1.植物和土壤中的磷

土壤磷素供应水平的指标是有效磷，而不是全磷。南方酸性土壤磷素的主要来源是铝磷和铁磷，北方主要是钙磷。
磷是植物必需的大量营养元素之一。植物的全磷(P₂O₅)含量占干重的0.2%－1.1%，在大多数植物中含量在0.3%－0.4%。一般的规律是油料作物的含磷量高于豆科作物，豆科作物又高于禾本科作物；在不同器官中的含磷量，种子高于叶片，叶片高于根系，根系高于茎秆。凡富有生命力的幼嫩组织和繁殖器官含磷量都比较高；在同一作物的不同生育期，以幼苗期体内的含磷量比老熟期的植株高得多。磷在植物体内的生理功能主要有两方面：
1. 磷是植物体内很多重要的有机化合物的组成元素。如核酸、核蛋白、磷脂、植素和三磷酸腺甙等都含有磷。核酸是植物生长发育、遗传变异的重要物质。它与蛋白质构成核蛋白，而细胞核、原生质和染色体都由核蛋白组成。这些化合物集中在植物最富有生命力的部位，担负着细胞增殖和遗传变异的功能。磷脂是构成生物膜的重要物质，增加膜的透性。生物膜起调节物质流、能量流和信息流出入细胞的作用，并使之具有选择性。植素是植物体内磷的一种贮存形态，在种子萌发和幼苗生长期可以被水解成无机磷供作物利用。植素并参与调节淀粉的合成。三磷酸腺甙(ATP)是植物新陈代谢过程中能量贮存和供应的中转站。
2. 磷在植物代谢过程中的作用。植物体内的无机形态的磷和酶主要起生理调节作用，如糖类的合成、运转，脂肪的代谢，促进呼吸作用及植物对水分、养分的吸收，促进细胞分裂和幼芽和根系的生长等。
植物吸收磷营养的主要形态是H₂PO₄^-和HPO₄^2-，多数植物对前者吸收的速度比后者快。随酸碱度变化，H₂PO₄^-和HPO₄^2-之间可相互转化，在pH6－7的条件下，磷易被植物吸收。植物在生长前期吸收磷较多，可占生育期全部吸收量的60％－70％。进入植物体中的磷首先积累在生长最活跃的分生组织，供细胞增殖，磷有被再利用的特点，例如作物成熟时，大量的磷被转移到种子中，种子中的磷可占全部吸收磷的70％－80％。由于磷的上述生理功能，可明显提高作物的抗旱、抗寒和抗盐能力，并有提早成熟、增加产量和改善品质的作用。作物缺磷植株矮小，叶片直立，暗绿色。缺磷较严重时，因糖类运输受阻，在叶片中积累，形成花青素，植株基部叶片或茎出现紫红色的条纹或斑点。禾谷类作物缺磷，分蘖少或不分蘖，延迟抽穗、开花和成熟，成为“小老苗”，籽粒不饱满。
我国耕地土壤的全磷(P₂O₅)含量在0.06－0.26%。由于磷在土壤中移动比较缓慢，不易流失，所以在同一地区成土母质对土壤全磷含量有比较深刻的影响。但从全国来看仍有一定地带性的分布规律，大体上从南往北，从东往西有逐渐增加的趋势。由于土壤中全磷大部分难以被作物吸收，因此，并不能作为土壤磷素供应水平的确切指标。在农业生产中一般采用土壤有效磷(或称速效磷)的指标，来指导施用磷肥。所谓土壤有效磷是人为地确定某一方法，通过作物试验和相关性统计，从而得出带经验性的临界值和丰、缺指标。国内外公认测定石灰性土壤有效磷的方法之一是用NaHCO₃溶液浸提的方法，而酸性土壤则常用盐酸氟化铵提的方法。根据全国第二次土壤普查的资料，土壤有效磷(P)＜5mg/kg的严重缺磷的耕地面积占50.49%，以华北和西北地区土壤缺磷较为严重。

2.磷肥的种类和性质

表1-3   我国历年磷肥产量及产品结构　 （10⁴t  P₂O₅）

年份	磷肥 总产量	其中 高浓度	磷酸二铵	磷酸一铵	NPK	重钙	硝酸 磷肥	过磷酸钙钙镁磷肥	过磷酸钙	钙镁磷肥
2010	1732
2009	1480		475	380
2008	1259		373	366
2007	1351	992	316	418
2006	1211	821	276	321
2005	1125	678	233	255	135	48	7.1	447
2004	1017	549	204	192	105	40	8.8	468
2003	909	449	161	149	101	29	9	460
2002	805	368	123	125	85	25	10	437
2001	739	296	97	100	71	18	10	443	364	70
2000	663	235	69	79	59	19	9	428	373	64
1999	655	199	45	87	28	26	13	456	360	68
1998	663	155	42	71	14	19	9	507	476	81
1997	641	132	34	65	11	14	8	509	418.2	91.2
1996	575	109	28	47	15	12	7		384.9	80.5
1995	619	93	21	34	22	10	6		391.4	120.5
1994	497	67	15	29	10	7.6	5.6		341.7	87.9
1993	416.8	39	11.7	12		5.5	5.1		307.8	70.4
1992	455.3	37	8.3	14		5.9	5.1		324.9	93.7
1991	455.5	35	9.2	11		6.2	4.0		320.3	100.5
1990	411.6	24	5.3	6.7			2.6		290.0	97.5

