第8章-中量元素

第十五屆國際植物營養(yǎng)學(xué)大會2005年9月15-19，中國北京，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)學(xué)院張福鎖教授任國際植物營養(yǎng)學(xué)會主席大量元素中量元素微量元素回顧關(guān)鍵詞氮、磷、鉀營養(yǎng)失調(diào)癥肥料施用原則第八章中量元素營養(yǎng)與肥料CaMgS

主要內(nèi)容 要求鈣、鎂、硫 了解

元素的營養(yǎng)作用

(掌握典型的缺素癥狀)鈣、鎂、硫 肥料的性質(zhì)和施用了解(掌握鈣肥的作用)第一節(jié)鈣素營養(yǎng)與鈣肥植物體內(nèi)鈣的含量、分布和形態(tài)作物對鈣的吸收和運(yùn)輸鈣的生理功能植物鈣素失調(diào)癥狀(缺素癥)鈣肥的種類、性質(zhì)和施用Calcium鈣1.含量和分布：占植株干重的0.5%-3%不同植物種類、部位和器官的變幅很大。一般規(guī)律：雙子葉植物＞單子葉植物；地上部＞根部；老葉>幼葉莖葉較多，果實(shí)、籽粒中則較少。一、植物體內(nèi)鈣的含量和分布細(xì)胞壁中膠層質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)液泡線粒體兩個相鄰細(xì)胞和細(xì)胞內(nèi)Ca2+()的分布圖2.形態(tài)植物組織：游離Ca2+、吸附態(tài)鈣（有機(jī)陰離子如羥基、磷?；?、酚羥基吸附）液泡：草酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣細(xì)胞壁：果膠酸鈣種子：植酸鈣二、作物對鈣的吸收和運(yùn)輸被動吸收通過木質(zhì)部的蒸騰水流向上單向運(yùn)輸難移動果實(shí)、種子易缺鈣由于細(xì)胞壁中有豐富的結(jié)合位點(diǎn)，Ca2+的跨質(zhì)膜運(yùn)輸受到限制，幾乎完全依賴于質(zhì)外體運(yùn)輸。三、鈣的生理功能1.

是細(xì)胞壁果膠質(zhì)和染色體的結(jié)構(gòu)成分，影響細(xì)胞分裂CaCaCaMgCaCaMg鈣、鎂離子連接果膠羧基的結(jié)構(gòu)圖示果膠酸鈣2.

穩(wěn)定生物膜，調(diào)節(jié)膜的滲透性，消除離子毒害依靠鈣把生物膜表面的磷酸鹽、磷酸脂與蛋白質(zhì)的羧基橋接起來。保持細(xì)胞的完整性?；罨疉TP酶，調(diào)節(jié)膜的滲透性。拮抗作用---抑制陽離子的被動吸收。3.酶的活化劑與鈣調(diào)蛋白（鈣調(diào)素，CAM）結(jié)合行使第二信使功能Ca-CAM復(fù)合體的形成與酶的激活4.抑制真菌的侵襲，提高果蔬的儲藏品質(zhì)鈣能抑制酶對質(zhì)膜的破壞作用，從而抑制真菌的侵襲。鈣是植物細(xì)胞衰老和果實(shí)后熟作用的延緩保護(hù)劑。抑制果實(shí)呼吸乙烯釋放軟化生理病害四、植物鈣素失調(diào)癥狀(缺素癥)首先出現(xiàn)部位：根尖、頂芽、幼葉和果實(shí)等生長旺盛而幼嫩的部位，易腐爛死亡。植株生長受阻，植株矮小，節(jié)間較短，組織柔軟。幼葉卷曲畸形，葉緣變黃逐漸壞死。鈣在植物體內(nèi)的移動性差生長點(diǎn)壞死，幼葉卷曲變形，果實(shí)發(fā)育不良水稻番茄菠蘿萵苣缺鈣的果實(shí)蘋果“苦痘病”番茄番茄、辣椒和西瓜出現(xiàn)臍腐?。焕苯肺鞴?/p>

