08 养分环境 .ppt

第1页：第九章 植物生长与养分

第二篇植物生长与环境调控，第九章植物生长与养分。

第2页：第九章内容导航

• 植物营养
• 营养吸收
• 土壤养分
• 作物施肥

第3页：目的要求与教学要点

目的要求：了解植物营养元素的种类、生理作用及吸收机理，认识土壤养分特点和施肥规律，掌握各种化肥和有机肥的特性与鉴别使用方法。

技能培训：土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量测定，常见化肥鉴定。

第4页：植物生长与营养概述

植物正常生长发育需要吸收水、CO₂、O₂、矿质元素和氮素，一部分作为结构物质，一部分参与酶促反应、能量代谢和生理调节。

必需营养元素

完成植物生活周期不可缺少的营养元素，缺乏时呈现专一缺素症，其他元素不能代替。

必需元素按需要量分大量元素和微量元素，缺乏时表现特定性状，称植物营养缺乏症（缺素症）。

第5页：植物体内的化学元素

植物鲜体在105℃烘干后，水分占75%—95%，干物质占5%—25%；干物质经600℃灼烧后分为气体元素（C、H、O、N、S）和灰分元素。

植物体内已发现的元素约60种：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、Zn、Mn、B、Mo、Cl、Na等。

第6页：植物必需营养元素

营养元素同等重要且不可替代，其中N、P、K为植物营养三要素（肥料三要素）。

第7页：植物营养元素的生理功能

• 有机物的组成成分
• 酶的辅助因子或活化剂
• 平衡电势、维持细胞渗透势

第8页：氮的生理功能

生理功能：蛋白质、核酸、磷脂、酶、植物激素、叶绿素、维生素、生物碱及生物膜的组成成分。

• 氮素缺乏：株小、叶黄、茎红、根少、质劣，老叶先发病
• 氮素过量：贪青徒长、开花延迟、产量下降

第9页：磷的生理功能

生理功能：植素、核酸、磷脂、酶和腺苷磷酸的组成成分，促进糖运转，参与碳水化合物、氮和脂肪代谢，提高植物抗旱性和抗寒性。

磷素缺乏：株小、根少、叶红、籽瘪、糖低，老叶先发病。

第10页：钾的生理功能

生理功能：多种酶的活化剂，促进光合作用、糖代谢、脂肪代谢和蛋白质合成，提高植物抗寒性、抗逆性、抗病和抗倒伏能力。

钾素缺乏：株小、缺绿，老叶先发病。

第11页：钙、镁、硫的生理功能

• 钙：细胞壁结构成分，与中胶层果胶质形成钙盐参与新细胞形成，促进根系和根毛生长，提高耐贮性
• 镁：叶绿素的构成元素，许多酶的活化剂
• 硫：蛋白质和许多酶的组成成分，参与呼吸作用、脂肪代谢、氮代谢和淀粉合成，组成维生素B₁、辅酶A等

第12页：铁、铜的生理功能

• 铁：吡咯形成酶的活化剂，叶绿素分子和铁氧还蛋白组分，参与电子传递，是细胞色素氧化酶等组分，影响呼吸作用和ATP形成
• 铜：多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、吲哚乙酸氧化酶组分，影响氧化还原和呼吸作用，参与脂肪酸去饱和与羟基化

第13页：锌、锰的生理功能

• 锌：水解酶组分，参与物质水解、氧化还原、蛋白质合成和光合作用，促进吲哚和丝氨酸合成色氨酸
• 锰：呼吸酶的活化剂，参与三羧酸循环，是羟胺还原酶组分影响硝酸还原，调节体内有效铁含量，参与光合作用中水的光解

第14页：硼、钼的生理功能

• 硼：形成硼—糖络合物促进糖类运输，促进花器官发育，抑制酚类化合物合成，保证分生组织细胞分化
• 钼：硝酸还原酶组分促进硝态氮还原，固氮酶成分影响生物固氮，影响无机磷向有机磷转化

第15页：植物对养分的吸收概述

土壤是植物养分的主要来源，植物主要通过根吸收溶于土壤溶液的无机盐类，土壤有机质须分解为溶于水后方能被吸收，叶片可从空气中吸收CO₂。

根系吸收养分与吸水同时进行但属两个不同生理过程，吸收具有选择性；根吸收受温度、通气、水分、酸碱性和作物营养特性影响，叶片吸收可用于叶面施肥。

第16页：根对养分的吸收部位

根系吸收养分的部位：分生区、根毛区，其中根毛区吸收能力最强。

第17页：根系吸收养分的特点

• 气态：CO₂、O₂、水汽
• 离子态：NH₄⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、NO₃^-、H₂PO₄^-、SO₄^2-、Cl^-等
• 分子态：尿素、氨基酸、酰胺、生长素、维生素、抗生素

