植物的鈣鎂硫營養(yǎng)及鈣鎂硫肥

植物的鈣鎂硫營養(yǎng)及鈣鎂硫肥第1頁/共79頁第一節(jié)植物鈣營養(yǎng)與鈣肥一、鈣的營養(yǎng)作用二、含鈣肥料的種類和性質(zhì)三、石灰肥料的作用和施用第2頁/共79頁一、鈣的營養(yǎng)作用1.植物體內(nèi)鈣的含量與分布

2.植物對鈣的吸收和運輸

3.鈣的生理功能

4.植物缺鈣的典型癥狀第3頁/共79頁1.植物體內(nèi)鈣的含量與分布植物體內(nèi)鈣（Ca）含量為1-50g/kg，比鎂多而比鉀少。因植物種類、部位和器官的含鈣量變幅很大。

雙子葉植物>單子葉植物（雙子葉植物細胞壁中的陽離子交換量大，因而含鈣量較高，而單子葉植物含鈣量較低）。豆科植物、甜菜、甘藍等需鈣較多，禾谷類植物、馬鈴薯等需鈣較少。

地上部>根部；

莖葉（esp.老葉）>果實、籽粒；

同一葉片，老葉：邊緣>中部；嫩葉：中部>邊緣

大部分存在于細胞壁上（果膠質(zhì),R-coo-）。細胞中的鈣主要分布在液泡中，細胞質(zhì)中較少(<10-6M)，以防鈣與磷酸形成沉淀。第4頁/共79頁第5頁/共79頁2.植物對鈣的吸收和運輸植物體內(nèi)鈣的形態(tài)因植株部位而異：Ca2+(incell)；當其被非擴散的有機陰離子（如羧基、羥基等，草酸、碳酸或磷酸）吸持后，則以草酸鈣、碳酸鈣或磷酸鈣沉積在液泡中；在種子中以植素形態(tài)存在；細胞壁中以果膠酸鈣。第6頁/共79頁2.植物對鈣的吸收和運輸鈣進入植物細胞是通過鈣離子通道被動擴散。為了控制細胞質(zhì)中較低的鈣濃度，細胞還需要通過Ca2+運轉(zhuǎn)子主動地將鈣排出細胞。

通過質(zhì)外體途徑輸送Ca2+,內(nèi)皮層一旦木栓化Ca2+就無法通過，因此根系吸收的Ca2+只限于根尖。

主要通過木質(zhì)部運輸，向上移動速度很大程度受蒸騰強度控制，當新根生長受阻（）或空氣濕度過大，即使石灰性土壤中植物也會缺鈣。第7頁/共79頁2.植物對鈣的吸收和運輸Ca2+在木質(zhì)部導管中的移動不能但從蒸騰流來解釋，因為Ca2+被細胞壁非擴散陰離子所吸收，導管圓柱體可看作的Ca2+交換柱，木質(zhì)部組織中吸收的可被其它陽離子交換，這種交換有利于Ca2+向上運輸。

移動除受質(zhì)流和吸附作用影響外，還與體內(nèi)IAA合成有關。葉片成熟后，蒸騰作用速度不變，而Ca2+流入葉片的數(shù)量明顯減少，從蒸騰強度看嫩芽比老葉小，但Ca2+卻優(yōu)先向嫩芽移動。因為嫩芽IAA合成刺激了質(zhì)子外流泵，增加了新的陽離子交換位，生長點成為Ca2+積累中心。用TIBA（2，3，5-三碘苯甲酸）噴蘋果后，果實很快出現(xiàn)-Ca2+韌皮部Ca2+數(shù)量很少，向下移動速度很慢。即使生長點已出現(xiàn)-Ca2+，老葉中Ca2+的也很難供應生長點需要。

第8頁/共79頁3.鈣的生理功能1）穩(wěn)定細胞膜:

鈣能把生物膜表面的磷酸鹽、磷酸酯與蛋白質(zhì)的羧基橋接起來，從而穩(wěn)定生物膜結(jié)構，保持細胞膜對離子的選擇性吸收的功能。鈣對生物膜的穩(wěn)定作用在植物對離子的選擇性吸收、生長、衰老、信息傳遞以及植物的抗逆性等方面有重要作用。概括起來有以下四個方面：第9頁/共79頁1）穩(wěn)定細胞膜:1、提高生物膜的選擇吸收能力；如果缺鈣，或原生質(zhì)膜上的Ca2+被重金屬離子或質(zhì)子所取代，即可發(fā)生細胞質(zhì)外滲，選擇性吸收能力下降的現(xiàn)象。嚴重缺鈣時，原生質(zhì)膜結(jié)構徹底解體。2、增強對環(huán)境脅迫的抵抗能力（減輕重金屬及酸性毒害，對鹽害、凍害、干旱、熱害和病蟲害的抗性增強）；3、維持細胞分隔化作用，減弱乙烯的生物合成，防止植物早衰；

4、提高作物品質(zhì)：儲藏器官發(fā)育初期，Ca2+含量較低時，細胞原生質(zhì)膜的通透性增加，有利于糖等有機物質(zhì)經(jīng)韌皮部向儲藏器官中轉(zhuǎn)運；防止成熟果實腐爛、利于儲存。第10頁/共79頁2）穩(wěn)固細胞壁

植物細胞壁中有豐富的Ca2+結(jié)合位點，絕大部分鈣與細胞壁中的果膠質(zhì)結(jié)合，其生理意義為：

（1）增強細胞壁結(jié)構與細胞間的粘結(jié)作用；

（2）對膜的透性和有關的生理生化過程起調(diào)節(jié)作用。

在蘋果果實的貯藏組織中，結(jié)合在細胞壁上的鈣可高達總鈣量的90％。缺鈣后細胞壁合成受阻，抑制莖尖、根尖等分生組織中細胞分裂。同時，缺鈣造成細胞壁解體，細胞易受病菌的侵染。第11頁/共79頁3）促進細胞的伸長和根系生長

缺鈣會破壞細胞壁的粘結(jié)聯(lián)系，抑制細胞壁的形成；同時不能形成細胞板，出現(xiàn)雙核細胞現(xiàn)象；細胞無法正常分裂，最終導致生長點死亡。第12頁/共79頁4）參與信息傳遞

當某種信號達到細胞時，質(zhì)膜對Ca2+通透性瞬間增加。當細胞質(zhì)中Ca2+濃度增加到一定閾值時，它會與一種鈣調(diào)蛋白(Calmodulin，CAM)結(jié)合，形成Ca-CAM復合體，使CAM成為激活態(tài)。這種激活態(tài)的CAM可以進一步激活植物體內(nèi)多種關鍵酶，如磷脂酶，NAD激酶、Ca2+-ATP酶等，進而使細胞產(chǎn)生與信號相對應的生理的反應，如細胞分裂、物質(zhì)合成等。第13頁/共79頁5)調(diào)節(jié)滲透作用在有液泡的葉細胞內(nèi)，大部分的Ca2+