大白菜缺鈣的典型癥狀：內(nèi)葉葉尖發(fā)黃，呈枯焦?fàn)?，俗稱“干燒心”，又稱“心腐病”。大白菜、甘藍(lán)、萵苣、草莓出現(xiàn)葉焦病；甘藍(lán)缺鈣正常草莓缺鈣幼葉卷曲畸形葉尖發(fā)黃枯焦胡蘿卜缺鈣新葉生長發(fā)育受阻，葉卷曲，變褐干枯。

空心、開裂病五、含鈣肥料(calciumfertilizers)（一）種類與性質(zhì)1.石灰(lime)——基肥

(1)生石灰

(CaO)(quicklime)：又稱燒石灰，以石灰石、白云石及含碳酸鈣豐富的貝殼等為原料，經(jīng)過煅燒而成。強(qiáng)堿性，中和土壤酸性能力最強(qiáng)。

(2)熟石灰

[Ca(OH)2](slakedlime)：又稱消石灰，由生石灰加水或堆放時吸水而成，吸水時釋放出大量的熱。(3)碳酸石灰

(CaCO3)(calciumcarbonate)：由石灰石、白云石或貝殼類直接磨細(xì)而成，主要成分是碳酸鈣。2.其它含鈣肥料

含石灰質(zhì)的工業(yè)廢渣：主要是指鋼鐵工業(yè)的廢渣，如煉鐵高爐的爐渣，主要成分為硅酸鈣——基肥硝酸鈣、氯化鈣——根外噴施硫酸鈣、過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、磷礦粉——基肥草木灰——基肥、蓋種肥

石灰硝酸鈣硝酸鈣晶體幾種含鈣肥料的成分

名稱 Ca(%) 鈣的形態(tài)

硝酸鈣 19.4 Ca(NO3)2

碳酸鈣 8.2 CaCO3

石灰氮 38.5 CaCN2，CaO

石膏 22.3 CaSO4

普通過磷酸鈣 18-21 Ca(H2PO4)2·H2O，CaSO4

重過磷酸鈣 12-14 Ca(H2PO4)2

沉淀磷酸鈣 22 Ca(HPO4)

鈣鎂磷肥 21-24 α-Ca3(PO4)2，CaSiO3

鋼渣磷肥 25-35 Ca4P2O9·CaSiO3

磷礦粉 20-35 Ca10(PO4)6F2

窯灰鉀肥 25-28 CaO石灰作為肥料和土壤改良劑施用，在中國已有幾百年的歷史。公元14世紀(jì)王楨的《農(nóng)書》中把石灰歸為米糞類，并記有“下水田冷，亦用石灰為糞，則土暖而苗亦發(fā)”，這說明中國古代已有施用石灰的習(xí)慣。石灰的作用？（二）石灰肥料的作用1.供給植物鈣素營養(yǎng) 2.中和土壤酸性、消除活性鋁、鐵、錳的毒害

通過提高土壤pH值來改變土壤中鋁的形態(tài)，降低鋁毒。3.增加土壤有效養(yǎng)分促進(jìn)有益微生物的活動，加速有機(jī)質(zhì)的礦化；鈣的交換作用；促進(jìn)有機(jī)磷的礦化。4.改善土壤的物理性狀

H-膠變?yōu)镃a-膠；促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的腐殖化過程，有利團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成；提高土壤的鹽基飽和度。5.改善作物品質(zhì)，減少病害（三）石灰的用量1.使用范圍

一般土壤含鈣豐富，作物不缺鈣 酸性土壤鈣含量低，需要施用石灰

蔬菜作物需鈣量大，生長快，易發(fā)生生理缺鈣2.影響石灰的用量因素 土壤性質(zhì) 作物種類 石灰肥料的種類(多用熟石灰[Ca(OH)2])