特点：吸水与吸肥不成比例、存在单盐毒害和离子拮抗、具选择性吸收（生理酸性盐、生理碱性盐、生理中性盐）。

第18页：根系与土壤养分的接触

截取

根系伸展于土壤中直接获取养分，因接触面积有限，约占吸收总量的10%。

离子扩散

根表养分浓度降低形成浓度梯度，养分由周围土体向根表运动。

质流

因蒸腾作用引起养分随土壤水分由周围土体向根表迁移。

第19页：根系与土壤养分的吸收

根系吸收养分的过程：养分进入自由空间 → 通过原生质膜 → 进入输导组织。

被动吸收

因膜内外浓度差和电位差使离子由膜外向膜内运动。

主动吸收

在提供能量前提下，离子逆化学势和浓度梯度进入细胞。

胞饮作用

质膜内陷包围营养物质形成小囊泡脱落游离于细胞质内。

第20页：叶片对养分的吸收

叶部营养（根外营养）

植物通过叶片或幼茎等器官吸收养分的过程。

• 吸收液体养分：角质层→细胞壁→细胞膜→细胞质
• 吸收CO₂：大气→气孔→细胞间隙→叶绿体

特点：直接吸收、转化迅速、促进代谢、经济有效。

第21页：营养元素间的相互关系

注：源文件将P—Zn同时列入拮抗与协调两类，此处按原文如实列出，建议对照教材核对该组合的归类。

第22页：影响植物吸收养分的环境条件

第23页：作物各生育期的营养特性

植物营养期

植物通过根系从土壤中吸收养分的整个时期。

营养临界期

对某种养分缺乏敏感且受损害、事后难以纠正的时期。

营养最大效率期

植物需要养分最多、吸收最快、增产效率最高的时期。

营养吸收规律：低—高—低。不同植物、不同营养元素的营养关键期和最大效率期不同。

第24页：土壤养分概述

土壤是植物养分的主要来源，其供应必需养分的能力称土壤供肥能力，N、P、K含量是首要体现。

速效性养分

不经转化即可被植物根部直接吸收利用的养分。

迟效性养分

以复杂有机化合物和难溶无机化合物状态存在，须分解转化为速效养分后才能被吸收的养分。

第25页：土壤中的氮

• 植物含氮约1.5%，土壤含氮0.1%—0.3%
• 氮素来源：施肥、生物固氮（豆科绿肥每年4—9kg）、降雨带氮（每年每亩0.2—0.6kg）

土壤状态：缺氮。

第26页：氮的形态

• 无机态氮：铵盐（NH₄⁺）、硝酸盐（NO₃^-）、亚硝酸盐（NO₂^-）
• 有机态氮：水溶性有机氮（氨基酸、胺盐、酰胺）、水解性有机氮（蛋白质、多肽、氨基酸）、非水解性有机氮
• 分子态氮：N₂（土壤空气，生物固氮）

第27页：氮的转化

矿化作用

有机态氮转化为无机态氮。

硝化作用

通气良好时氨或铵盐被硝化细菌氧化为硝酸：NH₃→HNO₂→HNO₃。

反硝化作用

通气不良时反硝化细菌将硝态氮还原为N₂、N₂O、NO。

• 有效氮素生物固定：NH₄⁺、NO₃^-、NO₂^-（氮素保持）
• 无效氮素生物固定：N₂（氮素提高）

第28页：土壤中的磷

• 植物含磷约0.92%，土壤含磷（P₂O₅）0.03%—0.35%
• 速效磷：1—30ppm

土壤状态：缺磷。作物对磷肥的反应随土壤速效磷含量分为低、中等、足够、肥沃四级。

注：源文件本页含「作物对磷肥反应等级」数据表，速效磷等级与含量区间在提取中存在错位（「足够」与「肥沃」区间重叠），未强行还原为表格，建议对照原课件核对。

第29页：磷的形态

• 有机态磷：核蛋白、核酸、磷脂、植素
• 无机态磷：水溶性磷（磷酸钙镁、磷酸钾盐、铵盐钠盐）、弱酸溶性磷（CaHPO₄、MgHPO₄）、难溶性磷（氟磷灰石、磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸铝、磷酸铁等）

第30页：磷的转化

• 含磷有机物矿化：核蛋白→蛋白质＋核苷＋磷酸；卵磷脂→胆碱＋脂肪酸＋甘油＋磷酸
• 难溶无机磷有效化：磷酸三钙在水和CO₂或有机酸作用下逐步转化为CaHPO₄、Ca(H₂PO₄)₂
• 有效无机磷无效化：化学固定、粘土矿物吸附固定、生物固定

