植物的矿质营养、化学肥料与水稻施肥

植物的矿质营养与施肥植物的矿质营养一、矿质元素的概念矿质元素是指除碳、氢、氧以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。真正用实验的方法研究植物营养的学者是荷兰医生并炼金术士范•海尔特蒙（1577—1644），他把2.27kg重柳树枝条栽种在90kg的土壤中，只浇水不施肥，5年后枝条重76.7kg，土壤减重0.06kg。因此他认为植物从水中获得营养。增重？光合水分去向？蒸腾实验一1699年，英国的伍德沃德用不同的水（雨水、河水、泉水、菜园土浸出液和下水管道水）培养薄荷枝条。证明植物从土壤中获得营养菜园土浸出液中生长最好实验二2.判断植物必需的矿质元素的标准a.不可缺少性：缺乏该元素时不能完成生活史。b.不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不能恢复。c.直接功能性：缺素症状是由元素直接作用，并不是通过影响土壤、微生物等的间接作用。（二）植物必需的矿质元素3.植物必需元素列表、（二）植物必需的矿质元素必需元素大量元素来自水和CO2：碳(C)、氢(H)、氧(O)来自土壤：氮(N)、磷（P）、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫（S）微量元素：铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼（Mo）、硼(B)、氯(Cl）共16种＋硅(Si),钠(Na),钴(Co),镍(Ni),硒(Se),铝(Al)（二）植物必需的矿质元素4.主要作物对主要矿质元素的需求量水稻：N:P2O5:K2O=1.0:0.5:1.5小麦：N:P2O5:K2O=1.0:0.42:1.2油菜：N:P2O5:K2O=1.0:0.40:1.0玉米：N:P2O5:K2O=1.0:0.35:0.95西瓜：N:P2O5:K2O=1.0:0.21:1.08大豆：N:P2O5:K2O=1.0:0.20:0.30马铃薯：N:P2O5:K2O=1.0:0.40:2.0一、植物必需的矿质元素（一）植物体内的元素小部分氮大部分硫全部的磷全部的金属元素植物体水分10~95%干物质5~90%C、H、O、N以气体形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失挥发部分灰分元素有机物90%无机物10%燃烧二、植物必需矿质元素的生理作用N：生命元素－－氨基酸、核酸、激素、维生素等P：1）是核酸、磷脂的组成成分2）可合成ATP、NADPH等参与能量代谢。3）参与光合产物的运输K：1）调节气孔开闭2）促进糖分转化和运输3）是某些反应中酶的活化剂N、P、K都是可移动元素，缺乏时老叶先出现症状。二、植物对缺氮的反应植株矮小、细弱，叶呈黄绿、黄橙等非正常绿色；基部叶片逐渐干燥枯萎；根系分枝少；禾谷类作物的分蘖显著减少，甚至不分蘖；幼穗分化差，分枝少，穗形小，作物显著早衰并早熟，产量降低。上：从左到右依次为：小麦，番茄，苹果，甜菜；下：从左到右依次为：马铃薯，马铃薯，菜豆，大麦。缺氮典型症状：植物生长矮小，分枝、分蘖少，叶片小而薄；叶片发黄发生早衰，且由下部叶片开始逐渐向上。三、植物对缺磷的反应生长延缓，植株矮小。水稻、小麦等禾谷类作物表现为返青慢，形成“僵苗”，分枝和分蘖少，叶片小而长，直立呈“一柱香”。植物缺磷的症状常首先出现在老叶；缺磷的植株因为体内碳水化合物代谢受阻，有糖分积累而形成花青素(糖苷)，许多一年生植物的叶片和茎呈现典型症状：紫红色。上：白菜，甜菜，小麦，油菜；下：玉米，玉米，大麦，豌豆缺磷典型症状：分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。一炷香型水稻苗期时植株矮小，因为碳水化合物代谢受阻，植物体内易形成花青素，如玉米的茎常出现紫红色症状。缺磷导致成熟期禾谷类作物籽粒退化较重，如玉米秃尖自左至右，依次为油菜幼叶至老叶，缺磷油菜叶片从暗紫发展至紫红色。