施用目的及施用技術(shù)等 主要作物最適宜的pH值(綜合資料)───────────────────────────────

對酸性敏感的作物適應(yīng)中性反應(yīng)的作物適應(yīng)酸性反應(yīng)的作物

(pH6.0-8.0)(pH6.0-6.7)(pH5.0-6.0)───────────────────────────────

作物pH值作物pH值作物pH值───────────────────────────────棉花6.0-8.0甘蔗6.2-7.0茶樹5.2-5.6

小麥6.7-7.6蠶豆6.2-7.0馬鈴薯5.0-6.0

大麥6.8-7.5水稻5.5-6.5蕎麥5.0

大豆7.0-8.0油菜5.8-6.7西瓜5.0-6.0

玉米6.0-8.0甜菜6.0-7.0花生5.6-6.0

紫苜蓿7.0-8.0豌豆6.0-7.0煙草5.0-5.6

亞麻5.0-6.0───────────────────────────────3.確定石灰用量的方法(1)根據(jù)土壤交換性酸計算法(2)根據(jù)土壤中陽離子交換量與鹽基飽和度計算(3)根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果確定石灰用量

采用田間試驗(yàn)的實(shí)際結(jié)果能為某一地區(qū)提出較為合理的用量。石灰施用量的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)酸性紅壤第一年的熟石灰施用量(kg/畝)───────────────────────────

土壤反應(yīng) 粘土 壤土 砂土───────────────────────────強(qiáng)酸性(pH為4.5～5.0) 150 100 50-70酸性(pH為5.0～6.0) 75-125 50-75 25-50微酸性(pH為6.0) 50 25-50 25───────────────────────────4.石灰用量的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（三）石灰的施用技術(shù)方法：可作基肥和追肥，不能作種肥要求：1.

撒施力求均勻，防止局部土壤過堿或未施到

2.

條播作物可少量條施。番茄、甘藍(lán)和煙草等 可在定植時少量穴施。

3.

不宜連續(xù)大量施用石灰，否則會引起土壤有 機(jī)質(zhì)分解過速、腐殖質(zhì)不易積累，致使土壤 結(jié)構(gòu)變壞，誘發(fā)營養(yǎng)元素缺乏癥等。注意：石灰肥料不能和銨態(tài)氮肥、腐熟的有機(jī)肥和 水溶性磷肥混合施用，以免引起氮的損失和 磷的退化導(dǎo)致肥效降低。小結(jié)缺鈣癥狀鈣肥的作用及施用生長點(diǎn)壞死，幼葉卷曲變形，果實(shí)發(fā)育不良植物鎂素營養(yǎng)鎂的營養(yǎng)功能植物對鎂的需求與缺鎂癥狀含鎂肥料與施用第二節(jié)鎂素營養(yǎng)與鎂肥鎂Magnesium一、植物鎂素營養(yǎng)（一）植物體內(nèi)鎂的含量、分布和形態(tài)1.含量：植株干物重的0.05~0.7%影響因素：

植物種類：豆科作物>禾本科作物（2-3倍）

器官：種子>莖/葉>根系2.形態(tài)：易擴(kuò)散態(tài)：無機(jī)陰離子和有機(jī)陰離子(蘋果酸、檸檬酸)難擴(kuò)散態(tài)：草酸、果膠酸、植酸等結(jié)合3.分布在正常的成熟葉片中葉綠素和葉綠體10%核糖體75%其余15%

-游離態(tài)

-結(jié)合在各種需Mg2+激化的酶

-細(xì)胞中可被Mg2+置換的陽離子結(jié)合部位上當(dāng)植物葉片中的鎂含量低于0.2%時則可能缺鎂。（二）作物對鎂的吸收和運(yùn)輸1.吸收：被動吸收與NH4+、K+、Ca2+等競爭性抑制2.運(yùn)輸木質(zhì)部運(yùn)輸韌皮部運(yùn)輸由于鎂在韌皮部中的移動性很強(qiáng)，儲存在營養(yǎng)體或其它器官中的鎂可以被重新分配和再利用。缺素癥狀？？？葉綠醇側(cè)鏈Mg在葉綠素b中（三）鎂的生理功能1.

