中量营养元素与肥料

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1、中量营养元素与肥料 中国阿拉伯化肥有限公司企业培训教材 沈兵 随着氮磷钾化肥用量的增加和瓜菜产量的提高，作物需要的中量元素钙、镁、硫的施用已被人们日益重视。这些中量元素不仅能提高瓜菜等作物的产量、品质，增强其抗病能力，而且对平衡协调土壤中的营养元素和改良土壤起到了良好的作用。 1.1 硫及含硫肥料 根据大量土样分析结果，约有 30%样本缺硫。施用硫肥粮食作物可增产 510，油菜、土豆可增产 1015。农田中硫有多种来源，主要是过磷酸钙、有机肥和大气沉降，近年硫的投入有所减少。过磷酸钙、磷石膏和硫磺是廉价的硫源。 我们在施肥基本知识中已经提到，人们常把植物需要量占干物重 0.1%以上的硫、钙、镁

2、称为中量营养元素。植物吸收硫(S)的数量一般与磷(P)相近，因植物种类不同而有较大差异。这种差异可反应在植物籽粒的含硫量上，如禾本科在 0.2%以下，豆科 0.2%0.3%，十字花科可高达 1。我国农民施用硫肥的历史可追溯到明代，但发展不快，近年土壤缺硫有增加的趋势。国外如孟加拉、印度等国土壤缺硫已比较严重，因而把硫称为继氮、磷、钾后的第四个大量营养元素。硫在植物体内的主要生理功能是： 硫是胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的组成分； 硫与叶绿素的形成有关，严重缺硫时作物新叶黄化； 是维生素 B1和一些酶的组分； 形成十字花科植物的糖苷油和洋葱、大葱、大蒜中的辛辣物质； 增加某些作物的抗寒、抗旱能力。

3、 我国土壤全硫含量大多在 100mg/kg500mg/kg， 南方土壤全硫中 90左右是有机态硫，北方土壤有机硫的比例稍低，约为 60左右。根据南方 18 个省 10,041 个土样和北方 11 个省(市)11459 个土样测定有效硫的结果，约有 30的土样缺硫。各种土壤类型上均有含硫高的和含硫低的土样，但粘性母质发育的土壤含硫高于砂性母质发育的土壤。 植物吸收硫的形态是硫酸根(SO42-)和亚硫酸根(SO32-)。施用硫肥的增产效果，一般南方略高于北方，油菜、大豆和花生等略高于小麦、玉米和水稻。根据我们 1996 年2000 年和江西、湖北、河南、陕西、吉林、黑龙江 6 省合作，在水稻、玉米

4、、小麦、油菜、大豆上做的 99 个田间施用硫肥试验结果，粮食作物增产 510，油菜、大豆增产 1015，但不同地点和同一地点不同年份的增产效果不稳定。 我国土壤缺硫和施用硫肥的效果从总体上看不如磷、 钾肥， 其原因是由于农田生态系统中硫有多种来源。其中数量最大的是随化肥施入的硫。化肥中又随同普通过磷酸钙(以下简称普钙)施入的硫数量最大。长期来国产磷肥中普钙占总产量的 70以上，由化工部门的资料计算，19951998 年的 4 年中，仅每年生产的普钙含硫达 322.8 万吨，加上硫酸铵和硫酸钾(包括进口)中的硫，合计通过化肥施入农田的硫，为每年 348.2 万吨。同时，有机肥中的硫每年达到 14

5、4.0 万吨。 我国能源 75以上是煤， 随同燃煤废氧排入大气中的 SO2沉降到地面的硫超过 600 万吨，但沉降到农田的不到 10，有 64.4 万吨。仅此三项(化肥、有机肥和大气沉降)我国农田硫的总投入量达到 556.6 万吨。按 20 亿亩耕地计算，每亩达到 2.78kg，而一般认为每亩有 3kg 硫即可满足大部分作物的需要。 这里还没有包括随灌溉水进入农田的硫。近年还有研究表明，在地下水位较高的地区，作物还可吸收利用地下水中的硫。当然，进入农田的硫也有各种损失途径，如随水土流失，随水流下渗等。可见农田硫的投入产出，是一个比较复杂的问题。但是，近年我国农田土壤缺硫有发展的趋势，这和以下原

6、因有关： 高浓度不含硫或很少含硫肥料(如尿素、磷酸铵、重过磷酸钙)的增加，含硫肥料(如普钙、硫酸铵)用量和比重的下降。 有机肥料用量下降。 煤烟排放逐步得到治理。 由于硫投入在地区间分布不均， 土壤硫素状况和作物需硫量有较大差异， 目前局部地区农田缺硫和需要施用硫肥的情况仍然较为普遍。 由于国内硫酸铵的用量不多， 硫酸钾大多用在不宜施用氯化钾的需钾量较大的作物上。 因此， 比较现实的方法是在缺硫土壤和需硫量大的作物上施用普钙或磷石膏(磷酸铵厂的副产品)。磷石膏的用量，一次每亩可用 10kg20kg作基肥。 在不易找到磷石膏的情况下也可以用硫磺， 水稻每亩用 0.5kg1kg 沾秧根或 2kg3