第31页：土壤中的钾

第32页：钾的形态

• 土壤速效钾：游离态钾（K⁺）、土壤吸附态钾
• 土壤缓效钾：粘土矿物晶格层内
• 矿物态钾：含钾矿物中

第33页：钾的转化

• 矿物态钾有效化：含钾矿物（正长石、斜长石、白云母）在生物、气候等外力长期作用下缓慢水解放出K⁺
• 游离态钾的固定：胶体吸附固定（离子交换）、生物固定、晶格固定

第34页：作物施肥概述

植物的生长使土壤养分不断减少，施肥成为提高土壤供肥能力的必要措施，每增施一吨化肥所获产量相当于多开垦20—40×667m²耕地。

当前用肥问题：重化肥轻有机肥、重氮肥轻磷钾、忽视微肥、重产量轻质量、施肥方法落后，导致地力下降、利用率低、环境污染。方向是调整肥料结构，实施测、配、产、供、施一体化。

第35页：肥料

肥料

施入土壤或通过其他途径为植物提供营养成分或改良土壤理化性质、提供良好生活环境的物质。

• 有机肥料：人粪尿、厩肥、堆肥、沤肥、沼气肥、绿肥、生物菌肥、秸秆还田
• 无机肥料：氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥

第36页：施肥原理

养分归还学说（李比希）

植物从土壤吸收矿质养分和氮素，须以肥料形式归还土壤，才能保持地力不衰。

最小养分率（李比希）

决定作物产量的是土壤中相对含量最小的营养元素，无视该元素即使增加其他养分也难以增产。

报酬递减率（米采利希）

随投入增加报酬仍增加，但单位投入所增报酬逐渐减少。

第37页：施肥方法

• 施肥目的：提供营养，改善土壤理化性质
• 施肥方法：根部施肥、种子施肥、叶面喷肥
• 施肥方式：基肥、种肥、追肥

第38页：基肥

基肥

播种或定植前结合土壤耕作翻入土中的肥料，亦称底肥。

• 作用：培肥地力、改良土壤、提供养分满足整个生长期需求
• 用量：约占总施肥量的一半，肥效持久
• 种类：以有机肥为主、化学肥料为辅
• 方法：结合深耕，集中施用、混合施用

第39页：种肥

种肥

播种或定植时施于种子、幼苗附近或与种子混播、幼苗混施的肥料。

• 作用：提供营养、创造环境、满足苗期养分需求
• 种类：腐熟有机肥、速效化肥
• 方法：拌种、蘸根、浸种、条施、穴施、盖种肥

第40页：追肥

追肥

作物生长发育期间施用的肥料。

• 作用：补充营养、促进生长、提高产量与品质
• 种类：腐熟有机肥、速效化肥（硫酸铵、硝酸铵、尿素）
• 方法：深施覆土、撒施灌水、随水浇施、根外施肥

第41页：配方施肥

配方施肥

综合运用现代农业科技成果，根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为基础的条件下，提出氮磷钾和微量元素的适宜用量、比例及相应施肥措施。

• 配方：肥料计划用量
• 施肥：配方在生产中执行
• 依据：作物营养特性、土壤条件、气候条件、肥料性质

第42页：配方施肥的方法

• 地力分区配方法：地力分区、地力配方
• 目标产量配方法：养分平衡法、地力差减法
• 田间试验配方法：通过田间试验与统计分析确定最优肥料配合比例
• 有机肥料计量法：依据肥料种类、成分、腐熟程度和供肥能力计量施用

第43页：养分平衡法

养分平衡法：目标产量需肥量减去土壤供肥量，差额部分通过施肥补充，使作物目标产量所需养分量与供应养分量达到平衡。

肥料用量＝（单产养分用量×目标产量－土壤测定值×0.15×校正值）／（肥料中养分含有量×肥料当季利用率）。

第44页：地力差减法

作物在不施任何肥料情况下所得到的产量称空白产量（地力产量）；目标产量所需养分与空白产量所需养分之差即为应补施的肥料量。

肥料用量＝单产养分用量×（目标产量－空白产量）／（肥料中养分含有量×肥料当季利用率）。

第45页：配方施肥的步骤

• 加强领导，组织部门协调
• 选定配方方法，制定配方方案
• 搞好技术培训，选定简明易懂的推广方法
• 建立适应农业区域特点的综合性配方施肥体系

第46页：本章小结

植物正常生长发育所必需的营养元素有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、B、Mn、Mo、Zn、Cu、Fe、Cl等16种，在植物营养上同等重要、不可代替。

养分在土壤中通过根系进入体内，温度、通气性、酸碱性、水分和根的营养特性都影响吸收；根外营养是根部营养的重要补充，也是经济有效施用微肥的方式。

配方施肥依据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应确定养分用量与比例，常用养分平衡法和肥料效应函数法。