铝氧化物和水化氧化物吸附能力最强。
1:1型粘土矿物吸附磷的能力大于2：1型粘土矿物； 吸附磷的能力：铁铝氧化物>高岭石>蒙脱石>方解石
有机质在铁铝氧化物表面形成胶膜，抑制胶体对磷的吸附；
有机质及其分解产物如胡敏酸、富里酸和有机酸等与磷酸根 竞争吸附位点，从而减少磷的吸附。其中简单有机酸阴离子的竞 争能力按下列顺序递减：柠檬酸>酒石酸>草酸。
但是，也有不少资料表明，酸性土壤中磷吸附与土壤有机质 含量呈正相关。认为：有机质能够稳定铁铝氧化物，从而增加其 对磷的吸附；有机质本身的羟基也可能被磷酸根所取代而产生磷 的配位吸附。
反应（3）：发生第2次配位交换，被吸附磷酸根取代活性铁铝中另一个OH-基，结果进 一步释放OH-，呈双齿吸附，并形成六边形结构。
从这3个反应来看，总的结果是释放一个OH-，所以酸性 条件有利于这些反应的进行，最后形成磷的双齿吸附，它 比单齿吸附要稳定得多。
试验证明，这种双齿吸附可以在pH3-11.9范围内形成， 也就是说，在几乎所有常见土壤pH范围内，被吸附的磷都 会随着时间的单齿吸附向双键吸附转化。
所有能进行阴离子吸附的阴离子，在理论上都可与磷酸 根有竞争吸附作用，从而导致吸附态磷的不同程度的解吸。

解吸
吸持
作用
固定
吸附态磷
矿物矿化
土壤有效磷增加和减少的途径
施肥 (有机、无机)
矿物 矿化
植物吸收
土壤有效磷
难溶性 磷释放
生物固定
化学沉淀 闭蓄态固定 淋失 吸附固定
我国土壤有效磷素含量分布图
二、土壤中磷的形态
形态： 土壤磷
土壤无机磷 50－90％ 土壤有机磷 10－50％
水溶性P 铁、铝结合态P 闭蓄态P 钙的磷酸盐 含P矿物
无机磷
①磷酸钙（镁）类（Ca-P）石灰性土壤磷酸盐的主要形态。 ②磷酸铁（铝）类（Fe-P、Al-P）酸性土壤主要形态。 ③闭蓄态磷（O-P）由氧化铁胶膜包被着磷酸盐，石灰性土
壤15－30％以上，酸性土壤超过50％。
有机磷
主要磷酸肌醇、磷脂、核酸、磷蛋白和磷酸糖约占 1/2,另一半不清楚。有机磷占全磷的20－50％，与有机质 有好的相关性。
三、土壤中磷的转化
土壤中无机磷的固定 土壤中磷的释放
（1）土壤中无机磷的固定
土壤溶液中的无机磷酸盐等有效态磷转变为无效 态磷的过程，称为磷的固定作用。
土壤固磷机制主要有以下四种：
化学固定作用:Ca、Mg控制，Fe、Al控制 、 吸附作用:专性吸附，非专性吸附（一半交换吸附） 闭蓄作用:与氧化还原性关系直接 生物固定作用:微生物吸收土壤速效磷，以组成其 有 机体，固定是暂时的。
化学固定：土壤中水溶性磷与钙、铁、铝、 锰等离子反应，生成难溶性磷酸盐的过程；
沉淀的发展过程：
酸性土：
初始
“老化”
过 程：水溶性态 段固定”无定阶段形 结晶阶段态
溶解度： 大
“闭蓄
闭阶蓄态
小
有效性： 高

1
吸附及固定
有机磷和无机磷在土壤颗粒表面结合并固定。
2
溶解及解吸
磷素溶解于土壤水分中，并逐渐解吸供植物吸收。
3
矿化及矿物转化
有机磷被微生物分解为无机磷，或与矿物质发生转化。
土壤磷的形态及特点
无机磷
包括磷酸盐和磷酸，是植物 可直接利用的形式。
有机磷
来自植物和动物残体，需先 被酶类分解为无机磷才能被 植物吸收。
增加作物产量
充分利用土壤磷素转化，可显著 提高作物的产量和品质。
土壤磷素转化的应用与展望
1
肥料改进
开发出更高效的肥料，降低磷素浪费和环境污染。
2
微生物改良
利用有益土壤微生物增强土壤磷素循环和利用效率。
3
磷素回收
研发技术以回收和再利用废弃物中的磷素资源。
2 固定
采取适当措施，如磷素施 肥和土壤改良，可有效固 定土壤中的磷素。
3 循环
优化磷素循环系统，如合 理农田排水和产业废料回 收。
土壤磷素转化对植物生长的影响
激活酶活性
磷素的转化过程可以促进植物酶 的活性，提高养分吸收效率。
促进根系生长
优质土壤磷素转化有助于根系生 长和扩展，矿物转化才能供植物利 用。
土壤磷的来源
• 有机物分解：植物和动物残体分解释放出有机磷。 • 化肥施用：人工合成的化肥中含有高浓度的磷素。 • 土壤岩石矿物：土壤中的磷矿物经过风化和分解产生无机磷。
土壤磷的损失与保持
1 流失
土壤侵蚀和径流可以导致 磷素流失，损失对植物生 长有负面影响。
《土壤磷素转化》PPT课 件
土壤磷素转化是一个复杂而关键的过程，影响着植物的生长和发育。通过本 课件，我们将深入研究土壤磷素的循环和转化机制，并探讨其应用和未来展 望。

土壤中磷的形态及转化..
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
谢谢你的阅读
❖既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非

中性、微酸 性、石灰性 土壤
酸性、强酸 性土壤
双酸法
HCl-H2SO4
1:5；25℃
钼锑抗比色法
酸性土，森 林，土壤
30 min
Mehlich 3 法
HOAcNH4NO3-
1:10；25℃ 钼锑抗比色法
NH4F-HNO3-
EDTA
各种类型土 壤
防止消化过程中溶液蒸干，以利消化作用的顺利进 行。 本法用于一般土壤样品分解率达97%～98%，但对红 壤性土壤样品分解率只有95%左右。
二、待测液中磷的测定
（一）重量法
（1） 磷酸铵镁法：先使P生成NH4MgPO4·10H2O↓， 再灼烧成Mg2P2O7（焦磷酸镁），称至恒重。此法 曾作过标准方法，但繁琐、费时，现很少采用。 （2） 磷钼酸喹啉法：为黄色沉淀。精密度和准确 度都高，多用于肥料中P的测定。
它可以相对地说明土壤的供磷水平，可以作为一个 指标判断施用磷肥是否必要，亦可作为施肥（磷） 推荐的一个方法。
三、土壤有效磷的测定方法评述
简单地说，土壤有效磷的测定就是选用适宜的浸提 剂将土壤中存在的磷的有效形态提取出来，然后加 以定量。其关键在于将固相中容易转入液相中的磷 提取出来。因此，对于酸性土壤和石灰性土壤来说， 由于磷酸盐的存在形态不同，因而在浸提剂的选择 上就应该有所区别。
二、待测液中磷的测定
（二）比色法
磷的比色测定有两个比色体系，即钼兰比色法和 钒钼黄比色法。
钼兰比色法：一般测定微量元素的磷，常用于土壤 磷的测定，该法灵敏度较高。
钒钼黄比色法：一般测定含磷量较高的样品，如肥 料、种子等
1、钼兰比色法的原理
在含磷的溶液中加入钼酸铵试剂，在一定的 酸度条件下，待测液中的正磷酸与钼酸根络合形 成磷钼杂多酸。