页数：73页文件大小：3.97 MB来源： 植物营养与肥料ppt课件
本课件沿植物体组成、营养元素分类、根系吸收机理、环境条件、营养特性与施肥原理逐层展开，说明16种必需营养元素与有益元素，解析截获、扩散、质流三种迁移方式及载体学说与离子泵学说。
第一章章标题页，本章讲解植物营养成分、养分吸收与施肥原则。
物质和能量的“大循环”人类施肥活动根本目的是调节这一环节,
第一节植物的营养成分植物体：水(75-95%) 干物质(5-25%) (占鲜体重)干物质：挥发性气态元素: C、H、O、N (90%以上)不挥发物质(灰分) :P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B、Cl、Si、Na、Co、Al、Ni、V、Se等。
目前已在植物体内检出70余种矿质元素.一.植物体的组成
盐土中生长的植物体内含钠较多，说明土壤环境决定植物元素组成。
酸性土壤上生长的植物体内含铝较多，反映土壤酸度对元素吸收的影响。
水稻、小麦等禾谷类作物体内含硅较多，硅为其生长发育的有益元素。
马铃薯、甘薯等块茎块根类作物含钾较多，对钾素需求量大。
豆科作物因根瘤共生固氮，体内含氮量高于一般作物。
二.营养元素的分类营养元素在植物体内的含量不同，所引起的作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元
大量与微量没有严格的界限,随着环境的变化微量元素含量可超过大量元素含量。 目前已发现16种必需营养元素:大量营养元素：C H O N P K Ca Mg S (占植物干重的0.1%以上)微量营养元素：C ( 1800 )、N(1804)、P ,K, Ca, Mg ,S ( 1938 )Fe Mn Cu Zn B Mo Cl(一般占植物干重的0.1%以下)
任何一种营养元素的特殊功能都不能为其它元素所代替。
不可代替律:
在16种营养元素之外，还有一类营养元素，它们对一些植物的生长发育具有良好的作用，或为某些植物在特定条件下所必需，但不是所有植物所必需，人们称之为“有益元素”。 其中主要包括：Si Na Co Se Ni Al 等。 水稻Si、固氮作物Co、甜菜Na等。
营养元素吸收形态生物化学功能第一组C、H、O、N、SCO2、HCO3-、H2O、O2、NO3-、NH4+、N2、SO4=、SO2离子来自土壤溶液气体来自大气是有机物质的主要组成成分，是酶催化过程中原子团的必需元素。 通过氧化还原反应而同化第二组P、B、Si来自土壤溶液中的磷酸盐、硼酸和硼酸盐、硅酸盐与植物中天然醇类进行酯化作用，磷酸酯参与能量转换反应第三组K、Na、Mg、Ca、Mn、Cl来自土壤溶液的离子一般功能：形成渗透势特殊功能：使酶蛋白的构造成为最佳状态，以利酶的活化作用。
两种作用物之间的桥梁联结，使非扩散和扩散的阴离子平衡第四组Fe、Cu、Zn、Mo来自土壤溶液的离子或螯合物主要以螯合物结合于辅基内，通过这些元素原子价的变化而传递电子按其生化作用和生理功能进行分类
一.植物吸收养分的器官和途径根冠根毛区伸长区分生区
吸收途径叶面(包括茎表面)：CO2O2H2O SO2叶面渗透也可吸收矿质元素,如喷施尿素KH2PO4微量元素等。 介质溶液细胞壁水膜细胞壁(自由空间)原生质膜细胞内部无论那种方式都是按以下途径吸收:
由三部分组成: 1. 细胞间隙2. 细胞壁微孔3. 细胞壁与原生质膜之间的空隙
速度较快,但要求水分和离子浓度足够大。
速度较慢,每天只有几毫米.离子浓度及含水量影响P、K扩散。
是植物吸收养分的初级阶段。
如逆浓度吸收(代谢吸收)。
