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1、精 品 课 程 建 设 第十一章 植物钙 镁 硫营养与钙 镁 硫肥 第一节 土壤中的钙镁硫 第二节 植物钙素营养与钙肥 第三节 植物镁素营养与镁肥 第四节 植物硫素营养与硫肥 精 品 课 程 建 设 一 土壤中的钙和镁 1 土壤中钙和镁的来源 母质是土壤中钙和镁的主要来源 含钙 镁的矿物有 碳酸盐类 方解石 白 云石等 硫酸盐类 石膏等 硅酸盐类 角闪石 辉石 钙长石等 磷酸盐类 磷灰石 施肥 第一节 土壤中的钙镁硫 精 品 课 程 建 设 2 土壤中钙和镁的形态 1 离子态 含量很低 2 交换态 被土壤胶体吸附的Ca2 Mg2 3 矿物态 原生矿物中的Ca Mg 精 品 课 程 建 设 3
2、土壤中钙和镁的含量 精 品 课 程 建 设 Severe deficiency Deficiency Marginal deficiency u一缺钙 阴雨天气般土壤含钙丰富 作物不 缺钙 u酸性土壤钙含量低 需要施用石灰 u蔬菜作物需钙量大 生长快 生理或温室湿 度很高的环境 植物生理性缺钙 精 品 课 程 建 设 钙可通过几种途径得到供应 由于大多数缺钙 土壤为酸性 良好的方法能有效地施入钙 方解 石质和白云石质石灰石都是优良的钙肥源 当土壤pH较高 不需施石灰时 也能供给钙 普通过磷酸钙含石膏50 三料过磷酸钙也含 比例较低的石膏 它们都能给土壤补钙 如果植物生理性缺钙 则应补充 如硝酸
3、钙 氯化钙等 Ca 精 品 课 程 建 设 由于镁比钙溶解性强 遭受的淋失 多 故通常土壤含镁比含钙少 同样 母 质含镁也比含钙少 虽然大多数土壤含镁 足以供给植物生长 但缺镁也可能发生 Mg 精 品 课 程 建 设 80年代以来 在南方地区 镁肥有效的作物种类和土壤普遍扩 大 缺镁现象有日益加重的趋势 镁肥的重要性更 加突出 20世纪60年代初期 红壤性稻田与旱地红壤上进行了水稻 大豆镁肥 肥效的试探性试验 水稻一般表现为叶色加深 高 度增加 增产幅度5 18 大豆施镁促进生长更 加明显 平均增产率为23 5 进入70年代 海南岛的橡胶出现大面积缺镁黄叶 与此同时 需镁多的花生 油菜 马铃薯
4、 甜菜 玉米等作物 相继出现施镁肥有肥效 精 品 课 程 建 设 二 土壤中的硫 来源及形态 来源 1 母质 如含石膏 芒硝 硫化铁的母质 2 施肥 如无机肥中的过磷酸钙 硫酸钾 硫酸 铵有机肥中的人粪尿含硫5 3 降雨 带至地面的硫可达13 1 28 4kg 公顷 形态 主要是有机态 尤其是湿润地区 精 品 课 程 建 设 2 土壤中硫的含量 1 30 50mg kg 全硫有效硫均高 供硫潜力大 2 16 30 mg kg 有效硫较高 可维持当前产量水平需要 3 单子叶植物 CEC小 茎叶 花 种子 v不同器官和细胞部位钙的形态有所差异 以植素 种子 果胶酸钙 细胞壁 主要 及草酸钙 碳酸钙
5、 磷酸钙 液泡 形态存在 精 品 课 程 建 设 细胞壁 中胶层 质膜 细胞质 液泡 内质网 两个相邻细胞和细胞内Ca2 的分布图 精 品 课 程 建 设 2 植物体内钙的营养作用 1 稳定细胞膜 钙能稳定细胞 膜结构 保持细胞 的完整性 其作用 机理主要是依靠它 把生物膜表面的磷 酸盐 磷酸脂与蛋 白质的羧基桥接起 来 钙对质膜稳定性的影响 膜内膜内膜外膜外 Ca2 Ca2 Ca Ca Ca Ca Ca Ca Ca Ca ATP ATP H H Na K H3O Mg2 等 Na K H3O Mg2 等 精 品 课 程 建 设 钙对生物膜的稳定作用在植物对离子的选择性吸 收 生长 衰老 信息
