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1、单元五 合理施肥原理,本章提要,植物营养是施肥的理论基础，施肥的目的是在于营养植物，如何合理科学施肥，提高肥料利用率，减轻对环境的压力，是农业持续稳定发展中人们最为关心的重要问题之一。我国是一个人地矛盾突出的国家，要在越来越少的耕地上生产更多的农产品，唯一的出路是提高单位面积产量，施肥是提高产量和产品质量的一项极为重要的措施，因此，了解植物营养特性，掌握植物、土壤、肥料之间的相互关系，从中找到合理施肥技术，这将有利于指导施肥，获得优质高产。,5.1 植物营养特性,植物营养特性是指植物在生长发育过程中，依靠外界环境获得营养物质构建其有机体，以完成新成代谢和整个生活周期的能力和特点。通常包括植物吸
2、收利用养分的种类、数量、比例、速率的差异，植物营养个性与共性、植物营养关键期、营养物质代谢特点及与产量的关系。,5.1.1 植物的必需营养元素 1、植物的组成,新鲜植株 烘干,95以气体挥发 5灰分(成分复杂),7595水分 525干物质 煅烧,二、影响植物体内矿质元素种类和含量的因素 1. 遗传因素如：禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等 2. 环境条件（生长环境）如：盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多,2.植物必需营养元素及确定标准 （一）标准 这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺少该元素，植物就不能
3、完成其生活史 必要性 2. 这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时，植物会表现出特有的症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失专一性 3. 这种元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用 直接性,（二）植物必需营养元素的种类：16 种,其他元素,必需营养元素 非必需营养元素 有益元素 其它元素,植物的营养成分,目前 国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。,Mn,B,Fe,S,N,C,O,H,Ca,K,P,Cu,Cl,Zn,Mg,Mo,Ni,正常生长植株的干物质中营养
4、元素的平均含量,元素 符号 mol/克（干重 ） mg/kg %,Mo 0.001 0.1 -,Cu 0.1 0.6 -,Zn 0.30 20 -,Mn 1.0 50 -,Fe 2.0 100 -,B 2.0 20 -,Cl 3.0 100 -,S 3.0 - 0.1,P 60 - 0.2,Mg 80 - 0.2,Ca 125 - 0.5,K 250 - 1.0,N 1000 - 1.5,O 30000 - 45,C 40000 - 45,H 60000 - 6,钼 铜 锌 锰 铁 硼 氯 硫 磷 镁 钙 钾 氮 氧 碳 氢,植物必需营养元素的一般功能、必需营养元素的主要功能 第一类：C、H、
5、O、N、S 1. 组成有机体的结构物质和生活物质 2. 组成酶促反应的原子基团 第二类：P、B 1. 形成连接大分子的酯键 2. 储存及转换能量 第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl 维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡等,2. 活化酶类 3. 稳定细胞壁和生物膜构型 第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni 1. 组成酶辅基 2. 组成电子转移系统,植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为“植物营养失调症”，包括“营养元素缺乏症”和“元素毒害症”。,必需营养元素间的相互关系 1. 同等重要律植物必需营养元素在植物体
6、内的数量不论多少都是同等重要的。 生产上要求： 平衡供给养分 2. 不可代替律植物的每一种必需营养元素都有特殊的功能，不能被其它元素所代替。,5.1.2 植物对养分的吸收 1.植物的根部营养 植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程 植物离子或无机分子为主 有机形态的物质少部分 植物吸收养分的部位： 矿质养分根为主 根部吸收 气态养分叶为主 叶部吸收,养分向根表面的迁移、土壤养面迁移 截获（Interception） 定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至根表的过程 实质：接触交换 数量：约占1，远小于植物的需要 质流（Mass flow） 定义：是指由于水分吸收形成的水流而
7、引起养分离子向根表迁移的过程 影响因素：与蒸腾作用呈正相关 与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关 迁移的离子：氮(硝态氮)、钙、镁、硫,扩散（Diffusion） 定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离子浓度下降，从而形成土体根表之间的浓度梯度，使养分离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程 影响因素：土壤水分含量 养分离子的扩散系数 土壤质地 土壤温度 迁移的离子：磷、钾、氮,生物膜的流动镶嵌模型：, 被动吸收（Passive absorption） 定义：膜外养分顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、不需消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地）进入原生质膜的过程。 形式： (