载体学说: 生物膜上具有某些分子,它们有载运离子通过生物膜的能力,它们对某种离子具有专性结合点,因而可以选择性的运载某种离子通过生物膜目前，从能量的观点和酶的动力学原理来研究植物主动吸收养分的原因，提出载体学说和离子泵学说。
载体学说比较完善的从理论上解释了关于离子主动吸收中的三个基本过程：A 离子选择性吸收B 离子通过质膜C 在质膜中转移和离子吸收与代谢作用的密切关系
指离子泵可以在逆电化学势梯度的情况下将离子泵入或泵出细胞膜。 细胞膜上的蛋白质复合体(ATP酶)，它使ATP分解,放出能量,驱使H+泵出膜外.这样模跨质膜或产生pH梯度,因而促使膜外阳离子吸收到细胞中去,这样抵消了膜的电化学势,需要再分解ATP重复上面的过程。
ATP＋H2O-----------OP(OH)3＋ADP-＋H+阴离子也是由这种形式进行的：ADP-＋H2O----------ADP＋OH－离子泵学说:
离子通道(Ion Cannel)是另一种吸收养分的形式,它也是由一类离子载体组成的,如由两个短秆菌肽A组合在一起即为一个离子通道,允许K+、Na+通过,而不允许Cu2＋、Mg2+通过。
阴离子进入与细胞色素系统密切相关，细胞色素中心部分含有铁原子，铁由二价变三价，导致细胞色素的还原与氧化，阴离子便沿着电子传递的相反方向进入细胞。
质子－阴离子“共运输”阴离子先同质子结合而质子化，带正电荷，可为带负电的细胞质所吸引，所以阴离子吸收与阳离子的吸收在原理上是类同的，不同的是在阴离子吸收的同时，质子又返回细胞质内。 使膜外H+浓度降低，因而植物吸收阴离子后会使介质中pH值提高。
例如：大麦吸收赖氨酸，玉米吸收甘氨酸，水稻幼苗能直接吸收各种氨基酸或核甘酸及核酸。 究竟有机养分以什么方式进入根细胞，尚无肯定结论。 有机养料的吸收由膜上透过酶作为载体运入细胞，这个过程需消耗能量。 也有人用“胞饮”现象了解释有机物的吸收。
如蓖麻、松树根尖都有这种现象。
（A）(B)(C)(D)(E)(F)
根外营养:植物叶片(包括一部分茎)吸收养料并营养其本身的现象。
意义:当土壤环境和水分过多或过干等造成根系营养吸收受阻或作物生长后期根系活动衰退时,叶面吸收养料可以弥补根系吸收养料不足,但只能做为根系营养的一种补充,而不能代替。
自1844年法国植物学家E.Gris把FeSO4溶液涂抹在发黄的葡萄叶片上用以矫正因缺铁引起的黄叶病以来，叶面施肥在生产实践中的应用及机理的研究有了长足的发展。 1940年，美国开始用尿素作为根外追肥并获得成功。 但某些农业科学家对叶面肥的作用依旧保持怀疑，认为叶面吸收养分是一个不清楚的过程，只在某些特殊条件下有一定的效果。
事实上，关于叶面渗透吸收养分机理的研究远远落后于叶面肥的实际应用。
在世界范围内，叶面施肥已经成为重要的高产栽培管理措施之一，叶面施肥至少可以解决生产中的某些特殊的问题：1、土壤施用微量元素肥料，往往引起养分固定，有效性降低，施用效果差。 采用叶面施肥即可快速，经济的矫治微量元素的缺乏，是微量元素施肥的主导措施。
如土施尿素、硫酸铵等氮肥，最快速度也必须有3－4天才能见效，而通过叶面施肥，1－2小时就可被叶片吸收50％左右。 因此，可以及时快速的矫治生育期中营养元素的潜在缺乏，特别是在养分临界期，通过叶面施肥，不至于造成大幅度减产。
在谷类作物的生育后期，叶面施氮很容易增加籽粒蛋白质含量，在这段时期供应氮可以从叶片迅速地被再转移，并直接的运输到正在生长的籽粒中。
如苹果果实内的Ca含量是影响果实品质的重要指标，通过将Ca营养直接喷施于果实上，对防治生理缺钙和提高果实硬度，延长储藏性具有很好的效果。 在苹果上，研究既不影响内在品质又能增加色度的增色剂，以提高果实的外观品质。
