第五節(jié)合理施肥的生理基礎(chǔ)

施肥的目的是為了滿足作物對礦質(zhì)元素的需要,肥料要施得準(zhǔn)時而合理,首先應(yīng)了解作物需肥規(guī)律,方能到達(dá)預(yù)期效果。一、作物需肥特點(一)不同作物或同一作物的不同品種需肥狀況不同禾谷類作物如小麥、水稻、玉米等需要氮肥較多,同時又要供給足夠的P、K,以使后期籽粒飽滿；豆科作物如大豆、豌豆、花生等能固定空氣中的氮素,故需K、P較多,但在根瘤尚未形成的幼苗期也可施少量N肥；葉菜類則要多施N肥，使葉片肥大，質(zhì)地柔嫩；薯類作物和甜菜需要更多的P、K和肯定量的N；棉花、油菜等油料作物對N、P、K的需要量都很大,要充分供給。另外油料作物對Mg有特別需要;,施肥的狀況也有所不同。如食用大麥,應(yīng)在灌漿前后多施N肥,使種子中的蛋白質(zhì)含量增高;釀造啤酒的大麥則應(yīng)削減后期施N,否則,蛋白質(zhì)含量高會影響啤酒品質(zhì)。(二)作物不同,需肥形態(tài)不同煙草和馬鈴薯用草木灰做K肥比氯化鉀好,由于氯可降低煙草的燃燒性和馬鈴薯的淀粉含量(氯有阻礙糖運輸?shù)淖饔?,因水稻體內(nèi)缺乏硝酸復(fù)原酶,,又需要硝態(tài)氮,由于煙草需要有機(jī)酸來加強葉的燃燒性,又需要有香味。硝酸能使細(xì)胞內(nèi)的氧化力量占優(yōu)勢,故有利于有機(jī)酸的形成,銨態(tài)N則有利于芳香油的形成,因此煙草施用NHＮＯ效果最好；另外,黃花苜蓿及紫云英吸取磷的力量弱,以施用水溶4 3性的過磷酸鈣為宜;毛苕、蕎麥吸取磷的力量強,施用難溶解的磷礦粉和鈣鎂磷肥也能被利用。(三)同一作物在不同生育期需肥不同一般狀況下,植物對礦質(zhì)養(yǎng)分的需要量與它們的生長量有親熱關(guān)系。萌發(fā)期間,因種子內(nèi)貯藏有豐富的養(yǎng)料,所以一般不吸取礦質(zhì)元素;幼苗可吸取一局部礦質(zhì)元素,但需要量少,且隨著幼苗的長大,吸取礦質(zhì)元素的量會漸漸增加;開花結(jié)實期,對礦質(zhì)元素吸取達(dá)頂峰;以后,隨著生長的減弱,吸取量漸漸下降,況又有肯定差異(表3-8)。因此，在不同生育期，施肥對生長的影響不同,對增產(chǎn)效果有很大的差異,其中有一個時期施用肥料的養(yǎng)分效果最好,這個時期被稱為植物養(yǎng)分最大效率期。一般作物的養(yǎng)分最大效率期是生殖生長時期。綜上所述,不同作物、不同品種、不同生育期對肥料要求不同,因此,要針對作物的具體特點,進(jìn)展合理施肥。二、施肥指標(biāo)要合理施肥,,方能依據(jù)土壤肥力,配施適量基肥;依據(jù)作物各生長階段的養(yǎng)分狀況,準(zhǔn)時追肥。土壤肥力是個綜合指標(biāo),依據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院調(diào)查,每公頃產(chǎn)6～7.5t的小麥田,除了具有良好的物理性狀外,還要求有機(jī)質(zhì)含量達(dá)1%,總氮含量在0.06%以上,速效氮30～40mg·L-1,速效磷在20mg·L-1

以上,速效鉀30～40mg·L-1

