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植物营养学知识
植物生长所需的营养元素
1.必需营养元素:
      营养元素在植物体内的含量不同,所引起的作用也不同,有些元素在植物体内含量很少,但是是不可缺少的,判断必需营养元素的三个依据:

(1)如缺少某种营养元素,植物就不能完成生活史;
(2)必须营养元素的功能不能由其它营养元素代替;
(3)必需营养元素直接参入植物代谢作用.
2.目前已发现16种必需营养元素:
(1)大量营养元素: C、H、O、N、P、K;
(2)中量营养元素Ca、Mg、S;
(3)微量营养元素: Fe  Mn  Cu  Zn   B   Mo   Cl(一般占植物 干重的0.1%以下)。
3.有益元素:
      在16种营养元素之外,还有一类营养元素,它们对一些植物的生长发育具有良好的作用,或为某些植物在特定条件下所必需,但不是所有植物所必需,人们称之为“有益元素”,其中主要包括: Si  Na Co  Se  Ni  Al等.

4.为什么大量施肥并不能获得高产?
(1)各类元素的同等重要性 
        大量、中量和微量营养元素具有同等重要性,必需营养元素在植物体内不论数量多少都是同等重要的,作物的产量和品质是有最缺乏的营养元素决定的,要想节约肥料的投入成本又能获得高产,必须做的平衡施肥。

(2)常见土壤营养元素的缺乏状况表
 


土壤类型
土壤pH<6.0
土壤pH 6.0-7.0
土壤pH>7.0
沙土
氮、磷、钾、钙、镁、铜、
锌、钼
氮、镁、锰、硼、铜、
氮、镁、锰、硼、铜、
锌、铁
轻壤土
氮、磷、钾、钙、镁、铜、
氮、镁、锰、硼、铜
氮、镁、锰、硼、铜、
壤土
磷、钾、钼
锰、硼
锰、硼、铜、铁
粘壤土
磷、钾、钼
硼、锰
粘土
磷、钼
硼、锰
硼、锰
髙有机质土
磷、锌、铜
锰、锌、铜
锰、锌、铜
白浆土
镁、铜
镁、铜



植物营养学知识(二)

植物如何吸收养分


1.植物根系吸收养分
      植物所获得的养分大部分是通过根系的吸收获得的,根部营养使作物获得高产的前提与保证。

(1)根部吸收养分的过程
     1)通过交换吸附将离子吸附在根部细胞表面,所谓交换吸附是指根部细胞表面的正负离子(主要是细胞呼吸形成的CO2和H2O生成H2CO3再解离出的H+和HCO3-)与土壤中的正负离子进行交换,从而将土壤中的离子吸附到根部细胞表面的过程。
     2)离子进入根部内部:①通过质外体途径进入根部内部,质外体是指植物体内由细胞壁、细胞间隙、导管等所构成的允许矿物质、水分和气体自由扩散的非细胞质开放性连续体系。
      离子经质外体运送至内皮层时,由于有凯氏带的存在,离子(和水分)最终必须经共质体途径才能到达根部内部或导管。这使得根系能够通过共质体的主动转运及对离子的选择性吸收控制离子的运转,共质体是指植物体内细胞原生质体通过胞间连丝和内质网等膜系统相联而成的连续体,溶质经共质体的运输以主动运输为主。
     3)离子进入导管:离子经共质体途径最终从导管周围的薄壁细胞进入导管。


(2)影响植物根系吸收矿质元素的因素 

    1)土壤温度 土壤温度过高或过低,都会使根系吸收矿物质的速率下降。
         高温(如超过40℃)使酶钝化,影响根部代谢,也使细胞透性加大而引起矿物质被动外流。
         温度过低,代谢减弱,主动吸收慢,细胞质粘性也增大,离子进入困难。同时,土壤中离子扩散速率降低。

    2)土壤通气状况 根部吸收矿物质与呼吸作用密切有关。土壤通气好,增强呼吸作用和ATP的供应,促进根系对矿物质的吸收。

    3)土壤溶液的浓度 土壤溶液的浓度在一定范围内增大时,根部吸收离子的量也随之增加。但当土壤浓度高出此范围时,根部吸收离子的速率就不再与土壤浓度有密切关系。此乃根细胞膜上的传递蛋白数量有限所致。而且,土壤溶液浓度过高,土壤水势降低,还可能造成根系吸水困难。因此,农业生产上不宜一次施用化肥过多,否则,不仅造成浪费,还会导致“烧苗”发生。