存在于液泡中，它對液泡內(nèi)一陰陽離子的平衡有重要貢獻。第14頁/共79頁6）具有酶促作用Ca2+對細胞膜上結(jié)合的酶（Ca-ATP酶）非常重要。的主要功能是參與離子和其它物質(zhì)的跨膜運輸。第15頁/共79頁4.植物缺鈣的典型癥狀由于鈣在細胞壁、細胞膜中的關鍵作用，同時也由于鈣主要通過木質(zhì)部運輸，受蒸騰作用影響大，老葉中鈣的再利用程度低，故缺鈣植株的頂芽、側(cè)芽、根尖等分生組織首先出現(xiàn)缺素癥，易腐爛死亡，幼葉卷曲畸形，葉緣開始變黃并逐漸壞死。在缺鈣時，植株生長受阻，節(jié)間較短，因而一般較正常生長的植株矮小，而且組織柔軟。第16頁/共79頁4.植物缺鈣的典型癥狀肉質(zhì)果實的蒸騰量一般都比較小，缺鈣使果實發(fā)育受阻，番茄、辣椒、西瓜等出現(xiàn)臍腐病，蘋果出現(xiàn)苦痘病和水心病。甘藍、萵苣和白菜出現(xiàn)葉焦??；番茄、辣椒和西瓜出現(xiàn)臍腐??；蘋果出現(xiàn)苦痘病和水心病。第17頁/共79頁第18頁/共79頁第19頁/共79頁第20頁/共79頁第21頁/共79頁Ca2+的運輸與蒸騰作用緊密相關，水分和鈣的運輸呈現(xiàn)明顯的晝夜節(jié)律性變化，也決定了鈣在植物體內(nèi)的運輸具有單向性，在北方富含鈣的石灰性土壤上植物會出現(xiàn)生理性缺鈣。第22頁/共79頁二、含鈣肥料的種類和性質(zhì)第23頁/共79頁1.生石灰又稱燒石灰，主要成分CaO90%~96%，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：CaCO3

→

CaO+CO2

CaMg(CO3)2→CaO+MgO+2CO2

中和土壤酸性的能力很強，可以迅速矯正土壤酸度。殺蟲、滅草、土壤消毒。第24頁/共79頁2.熟石灰

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。

CaO+H2O→Ca(OH)2+熱量

主要成分Ca(OH)2，中和土壤酸性的能力比生石灰弱。第25頁/共79頁3.碳酸石灰

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。溶解度小，中和土壤酸性的能力較緩和而持久。生石灰和熟石灰貯存中易吸收水和CO2。第26頁/共79頁其它鈣肥4.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。還含有Si、Mg。5.其它含鈣的化學肥料：鈣是很多常用化肥的副成分。

中和土壤酸性，消除毒害；

促進土壤有益微生物的活動，增加土壤中有效養(yǎng)分；

改善土壤物理性狀。

第27頁/共79頁三、石灰肥料的作用和施用

合理的石灰用量依土壤性質(zhì)、作物種類、石灰肥料的種類、氣候條件、施用目的及施用技術等而定。（1）作物種類：如茶樹是典型的耐酸作物，不需施用石灰；水稻、黃瓜、南瓜、蕎麥、甘薯、煙草等耐酸中等，要施用適量石灰；大麥、小麥、玉米、番茄、甜菜等耐酸較差，要重視施用石灰。第28頁/共79頁三、石灰肥料的作用和施用

（2）土壤性質(zhì)：土壤酸性強，活性鋁、鐵、錳的濃度高，質(zhì)地粘重，耕作層厚時石灰用量適當多些。旱地的用量應高于水田。坡度大的上坡地要適當增加用量。

（3）石灰肥料種類及其它條件：中和能力強的石灰或同時施用其他堿性肥料時可少施。降雨量多的地區(qū)用量應大些。撒施，中和全耕層或結(jié)合綠肥壓青或稻草還田的用量大些。第29頁/共79頁施用方法

石灰可作基肥和追肥，不能作種肥。撒施力求均勻，防止局部土壤過堿或未施到。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。不宜連續(xù)大量施用石灰，否則會引起土壤有機質(zhì)分解過速、腐殖質(zhì)不易積累，致使土壤結(jié)構變壞，誘發(fā)營養(yǎng)元素缺乏癥，還會減少作物對鉀的吸收，反而不利于作物生長。第30頁/共79頁注意事項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。第31頁/共79頁確定石灰用量的方法