壤、氣候、耕作治理水平不同,所以對作物產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分的要求也各異。因此,施肥指標(biāo)也要因地因作物而異,不能盲目搬用外地閱歷，只有通過本地的大量試驗和調(diào)查,才能確定當(dāng)?shù)赝寥赖酿B(yǎng)分豐缺指標(biāo)。土壤養(yǎng)分指標(biāo)并不能完全反映作物對肥料的要求,而植物自身的表征,應(yīng)當(dāng)是最牢靠最直接的指示。形態(tài)指標(biāo)依據(jù)作物的長勢長相和葉色變化推斷作物的養(yǎng)分狀況,從而補充作物所缺肥料。長相一般來說,氮肥多,生長快,葉片大,葉色濃,株形松散;氮缺乏,生長慢,葉短而直,葉色變淡,結(jié)出水稻高產(chǎn)的長相是:分蘗期間,葉成“公雞尾”,葉尾距離大,稻叢似蘭花(或水仙花);拔節(jié)期間,葉成平頭,葉尾距離小,稻叢似“洗鍋刷”孕穗期間,包胎葉挺直,短硬,葉成竹槍頭,稻叢似“掃帚”。河南農(nóng)民總結(jié)出小麥苗期的葉片長相為：瘦弱苗象馬耳朵,壯苗象騾耳朵,旺苗象豬耳朵。這些閱歷對合理施肥很有參考價值。,則表示氮和葉綠素含量都高。葉色對施肥的反響快,施無機(jī)肥料3～5日,葉色即可反響出來,比生長反響快。江蘇省農(nóng)民應(yīng)用陳永康在單季晚粳稻高產(chǎn)栽培中總結(jié)出的“三黑三黃”(在分蘗、拔節(jié)和孕穗期葉色加深，而在分蘗末期、幼穗分化和臨抽穗期葉色褪淡)閱歷進(jìn)行看苗追肥，使水稻生長表現(xiàn)為“”。廣東省潮汕老農(nóng)總結(jié)出豐產(chǎn)水稻葉色變化的規(guī)律為,早稻“烏、赤、青”,晚稻“青、赤、青”，并用這些規(guī)律進(jìn)展看葉色追肥。生理指標(biāo)依據(jù)作物生理狀況來推斷作物養(yǎng)分水平的指標(biāo),稱為生理指標(biāo)。體內(nèi)養(yǎng)分狀況在養(yǎng)分診斷中通常對“葉分析”比較重視，即測定葉片或葉鞘等組織中礦質(zhì)元素含量,來推斷養(yǎng)分的豐缺狀況。西北農(nóng)業(yè)大學(xué)對拔節(jié)期冬小麥的測定(表3-9)說明,養(yǎng)分速測能夠較客觀地反映小麥生長狀況。土壤肥沃的田塊,小麥生長強健,體內(nèi)含N、P也高。另外，從可溶性糖含量看,旺苗和壯苗因?qū)⑤^多的糖用于生長,故含糖量反而下降。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院江蘇分院分析每公頃產(chǎn)皮棉1125～1275kg的棉株葉柄(頂端向下4～5片葉柄),認(rèn)為適宜的硝態(tài)氮含量應(yīng)為:苗期100～250mg·L-1

,初蕾期300～450mg·L-1

,花期140～250mg·L-1

。低于這個幅度就表示肥力缺乏,應(yīng)準(zhǔn)時施肥;而高于這個幅度,棉株就可能徒長。南京土壤爭論所以水稻心葉下第三葉鞘為測定部位 ,認(rèn)為銨態(tài)氮含量150～200mg·L-1為正常,低于150mg·L-1為低量,100mg·L-1左右為缺乏,高于200mg·L-1為充分,到達(dá)250mg·L-1為過剩。葉綠素含量爭論指出,南京地區(qū)的小麥返青期功能葉的葉綠素含量以占干重的1.7%～2.0%為宜,假設(shè)低于1.7%就是缺肥;拔節(jié)期以1.2%～1.5%為正常,低于1.1%表示缺肥,高于1.7%則表示太多,要掌握拔節(jié)肥;孕穗期以2.1%～2.5%為正常。酰胺和淀粉含量日本學(xué)者的爭論指出,水稻葉片中的天冬酰胺,可作為施肥的生理指標(biāo):這是由于當(dāng)植株吸取氮素過多時,就以酰胺的形式貯藏在葉片中,故酰胺積存狀況,可作為推斷氮素含量的指標(biāo)。一般可在水稻幼穗分化期測定未展葉或半展葉中的天冬酰胺,假設(shè)測到天冬酰胺,則可不施穗肥;假設(shè)測不到,則表示缺氮,必需馬上追施穗肥。