肥料与土壤健康2016.1

肥料与土壤健康,山东农科院资环所 崔荣宗2016.1,主要内容,肥料的重要作用为什么要“减肥”土壤健康问题农作物缺素症状,肥料的重要作用,肥料是粮食安全的重要保证,著名的诺贝尔奖获得者、绿色革命之父Norman Borlaug 指出 作物增产的一半来自于肥料的作用,中国-世界肥料消费第一大国,以占世界9%的耕地，消费了世界1/3的肥料，化肥用量是世界平均水平的3.7倍，由此导致肥料利用效率低下,1961-2008年，世界人口31亿-68亿，粮食产量9亿吨-25亿吨，化肥用量3千万吨-1.5亿吨,预计到2050年，世界人口将达到92亿，粮食产量从目前的23.5亿吨提高到34亿吨，单产提高55%,肥料的重要性,FAO：肥料对粮食增产的贡献率达到40-60%粮食安全的保障 中国粮食增产必须走提高单位面积产量的途径，肥料是农业生产最基础而且是最重要的物质投入,肥料的重要性,培肥土壤，提高地力 土壤有机质，养分含量改善品质，提高产量 科学施肥不仅提高产量，而且显著改善品质,化肥提高品质,氮：提高小麦、玉米、水稻等作物粗蛋白含量提高粮食作物中氨基酸含量施氮肥是高效农业发展最有力的措施之一,化肥提高品质,磷：提高卵磷脂、脑磷脂含量磷对种子形成不可缺少促进作物早熟提高作物抗逆性（根腐病、冻害等）,化肥提高品质,钾（品质元素）：提高水果等含糖量增加淀粉含量增强作物抗逆性（抗倒伏、抗病虫）,肥料的重要性-品质,减肥！,双减（肥、药）,为什么要减？,为什么要减？,为什么要减？,为什么要减？,怎么减？,减肥措施“增效”,新型肥料（缓控释肥，功能肥料，叶面肥，中微量元素，。）施肥技术（机械，根际，水肥一体化，。）作物品种（养分高效品种。）土壤改良（有机质，结构，基础设施，。）,土壤健康？,开门七件事,-啥事？,柴、米、油、盐、酱、醋、茶都与土壤息息相关,农业八字宪法,土、肥、水、种、密、保、管、工土排在第一位,农业八字宪法,土、肥、水、种、密、保、管、工土排在第一位,土壤存在哪些问题？,土壤有机质含量低,1982年山东省土壤有机质含量平均为0.94%，2006年土壤有机质含量平均为1.3%增加38.3%。1982年山东省粮食单产206公斤，2006年山东省粮食单产397公斤，增加了92.7%。,土壤耕层浅,土壤耕层普遍变浅；土壤板结，结构不良保水保肥能力下降，耕层厚度平均为12-15cm。,地表水污染严重,全省作为主要灌溉水源的28条主要河流和6个主要湖泊都程度不同的受到污染，南四湖、沂沭河、徒骇河和马颊河流域的污灌水COD最大超标倍数分别达15倍、4.2倍、3.9倍和1.9倍。,1981-2005年山东胶东土壤pH值变化情况,土壤酸化严重,我国土壤酸化现状,根据第二次全国土壤普查资料，我国盐碱土面积达5.2亿亩，其中具有农业利用潜力的盐碱荒地近亿亩。,我国土壤正在加速酸化，PH5.5的酸性耕地面积从30年前的7%上升到目前的18%。而且，伴随酸化的是重金属元素的强烈活化。,中国北方土壤盐渍化,中国南方土壤酸化,土壤为什么变酸？,山东土壤酸化主因,成土母质土壤质地偏粗土壤有机质偏低过量使用化肥过度利用土地,土壤酸化主要危害,土壤酸化抑制根系发育：土壤酸化可加重土壤板结，使根系伸展困难，发根力弱，缓苗困难，容易形成老小树，老僵苗，根系发育不良吸收功能降低，长势弱，产量降低。