（1）根據(jù)土壤交換性酸或水解性酸度計算法（2）根據(jù)土壤中陽離子換量與鹽基飽和度計算（3）根據(jù)田間試驗結(jié)果確定石灰用量最為實用，因為影響石灰用量的因素很多，采用田間試驗的實際結(jié)果能為某一地區(qū)提出較為合理的用量。浸提出的酸用Ca(OH)2標準液滴定，計算石灰的用量。第32頁/共79頁舉例100g土壤樣品浸提液需要1.25mmolCa(OH)2才能中和，則每hm2所需的石灰為：M=1.25X74X2250000X1000/1000/100/1000/2=2081.2kg2081.2/2=1040.6kg第33頁/共79頁第二節(jié)植物鎂營養(yǎng)與鎂肥一、植物鎂營養(yǎng)

二、鎂肥的種類和性質(zhì)

三、鎂肥的施用

第34頁/共79頁一、植物鎂營養(yǎng)1.植物體內(nèi)鎂的含量

2.植物對鎂的吸收和運輸3.鎂的生理功能4.缺鎂典型癥狀

第35頁/共79頁1.植物體內(nèi)鎂的含量植物體內(nèi)鎂的含量比K、Ca低，約為0.5-7g/kg，正常植物的成熟葉片中大約有10%的鎂結(jié)合在葉綠素a和葉綠素b中，75%的鎂結(jié)合在核糖體中，其余的15%呈游離態(tài)、或結(jié)合在各種酶或細胞的陽離子結(jié)合部位（如蛋白質(zhì)的各種配位基團，有機酸，氨基酸和細胞壁自由空間的陽離子交換部位）上。當植物葉片中的鎂含量低于2g/kg時則可能缺鎂。在種子中，鎂與植酸相結(jié)合。第36頁/共79頁鎂在植物體內(nèi)的分布規(guī)律1、豆科植物地上部分的含鎂量是禾本科植物的2-3倍；

2、種子含鎂較多，莖、葉次之，而根系很少；

3、生長初期，鎂大多存在于葉片中，結(jié)實期則以植酸鹽的形式貯存在種子中；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。第37頁/共79頁2.植物對鎂的吸收和運輸

吸收形式：主要Mg2+。吸收方式：被動吸收為主，溫度、光照、加入呼吸抑制劑的影響？過干、過濕條件對鎂吸收不利，與蒸騰有關。Mg2+吸收受其它離子影響。在氮肥中引起缺鎂的嚴重程度依：(NH4)2SO4>CO(NH2)2>NH4NO3>Ca(NO3)2,K+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+等對由拮抗作用，施K、Ca肥時易缺鎂。第38頁/共79頁3.鎂的生理功能

葉綠素的中心原子鎂的主要功能是作為葉綠素a和葉綠素b卟啉環(huán)的中心原子，當鎂原子同葉綠素分子結(jié)合后，才具備吸收光量子的必要結(jié)構，才能有效地吸收光量子進行光合碳同化反應。第39頁/共79頁葉綠素的結(jié)構

第40頁/共79頁3.鎂的生理功能多種酶的活化劑在ATP酶催化ATP水解的反應中，鎂首先在ATP或ADP的焦磷酸鹽結(jié)構和酶分子之間形成一個橋梁，形成穩(wěn)定性較高的Mg-ATP復合體，在然后在ATP酶的作用下，這個復合體能把高能磷?；D(zhuǎn)移到肽鏈上去。同時，在ATP的合成過程中，也需要鎂將ADP和酶進行橋接。第41頁/共79頁pH值、鎂(3mmol/L)及鉀(50mmol/L)

對玉米根細胞質(zhì)膜ATP酶活性的影響

第42頁/共79頁3.鎂的生理功能在C3植物光合作用中，葉綠體基質(zhì)中的RUBP羧化酶(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶)催化CO2的同化反應,而該酶的活性取決于pH值和鎂的濃度。當鎂和該酶結(jié)合后，它對CO2的親和力增加，轉(zhuǎn)化速率提高。鎂也能激活谷胱甘肽合成酶和PEP羧化酶。第43頁/共79頁3.鎂的生理功能調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成