是葉綠素、植素、果膠等的組成成分。葉綠素的結(jié)構(gòu)Mg缺鎂葉綠素合成減少光合作用減弱葉片失綠2.

是多種酶的活化劑（活化30多種酶）3.

參與碳水化合物的合成4.

參與脂肪和脂類的合成

油料作物施鎂能提高種子含油量5.

參與蛋白質(zhì)和核酸的合成合成量(μg/ml懸浮液)810200162481624050100MgAMgMgMgMgMg時間(h)B在懸液培養(yǎng)中供鎂對(A)RNA和(B)蛋白質(zhì)合成的影響（四）植物對鎂的需求與缺鎂癥狀Mg2+農(nóng)作物對鎂的吸收量平均為10-25kg/ha。植物體鎂的臨界濃度因植物種類、品種、器官和發(fā)育時期不同而有很大差異。單子葉植物鎂臨界值比雙子葉植物低。一般來說，當(dāng)葉片含鎂量大于0.4%時，表明供鎂充足。缺鎂癥狀首先出現(xiàn)部位：老葉鎂在植物體內(nèi)的移動性強(qiáng)植株矮小，生長緩慢。雙子葉植物脈間失綠，并逐漸有淡綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色或白色，出現(xiàn)大小不一的褐色或紫紅色斑點(diǎn)，嚴(yán)重時整個葉片壞死。禾本科植物葉基部出現(xiàn)暗綠色斑點(diǎn)，其余部分淡黃色。嚴(yán)重缺鎂時，葉片褪色有條紋，葉尖出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)。植株缺鎂：中下部葉脈間，失綠黃化CucumberMaize大豆缺鎂大豆的葉片脈間失綠，凸起皺縮，有黃色斑塊，葉脈仍保持綠色，脈紋清晰Eggplant葉脈間失綠，葉尖有褐色壞死。馬鈴薯PotatoTobacco脈間失綠，并逐漸有淡綠色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色或白色。Grape脈間失綠，出現(xiàn)大小不一的褐色或紫紅色斑點(diǎn)。自下部葉開始，脈間失綠葉尖葉緣失綠變黃，葉片下垂，黃褐色斑點(diǎn)。二、鎂肥(magnesiumfertilizers)（一）種類及性質(zhì)水溶性：肥效快，植物易吸收。如硫酸鎂、氯化鎂等微水溶性：肥效慢。如鈣鎂磷肥、白云石粉等長效復(fù)合肥：如磷酸鎂銨（二）有效施用土壤：含鎂量低的土壤作物：需鎂多的作物，如大豆、花生、甜菜、馬鈴薯、煙草、果樹等方法：基肥(1-1.5kgMg/畝)、追肥（包括根外追肥）硫酸鎂晶體根外追肥(MgSO4?7H2O1-2%)小結(jié)缺鎂癥狀老葉，脈間失綠，網(wǎng)狀脈紋，斑點(diǎn)，壞死植物體內(nèi)硫的含量與分布硫的營養(yǎng)功能

植物對硫的需求與缺硫癥狀含硫肥料與施用第三節(jié)硫營養(yǎng)與硫肥Sulfur硫一、植物硫素營養(yǎng)（一）植物體內(nèi)硫的含量、分布和形態(tài)1.含量：植株干物重的0.1~0.5%影響因素：

植物種類：十字花科>豆科/百合科>禾本科

器官：種子>莖/葉>根系2.形態(tài)和分布：

無機(jī)硫酸鹽（SO42-）

有機(jī)硫化合物（含硫氨基酸及其化合物）液泡主動吸收，難移動多糖硫代葡萄糖苷硫酯硫酸酯ADPATPATPAPM乙酸乙酰絲氨酸鐵氧還蛋白(氧化型)R-SHPAPSOOO次生產(chǎn)物輔酶其他(如乙烯)蛋白質(zhì)半胱氨酸HHNHH2RSS12PPiO鐵氧還蛋白(還原型)高等植物體內(nèi)硫酸鹽同化的途徑APSHSCCCOOS硫氫基（-SH）二硫化合物（-S-S）（二）硫的生理功能1.是蛋白質(zhì)和酶的組分含硫的氨基酸：胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸多種酶含硫氫基（-SH）在多肽鏈中，兩個含巰基的氨基酸可形成二硫化合鍵，使蛋白質(zhì)真正具有酶蛋白的功能。2.

