肥料與土壤健康2016.1

肥料與土壤健康,山東農(nóng)科院資環(huán)所 崔榮宗2016.1,主要內(nèi)容,肥料的重要作用為什么要“減肥”土壤健康問題農(nóng)作物缺素癥狀,肥料的重要作用,肥料是糧食安全的重要保證,著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、綠色革命之父Norman Borlaug 指出 作物增產(chǎn)的一半來自于肥料的作用,中國-世界肥料消費(fèi)第一大國,以占世界9%的耕地，消費(fèi)了世界1/3的肥料，化肥用量是世界平均水平的3.7倍，由此導(dǎo)致肥料利用效率低下,1961-2008年，世界人口31億-68億，糧食產(chǎn)量9億噸-25億噸，化肥用量3千萬噸-1.5億噸,預(yù)計(jì)到2050年，世界人口將達(dá)到92億，糧食產(chǎn)量從目前的23.5億噸提高到34億噸，單產(chǎn)提高55%,肥料的重要性,FAO：肥料對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)到40-60%糧食安全的保障 中國糧食增產(chǎn)必須走提高單位面積產(chǎn)量的途徑，肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最基礎(chǔ)而且是最重要的物質(zhì)投入,肥料的重要性,培肥土壤，提高地力 土壤有機(jī)質(zhì)，養(yǎng)分含量改善品質(zhì)，提高產(chǎn)量 科學(xué)施肥不僅提高產(chǎn)量，而且顯著改善品質(zhì),化肥提高品質(zhì),氮：提高小麥、玉米、水稻等作物粗蛋白含量提高糧食作物中氨基酸含量施氮肥是高效農(nóng)業(yè)發(fā)展最有力的措施之一,化肥提高品質(zhì),磷：提高卵磷脂、腦磷脂含量磷對(duì)種子形成不可缺少促進(jìn)作物早熟提高作物抗逆性（根腐病、凍害等）,化肥提高品質(zhì),鉀（品質(zhì)元素）：提高水果等含糖量增加淀粉含量增強(qiáng)作物抗逆性（抗倒伏、抗病蟲）,肥料的重要性-品質(zhì),減肥！,雙減（肥、藥）,為什么要減？,為什么要減？,為什么要減？,為什么要減？,怎么減？,減肥措施“增效”,新型肥料（緩控釋肥，功能肥料，葉面肥，中微量元素，。）施肥技術(shù)（機(jī)械，根際，水肥一體化，。）作物品種（養(yǎng)分高效品種。）土壤改良（有機(jī)質(zhì)，結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)施，。）,土壤健康？,開門七件事,-啥事？,柴、米、油、鹽、醬、醋、茶都與土壤息息相關(guān),農(nóng)業(yè)八字憲法,土、肥、水、種、密、保、管、工土排在第一位,農(nóng)業(yè)八字憲法,土、肥、水、種、密、保、管、工土排在第一位,土壤存在哪些問題？,土壤有機(jī)質(zhì)含量低,1982年山東省土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為0.94%，2006年土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為1.3%增加38.3%。