6、传递以及植物的抗逆性等方面 有重要作用 概括起来有以下四个方面 a 提高生物膜的选择吸收能力 b 增强对环境胁迫的抵抗能力 减轻重金属及酸性 毒害 对盐害 冻害 干旱 热害和病虫害的抗性增 强 c 维持细胞分隔化作用 减弱乙烯的生物合成 防 止植物早衰 d 提高作物品质 储藏器官发育初期 Ca2 含量较 低时 细胞原生质膜的通透性增加 有利于糖等有机物 质经韧皮部向储藏器官中转运 防止成熟果实腐烂 利 于储存 精 品 课 程 建 设 2 稳定细胞壁 植物中大多数钙以构成细胞壁果胶质的结构成分 存在于细胞壁中 由于细胞壁中有丰富的结合位 点 Ca2 的跨质膜运输受到限制 几乎完全依赖 于质外体运
7、输 其生理意义为 a 增强细胞壁结构与细胞间的粘结作用 b 对膜的透性和有关的生理生化过程起调 节作用 精 品 课 程 建 设 钙 镁离子连接果胶羧基的结构图示 Ca Ca Ca Mg Ca Ca Mg Ca 精 品 课 程 建 设 3 促进细胞的伸长和根系生长 缺钙会破坏细胞壁的粘结联系 抑制细胞壁的形成 同时不能形成细胞板 出现双核细胞现象 细胞无法正常 分裂 最终导致生长点死亡 精 品 课 程 建 设 钙调蛋白是一种由148个氨基酸组成的低分子 量多肽 MW约为20000 对Ca2 有很强的选择 性亲合能力 并能同四个Ca2 结合 它能激活的酶 有磷脂酶 NAD和Ca2 ATP酶等 植物
8、细胞信息是通过Ca2 在细胞质中的浓度的 改变来实现传递的 CAM对Ca2 的亲合能力正是它 传递信息的基本特征 4 参与第二信使传递 钙能结合在钙调蛋白 CAM 上 对植物 体内的多种酶起活化作用 并对细胞代谢有调节 作用 精 品 课 程 建 设 Ca CAM复合体的形成与酶的激活 NAD激酶 Ca2 ATP酶 Ca2 泵 等受CaM激活 精 品 课 程 建 设 5 5 调节渗透作用调节渗透作用 在有液泡的叶细胞内 大部分的Ca2 存在于 液泡中 它对液泡内阴阳离子的平衡有重要贡献 6 6 具有酶促作用具有酶促作用 Ca2 对细胞膜上结合的酶 Ca ATP酶 非 常重要 它的主要功能是参与离
9、子和其它物质的 跨膜运输 精 品 课 程 建 设 3 植物对钙的吸 收和运输 靠根尖被动吸 收Ca2 靠木质 部运输到地上部 运输动力是蒸 腾作用 精 品 课 程 建 设 4 植物对钙的需求与缺钙症状 植物对钙的需求量因作物种类和遗传特性的不 同而有很大的差异 试验表明 在同样条件下 黑 麦草最佳生长所需介质中 Ca2 的浓度为2 5 mol L 而番茄是100 mol l二者相差20倍 黑麦草最佳生 长时期植株含钙量为0 7mg g 而番茄为12 9mg g 相差18 4倍 可见各种作物对钙的需求量悬殊很 大 一般认为 在土壤交换性钙的含量 10 mol kg时 作物不会缺钙 精 品 课 程
10、 建 设 植物化学诊断指标 精 品 课 程 建 设 生长点坏死 幼叶卷曲变形 果实发育不良 水 稻 缺 钙 精 品 课 程 建 设 芹菜缺钙症状 精 品 课 程 建 设 芹菜 精 品 课 程 建 设 西瓜 水培 精 品 课 程 建 设 番茄 精 品 课 程 建 设 番 茄 精 品 课 程 建 设 甘 蓝 精 品 课 程 建 设 韭 菜 精 品 课 程 建 设 在完全培养液上 栽培19天后 再 移至缺钙营养液 上继续栽培3天所 发生的缺钙症状 其地上部停止 生长 发生黄化 并在下部叶上 产生小白斑 黄瓜缺钙症状 精 品 课 程 建 设 黄瓜 精 品 课 程 建 设 菜 花 精 品 课 程 建 设
11、 白菜缘腐病 精 品 课 程 建 设 白菜心腐病 精 品 课 程 建 设 甘蓝心腐病 精 品 课 程 建 设 钙镁比在6 3时生长正常 而当小于2时几乎停止生长 比值 越小 生长越差 钙镁比对菠菜生长的影响 精 品 课 程 建 设 草莓叶尖枯死病 精 品 课 程 建 设 甜椒蒂腐病 精 品 课 程 建 设 蕃茄蒂腐病 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 苹果 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设柑橘缺钙症状 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设