幼叶老叶缺磷图为缺磷的油菜叶片，缺磷使体内碳水化合物代谢受阻，糖分积累，形成紫红色。缺磷使柑桔果实变小棉花缺磷症状缺磷导致作物植株矮小，禾谷类作物分蘖减少，叶色暗绿（左：缺磷，右：对照）缺磷导致小麦成熟期推迟黄瓜缺磷左边为缺磷植株右边为正常植株左为缺磷的最老叶右为缺磷的较老叶油菜缺磷：深紫色的叶片正在转红色芹菜缺磷：生长矮小，叶色发暗，蓝绿色、老叶发黄、提前死亡脱落。图为缺磷的大豆叶片，缺磷使体内碳水化合物代谢受阻，糖分积累，形成紫红色四、植物缺钾症状缺钾的主要特征：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。上：草莓，菜豆，番茄，马铃薯；下：苹果，甜菜，燕麦，豌豆缺钾典型症状：植株茎杆柔弱,叶色变黄而逐渐坏死。叶缘焦枯而生长缓慢，叶子发生皱缩。缺素病症首先出现在下部老叶。水稻缺钾症状•水稻缺钾下位叶尖和叶缘黄化，老叶逐渐枯萎；•节间缩短，生育延迟；•果穗变小，穗顶变细不着粒或籽粒不饱满；•穗易感病。水稻缺钾上：玉米，菜豆，白菜，番茄下：花椰菜，苹果，燕麦，马铃薯缺镁典型症状：叶片贫绿，从下部叶片开始，叶肉变黄而叶脉仍保持绿色，严重缺镁时可引起叶片的早衰与脱落。玉米缺镁症状蔬菜缺镁蔬菜缺镁缺镁上:白菜，草莓，花椰菜，甜菜；下：燕麦，苹果，马铃薯，甜菜缺铁典型症状：幼芽幼叶缺绿发黄,甚至变为黄白色,而下部叶片仍为绿色。蔬菜缺铁蔬菜缺铁水稻缺锌梨树缺锌柑橘缺锌水稻缺钙蔬菜缺钙蔬菜缺钙蔬菜缺钙蔬菜缺硼蔬菜缺硼蔬菜缺硼油菜缺硼油菜缺硼油菜缺硼肥料和施肥二、肥料概念及分类肥料：是提供植物必需营养元素或兼有改变土壤性质，提高土壤肥力功能的物质。肥料分类:肥料有机肥料生物肥料化学肥料氮肥磷肥钾肥中微肥复合肥化学肥料化肥是化学肥料的简称，化学肥料是指用化学方法制造或者开采矿石，经过加工制成的肥料，也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等。三、氮肥空气成分比率正常的空气成分按体积分数计算是：氮(N2)占78.08％，氧(O2)占20.95％，氩(Ar)占0.93％，二氧化碳(CＯ2)占0.03％，还有微量的惰性气体，如氦(He)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)等。臭氧(O3)、氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)氮的固定：把大气中的氮转化为氮的化合物叫做氮的固定。包括：①自然固定：豆科植物固氮、雷雨天产生NO气体；②人工固定：合成氨等。合成氨1.合成氨的适宜条件：（1）压强：20～50MPa（2）温度：500℃（3）催化剂：铁触媒（以Fe为主体的多成分催化剂）N2+3H22NH3铁触媒500℃20～50MPa（一）植物吸收氮素的形态铵态氮（NH4+）硝态氮（NO3-）酰胺态氮（CO(NH2)2）（二）铵态氮肥的基本性质铵态氮肥:1、溶于水,肥效快,作物能直接吸收利用.2、肥料中的NH4+易被土壤胶体吸附,部分进入黏土矿物的晶层被固定,不易造成损失.3、在碱性环境中氨易挥发4、在通气良好的土壤中,铵态氮肥经过硝化作用转化为硝态氮,易造成氮素的淋洗和损失.（1）性质：含N17％；白色粉末结晶，易分解挥发。20oC以下基本稳定，温度高、湿度大时分解很快，32oC暴露15天几乎全部分解。pH8NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O`（2）施用:可做基肥、追肥，不宜做种肥，选低温季节施。(3)防挥发:合理施肥、造粒、包膜。1.碳酸氢铵（碳铵）NH4HCO32.硫酸铵(NH4)2SO4含N20.2－21％（1）性质：白色结晶，易溶于水。化学性质稳定，吸湿性小，不易结块。有良好的物理性质，便于贮藏。含S24％，生理酸性强。pH4~5在碱性土壤上同样存在NH3挥发，由于会形成CaSO4，NH3损失量比NH4Cl高20％。（2）施用：可做基肥、种肥和追肥，喜S作物效果好，水田不宜施用。3.