7、kg 做基肥。我国大部分地区水热条件较好，硫磺入土后易氧化，形成作物可以吸收利用的硫酸根。但粉末状的硫磺施用困难，国外常把硫磺进一步碾碎，加各种粘结剂造粒，成为市场上各种各样的商品硫肥。 1.2 钙及含钙肥料 土壤中钙含量丰富，作物缺钙，除少数酸性土壤外，主要是吸收，运输和分配问题。施用石灰和石膏有改良土壤和为作物补钙的作用。 水溶性钙肥主要有硝酸钙和氯化钙， 可在作物急需补钙时施用。 钙是植物必需的营养元素，在植物体中的含量为干重的 0.5% 左右，双子叶植物的含钙量平均在 0.5%以上，单子叶植物平均在 0.3%0.5%。豆科作物和蔬菜是需钙量高的作物。在我国，农民也有施用含钙物料如石灰、

8、石膏的习惯，但大多从改良土壤出发，很少考虑作物的钙营养问题。钙在植物体内的主要生理功能是： 稳定细胞壁和细胞膜。钙与果胶酸结合，形成果胶酸钙，构成细胞壁的中胶层，使细胞与细胞连成组织，并使植物器官有一定的机械强度。细胞质膜外侧的钙，与类脂物质结合，提高膜的稳定性和对 K+、Na+、Mg2+等吸收的选择性，并防止细胞内糖分、氨基酸等的外渗。 钙是某些酶的组分。它与钙调蛋白(CAM)结合，能激活一些酶，并与细胞中的信息传递有关。 在细胞内的液胞中，钙与阴离子中和，对阴阳离子起平衡作用。有些植物在液胞中形成溶解度很低的草酸钙，有调节细胞的渗透作用。 钙能促进细胞壁的形成和细胞分裂，有利根的伸长和生长

9、。 钙还有延缓植物衰老的作用。 植物从土壤中吸收钙的形态是 Ca2+。 土壤中的钙存在的形态有四种， 即有机物中的钙、矿物态钙、代换性钙和土壤溶液中的钙。有机物中的钙只占土壤总钙量的 0.1%1%。有机物分解后可以被作物吸收。土壤矿物中的钙占总钙量的 4090，是钙的主要形态，但绝大部分不能直接被植物利用， 是植物可利用钙的一个来源。 土壤胶体表面吸附的代换性钙从几十到几百毫克每千克， 与其他离子相比数量最多， 是 Mg2+的 28 倍， K+的 10 倍左右。大致以北纬 33为界线，33以南为含钙低、盐基不饱和土壤；33以北为盐基饱和土壤，在代换性阳离子中，7590是钙离子，含钙丰富。可见钙

10、营养和钙肥的研究工作，应侧重在南方，但也不是说北方不存在作物缺钙问题。单测土壤交换性钙，往往很难作为土壤钙营养的批标，因为钙的有效性还受钙饱和度，陪补离子等因素的影响。 不同植物对钙的需要量有很大差异。 在当前种植业结构调整中， 蔬菜和果树的缺钙问题值得特别重视。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先易腐烂、死亡。幼叶卷曲，叶缘开始变黄并逐渐坏死，如甘兰和莴苣等出现焦叶病，大白菜的“干烧心”，番茄、辣椒、西瓜等的脐腐病，苹果的苦痘病和水心病等。作物出现缺钙症状，甚至在含钙丰富的石灰性土壤上仍然可以出现缺钙症状，和钙的吸收、运输、分配有密切关系。首先，植物只有根尖一小部分(根毛区以下的幼嫩部分

11、)能通过质外体途径吸收并短距离运输钙，使之到达根的中柱。而离根尖稍远部位的内皮层细胞形成木栓化组织(称为凯氏带)，阻止了钙的质外体移动。而植物的整条根都可以吸收磷、钾。第二，钙进入中柱后的长距离运输主要在导管中进行。蒸腾作用旺盛， 生长素产生多的部位对钙的竞争能力强。 例如果树的新梢比果实往往能得到更多的钙。第三，钙进入植物体后，在某一部位一旦淀积下来，就难以通过韧皮部再转移到其他部位。 含钙的物料种类较多，如石灰、石膏既有改良土壤，又有补钙的作用。普通过磷酸钙，重过磷酸钙、 钙镁磷肥和钢渣磷肥， 既是磷肥， 又是含钙的肥料。 这在生产中已经广泛使用。这里着重介绍水溶性钙肥硝酸钙。因工艺不同，