1982年山東省糧食單產(chǎn)206公斤，2006年山東省糧食單產(chǎn)397公斤，增加了92.7%。,土壤耕層淺,土壤耕層普遍變淺；土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)不良保水保肥能力下降，耕層厚度平均為12-15cm。,地表水污染嚴(yán)重,全省作為主要灌溉水源的28條主要河流和6個(gè)主要湖泊都程度不同的受到污染，南四湖、沂沭河、徒駭河和馬頰河流域的污灌水COD最大超標(biāo)倍數(shù)分別達(dá)15倍、4.2倍、3.9倍和1.9倍。,1981-2005年山東膠東土壤pH值變化情況,土壤酸化嚴(yán)重,我國土壤酸化現(xiàn)狀,根據(jù)第二次全國土壤普查資料，我國鹽堿土面積達(dá)5.2億畝，其中具有農(nóng)業(yè)利用潛力的鹽堿荒地近億畝。,我國土壤正在加速酸化，PH5.5的酸性耕地面積從30年前的7%上升到目前的18%。而且，伴隨酸化的是重金屬元素的強(qiáng)烈活化。,中國北方土壤鹽漬化,中國南方土壤酸化,土壤為什么變酸？,山東土壤酸化主因,成土母質(zhì)土壤質(zhì)地偏粗土壤有機(jī)質(zhì)偏低過量使用化肥過度利用土地,土壤酸化主要危害,土壤酸化抑制根系發(fā)育：土壤酸化可加重土壤板結(jié)，使根系伸展困難，發(fā)根力弱，緩苗困難，容易形成老小樹，老僵苗，根系發(fā)育不良吸收功能降低，長(zhǎng)勢(shì)弱，產(chǎn)量降低。,土壤酸化可導(dǎo)致大部分中、微量元素吸收利用率降低。土壤酸化導(dǎo)致肥料流失嚴(yán)重，加上酸性導(dǎo)致根系生長(zhǎng)弱及養(yǎng)分自身吸收利用率低，其結(jié)果導(dǎo)致大量使用化肥，作物卻生長(zhǎng)緩慢，病害多，產(chǎn)量低，品質(zhì)差，造成投入增加，效益大幅度降低。,土壤酸化可導(dǎo)致作物營(yíng)養(yǎng)不良，缺素癥嚴(yán)重如蘋果苦痘病、紅點(diǎn)、根瘤、叢葉、花葉、果銹病及梨鐵頭、斑點(diǎn)、雞爪印等缺素癥及病毒等病頻繁發(fā)生。由于土壤酸化，改變了土壤微生態(tài)環(huán)境，根際有害微生物在酸性條件下大量繁殖，且這些病害控制困難。,土壤酸化可導(dǎo)致土壤有益微生物種群變化土壤酸化后，會(huì)使土壤有益微生物數(shù)量減少，抑制有益微生物的生長(zhǎng)和活動(dòng)，從而影響土壤有機(jī)質(zhì)的分解和土壤中C、N、P、S的循環(huán)。而對(duì)于一些喜歡在酸性土壤里活動(dòng)的有害微生物種群則生存有利，造成病菌滋生，根際病害增加，且控制困難，例如：十字花科的根腫病和茄果類蔬菜的青枯病、黃萎病增多。,土壤酸化促進(jìn)有毒元素的釋放和活化土壤酸化后，土壤中的鋁離子等物質(zhì)使作物根系中毒、死亡。加重錳中毒的發(fā)生,加重鋁離子及錳、鉻、鎘等有毒金屬離子的淋失和溶出，污染土壤和水環(huán)境。更嚴(yán)重的是還可能通過食物鏈危害人體和動(dòng)物的健康。