氯化铵NH4Cl含N25－26％联合制碱工业的副产品（1）性质：白色结晶，易吸湿结块，易溶与水，是生理酸性肥料。与(NH)2SO4类似，生理酸性比(NH)2SO4大。含Cl65－66％。（2）施用：基肥、追肥，不宜做种肥。“忌氯作物”－－草莓、甘蔗、薯类、葡萄等不宜施用。土壤中铵态氮肥变化示意图氨气124NH4+NH4+3铵态氮肥铵态氮肥硝酸态氮土壤胶粒（三）酰胺态氮肥－尿素（CO(NH2)2）(1)含量和性质①学名碳酰二胺，含N46％，固态肥料含N最高的单质氮肥。②白色颗粒结晶。③易溶于水，易吸湿，特别是在温度大于20℃、相对湿度80％时吸湿性更大。④尿素制造过程中，温度过高，会产生缩二脲，尿素中缩二脲含量应2.0%。尿素（CO(NH2）2N=46%（2）施入土壤后的转化①土壤对其吸附力较弱，易淋失。②土壤中在脲酶作用下分解成铵态氮。CO(NH2)2NH4HCO3+(NH4)2CO3+NH4OH土壤温度、水分、酸度影响分解速度。一般温度为7℃转化率100％时需要7－10天，温度为30℃时仅需1天。尿素CO(NH2)21(NH4)2CO32NO3NH4+NH4+3尿素在土壤中的转化示意图土壤胶粒淋失③施入土壤后对土壤pH值的影响较小，尿素转化为NH4+-N后，局部碱性增强，随硝化作用的进行和作物的吸收，平缓了土壤酸度的变化。④不残留任何副成分。（2）施入土壤后的转化（四）氮肥施用后的损失途径氨挥发硝化反硝化淋失氮素的挥发NH4+NH3+H+NH3+H2ONH4+OH-土壤水分依据土壤的PH硝化作用NH4+NO2-NO3-硝酸细菌亚硝化细菌NH4+供应硝化细菌的数量土壤的pH土壤透气性土壤水分温度影响硝化作用的因素反硝化作用NO3-N2ON2反硝化细菌NO3-含量土壤水含量停滞在土壤中的水加速反硝化作用有机物的分解和其他碳源碳源需要细菌分解温度温度增加硝化作用增强氮素淋洗NO3-土壤对不同氮肥的吸持力比较碳酸氢铵硫酸铵氯化铵硝酸铵尿素土壤相对吸持量1008776629土柱中的相对淋失量100248356----1339碱性土壤6天挥发量（%）表施20.512.9--------10.5覆土0.81.68--------1.09（五）氮肥的合理施用①根据土壤肥力；②根据土壤质地；③根据土壤酸碱度；④根据土壤水分。1.根据土壤条件2.根据肥料特性①铵态氮肥宜作基肥，但不能与碱性肥料混合施肥，且要及时覆土或耙田；②尿素肥效较慢，要适当早施；尿素易流失，要注意不要大水施肥或施肥后大水漫灌；③氮肥与有机肥配施，与磷钾肥配施，可提高肥料利用效果；④分次施肥均能提高肥料利用率。①不同作物氮的需要量及敏感程度不同；②不同作物对氮素类型有不同程度的反应；③忌氯作物不要施用含有Cl-的肥料；④不同生育期需氮量不同。3.根据作物需肥特性水稻：是典型的喜铵作物，施用铵态氮效果好，同时硝态氮在土壤中容易淋失或反硝化脱氮损失。四、磷肥一般按磷肥中磷的有效性或溶解度不同分为：1）水溶性磷肥：肥料中的磷能被水溶解出来的磷肥。如：过磷酸钙、重过磷酸钙等2）弱酸溶性磷肥：肥料中的磷素能被2%的柠檬酸或中性柠檬酸铵溶解出来。如：钙镁磷肥。3）难溶性磷肥：肥料中的磷能只能被强酸所溶解的磷肥。如：磷矿粉。(一)、水溶性磷肥的性质过磷酸钙：灰白色粉末，一水磷酸一钙[Ca(H2PO4)2·H2O)]：占30～50％，有效磷(P2O5)12%～20%，硫酸钙40%～50%(含钙、镁、硫等多种养分)。含有3～5%的游离酸等较多杂质，有吸湿性，有效磷大部分溶于水，水溶液呈酸性反应。重过磷酸钙：深灰色颗粒，有效磷（P2O5)36%～52%，不含硫酸钙，有效磷大部分溶于水，水溶液呈酸性反应。2.在土壤中的转化(1)溶解过程与化学沉淀(固定)作用①溶解过程：异成分溶解反应式：Ca(H2PO4)2•H2O+H2OCaHPO4•2H2O+H3PO4水溶性磷肥施入土壤后，很容易发生化学固定，也可缓慢进行阴离子吸附固定，或生物固定、闭蓄态固定，化学固定是最主要的固定形式异成分溶解，pH降低发生水溶性磷的固定(二)弱酸溶性磷肥含义：能溶于2％的柠檬酸或中性柠檬酸铵溶液的磷肥特点：溶于弱酸，肥效较水溶性磷