磷肥按生产工艺可分为酸法与热法两大类，也可按溶解性质分为水溶性磷肥、枸溶性磷肥和难溶性磷肥。枸溶性磷肥包括中性柠檬酸铵、碱性柠檬酸铵和柠檬酸溶性磷肥。因柠檬酸也叫枸椽酸，故称枸溶性磷肥。酸法磷肥是用无机酸的化学能分解磷矿，并转化成可被作物吸收的水溶性磷或枸溶性磷。分解磷矿用的无机酸有硫酸、磷酸、盐酸和硝酸，生产的磷肥有过磷酸钙，重过磷酸钙、沉淀磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵和硝酸磷肥等。热法磷肥是用热能分解磷矿，在高温条件下，熔融或烧结，使磷矿中的磷转化成黄磷、水溶性或枸溶性磷酸盐。热法除可制取黄磷外，主要产品有钙镁磷肥、脱氟磷肥、钢渣磷肥等。2010年我国的磷肥总产量达1732万吨(以P₂O₅计算)，其品种和产量如表1-3所示：
（一）过磷酸钙：一般呈灰色或淡黄色粉状，含P₂O₅12%－20%。
过磷酸钙的生产工艺比较简单，用硫酸分解磷矿制造而成，其中磷的主要成分是一水磷酸一钙，Ca(H₂PO₄)₂·H₂O，有少量的游离酸和次生的磷酸铁铝化合物。它的副成分是无水硫酸钙(石膏)，可占重量的50%左右，其他还有少量氟硅酸和水分。从理论上讲，一水磷酸一钙应全部溶于水，但由于磷矿中的杂质，可能使部分水溶磷退化成枸溶磷，并有次生的磷酸铁、铝、镁化合物，这部分磷只能溶于碱性柠檬酸铵。因此，国家规定用碱性柠檬酸铵浸提过磷酸钙中的磷符合实际情况。过磷酸钙中大约有5%的游离酸，使pH降至3左右，具腐蚀性和吸湿性。另外，过磷酸钙中还含有12%(10%－16%)的硫，23%(16.5%－28%)的氧化钙，在补充土壤硫、钙营养方面有重要的作用。
（二）重过磷酸钙：成品是灰色或灰白色粉状，含有效磷(P₂O₅)42%－46%，是过磷酸钙的二倍或三倍，故又称三料过磷酸钙。
重过磷酸钙可用磷酸分解磷矿制成，它的有效成分也是一水磷酸一钙和少量游离酸，其成份中基本不含石膏。由于磷矿和磷酸带来的杂质，也含有少量铁、铝、镁的磷酸盐。因粉状产品易吸湿结块。工业上多将其制成粒状，以改善物理性状，便于运输和施用。
（三）钙镁磷肥：它是由磷、硅、钙和镁为主要成分构成的玻璃体，无明确的分子式和分子量，产品含P₂O₅14%－18%，MgO15%(8%－20%)，CaO27%，SiO₂20%，是中量营养元素的一个补充来源。
它是一种热法生产的枸溶性磷肥。主要生产原料为磷矿、助熔剂(蛇纹石、橄榄石等)和燃料(无烟煤、焦炭等)，按一定比例从炉顶加入高炉内，将炉内物料加热到1450℃以上的高温熔融，出料时用高压水流喷射，使骤冷并破碎成细小的玻璃状物，经干燥、磨细即为成品，通常呈深灰、灰绿或墨绿色粉末，物理性状良好，不吸湿，不结块，碱性反应，但没有腐蚀性。生产钙镁磷肥对磷矿的要求较低，即使不适宜生产过磷酸钙的含铁、铝、镁杂质较多的中低品位磷矿也可使用，助熔剂来源广、且价格低廉，也是生产钙镁磷肥的一大优点。
（四）脱氟磷肥：该产品为褐色和浅灰色粉末，一般含P₂O₅14%－18%，高的可达30%，含氟(F)＜0.2%，微碱性，不吸湿，不结块，是枸溶性磷肥，也可作为饲料添加剂。
将磷灰石和石英粉等配料混合，在回转窑炉或旋风炉中加热到＞1400℃，通以水蒸气，磷灰石中的氟形成氟化氢逸出，生成a－Ca₃(PO₄)₂，90%以上能溶于2%的柠檬酸中。
（五）磷酸二钙：也称沉淀磷肥，为白色粉末状结晶，含P₂O₅21%－27%，可溶于中性柠檬酸铵溶液。纯净的磷酸二钙也可作饲料添加剂。
由盐酸分解磷矿生成磷酸和氯化钙，再加入石灰乳或石灰石悬浮液，生成一水磷酸一钙，进一步产生二水磷酸二钙沉淀(CaH₂PO₄·2H₂O)。
另外，其他枸溶性磷肥还有钢渣磷肥，钙钠磷肥等，在我国很少生产和施用。难溶性磷肥主要有磷矿粉。