作為核糖體亞單位聯(lián)結(jié)的橋接元素，鎂可以穩(wěn)定核糖體的結(jié)構，為蛋白質(zhì)的合成提供場所。當鎂的濃度低于10mM時,核糖體亞單位便失去穩(wěn)定性,核糖體分解成小分子的失活顆粒。蛋白質(zhì)合成中需要鎂的過程還包括RNA聚合酶的活化、氨基酸的活化、多肽鏈的啟動和多肽鏈的延長反應第44頁/共79頁4.缺鎂典型癥狀

缺鎂突出表現(xiàn)是葉綠素含量下降，并出現(xiàn)失綠癥。由于鎂在韌皮部的移動性較強，缺鎂癥狀常常首先表現(xiàn)在老葉上，如果得不到補充，則逐漸發(fā)展到新葉。第45頁/共79頁4.缺鎂典型癥狀1、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，還會出現(xiàn)大小不一的褐色或紫紅色斑點嚴重時整個葉片壞死。禾本科植物缺鎂時，葉基部葉綠素積累出現(xiàn)暗綠色斑點，嚴重缺鎂時，葉尖出現(xiàn)壞死斑點。

2、葉綠體數(shù)目減少，片層結(jié)構變形，質(zhì)體基粒數(shù)減少，形狀不規(guī)則，分隔減少或不存在。缺鎂葉片中蛋白態(tài)氮的比例降低。第46頁/共79頁3、缺鎂對光合作用本身影響較小，但明顯影響葉綠體中淀粉的降解、糖的運輸和韌皮部蔗糖的卸載，因而降低光合產(chǎn)物從“源”（如葉）到“庫”的運輸速率。缺鎂會導致根冠比降低。

4、貯藏組織的淀粉含量和谷物的單穗粒重均下降。豆科植物根瘤中碳水化合物供應量下降，從而降低固氮率。

5、沙質(zhì)土壤（淋失）、酸性土壤（淋失、H+、Al3+拮抗）、K+和NH4+含量較高的土壤（拮抗）容易出現(xiàn)缺鎂第47頁/共79頁第48頁/共79頁第49頁/共79頁第50頁/共79頁第51頁/共79頁第52頁/共79頁第53頁/共79頁第54頁/共79頁第55頁/共79頁二、鎂肥的種類和性質(zhì)鎂肥按溶解性的差異大致可分為3類:水溶性固體鎂肥、微溶性固體鎂肥和液態(tài)鎂肥。

常用的水溶性固體鎂肥列于表1，硫鎂礬和硫酸鉀鎂主要產(chǎn)于德國Stassfurt,Halfort,Neuhof和Hessen等地。美國Carlsbad有硫酸鉀鎂礦蘊藏。我國迄今未發(fā)現(xiàn)這種礦藏。第56頁/共79頁第57頁/共79頁微溶性固體鎂肥

以白云石應用最廣泛,菱鎂礦、輕燒氧化鎂(非方鎂石)也時有應用。這些物料主要適用于酸性土壤,既調(diào)整了酸度,也補充了鎂源。液態(tài)鎂肥

在有些情況下,特別是在無土栽培和葉面施肥中,作物的鎂營養(yǎng)是以液態(tài)提供的,此類鎂肥列于表3。第58頁/共79頁第59頁/共79頁三、鎂肥的施用鎂肥的效應與土壤供鎂水平密切相關。土壤的含鎂(MgO)量約1~40g/kg，多數(shù)在3~25g/kg之間，主要受成土母質(zhì)、氣候、風化和淋失程度等影響。鎂肥可用作基肥或追肥。一般每hm2施硫酸鎂180~225kg。應用根外追肥糾正缺鎂癥狀效果快，但肥效不持久，應連續(xù)噴施幾次。第60頁/共79頁施于需鎂較多的作物上

鎂對多年生牧草、蔬菜、葡萄、煙草、果樹及禾谷類作物中的黑麥，小麥等有良好的反應；對甜菜、橡膠、油橄欖、可可等也有效果。由于NH4+對Mg2+有拮抗作用，而硝酸鹽能促進作物對Mg2+的吸收，因此，施用的氮肥形態(tài)影響鎂肥的效果，不良影響程度為：硫酸銨＞尿素＞硝銨＞硝酸鈣。配合有機肥料、磷肥或硝態(tài)氮肥施用，有利于發(fā)揮鎂肥的效果。