,樹干癥狀,改良后,葉片癥狀,改良后,土壤鹽漬化問題突出,成因：施肥、灌溉、栽培管理危害：根系，病害，產(chǎn)量品質(zhì)解決方案：,重茬-連作障礙,自毒物質(zhì)病原微生物、蟲害養(yǎng)分失衡,然而，土壤在不斷退化酸化鹽堿化板結(jié)、耕性結(jié)構(gòu)惡化肥力減退、營(yíng)養(yǎng)元素失衡重金屬污染、化肥農(nóng)藥污染土層流失、耕層減薄、有機(jī)質(zhì)含量降低土壤生態(tài)環(huán)境惡化、有害病菌滋生,土壤資源是人類賴以生存的根本。不僅因?yàn)橥寥朗寝r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，土壤是植物營(yíng)養(yǎng)供給的主體，土壤是植物營(yíng)養(yǎng)體系平衡的基礎(chǔ),土壤的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力和環(huán)境調(diào)控能力都在不斷下降,怎么辦？,土壤問題解決方案,提升土壤有機(jī)質(zhì)！平衡施肥(4R)合理輪作節(jié)水灌溉深翻土壤,4R施肥策略,4R施肥策略目標(biāo),提高產(chǎn)量增加農(nóng)民收入促進(jìn)環(huán)境改善農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,什么是4R？,Right fertilizer 適宜的肥料Right rate 適宜用量Right time 適宜施肥時(shí)期Right place 適宜施肥位置,農(nóng)作物缺素癥狀,缺素部位,缺素癥、生理病害,缺素癥與病理病癥狀常易混淆，其中病毒病與線蟲病的癥狀尤其如此，因?yàn)檫@類癥狀多半也是花葉、黃化、生長(zhǎng)不良等，但它們之間在發(fā)生特點(diǎn)上也有一定差別。,缺素癥與病理病的若干區(qū)別,缺氮,氮是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的第一個(gè)大量元素。它是蛋白質(zhì)、葉綠素、核酸、酶、生物激素等重要生命物質(zhì)的組成部分，因此氮是植物結(jié)構(gòu)組分元素。,玉米缺氮癥狀,氮不足時(shí)玉米植株生長(zhǎng)矮小，葉色變淡，呈淺綠或黃綠，色澤均一，尤其是基部葉片。 玉米葉片缺氮缺鉀對(duì)比：左：正常葉片，中：缺氮葉片，右：缺鉀葉片,小麥缺氮癥狀,小麥缺氮在葉片上的癥狀：氮不足時(shí)小麥植株生長(zhǎng)矮小，分蘗少，葉色變淡，呈淺綠或黃綠，色澤均一，尤其是基部葉片。 因氮易從較老組織運(yùn)輸?shù)接啄劢M織中再利用，首先從下部葉片開始黃化，逐漸擴(kuò)展到上部葉片，黃葉脫落提早。,小麥缺氮在穗部的癥狀：左圖為缺氮小麥穗發(fā)育不良。,氮過量問題,植物生長(zhǎng)需要氮，但施氮過量反而會(huì)引起一系列的負(fù)面反應(yīng)：營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛，植株高大細(xì)長(zhǎng)，節(jié)間長(zhǎng)，葉片柔軟，腋芽生長(zhǎng)旺盛，開花少，座果率低，果實(shí)膨大慢，易落花、落果。禾本科作物秕粒多，易倒伏，貪青晚熟；塊根和塊莖作物地上部旺長(zhǎng)，地下部小而少。過量的氮與碳水化合物形成蛋白質(zhì)，剩下少量碳水化合物用作構(gòu)成細(xì)胞壁的原料，細(xì)胞壁變薄，所以植株對(duì)寒冷、干旱和病蟲的抗逆性差，果實(shí)保鮮期短，果肉組織疏松，易遭受碰壓損傷。