第四章植物的钾素营养与钾肥

植物的钾素营养与钾肥第四章我国长期以来施用有机肥料和草木灰，由此每年土壤中钾素部分得到补充，加之土壤钾含量较氮、磷丰富，故在以往施用钾肥较少。近年来，由于作物单位面积产量不断提高，高产品种的引入和推广，氮磷用量的增加，以及有机肥用量的减少，不少地区出现了缺钾症状。我国开始大面积施用化学钾肥是在80年代以后，80年代以前对化学钾肥只有小范围的田间试验，尚无大面积应用，我国严重缺钾土壤（速效钾为50ppm）和一般缺钾土壤（速效钾50-70ppm）总计已达3.4亿亩。第一节钾的营养作用一、植物体内钾的含量及其形态与分布钾在作物体内含量较高，一般都超过磷，例如每生产500Kg稻谷需N8.0-12.5Kg、磷(P2O5)3.0-5Kg、钾(K2O)7.0-15.5Kg。高产作物总钾的含量非但超过磷，甚至超过氮。与氮，磷不同，钾不是以有机化合物形态存在，而是以离子态、水溶性盐类或吸附在原生质表面上等方式存在。钾主要分布在代谢活跃的器官和组织中，禾谷类作物中茎叶籽粒。在体内有较大的移动性，随作物生长，不断由老组织向新生幼嫩部位转移，再利用率高，缺乏症也从老叶开始发生。二、钾的营养功能（一）促进酶的活化生物体中约有60多种酶需要钾离子作为活化剂。钾所能活化的酶分别属于合成酶类，氧化还原酶类和转移酶类，参与糖代谢，蛋白质代谢与核酸代谢等生物化学过程。钾离子能促进酶促反应的可能原因是：1、由于钾的存在，有利于酶蛋白与辅酶结2、钾离子水合度小，其水合离子的直径比水合度大的Li+Na+要小的多，容易进入酶的活化部位。合形成全酶，使酶处于正常的活化状态；（二）促进光能的利用,增强光合作用K+能保持叶绿体内类囊体膜的正常结构，K+又能促进类囊体膜上质子梯度的形成和光化磷酸化作用。ATP的形成还能使氧化态辅酶Ⅱ（NADP+）转变为还原态辅酶Ⅱ(NADPH)，促进CO2的同化。钾还能通过影响气孔的开闭，调节CO2透入叶片和水分蒸腾的速率。糖酵解过程中，磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶均需K+和Mg2+离子作活化剂。植物正常呼吸作用，其末端氧化酶为细胞色素氧化酶。（三）有利于植物正常呼吸作用,改善能量代谢1、碳水化合物的合成和运转钾能使体内糖类向聚合方向转变，对棉麻等纤维类作物有其特殊意义，钾充足时，光合产物转运加快。（四）增强植物体内物质合成和转运2、增强蛋白质与核蛋白的合成钾能提高作物对氮的吸收和利用。蛋白质和核蛋白的合成均需要钾作活化剂，钾能促进豆科植物根瘤菌的固氮作用。1、增强抗冻、抗旱抗盐的能力防止脱水，使生物膜处于正常的液晶态结构，维持稳定渗透性和生理活性，因为，当钾供应充足时，膜内含有较高的糖类和钾、铜等离子的浓度，增加对水的束缚力，减少水分蒸腾，细胞就不易脱水受冻、受旱。（五）增强植物抗性2、增加植物对病虫害的抗性钾增强植物抗病性的原因可以从植物组织特征和生物化学特性来解释，钾能提高光合磷酸化的效率，形成更多的ATP,为生命活动的正常进行提供能源和促进物质代谢。这对厚壁细胞木质化，厚角组织细胞加厚，角质层发育以及纤维素含量增加有帮助，会使植物茎杆粗壮，强度增大，机械性能改善，有效的阻碍病菌入侵和虫害侵蚀，同时又提高了抗倒伏的性能。同时，缺钾或有效氮多，体内酚类化合物合成减弱，而植物抗病能力则与体内酚类化合物含量呈正相关。3、减轻水稻受还原性物质的危害淹水条件下增施钾肥，可改善水稻根部“乙醇酸代谢途径”提高根系氧化力。使水稻根际土壤的氧化还原电位升高，还原性物质总量和活性还原性物质量明显降低，防止了土壤中H2S，有机酸及Fe2+的危害。土壤钾离子主要通过扩散途径迁移达到植物根表，然后又主要通过主动吸收进入根内。植物对钾的吸收还决定于植物种类，其大致顺序是：向日葵、荞麦、甜菜、马铃薯、玉米油菜、豆科作物禾谷类作物，介质中离子组成亦影响植物对钾离子的吸收。Ca2+促进、Rb+则降低，高浓度下SO4=降低，Cl-则没影响。