第61頁/共79頁按鎂肥的種類選擇施用

各種鎂肥的酸堿性不同，對土壤酸度的影響不一，故在紅壤上表現(xiàn)的效果不一致，肥效順序為。碳酸鎂＞硝酸鎂＞氫化鎂＞硫酸鎂。鎂肥可作基肥、追肥和根外追肥。水溶性鎂肥宜作追肥，微水溶性則宜作基肥。每畝用鎂量為1~1.5kg、在作物生育早期追施效果好。采用1%~2%MgSO4·7H2O溶液葉面噴施矯正缺鎂癥狀，效果快，但不持久，應連續(xù)噴施多次。為克服蘋果病害，可在開始落花前，每隔兩周，連續(xù)3~5次噴2.0%硫酸鎂溶液有良好效果。第62頁/共79頁第三節(jié)植物硫營養(yǎng)與硫肥

一、硫肥對作物生長發(fā)育的影響

(一)硫能提高作物產(chǎn)量與改善品質(zhì)由于硫參與蛋白質(zhì)以及特殊化合物如芥子油、蒜油等的合成，有些作物如十字花科，豆科，百合科等吸收硫特別多，施硫能提高產(chǎn)量與改善產(chǎn)品品質(zhì)。據(jù)報道，在缺硫的土壤上施用硫肥使大豆增產(chǎn)5.74～16.54%。小麥、油菜、紫云英、水稻等增產(chǎn)幅度分別為5.0％～38.1%，5.0％～39.1％，7.9%～20.9％，5.0％～57.0％。第63頁/共79頁(一)硫能提高作物產(chǎn)量與改善品質(zhì)

施硫不僅能提高蛋白質(zhì)含量，還能改變其組分，如油菜施硫，其籽粒中粗蛋白質(zhì)，胱氨酸、蛋氨酸等的含量都有所提高。第64頁/共79頁第65頁/共79頁(二)硫能改善豆科作物的固氮硫能改善豆科作物的固氮，提高飼料的營養(yǎng)價值生物固氮體系中鋁鐵蛋白，鐵蛋白與鐵氧還蛋白中都含有硫，施用硫肥能提高根瘤菌的著生量，增強豆科牧草的固氮能力，提高其固氮量，從而改善混合牧草地的牧草產(chǎn)量。第66頁/共79頁(三)硫能提高作物的耐寒、抗旱能力

施硫能增加原生質(zhì)中硫氫基的數(shù)量，有利于維持膜的彈性和穩(wěn)定性，明顯增強作物的抗寒、抗旱能力。第67頁/共79頁

二、硫肥的種類和性質(zhì)第68頁/共79頁(一)生石膏即普通石膏，俗稱白石膏。它由石膏礦直接粉碎而成，呈粉末狀，主要CaSO4.2H2O。微溶于水，粒細有利于溶解，供硫能力和改土效果也較高，通常以60號篩孔為宜。還有一種天然的青石膏礦石，俗稱青石膏，可直接粉碎，過90號篩即可用CaSO4．2H2O≥55％，CaO20.7%～21.9％，還含有鐵、鋁、鎂、鉀及鋅、銅、錳、鋁等，可用作水稻肥料。第69頁/共79頁(二)熟石膏熟石膏又稱雪花石膏。它由生石膏加熱脫水而成。其主要成分為CaSO4

．1/2H2O，含硫(S)20.7％。吸濕性強，吸水后又變?yōu)樯?，物理性質(zhì)變差，施用不便，宜貯存在干燥處。第70頁/共79頁(三)磷石膏磷石膏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。主要成分為CaSO4.2H20約占64％。其成分因產(chǎn)地而異，一般含硫(s)11.9％，P2O50.7％-4.6%。第71頁/共7