,氮過量,缺磷,植物對(duì)磷的吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉀和氮，甚至有時(shí)還不及鈣、鎂、硫等中量元素。核酸、磷酸腺苷等重要生命物質(zhì)中都含磷，因此磷是植物結(jié)構(gòu)組分元素。它在生命體中主要構(gòu)成核酸、磷脂、腺苷磷酸、磷酸酯、肌醇六磷酸等物質(zhì)。,玉米缺磷癥狀,玉米缺磷植株瘦小，花絲抽出遲，雌穗畸形，穗小，結(jié)實(shí)率低，推遲成熟。,大麥缺磷的葉叢,缺磷,缺鉀,鉀能激活植物體內(nèi)60多種酶，參與光合作用，調(diào)節(jié)植物水分平衡，調(diào)節(jié)陰陽離子平衡和pH值，促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。,玉米缺鉀癥狀,玉米缺鉀下位葉尖和葉緣黃化，不久變褐，老葉逐漸枯萎 缺鉀玉米抽雄期，新根少，老根伸長(zhǎng)受阻，根量少，早衰，發(fā)褐,施鉀肥,不施鉀肥,小麥缺鉀癥狀,小麥缺鉀葉片軟弱下披，鉀在植株體中容易被再利用，缺鉀癥狀先從老葉上出現(xiàn)，表現(xiàn)為老葉葉尖及葉緣發(fā)黃，以后黃化部逐步向內(nèi)伸展同時(shí)葉緣變褐、焦枯、似灼燒，葉片出現(xiàn)褐斑，病變部與正常部界限比較清楚，尤其是供氮豐富時(shí)，健康部分綠色深濃，病部赤褐焦枯，反差明顯。,缺鈣,鈣的生理功能與細(xì)胞壁組分有關(guān)。鈣是植物結(jié)構(gòu)組分元素。主要構(gòu)成果膠酸鈣等，在液泡中是草酸鈣、檸檬酸鈣、蘋果酸鈣等。鈣是細(xì)胞伸長(zhǎng)所必需。鈣是重要酶類的活化劑。對(duì)植株硬度和籽粒形成有益。固氮細(xì)菌大量需要鈣。,缺中量元素-鈣癥狀,鈣在植物體內(nèi)易形成不溶性鈣鹽沉淀而固定，所以它是不能移動(dòng)和再度被利用的。缺鈣造成頂芽和根系頂端不發(fā)育，呈“斷脖”癥狀，幼葉失綠、變形、出現(xiàn)彎鉤狀。嚴(yán)重時(shí)生長(zhǎng)點(diǎn)壞死，葉尖和生長(zhǎng)點(diǎn)呈果膠狀。缺鈣時(shí)根常常變黑腐爛。一般果實(shí)和儲(chǔ)藏器官供鈣極差。水果和蔬菜常由儲(chǔ)藏組織變形判斷缺鈣。,大豆缺鈣,缺鈣,玉米缺鈣癥狀：葉片粘連不舒展 。,棉花缺鈣癥狀：頂部心葉皺縮，展開后葉片布滿破洞，好象蟲子咬的，但又找不到蟲子。,桃缺鈣癥狀：果實(shí)縫合線部位軟化，其果皮和果肉組織含鈣量低。,玉米缺鈣癥狀,玉米缺鈣葉緣橫裂，玉米抽雄期缺鈣，根系量少且短，新根極少，老根發(fā)褐,鎂的缺素癥狀,Mg：較易移動(dòng)，老葉先發(fā)。雙子葉植物：老葉脈間變黃。禾谷類：葉基部有葉綠素積累，其余部分黃化。,缺鎂,玉米缺鎂癥狀,玉米缺鎂葉片中葉脈間呈現(xiàn)黃綠條紋、植株矮小，先出現(xiàn)條紋花葉，后葉緣出現(xiàn)顯著紫紅色。 缺鎂癥大多數(shù)在生育后期發(fā)生，易與葉片生理衰老混淆，但衰老葉片為全葉均勻發(fā)黃，而缺鎂則是脈綠肉黃。,小麥缺鎂癥狀,小麥缺鎂葉片脈間黃化，中下位葉脈間失綠明顯。,缺硫,大部分蛋白質(zhì)中都有含硫氨基酸。