三、植物对钾的吸收利用钾与脂肪代谢有关，油料作物施用钾肥，产量与品质都能提高，纤维类作物、淀粉类作物等需要较多的钾。果树上，能提高果实中全糖量，还原型Vc和改善糖酸比。然而植物对钾的吸收具有奢侈吸收的特性，过量钾的供应，虽不易直接表现出中毒症状，但可能影响各种离子间的平衡，抑制作物对钙、镁的吸收，也浪费化肥用量。四.钾对作物产量与品质的影响几种大田作物钾的营养诊断指标作物指标缺低中高小麦玉米1.01.1-1.51.51-3.03.0-5.50.39-1.30-0.29-0.44-1.11-4.45-刚抽穗前的上部叶片叶片,抽雄期最下穗轴下第一叶叶片,无叶柄,苗龄45天测定部位及时期棉花大豆---1.46-5.803.073.20第二叶柄几种蔬菜作物钾的营养诊断指标作物指标缺低中高测定部位及时期黄瓜番茄甘蓝马铃薯3.03.74.4-4.95.0-2.502.50-4.95.01.8-2.52.7-3.03.5-4.04.02.52.7-3.34.0-5.05.0上部叶花期保护地上部分枝叶结果期第3、4叶片结球期上部第4、5叶片孕蕾期缺钾的主要特征：老叶和叶缘先发黄，进而变褐，焦枯似烁烧状，叶片上出现褐色斑点或斑块，但叶中部、叶脉处仍保持绿色，随着缺钾程度的加剧，整个叶片变为红棕色或干枯状，坏死脱落。但不同作物上缺钾症状也有特殊性。五.作物的钾素营养失调的症状较N、P高的多,一般为0.5－2.5％(N0.05－0.3％；P2O50.28％),平均含量1.36%.我国耕地耕层含量为2%.相对较丰富.影响因素:成土母质土壤质地土壤有机质而能被利用的只占全量的1－2％。第二节土壤中的钾素一、土壤中钾素含量土壤中钾素按照其在土壤中存在的形态和作物的有效性可分为:矿物态钾:主要存在于微斜长石.正长石.白云母中,占全钾量的90--98%,经风化后释放出有效钾才能被利用非代换性钾:固定在粘粒矿物层状结构中的钾及部分含于易风化矿物中的钾:黑云母、白云母这类钾不能被植物直接利用,是土壤速效钾的直接后备,一般占全钾量的2%以下,最高可达6%.代换性钾:它是受土壤胶粒负电荷的作用被吸附在胶粒表面,当土壤溶液钾被吸收后,可以迅速进入溶液进行补充,占速效钾总量的90%水溶性钾:是作物直接的钾素来源,占速效钾的10%,代换性钾与水溶性钾是速效性钾,占全钾量的1--2%.土壤速效钾诊断标准:＜30ppm极低30-60ppm中等100-160高＞160极高土壤中钾有下列平衡:(溶液中K+)有机体钾矿物态钾缓效性钾交换性钾水溶性钾(原生矿物钾)(层间K+)(胶体K+)二、土壤中钾的转化(一)矿物态钾的释放氧化还原反应和螯合作用、环境因素、温度、pH、螯合物等。(二)土壤中钾的固定1.钾的晶格固定:是指溶液中的钾或吸附在土壤胶体表面的交换性钾进入2:1型粘矿物如蛭石、伊利石、蒙脱石的晶片层间转化为非交换性钾,从而降低钾的有效性的现象。2.生物固定:指微生物吸收.这种固定是暂时性的。(三)土壤中钾的吸附:粘土矿物、有机质。(四)钾的释放和淋失:钾的释放即钾的有效化过程，淹水、冻垡、晒土、熏土等。钾的淋溶现象与气候条件、土壤性质等因素有关。固定作物残茬、厩肥化学肥料缓效性钾的矿物土壤中有效钾作物吸收淋洗损失径流损失(侵蚀损失)三、土壤钾素平衡钾盐沉积矿床是钾肥最主要的资源,估计世界总储量超过1400亿吨K2O、其中2/3在加拿大的Saskatchewman(萨斯喀彻温省)。第三节钾肥的种类、性质和施用我国青海柴大木盆地察尔湖是目前我国发现的最大氯化物液体钾矿资源,总储氯化钾量为1.45亿吨以上,但因交通运输条件差,限制了利用.从总的来说,我国钾肥资源的开发利用,远不能满足农业生产发展的需要。预计一、二十年内要解决或缓和我国钾肥供应不足的矛盾,一方面应充分利用有机肥、灰肥等农家肥料,以便通过生物循环来减轻对钾肥的需求;另一方面要依靠进口钾肥,并把国产和进口的有限钾肥用在缺钾最严重、需钾量最迫切的地区和作物上。氯化钾:KCl含K2O60%左右呈白色或灰黄色或紫红色结晶(Fe...)