    4)土壤溶液的pH值
         直接影响根系的生长。大多数植物的根系在微酸性(pH5.5~6.5)的环境中生长良好,也有些植物(如甘蔗、甜菜等)的根系适于在较为碱性的环境中生长。
         影响土壤微生物的活动而间接影响根系对矿质的吸收。当土壤偏酸(pH值较低)时,根瘤菌会死亡,固氮菌失去固氮能力。当土壤偏碱(pH值较高)时,反硝化细菌等对农业有害的细菌发育良好,这些都会对植物的氮素营养产生不利影响。
         影响土壤中矿质的可利用性。土壤溶液中的pH值较低时有利于岩石的风化和K+、Mg2+、Ca2+、Mn2+等的释放,也有利于碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐等的溶解,从而有利于根系对这些矿物质的吸收。但pH值较低时,易引起磷、钾、钙、镁等的淋失;同时引起铝、铁、锰等的溶解度增大,而造成毒害。相反,当土壤溶液中pH值增高时,铁、磷、钙、镁、铜、锌等会形成不溶物,有效性降低。

    5)土壤水分含量 土壤中水分的多少影响土壤的通气状况、土壤温度、土壤pH值等,从而影响到根系对矿物质的吸收。

    6)土壤颗粒对离子的吸附 土壤颗粒表面一般都带有负电荷,易吸附阳离子。

    7)土壤微生物 菌根的形成可增强根系对矿物质和水的吸收。固氮菌、根瘤菌等有固氮能力。而反硝化细菌则引起NO3—N损失。

    8)土壤中离子间的相互作用 溶液中某一离子的存在会影响另一离子的吸收。例如,溴的存在会使氯的吸收减少;钾、铷和铯三者之间互相竞争。

2.通过植物叶片吸收

(1)叶面营养是植物根外营养的重要途径,叶面施肥可以补充植物后期由于土壤中吸收养分不足而带来的养分亏缺,保证作物的增产;可在植物根系受到严重影响时,及时弥补作物所遭受到的损失,如磷、锌、硼、铁等易被土壤固定而使植物难以利用的养分通过叶面施用可以为植物较快吸收,发挥更好的增产效果;叶面肥可以在作物不同生长阶段、不同种植密度和高度下进行,有利于集约农业的大规模机械化施肥操作。

(2)植物对养分的吸收具有选择性和适应性,在植物整个营养期中有两个关键时期,即植物营养临界期和植物营养最大效率期。在植物营养临界期,植物对某种养分要求很迫切,该养分过多或过少都可能影响植物的生长发育,于后期难以纠正或弥补。在植物营养最大效率期,植物生长迅速,吸收养分能力特别强,及时满足植物养分需要,对提高产量有明显的效果,植物除了能够由根部从土壤中吸收养分外,叶面营养又是一种重要的养分吸收途径。

(3)叶子能直接吸收和利用有效养分,对养分的利用率较高,并可防止或避免由于土壤对有效养分的固定而降低其有效性。因此,植物叶面喷施肥料,特别是某些容易被土壤固定的元素如磷、铜、锰、铁、锌等,具有营养效果好的特点。叶面对养分吸收、运转比根快,有利于及时满足作物生长发育的要求。一般尿素施在土壤中4-5天后才有效果,采用叶面喷施只要1-2天即可见效。因此,采用喷施技术可以用作及时防治或矫正某些缺素症或因自然灾害而需要迅速供给养分的补救措施。自叶面吸收的养分能直接影响体内代谢,参与植物新陈代谢,增强体内酶的活性。通过叶面施肥可提高植物的抗逆性,延迟叶片早衰,并可促进早熟等。叶面喷施用量少,节省投入,尤其是磷、钾肥和微量元素肥料,一般为土壤施用量的1/10-1/5,还可避免微量元素肥料用量过多造成危害的问题。叶面施肥不能代替根部施肥,因为植物吸收养分的绝大多时还是通过根系吸收的;叶面施肥与根部施肥结合,可以起到相互促进、相互补充的作用。 
 
(4)叶面喷施的养分是通过叶片的角质层和气孔进入植物体内。植物叶片对养分吸收速率和叶面肥料利用率有密切关系。植物易吸收氮、钾,并很快被运转参与植物代谢,相对而言,磷、硫以及锌、铜、锰、铁、钼移动性较差,而硼、镁、钙等元素则滞留在该叶片中极难移动,一般新叶片吸收能力强。

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