是某些生物活性物質(zhì)的成分硫胺素、生物素、輔酶A、乙酰輔酶A等3.

參與氧化還原反應(yīng)

-SH+-SH-S-S4.

參與固氮過程

固氮酶含硫5.

植物體內(nèi)某些揮發(fā)性物質(zhì)如異硫氰酸鹽和亞砜的結(jié)構(gòu)成分。這些成分使洋蔥、大蒜、大蔥和芥菜等植物具有特殊的氣味。6.

減輕重金屬離子對植物的毒害一般認(rèn)為，當(dāng)植物的硫含量（干重）低于0.2%時，植物會出現(xiàn)缺硫癥狀。（三）植物對硫的需求與缺硫癥狀缺硫時蛋白質(zhì)合成受阻導(dǎo)致失綠癥，其外觀癥狀與缺氮很相似，但缺硫癥狀往往先出現(xiàn)于幼葉。而缺氮癥狀發(fā)生在老葉。植株生長遲緩，發(fā)僵，幼葉失綠黃化莖細(xì)弱，根細(xì)長而不分支開花結(jié)實(shí)推遲，果實(shí)減少植株缺硫：新葉失綠黃化MaizeWheatTobaccoSoybeanPeanutSunflower葉和花序色淡，節(jié)間較短，植株明顯矮小缺硫甜菜心葉表現(xiàn)黃化蘋果

新生葉失綠黃化，嚴(yán)重時枯梢，果實(shí)小而畸形、色淡皮厚汁少。Orange新葉比老葉黃得多，與缺氮黃化相似，葉脈更黃，汁囊膠質(zhì)化，桔瓣硬化。三、含硫肥料(sulphurfertilizers)（一）種類與性質(zhì)石膏(gypsum)生石膏(CaSO4·2H2O，含S18.6%)：即普通石膏，俗稱白石膏。由石膏礦直接粉碎而成。粉末狀(要求過60目篩孔)，微溶于水。(2)熟石膏(CaSO4·1/2H2O，含S20.7%)：又稱雪花石膏。它由生石膏加熱脫水而成。吸濕性強(qiáng)，吸水后又變?yōu)樯啵锢硇再|(zhì)變差，施用不便，宜貯存在干燥處。(3)含磷石膏(CaSO4·2H2O，含S11.9%、P2O52%)：是硫酸分解磷礦石制取磷酸后的殘渣，是生產(chǎn)磷銨的副產(chǎn)品。其成分因產(chǎn)地而異。2.其它含硫肥料硫磺(含S95～99％，難溶，微生物分解)硫酸銨、過磷酸鈣、硫酸鉀、硫酸鎂等 大氣中的二氧化硫(占所需量的25～35％)

灌溉水石膏粉碎CaSO4·2H2O（二）硫肥的作用1.直接供應(yīng)作物硫素等營養(yǎng)

含硫肥料含有多種成分，故能提供硫、鈣、鎂、磷和鐵等營養(yǎng)元素。

2.改良堿土——石膏是堿土的化學(xué)改良劑

（三）硫肥的施用3.1確定施用硫肥應(yīng)考慮的因素

土壤條件

土壤全硫與有效硫:

土壤含硫0.01-0.05%,平均為0.85%,主要存在于有機(jī)質(zhì)中,有機(jī)硫占土壤全硫的70-90%.臨界值：10-16mg/kg。土壤pH：酸性土壤中