在植物营养学中，根据矿质营养元素在植物组织中的相对含量，可将矿质营养元素划分为大量元素、中量元素和微量元素，这是从宏观的角度对矿质营养元素的分类。在植物正常生长所需的矿质养分中^[1]，除了大量元素氮、磷、钾以外，钙、镁等中量元素在植物组织中的含量也是非常高的，甚至在某些组织中的含量高于一些大量元素。

磷是复混肥料总养分的重要组成部分，是植物生长所必需的最基本的营养元素之一，也是植物中重要化合物(如核酸、核蛋白、磷脂、腺苷三磷酸、多种酶)的组成成分；其次，磷参与植物体内三大物质代谢，不仅能加速幼芽和根系的生长，而且能增强作物的抗逆性，提高抗寒、抗旱和抗病能力，改善果实品质^[1-2]。水溶性磷是指肥料中可溶于水的磷酸盐^[3]，是有效磷的重要组成部分，也是最易为作物吸收和利用的磷养分，典型的含水溶性磷的肥料有磷酸铵、重过磷酸钙、过磷酸钙、硝酸磷肥等。

无论是复混肥料(复合肥料)还是掺混肥料，当有效磷含量相同时，其水溶性磷占有效磷的质量分数取决于在肥料生产加工过程中对磷素原料的选择。用枸溶性磷肥(如钙镁磷肥、肥料级磷酸氢钙等)为原料制得的复混肥料施用在农作物上，将造成当季有效磷利用率低；而用水溶性好的磷肥(如磷酸铵、重过磷酸钙、过磷酸钙等)为原料，由于水溶性的H₂PO₄^-和HPO₄^2-含量高，使水溶性磷占有效磷质量分数高，磷当季使用率高而增产稳产。对于有效磷含量相同的肥料，其水溶性磷含量越高，生产成本也相应较高。在国家标准《复混肥料(复合肥料)》(GB 15063—2009)^[4]中，水溶性磷占有效磷质量分数指标因肥料等级的不同而不同，如表 1所示。

近年来，许多欧洲学者把镁列为仅次于氮、磷、钾的植物第四大元素，同样是植物所必需的重要营养元素之一^[5-7]。在南方的经济作物区，氮、磷、钾这些大量元素的施用量一般都非常充足，因营养元素缺乏引发植物生理障碍的大都是中微量元素缺乏所致。在田间推广中发现，植物镁元素的缺乏症状在果树以及一些速生性的作物上比较普遍。

镁是构成植物体内叶绿素的主要成分之一，与植物的光合作用有关，是许多酶的活化剂，能促进碳水化合物的新陈代谢、核酸的合成、磷酸盐的转化等。镁还能大幅促进作物对磷的吸收，促进作物生长酶的形成，进而促进作物维生素、碳水化合物、蛋白质及脂肪的形成，防止作物提前落叶和成熟期掉果现象的出现。植物缺镁则体内代谢作用受阻，对幼嫩组织的发育和种子的成熟影响尤为明显。当植物缺镁时，其突出表现是叶绿素含量下降，并出现失绿症^[8]。

鉴于镁对植物营养的重要性，目前一些肥料，特别是在有些专用复混肥的生产中通过添加硫酸镁以提高肥料中镁的含量，以满足作物对镁的需求。华中农业大学资源与环境学院周文兵等^[9]对硫酸镁直接加入到含有磷酸铵的氮磷钾三元复混肥中开展了研究，以尿素、磷酸二铵、氯化钾为原料肥，将硫酸镁(MgSO₄·7H₂O)作为缓释添加剂，制备了不同硫酸镁添加量的磷素部分缓释的复混肥料。然而有部分企业反映，在复混肥料或掺混肥料中添加硫酸镁后，产品的水溶性磷占有效磷质量分数下降，甚至出现该指标不合格的现象，给含镁专用肥的生产造成困难。针对此问题，以典型的含水溶性磷的磷酸二铵、磷酸一铵、过磷酸钙、复合肥料(尿素、磷酸一铵、氯化钾)、掺混肥料(尿素、磷酸二铵、氯化钾)样品为研究对象，模拟了不同添加量的硫酸镁对肥料中有效磷、水溶性磷含量的影响，分析了影响肥料中水溶性磷占有效磷质量分数指标的因素，探索硫酸镁对肥料中水溶性磷含量的影响程度及其机理。

试验结果表明，硫酸镁对肥料中有效磷含量没有明显影响，但对其水溶性磷含量有不同程度影响，这与部分企业反映的含镁专用肥产品的水溶性磷占有效磷质量分数指标下降相一致。为更直观地反映硫酸镁对肥料中水溶性磷含量及水溶性磷占有效磷质量分数的影响，试验得到的水溶性磷占有效磷质量分数可用图 1表示如下。

图 1

硫酸镁对含磷肥料中水溶性磷含量的影响

从图 1可发现，随着硫酸镁添加量的增加，对于磷酸二铵和掺混肥料，其水溶性磷占有效磷质量分数指标不断下降，而对于磷酸一铵、过磷酸钙和复合肥料来说，该指标没有明显变化。进一步分析发现，试验样品选择的复合肥料(尿素、磷酸一铵、氯化钾)中的磷素原料为磷酸一铵，而掺混肥料(尿素、磷酸二铵、氯化钾)中的磷素原料为磷酸二铵。因此可以得出如下结论：对含磷酸二铵的肥料样品，添加硫酸镁对水溶性磷含量、水溶性磷占有效磷质量分数指标有着不同程度的影响；而对含磷酸一铵的肥料样品以及过磷酸钙来说，添加硫酸镁对水溶性磷含量、水溶性磷占有效磷质量分数指标没有明显的影响。

资料表明，所有的磷酸二氢盐都易溶于水，而磷酸一氢盐和磷酸正盐除钠、钾、铵盐外，一般都难溶于水^[11]。对于试验研究的5个含水溶性磷的肥料样品，从磷素原料来划分，可分为含磷酸二铵、磷酸一铵、过磷酸钙3种情况。磷酸一铵和过磷酸钙中所含的磷酸根以磷酸二氢根(H₂PO₄^-)的形式存在，所有的磷酸二氢盐都易溶于水，因此添加硫酸镁不影响含磷酸一铵、过磷酸钙肥料中水溶性磷的测定结果；而磷酸二铵中所含的磷酸根以磷酸一氢根(HPO₄^2-)的形式存在，磷酸一氢根与硫酸镁在一定条件下发生化学反应，生成枸溶性磷肥NH₄MgPO₃或者难溶性的MgHPO₃、Mg₃(PO₄)₂，导致磷的水溶解性下降，因此影响了含磷酸二铵肥料中水溶性磷的测定结果，但其仍可溶于EDTA溶液，不影响有效磷的含量。华中农业大学资源与环境学院周文兵等人正是根据这一原理制备了添加硫酸镁的磷素部分缓释的低水溶性复混肥料。

研究了硫酸镁对不同含磷肥料中有效磷、水溶性磷含量的影响，结果表明：硫酸镁对不同含磷肥料中有效磷含量均没有明显影响，而对水溶性磷含量有不同程度的影响。对复混肥料(复合肥料)和掺混肥料而言，若以磷酸二铵为磷素原料，在生产中添加硫酸镁时，其水溶性磷含量、水溶性磷占有效磷质量分数将随硫酸镁添加量的增加而下降；以磷酸一铵、过磷酸钙为磷素原料时，添加硫酸镁不影响其水溶性磷含量、水溶性磷占有效磷质量分数指标。