8、1) 简如亲脂性分子(O2、N2)、不带电极性小分子(H2O、CO2 、甘油 ) (2)主要形式。机理如下： a. 通道蛋白 （channel protein）：认为贯穿双重磷脂层的蛋白质在一定条件下开启，成为一定类型离子的“通道”。,b. 运输蛋白（transport protein）：认为运输蛋白在离子的电化学势作用下，与离子结合并产生构型变化，从而将离子翻转“倒入”膜内。 离子的运输动力来自膜间的电化学势梯度，当膜两边的电化学势梯度相等时，离子达到动态平衡，净吸收停止。,主动吸收（active absorption） 定义：膜外养分逆浓度梯度或电化学势梯度、需要消耗代谢能量、有选择性地进
9、入原生质膜内的过程。,影响植物吸收养分的环境条件,一、介质中的养分浓度 要求土壤溶液中的养分浓度维持在适 宜植物生长的水平 过低：吸收困难； 过高：造成盐害 二、光照 光合作用 光合磷酸化 ATP 吸收 三、温度 呼吸作用 氧化磷酸化 ATP 吸收,一、介质中的养分浓度 要求土壤溶液中的养分浓度维持在适 宜植物生长的水平。,KCl和NaCl浓度对离体大麦根吸收K+和Na+速率的影响,外界磷浓度对生长4周的8种植物以及生长24小时的大麦吸磷速率的影响,一般638C的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。温度过高（超过40C ）时，高温使体内酶钝化，从而减少了可结合养分离子载体的数量，同时高温
10、使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。低温往往是植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。,二、温度,光照可通过影响植物叶片的光合强度而对某些酶的活性、气孔的开闭和蒸腾强度等产生间接影响，最终影响到根系对矿质养分的吸收。,三、光照,水分状况是决定土壤中养分离子以扩散还是以质流方式迁移的重要因素，也是化肥溶解和有机肥料矿化的决定条件。水分状况对植物生长，特别是对根系的生长有很大影响，从而间接影响到养分的吸收。,四、水分,土壤水分： 作用：1.影响植物根系的生长发育 2.影响土壤养分的浓度、有效性和迁移 3.影响土壤通气性、土壤微生物活性、 土壤温度等，从而影响养分形态、 转化及有效性 适宜
11、的土壤含水量： 五、土壤通气性,（与土壤水分协调）,田间持水量的6080%,土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸收：一是根系的呼吸作用；二是有毒物质的产生；三是土壤养分的形态和有效性。良好的通气环境，能使根部供氧状况良好，并能使呼吸产生的CO2从根际散失。这一过程对根系正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有十分重要的意义。,五、通气状况,pH 改变了介质中H+和OH-的比例。其对离子吸收的影响主要是通过根表面，特别是细胞壁上的电荷变化及其与K+，Cu2+，Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的。,六、土壤反应（pH）,外部溶液的pH及Ca2+的供应对大麦根K+净吸收率的影响,营养元素土
12、壤中有效含量 较多时的pH范围 氮 5.58.0 钾、钙、镁 6.0 磷 5.57.0 硫 5.5 铁、锰、锌 铜、钴 6.0 硼 5.07.0 总的来说，pH5.57.0时， 各种养分的有效性均较高,pH值,土壤反应和植物有效养分含量的关系,2. 植物的根外营养叶部对养分的吸收,叶部吸收养分，称叶部营养或根外营养，叶部吸收养分的形态和根部相同。对于植物所需的大量营养元素来讲，叶部营养是补充根部营养的一种辅助手段，而对于大部分微量营养元素来说，叶部营养是补充养分的主要方式之一。,5.1.3 植物营养特性,植物营养的共性和个性 高等植物正常生长发育都需要C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg、F
13、e、Mn、Zn、Cu、Mo、B、Cl 共16种必需营养元素，这是植物营养的共性， 不同植物对各种营养元素需要的程度和数量又有所差别，某些植物甚至需要特殊的养分，这就是植物营养的个性。 各种植物不仅对各种养分的需要量不同，而且根系对养分的吸收能力也各不相同。在施肥中，不仅重视其共性，还必需重视其特殊需要。,植物营养的选择性、连续性和阶段性,植物在生长发育过程中，要连续不断地从外界吸收养分，以满足生命活动的需要，这是植物营养的连续性。 植物吸收养分的一般规律是前期缓慢，随时间推移并逐步上升，达到最大点，而后又逐渐下降。 不同的植物以及在不同的生育期，需要肥料的种类和数量有一定差异，合理的施肥需要考
14、虑植物的营养特点、土壤条件及气候因素，最大限度地满足植物各个时期对养分的需求。,植物营养临界期,是指营养元素过多或过少或营养元素间不平衡，对植物生长发育有着明显不良影响的那段时期。,植物营养最大效率期,是指营养物质在植物生育期中能产生最大效率的那段时间。,5.2 土壤养分,一、合理施肥的基本理论 （一）养分归还学说（李比希） 内容： 1）随着作物的每次收获，必然要从土壤中取走大 量养分 2）如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐 下降 3）要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部 养分,（二）最小养分律（李比希） 要点： 1）作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约。也就是说，决定作物
15、产量的是土壤中相对含量最少的养分 2）而最小养分会随条件变化而变化，如果增施不含最小养分的肥料，不但难以增产，还会降低施肥的效益。 2. 意义：强调施肥要有针对性,最小养分律示意图,最小养分随条件而变化的示意图,（三）限制因子律（布来克曼） 最小养分律的扩大和延伸 1. 含义：增加一个因子的供应，可以使作物生长增加。但在遇到另一个生长因子不足时，即使增加前一个因子，也不能使作物增产，直到缺少的因子得到满足，作物产量才能继续增长。 2. 意义：施肥既要考虑各种养分供应状况，又要注意与生长有关的环境因素。,（四）报酬递减律 1. 含义：在技术条件相对稳定的情况下，随着施肥量的增加，作物的总产量是增加的，但单位施肥量的增产量却是依次递减的。 2. 意义：揭示了作物产量与施肥量之间的一般规律；第一次用函数Y=A(1-e-cx)关系反映了肥料递