水稻葉鞘中淀粉含量,也可作為氮素的豐缺指標(biāo):氮肥缺乏,可使淀粉在葉鞘中累積,所以葉鞘內(nèi)淀粉愈多,鞘劈開,N，需要追施N肥。酶活性某些酶的活性與其特有的元素多寡有親熱關(guān)系，由于這些元素是酶的輔基或活化劑,當(dāng)這些元素缺乏時,酶活性會下降。如缺銅時,抗壞血酸氧化酶和多酚氧化酶活性下降;缺鉬時硝酸復(fù)原酶活性下降;缺鋅時碳酸酐酶和核糖核酸酶活性降低;缺鐵可引起過氧化物酶和過氧化氫酶活性下降。因而,可依據(jù)某種酶活性的變化,來推斷某一元素的豐缺情況。總的說來,生理指標(biāo)牢靠、準(zhǔn)確,是診斷作物養(yǎng)分狀況最有前途的方法。但目前工作尚少,未能形成完整而嚴(yán)密的診斷系統(tǒng),還有待于進(jìn)一步完善。三、發(fā)揮肥效的措施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中除了適時適量地施入肥料外,還要實行某些措施使肥效得到充分發(fā)揮。常用的措施有:(一)肥水協(xié)作,充分發(fā)揮肥效水分是礦質(zhì)的溶劑,缺水會直接影響植株對礦質(zhì)的吸取和利用。水分通過影響植物的生長而間接影響其對礦質(zhì)的利用。水分還能防止肥料過多的“燒苗”,從而改善植物利用礦質(zhì)的環(huán)境條件。所以土壤干旱時施肥效果減小,假設(shè)在施肥的同時適量灌水,就能大大提高肥料效益。水田施肥后保持水層,有利于土壤氨化細(xì)菌的生活生殖,能使銨態(tài)氮顯著增多,而且,也可用掌握水分的方法來掌握植物對肥料的利用;當(dāng)肥料過多,特別是氮肥過多,常會造成作物瘋長,在這種狀況下,可用削減灌水的方法,限制植物對礦質(zhì)的吸取,從而到達(dá)以水控肥的效果。(二)深耕改土,改進(jìn)土壤環(huán)境適當(dāng)深耕,增施有機(jī)肥料,可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒構(gòu)造的形成。這不但可增加土壤保水保肥的力量,而且可改善根系生長環(huán)境,使根系快速生長,擴(kuò)大對水肥的吸取面積,同時也有利于根系對礦質(zhì)的主動吸取,增加對礦質(zhì)的吸取速率。(三)改善光照條件,提高光合效率施肥增產(chǎn)的主要緣由是肥料能改善光合性能。改善光照條件,提高作物光合效率,是充分發(fā)揮肥料效益的關(guān)鍵因素。合理密植,通風(fēng)透光,使作物制造更多的有機(jī)物質(zhì),用于軀體的擴(kuò)大生長,的地上局部增加了礦質(zhì)的用。反之,密度過大,株間光照缺乏,影響光合作用,此時雖有充分的肥水,不但起不到增產(chǎn)作用,還會造成徒長、倒伏,最終導(dǎo)致減產(chǎn)。(四)改革施肥方式,促進(jìn)作物吸取,氧化猛烈,銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)化,,某些肥料的分解揮發(fā),磷素的固定等都很嚴(yán)峻,所以作物吸取利用的效率不高。據(jù)爭論，對水稻施用的氮、磷、鉀肥有一半以上被鋪張掉。深層施肥將肥料施于作物根系四周5～10cm深的土層,由于肥料深施,揮發(fā)少,銨態(tài)氮的硝化作用也慢,流失也少,供肥穩(wěn)而久,加上根系生長有趨肥性,根系深扎,活力強,植株強健,增產(chǎn)顯著。另外,根外施肥也是一種經(jīng)濟(jì)用肥的方法。四、無土栽培無土栽培(soillessculture)是指用養(yǎng)分液(化學(xué)肥料溶液)培作物的記載。