近几年来，叶面喷施剂有向多目的复合型发展的趋势，如营养物质，调节剂，农药的混合制剂，这种混合只能根据具体情况，如果盲目的混合使用，及造成浪费，有可能得不到好的效果。 由于叶面喷施剂可以解决生产中许多特殊的问题，因此对叶面的吸收运输机理需要进行深入的研究，如果叶面肥没有足够的理论支持，其发展就会受到限制。
环境对于植物和动物都有影响，但接受方式不一样，植物只能被动地、有限地改变一些生理状况来适应。 动物能动地避免，寻求合适的环境。 第三节影响植物吸收养分的外界环境条件
能量的供应: 吸收养料需要能量,光照充足,光合作用强度大,吸收的能量多,养分吸收也多； 酶的诱导和代谢途径上需要光照、硝酸还原酶的激活需要光； 蒸腾作用: 光可调节叶子气孔的开关,而影响蒸腾作用。 一.光照
在一定温度范围内，温度增加，呼吸作用加强，植物吸收养分的能力也随着增加。 植物根系要求适宜的土壤温度为15-25℃。 大麦根际温度以18℃ 为好，棉花28-30℃，玉米25-30℃，水稻30-32℃，马铃薯20℃，烟草22℃，甜瓜、西瓜、甜椒、番茄、茄子、菜豆适温28-34℃，洋葱、胡萝卜、甘蓝等适温24-30℃。
二.温度
水分对植物养分有两方面的作用一方面可加速肥料的溶解和有机肥的矿化,促进养分释放;另一方面释放土壤中养分的浓度,并加速养分的流失.所以雨天不宜施肥,钾肥在不正常气候条件下的肥效远远超过正常年份,这是由于钾能增强作物抗胁迫性。
三.水分
通气有利于有氧呼吸，也有利于养分的吸收，因为有氧呼吸可形成较多的ATP，供阴阳离子的吸收。 反之，土壤排水不良，呈嫌气状态，作物非但吸收养分少，甚至根部还有外渗,排水通气后才能恢复，施肥常结合中耕除草，促使作物更好地吸收养分，提高肥料的利用率。
四. 通气
氮:氨化作用最适反应pH 6.6-7.5 硝化作用6.5-7.9氮的固定作用6.0-7.8总的反应约在6.0-8.0范围内,在此反应范围内, 土壤中有效氮含量较多土壤反应直接影响土壤微生物的活动(生物作用)和土中矿物质的溶解和沉淀(化学作用)因而间接影响了土壤中有效养分的多寡。
氮
磷: 磷在土壤中pH以5.5-6.5最适当.钾、钙、镁：pH值在6.0以上时含量增加.硫: 酸性土壤中往往缺硫.硼: B的情况较复杂, 4.7-6.7时有效性最高。 微量元素: 酸性土壤中Fe Mn Cu Zn含量较多, pH超过6.0时，土壤有效钼(Mo)含量增高。
植物对土壤溶液中某些养分的吸收速率,决定于该养分的浓度,这种关系不是直线关系,而是一种渐近曲线如下图:六.养分浓度吸收速率养分浓度
指植物可以直接吸收利用的那部分养分,包括水溶性、交换性、弱酸性。 指某种营养元素在土壤中有效和无效态含量的总和。 养分全量:有效养分:
当外部介质的离子进一步增加时,作物对离子的吸收会达到一个饱和点,对于多数离子来说这个点约为0.1mM。 超过这一点会出现动力学上与第一条曲线相似的第二条曲线，一般在10mM左右开始,这种现象称之。 离子吸收双重模式(二重图型):V（㎛ol/g/h)0.1010510152025K+浓度(mM)
离子间的协助作用:某一离子的存在能促进另一离子的吸收。
但维茨效应是有限度的，高浓度的Ca2+反而要减少植物对其它离子的吸收。 七.离子间的相互作用
BNZnMgCuCaMnKFeP拮抗作用协助作用营养元素间的拮抗作用和协助作用示意图
耕作制度:复种指数的提高，不同作物吸收的养料不同，连茬毒素，作物的种植密度都影响养分的吸收。 传统耕作、免耕或少耕、改善土壤条件、节省能源，提高表层土壤的养分含量和生物活性。 ·水浆管理:灌溉可以提供部分养分，排水和渗漏损失养分。