12、 精 品 课 程 建 设 葡萄 精 品 课 程 建 设 精 品 课 程 建 设 含钙肥料生产情况 目前尚没有专用作补充钙养分的商品钙肥 一 般都用含钙较多的物料 如含钙氮肥 磷肥或石 灰 石膏等 在提高土壤供肥力 调理土壤反应 改良土壤物理性状的同时 兼用作钙肥 精 品 课 程 建 设 几种含钙肥料和物料的成分 名 称 成 分 Ca 硝酸钙 Ca NO3 2 19 石灰氮 CaCN2 CaO 38 普钙 Ca H2PO4 2 H2O CaSO418 20 钙镁磷肥 Ca3 PO4 2 CaSiO320 24 磷矿粉 Ca10F2 PO4 6 20 35 生石灰 CaO 70 熟石灰 Ca OH
13、 2 50 碳酸钙 CaCO3 35 38 白云石粉 CaMg CO3 2 20 石膏 CaSO4 22 Ca 1 4 CaO 精 品 课 程 建 设 二 石灰肥料的种类和性质 是常用的含钙肥料 1 生石灰 又称烧石灰 主要成分是CaO 是由石灰矿煅烧而成 CaCO3 石灰石 CaO CO2 Ca Mg CO3 2 白云石 CaO MgO CO2 强碱性 是中和土壤酸度能力最强的石灰肥料 中和 值为179 以CaCO3的分子量100为基准 CaO为56 即 56克CaO中和酸的能力相当于100gCaCO3 则100gCaO 的中和能力相当于100 56 100 179 但施用不当会 引起烧苗及
14、磷和微量元素的缺乏症 精 品 课 程 建 设 3 石灰石粉 由石灰岩或白云石粉碎而成 中和 值只有90 98之间 2 熟石灰 又称硝石灰 主要成分是Ca OH 2 是由生石灰吸湿或加水处 理而成 强碱性 中和值为136 精 品 课 程 建 设 各种石灰物质的中和值 石灰物质中和值 CaO179 Ca OH 2136 CaMg CO3 2109 CaCO3100 CaSiO386 精 品 课 程 建 设 生石灰 精 品 课 程 建 设 熟石灰 精 品 课 程 建 设 石灰粉 精 品 课 程 建 设 1 中和土壤酸度 消除活性Al Fe Mn的毒害 2H Ca OH 2 Ca2 2H2O Al O
15、H 2 H Ca OH 2 Al OH 3 H2O Ca2 三 石灰肥料的作用 精 品 课 程 建 设 2 增加土壤有效养分 酸性土壤施石灰 能促进微生物矿化和生物固氮 增加有效养分给源 同时 使固磷作用减弱 促 进无机磷的释放 还可提高Mo的有效性 3 改善土壤物理性质 土壤胶体由氢胶体变为钙胶体 有利于水稳性团 粒结构的形成 4 减少病虫害 如十字花科根肿病 番茄青枯病等在酸性土壤上 容易蔓延 而在中性和石灰性土壤上发病率会显著 下降 因大部分真菌适于酸性环境下生长 精 品 课 程 建 设 1 施用量 根据土壤酸度按下式计算 石灰施用量 kg 公顷 M 100 74 1000 225000
16、0 1 2 v M 中和100g土壤所需Ca OH 2的毫摩尔数 v 74 1000 Ca OH 2的毫摩尔量 v 2250000 每公顷耕层土壤的重量 kg v 实际施用量只需估算量的一半 四 石灰肥料的施用 精 品 课 程 建 设 中科院南土所在红壤地区长期试验结果如下 土壤反应 粘土 壤土 砂土 强酸性 pH为4 5 5 0 150 100 50 70 酸性 pH为5 0 6 0 75 125 50 75 25 50 微酸性 pH为6 0 50 25 50 25 酸性红壤第一年的石灰施用量 kg 667m2 精 品 课 程 建 设 1 作物种类 耐酸作物 如马铃薯 燕麦等 可 以不施 耐酸性中等的作物 如水稻 甘蔗 豌 豆 蚕豆等 可以少施 不耐酸性作物 如大麦 小麦 棉花 玉米 大豆等 则适当多施 2 土壤条件 土壤酸性强 活性铝 铁 锰的浓度 高 质地粘重 耕作层厚时石灰用量适当多些 黏土应比砂土多施 旱地 水分少 石灰不易溶 解 与土壤反应较慢 比水田多施 坡度大 降 雨多的地区应多施 坡上比坡下多施 2 影响石灰施用量的因素 精 品 课 程 建 设 石灰的种类和性质 种类