1860年薩克斯和諾普相繼發(fā)表了應(yīng)用十大化學(xué)元素的無機(jī)鹽配制成養(yǎng)分液，栽培植物獲得成功，稱它為1939年美軍在太平洋島嶼上用無土栽培法生產(chǎn)蔬菜，以后很多無土栽培農(nóng)場建立起來。1970年以后，由于養(yǎng)分膜技術(shù)和巖棉技術(shù)的進(jìn)展，使蔬菜和花卉的無土栽培得到了快速進(jìn)展。如英國的澤西島建成了6.07hm2的養(yǎng)分膜技術(shù)生產(chǎn)系統(tǒng)。1975～1978年僅3年時間荷蘭的巖棉栽培面積就擴(kuò)大了約50倍，到達(dá)20～25hm2。中國也在多處建立了無土栽培試驗場，并正漸漸推廣擴(kuò)展。(一)種類和設(shè)施1.種類在1976年的世界無土栽培會議上，對不同的無土栽培系統(tǒng)作了分類，并作如下的定義：水培(waterculture)：植物的根系浸沒在養(yǎng)分液中，如養(yǎng)分膜技術(shù)(nutrientfilmtechnique,NFT)。砂培(sandculture)：植物根系生長在小于3mm直徑的固體顆粒中，如砂子、珍寶巖、塑料粒及其它無機(jī)物質(zhì)。砂礫栽培(gravelculture)：植物的根系生長在大于3mm直徑的固體顆粒中，如砂礫、玄武巖、火山渣、浮石、塑料粒及其它無機(jī)物質(zhì)。蛭石栽培(vermiculaponics)：植物根系生長在蛭石或蛭石與其它無機(jī)物質(zhì)的混合物中。巖棉栽培(rockwoolculture)：植物根系生長在巖棉(石棉)、玻璃棉或其它同類物質(zhì)中。此外，還有水耕(hydroculture)、深液流技術(shù)(deepflowtechnique)、霧培(sprayculture)、泥炭培(peatculture)和鋸木培(sawdustculture)等等。2.設(shè)施上述這些種類在生產(chǎn)上歸納為兩種無土栽培系統(tǒng)，即NFT系統(tǒng)和固體栽培系統(tǒng)。NFT系統(tǒng)即養(yǎng)分膜技術(shù)。這是一種養(yǎng)分液循環(huán)的液體栽培系統(tǒng)，其原理如圖3-1D所示，該系統(tǒng)讓流淌的薄層養(yǎng)分液流經(jīng)栽培槽中的植物根系來栽培植物。流淌的薄層養(yǎng)分液除了可均衡供給植物所需的養(yǎng)分元素和水格外，還能充分供給根系呼吸所需的氧氣。由于植物不斷消耗養(yǎng)分和水分，因此要常常補充。固體栽培系統(tǒng)NFT系統(tǒng)要解決固定植物的問題，而固體栽培系統(tǒng)是由固體物(如蛭石、珍寶巖、陶粒、巖棉、砂礫等)液供給系統(tǒng)，也可承受非循環(huán)方式，即用養(yǎng)分液進(jìn)展滴灌，這二者都能取得良好效果。無土栽培屬保護(hù)地栽培形式，除承受上述設(shè)施外，還需有與其配套的溫室大棚等環(huán)境條件和計算機(jī)治理系統(tǒng)，使作物地上局部和地下局部都處于最正確狀態(tài)，使之一年四季都能進(jìn)展生產(chǎn)。(二)養(yǎng)分液在無土栽培中無論哪種類型都需要參加養(yǎng)分液,合物溶解于水配制而成。其組成成分有水,含有養(yǎng)分元素的化合物及關(guān)心物質(zhì)。水養(yǎng)分液中絕大局部是水,因使用目的不同,對水質(zhì)的要求亦不同。在爭論養(yǎng)分液配方及某些養(yǎng)分元素的缺乏病癥時,需要使用蒸餾水或去離子水。