·施肥:注意的问题: 用量和比例、副成分、副作用、肥料形态、位置和方式。 八.耕作管理
第四节植物营养的遗传性Imax(C-Cmin)Km＋(C-Cmin)-----------------------v＝Km＋(s)V(s)米氏方程v＝-------------植物对养分的吸收,运输和利用都属基因型,就是说,同一作物不同的品种吸收养分的速率和最大速率以及对养分的亲和力是不相同的考虑到根部养分的外流则公式改为:(式中Imax为V ; Cmin为外流养分浓度;C-Cmin为净养分吸收量)
在测定很多品种的资料中，选择Km值小，V值大，外流养分量微的品种，以当地品种作对照，进行大田试验求出最高产量，这些品种反映吸收养分速度和最大吸收速率均较快，对养分亲和力较高，外流养分微量，说明肥料利用率高，达到省肥高产的目的。
个性:不同植物以及同一植物的不同生育期所需养分不同第五节植物的营养特性一.植物营养的共性如水稻需Si，豆科植物需Co，块茎、块根类植物需K。 豆科植物需N少。 棉、麻需Na。 油菜、糖用甜菜需B等。 共性:所有植物生长发育必需16种元素
水稻：在营养生长期适于NH4-N到生殖生长期则适于NO3-N烟草：则以NO3-N 较合适。 不仅可提高产量,而且还可改善品质，增强燃烧醒，而NH4-N可增强烟草的芳香化合物，所以NH4NO3是烟草适宜的氮肥品种花卉：硝酸盐型:一串红.百日草.牵牛.共存型:香石竹.秋海棠.百合类20-40%铵态氮共用型:唐菖蒲肥料不同的形态:NH4-NNO3-N
磷的临界期在幼苗期； 玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期； 小麦氮素最大效率期在拔节到抽穗期； 棉花氮素最大效率期是在开花结铃期。 二.植物各生育期的营养特性植物通过根系由土壤中吸收养分的整个时期,就叫植物营养期。 一般作物吸收三要素的规律是: 生长初期吸收的数量和强度都较低,随着生长期的推移,对营养物质的吸收逐渐增加,到成熟阶段,又趋于减少。
例如：(NH4)2SO4为生理酸性肥料三.植物营养的选择性植物常根据自身的需要对外界环境中的养分有高度的选择性。 一般土壤含有较多的Si、Fe、Mn而植物吸收很少； 相反，土壤中N、P、K 含量较少，植物却需要很多。 因而施入的肥料必然会出现阴阳离子吸收不平衡的现象。
生理酸(碱)性肥料:(physiological acidic [alkaline] fertilizer)由于植物选择性吸收肥料中的某一离子,而使土壤变酸或变碱的肥料称之。 NaNO3为生理碱性肥料
CaO/P2O5>1.3作为可利用难溶性磷的一个生理指标,各种作物对磷灰石的相对感应的递减次序为: 萝卜菜>大豆>豌豆>荞麦>小白菜>番茄>燕麦>紫苜蓿>菠菜>黑麦草四.植物根系的特性根的阳离子交换量(CEC):每百克干重(根)所含全部交换性阳离子(Ca、Mg、K、Na)的毫克当量数称之。
根的CEC较大的作物,对难溶性磷酸盐具有较大的吸收能力,因为它与Ca的结合能力较大,故能利用难溶性磷酸盐中的磷,根据CaO/P2O5的比率来衡量这一能力。
水稻在缺氧土壤中生长，尽管土壤中有大量亚铁离子、有机酸，甚至还有硫化氢等有害的还原物质，但危害不大，主要是水稻根中还有一条“乙醇酸途径”可产生过氧化氢，是水稻根部产生氧化力的一条特殊代谢途径。 施用氮肥能促进提高根系氧化力；
氮肥施用要深浅结合。 作物根系代谢作用
各种作物生长期间，根部常分泌各种代谢产物，由于作物种类不同，以及不同的生育期，其代谢方式不同，所以根部分泌的种类和数量也是经常更换着的。