12、硝酸钙常有两种产品，一种是四水硝酸钙Ca(NO3)2 4H2O， 含氮 11.8%， 含钙 16.9%。 另一种是十水硝酸钙(5Ca(NO3)2 NH4NO3 10H2O)，含氮 15.5%，含钙 19。前者为结晶状，难以造粒，吸湿性很强。后者可以造粒，并加入防吸潮、防结块剂等，使之便于在农业上使用。这两种产品国内均已开始少量生产。1992年1994 年中国农科院土肥所在华北地区的大白菜、番茄、芹菜、黄瓜等蔬菜上做过 37 个土施硝酸钙和 14 个喷施硝酸钙(用的是十水产品)的试验，取得了减轻缺钙症状，增产增收的效果。1997 年1998 年在苹果上曾用45Ca 标记，做过喷施氯化钙的试验，证

13、实喷钙的适宜时期是幼果形成一个月以内，氯化钙的浓度以 0.25%0.5%为宜，添加萘乙酸等生长调节剂有助于钙的吸收。钙宜直接喷在幼果上，可明显减轻苹果苦痘病，提高果实硬度和耐贮藏性，增加产量、改善品质。 1.3 镁及含镁肥料 在南方红壤地区作物缺镁较为常见，可施用含镁的钙镁磷肥和水溶的硫酸镁、氯化镁。 镁在植物体中的含量一般高于硫而低于钙，占植物体干重的 0.1%0.6%。豆科植物的含镁量是禾本科植物的 23 倍。镁在植物体不同部位的分布，以种籽含镁较多，茎、叶次之，根系很少。这和钙在植物体中的分布不尽相同。镁的营养生理功能主要是： 是叶绿素的组成分， 成熟的叶片中， 大约有 10的镁结合在叶

14、绿素中。 同时镁也参与叶绿体中 CO2的同化作用， 促进光合作用。 参与蛋白质的合成。 叶片中约有 75的镁结合在核糖体中，对核糖体的结构起稳定作用，而核糖体是蛋白质合成所必需的基本单元。 是多种酶的活化剂并参与一些酶的构成。因此，植物缺镁叶绿素减少，在下部叶片上先出现失绿症，光合作用减弱，碳水化合物和蛋白质的合成受到影响。 土壤中全镁的含量变幅很大，从 0.1%至 4，平均为 0.6%。自南往北，自东往西，土壤中镁的含量呈增加趋势，与钙的情况相似。例如南方土壤含镁量为 0.06%1.95%，平均0.5%左右；北方土壤为 0.5%2%，平均 1左右。而西北地区的栗钙土、棕钙土含镁(Mg)高达

15、3以上。土壤中镁的形态与钙一致。有机物中的镁只占土壤全镁的 1以下。矿物态镁以硅酸盐、碳酸盐等形态存在，并且常与钙伴生，例如白云石是 CaCO3 MgCO3。矿物态镁占土壤全镁的 7090，不溶于水，但大多可溶于酸中。其中用稀酸可提取的酸溶性镁(不是代换性镁)，可看作是植物有效镁的贮备和补充，可称为缓效性镁，可占全镁量的525，近年已引起研究者的重视。代换性镁是吸附在土壤胶粒表面，能够被其他阳离子代换下来的镁，占土壤全镁的 120，平均为 5。存在于土壤溶液中的水溶性镁，每千克土壤只含有几个到几十个毫克， 与水溶性钾不相上下。 代换性镁与水溶性镁合称土壤有效(态)镁，是评价土壤镁素状况的重要指

16、标。但国内外评价土壤缺镁的标准都不一致，我国常把土壤有效镁低于 50mg/kg，或低于 40mg/kg 作为缺镁，需要施用镁肥。同时，还要考虑代换性镁占阳离子代换量的百分数(即代换性镁的饱和度)，低于 10有缺镁可能。植物吸收的镁是 Mg2+，土壤中的 Mg2+与 Ca2+、K+、NH4+离子有拮抗作用。一般认为代换性钙与代换性 Mg2+，之比(Ca/Mg)大于 6.5，代换性钾与代换性 Mg2+，之比(K/Mg)大于 0.4，容易产生缺镁。 由于镁是叶绿素的组分，缺镁常表现为叶片失绿。镁在植物体内易移动，失绿常从植株下部叶片开始。起初在叶尖或叶缘的叶脉间由淡绿变黄，进而向叶片基部扩展，但叶脉仍保持绿色。禾本科作物叶脉平行，失绿呈条状；双子叶植物叶脉为网状，失绿呈斑点状。在失绿过程中常出现紫色，严重时整个叶片干枯。不同作物缺镁的症状可有所不同。植物潜在缺镁时没有明显症状，要通过植株分析和施用镁肥的试验加以判