硫?qū)Φ鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能很重要。,缺中量元素-硫癥狀,缺硫植物生長(zhǎng)受阻，尤其是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，癥狀類似缺氮。植株矮小，分枝、分蘗減少，全株體色褪淡，呈淺綠色或黃綠色葉片失綠或黃化，褪綠均勻，幼葉較老葉明顯，葉小而薄，向上卷曲，變硬，易碎，脫落提早。莖生長(zhǎng)受阻，株矮、僵直。梢木栓化。生長(zhǎng)期延遲。缺硫癥狀常表現(xiàn)在幼嫩部位，這是因?yàn)橹参矬w內(nèi)硫的移動(dòng)性較小，不易被再利用。不同作物缺硫癥狀有所差異。,小麥缺硫,缺硫,微量元素的缺素癥狀,缺鐵,缺微量元素-鐵癥狀,缺鐵植物葉片失綠黃白化，心葉常白化，稱失綠癥，呈清晰網(wǎng)狀花紋。果樹等木本樹種容易缺鐵。新梢葉片失綠黃白化，稱“黃葉病”，花卉觀賞作物也容易缺鐵。豆科作物如大豆，上部葉片脈間黃化，葉脈仍保持綠色，并有輕度卷曲，嚴(yán)重時(shí)葉緣出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)，進(jìn)而壞死。禾谷類作物水稻、麥類及玉米等缺鐵，葉片脈間失綠，呈條紋花葉。,缺鐵,玉米缺鐵癥狀,玉米缺鐵，新葉黃化，上部葉片葉脈間失綠，呈清晰的條紋狀，基部葉片仍保持綠色。,Fe deficiencyon grain sorghum,缺錳,錳的生化作用類似鎂。鎂和錳離子能橋結(jié)ATP與磷酸激酶或磷酸轉(zhuǎn)移酶。在多數(shù)情況下它們能互相代替，但有些反應(yīng)非錳不可。,缺微量元素-錳癥狀,錳為較不活動(dòng)元素。缺錳植物首先在新生葉片葉脈間綠色褪淡發(fā)黃，葉脈仍保持綠色，脈紋較清晰，嚴(yán)重缺錳時(shí)有灰白色或褐色斑點(diǎn)出現(xiàn)，但程度通常較淺，黃、綠色界不夠清晰，常有對(duì)光觀察才比較明顯的現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)病斑枯死，稱為“黃斑病”或“灰斑病”，并可能穿孔。,缺錳,缺硼,缺硼植物受影響最大的是代謝旺盛的細(xì)胞和組織。硼不足時(shí)根端、莖端生長(zhǎng)停止，嚴(yán)重時(shí)生長(zhǎng)點(diǎn)壞死，側(cè)芽、側(cè)根萌發(fā)生長(zhǎng)，枝葉叢生。葉片粗糙、皺縮、卷曲、增厚變脆、皺縮歪扭、褪綠萎蔫，葉柄及枝條增粗變短、開裂、木栓化，或出現(xiàn)水漬狀斑點(diǎn)或環(huán)節(jié)狀突起。莖基膨大。肉質(zhì)根內(nèi)部出現(xiàn)褐色壞死、開裂。繁殖器官分化發(fā)育受阻，花粉畸形，花、蕾易脫落，受精不正常，果實(shí)種子不充實(shí)。不同作物的癥狀有差異。油菜花而不實(shí)。棉花蕾而不花。大麥、小麥表現(xiàn)為不稔癥。玉米上部葉片發(fā)生不規(guī)則的白色斑點(diǎn)，后連成白色條斑，植株矮化，果穗畸形，籽粒行列不齊，著粒稀疏，籽粒基部常有帶狀褐疤。大豆幼苗期癥狀表現(xiàn)為頂芽下卷。,缺微量元素-硼癥狀,缺硼,玉米缺硼,玉米缺硼嚴(yán)重時(shí)雄穗生長(zhǎng)緩慢或很難抽出；果穗的穗軸短小，不能正常授粉。 