第8章-中量元素

第十五屆國際植物營養(yǎng)學大會2005年9月15-19，中國北京，中國農(nóng)業(yè)大學資環(huán)學院張福鎖教授任國際植物營養(yǎng)學會主席大量元素中量元素微量元素回顧關鍵詞氮、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、籽粒中則較少。一、植物體內(nèi)鈣的含量和分布細胞壁中膠層質膜細胞質液泡線粒體兩個相鄰細胞和細胞內(nèi)Ca2+()的分布圖2.形態(tài)植物組織：游離Ca2+、吸附態(tài)鈣（有機陰離子如羥基、磷?；?、酚羥基吸附）液泡：草酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣細胞壁：果膠酸鈣種子：植酸鈣二、作物對鈣的吸收和運輸被動吸收通過木質部的蒸騰水流向上單向運輸難移動果實、種子易缺鈣由于細胞壁中有豐富的結合位點，Ca2+的跨質膜運輸受到限制，幾乎完全依賴于質外體運輸。三、鈣的生理功能1.

是細胞壁果膠質和染色體的結構成分，影響細胞分裂CaCaCaMgCaCaMg鈣、鎂離子連接果膠羧基的結構圖示果膠酸鈣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、磷酸脂與蛋白質的羧基橋接起來。保持細胞的完整性?；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）結合行使第二信使功能Ca-CAM復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鈣能抑制酶對質膜的破壞作用，從而抑制真菌的侵襲。鈣是植物細胞衰老和果實后熟作用的延緩保護劑。抑制果實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)的移動性差生長點壞死，幼葉卷曲變形，果實發(fā)育不良水稻番茄菠蘿萵苣缺鈣的果實蘋果“苦痘病”番茄番茄、辣椒和西瓜出現(xiàn)臍腐??；辣椒西瓜

大白菜缺鈣的典型癥狀：內(nèi)葉葉尖發(fā)黃，呈枯焦狀，俗稱“干燒心”，又稱“心腐病”。大白菜、甘藍、萵苣、草莓出現(xiàn)葉焦??；甘藍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。強堿性，中和土壤酸性能力最強。

(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而成，主要成分是碳酸鈣。2.其它含鈣肥料

含石灰質的工業(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)分促進有益微生物的活動，加速有機質的礦化；鈣的交換作用；促進有機磷的礦化。4.改善土壤的物理性狀

H-膠變?yōu)镃a-膠；促進有機質的腐殖化過程，有利團粒結構形成；提高土壤的鹽基飽和度。5.改善作物品質，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 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中性反應的作物適應酸性反應的作物

(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)田間試驗結果確定石灰用量

采用田間試驗的實際結果能為某一地區(qū)提出較為合理的用量。石灰施用量的經(jīng)驗標準酸性紅壤第一年的熟石灰施用量(kg/畝)───────────────────────────

土壤反應 粘土 壤土 砂土───────────────────────────強酸性(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)驗標準（三）石灰的施用技術方法：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 機質分解過速、腐殖質不易積累，致使土壤 結構變壞，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 磷的退化導致肥效降低。小結缺鈣癥狀鈣肥的作用及施用生長點壞死，幼葉卷曲變形，果實發(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)：易擴散態(tài)：無機陰離子和有機陰離子(蘋果酸、檸檬酸)難擴散態(tài)：草酸、果膠酸、植酸等結合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)

-結合在各種需Mg2+激化的酶

-細胞中可被Mg2+置換的陽離子結合部位上當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輸1.吸收：被動吸收與NH4+、K+、Ca2+等競爭性抑制2.運輸木質部運輸韌皮部運輸由于鎂在韌皮部中的移動性很強，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。葉綠素的結構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，并逐漸有淡綠色轉變?yōu)辄S色或白色，出現(xiàn)大小不一的褐色或紫紅色斑點，嚴重時整個葉片壞死。禾本科植物葉基部出現(xiàn)暗綠色斑點，其余部分淡黃色。嚴重缺鎂時，葉片褪色有條紋，葉尖出現(xiàn)壞死斑點。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。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。二、鎂肥(magnesiumfertilizers)（一）種類及性質水溶性：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%)小結缺鎂癥狀老葉，脈間失綠，網(wǎng)狀脈紋，斑點，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：

無機硫酸鹽（SO42-）

有機硫化合物（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，使蛋白質真正具有酶蛋白的功能。2.

是某些生物活性物質的成分硫胺素、生物素、輔酶A、乙酰輔酶A等3.

參與氧化還原反應

-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)性物質如異硫氰酸鹽和亞砜的結構成分。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為，當植物的硫含量（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合成受阻導致失綠癥，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，幼葉失綠黃化莖細弱，根細長而不分支開花結實推遲，果實減少植株缺硫：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，嚴重時枯梢，果實小而畸形、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，汁囊膠質化，桔瓣硬化。三、含硫肥料(sulphurfertilizers)（一）種類與性質石膏(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，吸水后又變?yōu)樯?，物理性質變差，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——石膏是堿土的化學改良劑

（三）硫肥的施用3.1確定施用硫肥應考慮的因素

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%,主要存在于有機質中,有機硫占土壤全硫的70-90%.臨界值：10-16mg/kg。土壤pH：酸性土壤中