在大生產(chǎn)中可使用雨水、井水和自來水。養(yǎng)分元素化合物及關(guān)心物質(zhì)養(yǎng)分液中含有植物必需的大量元素和微量元素的各種化合物,其養(yǎng)分液ψs一般為-0.03MPa～-0.15MPa之間,較適中的濃度時ψs約為-0.09MPa,應(yīng)掌握其陰、陽離子濃度的乘積小于其溶度積常數(shù)Sp,以避開形成沉淀.進(jìn)展養(yǎng)分液的配制時,需依據(jù)不同目的,選用不同純度的試劑。假設(shè)要爭論養(yǎng)分液配方及探究養(yǎng)分元素缺乏癥等試驗,除特別要求精細(xì)外,,除了微量元素用化學(xué)純試劑或醫(yī)藥用品外,大量元素的供給多承受農(nóng)業(yè)用品,以利降低本錢。養(yǎng)分液的pH掌握在5.5～6.5。這是由于植物根系不受損害的pH范圍是4～9之間,同時養(yǎng)分液pH過高或過低會影響?zhàn)B分元素的有效性。pH>7時,P、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn等的有效性都會降低,特別是Fe最突出。pH<5時,由于H+濃度過高會對Ca產(chǎn)生顯著的頡頏,使植物吸取Ca削減而消滅缺Ca癥。現(xiàn)在世界上已發(fā)表了很多的養(yǎng)分液配方。其中以美國植物養(yǎng)分學(xué)家霍格蘭特(HoaglandD.R.)爭論的養(yǎng)分液配方表〔3－3〕最為知名,正被世界各地,研制了一種稱為園試配方的均衡養(yǎng)分液正被廣泛使用?，F(xiàn)列出這兩種配方(表3-10)以作比較。(三)養(yǎng)分液的治理作物根系大局部生長在養(yǎng)分液中,并吸取其中的水分、養(yǎng)分和氧氣,從而使其濃度、成分、pH、溶解氧等不斷變化。同時根系也分泌有機(jī)物于養(yǎng)分液中，且有少量年輕的殘根脫落于養(yǎng)分液中,致使微生物也會在其中生殖;外界溫度也時刻影響著液溫。因此必需實行措施對上述影響因素進(jìn)展調(diào)控。增氧生長在養(yǎng)分液中的植物根系,其呼吸所消耗的氧有兩個來源,一是靠溶存于養(yǎng)分液中的氧;二是靠植物體內(nèi)形成的氧氣輸導(dǎo)組織從地上局部向根系輸送氧。對于不耐淹浸的旱地植物,體內(nèi)不具備氧氣輸導(dǎo)組織,因此必需補充溶氧。目前實行給養(yǎng)分液中補充溶氧量的方法有:此法效果較好,,進(jìn)展循環(huán)流淌。此法效果尚好,生產(chǎn)上普遍承受。水分和養(yǎng)分的調(diào)整水分的補充應(yīng)每天進(jìn)展,一天之內(nèi)應(yīng)補充多少次,視作物長勢、每株占液量和耗水快慢而定。養(yǎng)分的補充應(yīng)依據(jù)濃度的下降程度而定。濃度的測定主要在養(yǎng)分液補充分夠水分使其恢復(fù)到原來體積時取樣。濃度的凹凸以總鹽分濃度反映,用電導(dǎo)率表達(dá)。pH的調(diào)整養(yǎng)分液的pH因鹽類的生理反響而發(fā)生變化,其變化方向視養(yǎng)分液配方而定。用Ca(NO〕KNO

為氮鉀3 2 3源的多呈生理堿性;用(NH〕CO(NH〕KＳＯ

為氮鉀源的多呈生理酸性。最好選用比較平衡的配方,使pH變4 2 4 2 2 2 4化比較平穩(wěn),可以省去調(diào)整。pH上升時,用HＳＯ或HNO去中和。pH下降時,用NaOH或KOH中和。2 4 3液溫的治理一般來說,夏季的液溫保持不超過28℃,冬季的液溫保持不低于15℃,這對適應(yīng)于該季栽培的大多數(shù)作物都是適合