3.磷肥的施用技术

我国磷肥的产量与使用数量已经稳居世界第一位。磷肥的(当季)利用率不高，一般为10％～20％。但磷肥施用后损失比氮肥少，基本没有挥发损失。同时，它在土壤中的移动性小，水溶性磷肥由施肥点只能移动1厘米～3厘米，也难随下渗水流进入地下水中。但是，随着水土流失也可向江、河、湖泊、海洋迁移，是水体富营养化的磷素来源之一。由于磷肥在土壤中的固定(对作物无效化)是一个缓慢的过程，因此，磷肥施用后有较长的后效。根据中国农科院土肥所在河北省辛集市石灰性潮土上的一个长期试验，一次亩施磷肥(P₂O₅)24千克和48千克，与不施磷肥比较，在12年24季作物上可以观察到后效。磷肥的当季利用率虽然不高，但多季作物的迭加(累加或积累)利用率是比较高的。在上述试验中，一次亩施48千克磷肥，利用率为26.7％；一次亩施24千克磷肥，利用率为46.8%；每年亩施4千克磷肥，连续施6年后停施，12年的利用率可达66.4％。又据中国科学院南京土壤研究所在江西红壤上的试验，磷肥的后效也很明显。
根据我国多年的生产实践，合理施用磷肥应注意以下几点：
一、根据土壤磷素状况，确定是否需要施用磷肥及施用的数量。土壤有效磷的含量与施用磷肥的效果密切相关。在一些天气特殊的年份，如冬季严寒，夏、秋干旱，在土壤速效磷含量丰富的地块，施用磷肥往往仍有明显的效果。目前高产作物品种施磷数量也应相应提高。
二、根据作物种类和轮作制度合理分配和施用磷肥。不同作物对土壤缺磷的敏感程度不同，施用磷肥的增产幅度有较大差异，一般顺序为豆科作物>冬小麦、冬油菜>棉花>旱粮(玉米、谷子)>早稻>晚稻。在一年中，因土壤水热状况不同，土壤有效磷含量有变化，一般夏秋较高，冬春较低。在水旱轮作中，在淹水的条件下，土壤处于还原状态，由于高铁还原成亚铁等原因，土壤有效磷明显增加。由于上述各种原因，应首先考虑对磷肥敏感的作物重施(多施)磷肥。在豆科作物与禾本科作物轮作中，应在豆科作物上多施磷肥，禾本科作物可适当少施磷肥。在一年两熟制中，应在越冬作物上(如冬小麦、冬油菜等)多施磷肥，夏播作物上少施磷肥。在水旱轮作中，应在旱地作物上多施磷肥，水田上少施磷肥。这些措施都可减少磷肥的施用量，发挥其较大的增产作用。
三、磷肥的适宜施用时期和方法。作物的磷素营养临界期在苗期。同时，作物生长早期吸磷快，需磷也多，当作物干物质积累达到全生育期总量的25％时，磷的吸收已达到总量的50％，有的作物可达到80％。在田间试验中，常可观察到作物苗期施磷的效果十分明显。因此磷肥宜早施，对一年生作物主要用作基肥和种肥。用作基肥可与有机肥掺混，或分别撒于地表后耕翻。在缺磷或严重缺磷的土壤应在播种前或播种(移栽)时施用种肥。用作种肥应与3～5倍的腐熟有机肥或土掺混均匀，集中条施或穴施于种子或幼苗根部的侧下方，应避免与种子直接接触。对一年生作物来说，有了充足的基肥和种肥即可满足需要。而对一些间作套种的作物由于无法施用基肥，磷肥也可用作追肥，但要早施为宜，并开沟施入土中。磷肥撒施于土表，对当季作物往往不能产生肥效。对多年生的果树等，磷肥也常用作追肥。
四、根据土壤酸碱度，选择适宜的磷肥品种。一般说在pH高的碱性土壤上，施用水溶性磷肥或水溶率高的磷肥比较适宜；而在酸性土壤上，施用枸溶性磷肥也有好的效果，尤其是在酸性旱地土壤，枸溶性磷肥的效果往往高于水溶性磷肥。