果穗畸形，籽粒行列不齊，著粒稀疏，籽?；砍Ｓ袔詈职?。,小麥缺硼癥狀,小麥缺硼造成硼營(yíng)養(yǎng)紊亂或中斷，下部節(jié)位生出次生莖和根。小麥缺硼在穗部的表現(xiàn)：小麥缺硼時(shí)雄蕊發(fā)育不良，花絲不能伸長(zhǎng)?；ㄋ幨菪?、空秕，呈彎月形，不能開裂授粉，形成空秕穗。后期葉片出現(xiàn)很多灰褐色霉斑。,缺銅,銅對(duì)葉綠素有穩(wěn)定作用，防止葉綠素過早破壞；參與蛋白質(zhì)和糖代謝，與呼吸作用密切相關(guān)。,植物缺銅一般表現(xiàn)為頂端枯萎，節(jié)間縮短，葉尖發(fā)白，葉片變窄變薄，扭曲，繁殖器官發(fā)育受阻、裂果。不同作物往往出現(xiàn)不同癥狀。麥類作物病株上位葉黃化，劍葉明顯 ；柑橘、蘋果和桃等果樹的“枝枯病”或“夏季頂枯病”。,缺微量元素-銅癥狀,番茄缺銅,缺銅,缺鋅,鋅主要構(gòu)成酶。鋅作為酶與基質(zhì)的橋鍵。因此在光合、呼吸、氮代謝、激素合成和植物生長(zhǎng)方面都有作用。鋅起保護(hù)根表或根內(nèi)細(xì)胞膜的作用，可提高作物的抗旱能力。,缺微量元素-鋅癥狀,缺鋅植物主要有葉片褪綠黃白化，葉片失綠，脈間變黃，出現(xiàn)黃斑花葉，葉形顯著變小，常發(fā)生小葉叢生，稱為“小葉病”、“簇葉病”等，生長(zhǎng)緩慢、葉小、莖節(jié)間縮短，甚至節(jié)間生長(zhǎng)完全停止。缺鋅一般出現(xiàn)黃斑葉，而缺鐵通常全葉黃白化而呈清晰網(wǎng)狀花紋。,玉米缺鋅,缺鋅,玉米缺鋅癥狀,玉米缺鋅多發(fā)生在堿性土、石灰性土上。過量施用磷氮肥、低溫等均能促發(fā)缺鋅癥。 玉米缺鋅時(shí)，在葉片沿葉中脈兩側(cè)形成失綠條帶，又稱“花白苗”。,小麥缺鋅癥狀,小麥缺鋅節(jié)間短、抽穗揚(yáng)花遲而不齊、葉片沿主脈兩側(cè)出現(xiàn)白綠條斑或條帶。,缺鉬,鉬的功能主要表現(xiàn)在鉬是植物體內(nèi)固氮酶和硝酸還原酶的重要組分。鉬參與硝態(tài)氮還原為銨的過程。,植物缺鉬癥有兩種類型，一種是葉片脈間失綠，甚至變黃，易出現(xiàn)斑點(diǎn)，新葉出現(xiàn)癥狀較遲。另一種是葉片瘦長(zhǎng)畸形、葉片變厚，甚至焦枯。 十字花科作物如花椰菜缺鉬出現(xiàn)特異癥狀“鞭尾癥”， 柑橘呈典型的“黃斑癥”。,缺微量元素-鉬癥狀,柑橘缺鉬,缺鉬,番茄灰霉病葉片，該病危害整個(gè)生長(zhǎng)期，病原菌孢子在20-23相對(duì)濕度90%且營(yíng)養(yǎng)不平衡時(shí)嚴(yán)重發(fā)生。,玉米大斑病，氮過量時(shí)，當(dāng)溫度在20-25、相對(duì)濕度90%時(shí)易發(fā)生大斑病。,黃瓜霜霉病，育苗到收獲期均可能發(fā)病，只危害葉片，相對(duì)營(yíng)養(yǎng)不均衡并濕度過大時(shí)易感病。,草莓灰霉病，軟化腐敗、密布灰色微粉狀霉層的收獲期果實(shí)，多濕和營(yíng)養(yǎng)不平衡施鉀不足是誘因。,營(yíng)養(yǎng)平衡-抗蟲,害蟲以植株體內(nèi)的糖類作為食物來源。光合作用產(chǎn)生出大量碳水化合物，即糖類。如果這時(shí)缺乏缺鉀，碳水化合物不