易溶于水,肥效迅速,有吸湿性,久贮后会结块,属化学中性,生理酸性肥料,施入土壤后,能同土壤胶体上的阳离子起交换作用。[土壤胶体]Ca2+Mg2++4KCl[土壤胶体]K++CaCl2+MgCl2钾肥品种比较简单,约95%是氯化钾,其它还有硫酸钾、钾镁肥及草木灰和窑灰钾肥。由钾石盐或光卤石为原料来制造成分:含K2O50-60%含Cl47%少量的NaCl、K2SO4、MgSO4性质:白色浅黄色或紫红色的细粒结晶,物理性质良好,不易吸湿,吸湿性稍大于硫酸钾,所以可能结块.溶解度大一、氯化钾KCL在土壤中的转化:在酸性土壤中,造成土壤酸化(生理酸性肥)在中酸土壤中,由于CaCl2易流失，造成土壤板结。不宜施用的作物:忌氯作物如甘薯、马铃薯、甘蔗、甜菜、柑桔、烟草、茶树、葡萄适宜施用作物有：大麦、花生、玉米、水稻、高粱、小麦、大豆、胡萝卜、芹菜、萝卜、菠菜、棉花、黄麻等。施用：作基肥和追肥,一般不做种肥.Cl-抑制种子发芽不宜施用的土壤:干旱地区的盐碱土排水不良的地区我国主要是用明矾为原料的炼Al工业的副产品含K2O50-52％易溶于水，吸湿性小，久贮不易结块，属化学中性，生理酸性肥料，白色或黄色结晶二、硫酸钾K2SO4在土壤中的转化在酸性土壤长期大量施用:SO42-+H+→H2SO4使土壤变酸（生理酸性肥料）在中性土壤长期大量施用:SO42-+Ca2+→CaSO4使土壤板结长期施用易变酸和土壤板结，也应配施石灰（特别是酸性土壤）和有机肥料。宜作基肥和追肥，还可作种肥和根外追肥，适用范围较KCl广泛，但数量少，价格高，应首先用于对氯敏感及喜硫作物上，适宜作物为：菜豆、白菜、黄瓜、茄子、辣椒、莴苣、洋葱、马铃薯、番茄、西瓜、苹果、柑桔、葡萄、桃树、烟草、茶树等。草木灰是植物燃烧后的残灰,其中含钙、钾较多,磷次之.还有Mg、Fe及少量微量元素.草木灰成分还与燃烧温度有关,过高形成硅酸钾,呈灰白色，肥效较差；温度低时,成黑色,肥效较高.草木灰钾的形态是K2CO3其次是K2SO4和KCl,均为水溶性钾,草木灰中还含有CaO呈碱性不能与铵态氮肥及腐熟有机肥混合施用.可作基肥、追肥和种肥.还可用1%草木灰浸出液根外追肥,适于各种土壤,但盐碱地生长的植物残灰,不宜再施于盐碱土壤中。三、草木灰是水泥工业的副产品含K2O8-10%。高达20%以上还含有CaO35-40%及镁、硅、硫和多种微量元素,呈灰褐色粉末，强碱性反应,吸湿性强,易结块其中90%以上的钾素是以K2SO4与KCl形态存在,1-5%以硫酸钾和硅酸钾形态存在,5％的为矿物态钾。可作基肥和追肥,但不宜作种肥,施用期间最好与湿土拌混,防粉末飞扬,不能与铵态氮肥和腐熟有机肥以及水溶性磷肥混合使用。四、窑灰钾肥1.钾镁肥:又称卤渣，是制盐工业的副产品,含K2O33%；MgO38％溶解度好,作追肥、基肥、忌氯作物不宜施用2.钾钙肥：钾长石、石灰石、石膏、无烟煤为原料制成,含K2O4.1%CaO4.16%MgO4.28%,也有SiS等元素五、钾镁肥、钾钙肥土壤供钾水平是指土壤中速效性钾的含量和缓效性钾的贮藏量及其释放速度,只有土壤钾的供应水平低于某一界限时,钾肥才能发挥肥效。土壤质地是影响土壤供钾能力的另一因素同等速效钾量：砂土粘土,但不少土不能持久,其缺钾临界指标也不一样,砂土－沙壤土85ppm；砂壤土－壤土为100ppm；粉砂土-粘土125ppm。第四节钾肥的合理分配和使用一、土壤供钾能力与钾肥肥效油料作物、薯类与糖用作物、棉麻作物、豆科作物、烟草、茶、桑、需钾量较多,果树需钾量也多，禾谷类作物或禾本科牧草一般需钾量较少作物不同生育期的差异,一般禾谷类作物在分蘖－拔节期需钾肥较多,开花后期明显下降,蔬菜如茄果类在花蕾期。对一般作物来说,苗期对钾最为敏感,但与磷、氮相比其临界期的出现要晚些。因此应首先用于需钾量多，效应显著的作物(或品种)上。二、作物种类与钾肥效应三、深施•土层较深处,土壤水分变化小,土壤固定小钾肥宜深施、早施和相对集中施钾肥应当深