小麦根分泌物有各种糖、氨基酸、有机酸、核苷酸和酶； 豆科植物根分泌物有含氮化合物，氨基酸、酰胺比禾本科植物要多些，因此与根部相适应的微生物无论在种类或数量上必然也会更替改变着。 在一般情况下，分布在根群附近的微生物比其它部分要多10倍或数十倍。
微生物参入植物的营养作应，不少微生物能把有机质矿质化，产生大量CO2和无机养分，根际微生物能间接地供给植物养分。
细菌化营养类型: 固氮菌真菌化营养类型:菌根. 不仅能吸收水分和养分，转而营养植物，有的还能形成生长素，促进植株根系生长。 植物接种菌肥如: 根瘤菌剂、固氮菌剂以及菌根的菌剂，以利于作物的生长。
植物生产是植物利用日光光能制造有机物质，它属第一性生产； 动物生产是利用植物生产的物质来进行的，是能量和养分再分配，属第二性生产。 第六节合理施肥的原则一.肥料与农业生态研究农业生产，应建立农业生态的观点，施肥也不例外。
陆地生物系统中养分和能量的转换植物土壤有机质动物土壤微生物有机和无机养分日光热能热能热能有机养分无机养分有机肥料能量合理施肥能促进生态系统的良性循环，加速并扩大植物和动物的生产。 有机肥与化肥的施用产生的问题:只施用有机肥不能大幅度提高产量,只用化肥又产生污染等
三.有机肥与化肥配施的优越性我国1949-1987年33年的肥料结构N:P2O5:K2O=1:0.4～0.46:0.35～0.50化肥养分含量单一，但肥效快。 且养分含量高，同时也要污染环境。 我国有机肥料与化学肥料配合使用的施肥体制。
有机肥料养分全面，但肥效慢； 长久，但养分含量低有机肥料与化肥配合施用，其营养效果在等养分含量条件下，配合施用的超过单施化肥或单施有机肥的，施用时间愈长，效果愈好。
化学氮肥能促进有机氮的矿化率，提高有机肥的肥效，而有机氮的存在可促进化学氮的生物固定，减少无机氮的损失。 有机肥与无机磷配合能提高磷的有效性，有机肥能活化土壤中的磷，还能减少磷肥在土壤中的固定。 主要原因是有机肥腐解产物—碳水化合物和纤维素掩蔽了粘土矿物上的吸附位造成的。
有机肥中钾有效性较高，植物能吸收利用。 有机肥料含有各种微量元素，它们与螯合剂结合形成螯合物，避免在土壤中被固定，提高了它们的有效性。 有机肥料还能改善土壤结构,形成微团聚体，从而提高土壤肥力。 化肥虽然能提高有效养分，同时也要污染环境；
而有机肥料如果不施用，也可造成大气与水污染。
随着作物的每次收获（包括籽粒和茎杆）必然要从土壤中取走一定的养分； ·如果不正确地归还养分于土壤，地力必然会下降； ·要想恢复地力，就必需归还从土壤中取走的全部东西； ·为增加产量，就应该向土壤中施加灰分元素第七节施肥的基本原理一、养分归还学说
我国建国初期缺N、60年代缺磷、70年代缺钾、目前缺微量元素。
木桶效应示意：作物产量取决于土壤中相对含量最小的那种有效养分。
是最小养分律的引用和发展，1905年美国布来克曼（Blakman）将其扩大到养分以外的生态因子如光照、温度、水分、空气、养分和机械支持等。
亦即最初的劳动和投资所得到的报酬最高，以后递增的单位投资和劳力所得报酬是渐次递减的。
德国的农业化学家米采利希（E.A.Mitscherlich 1909）等人通过燕麦施用磷肥试验证明：·在其它技术相对稳定的前提下，随着施磷量的渐次增加，燕麦的干物质量也随之增加，但干物质的增产量却随施肥磷量的增加而呈递减趋势，这与报酬递减律相一致。
·增加一个单位某一生长因素（其它生长因素恒定时）所引起的作物产量增长率与该因素所能达到的最高产量和现有产量之差成正比。 米采利希学说
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