,土壤酸化可导致大部分中、微量元素吸收利用率降低。土壤酸化导致肥料流失严重，加上酸性导致根系生长弱及养分自身吸收利用率低，其结果导致大量使用化肥，作物却生长缓慢，病害多，产量低，品质差，造成投入增加，效益大幅度降低。,土壤酸化可导致作物营养不良，缺素症严重如苹果苦痘病、红点、根瘤、丛叶、花叶、果锈病及梨铁头、斑点、鸡爪印等缺素症及病毒等病频繁发生。由于土壤酸化，改变了土壤微生态环境，根际有害微生物在酸性条件下大量繁殖，且这些病害控制困难。,土壤酸化可导致土壤有益微生物种群变化土壤酸化后，会使土壤有益微生物数量减少，抑制有益微生物的生长和活动，从而影响土壤有机质的分解和土壤中C、N、P、S的循环。而对于一些喜欢在酸性土壤里活动的有害微生物种群则生存有利，造成病菌滋生，根际病害增加，且控制困难，例如：十字花科的根肿病和茄果类蔬菜的青枯病、黄萎病增多。,土壤酸化促进有毒元素的释放和活化土壤酸化后，土壤中的铝离子等物质使作物根系中毒、死亡。加重锰中毒的发生,加重铝离子及锰、铬、镉等有毒金属离子的淋失和溶出，污染土壤和水环境。更严重的是还可能通过食物链危害人体和动物的健康。,树干症状,改良后,叶片症状,改良后,土壤盐渍化问题突出,成因：施肥、灌溉、栽培管理危害：根系，病害，产量品质解决方案：,重茬-连作障碍,自毒物质病原微生物、虫害养分失衡,然而，土壤在不断退化酸化盐碱化板结、耕性结构恶化肥力减退、营养元素失衡重金属污染、化肥农药污染土层流失、耕层减薄、有机质含量降低土壤生态环境恶化、有害病菌滋生,土壤资源是人类赖以生存的根本。不仅因为土壤是农业生产的基础，土壤是植物营养供给的主体，土壤是植物营养体系平衡的基础,土壤的农业生产能力和环境调控能力都在不断下降,怎么办？,土壤问题解决方案,提升土壤有机质！平衡施肥(4R)合理轮作节水灌溉深翻土壤,4R施肥策略,4R施肥策略目标,提高产量增加农民收入促进环境改善农业可持续发展,什么是4R？,Right fertilizer 适宜的肥料Right rate 适宜用量Right time 适宜施肥时期Right place 适宜施肥位置,农作物缺素症状,缺素部位,缺素症、生理病害,缺素症与病理病症状常易混淆，其中病毒病与线虫病的症状尤其如此，因为这类症状多半也是花叶、黄化、生长不良等，但它们之间在发生特点上也有一定差别。,缺素症与病理病的若干区别,缺氮,氮是农作物生长所需的第一个大量元素。它是蛋白质、叶绿素、核酸、酶、生物激素等重要生命物质的组成部分，因此氮是植物结构组分元素。,玉米缺氮症状,氮不足时玉米植株生长矮小，叶色变淡，呈浅绿或黄绿，色泽均一，尤其是基部叶片。 玉米叶片缺氮缺钾对比：左：正常叶片，中：缺氮叶片，右：缺钾叶片,小麦缺氮症状,小麦缺氮在叶片上的症状：氮不足时小麦植株生长矮小，分蘖少，叶色变淡，呈浅绿或黄绿，色泽均一，尤其是基部叶片。 因氮易从较老组织运输到幼嫩组织中再利用，首先从下部叶片开始黄化，逐渐扩展到上部叶片，黄叶脱落提早。,小麦缺氮在穗部的症状：左图为缺氮小麦穗发育不良。,氮过量问题,植物生长需要氮，但施氮过量反而会引起一系列的负面反应：营养生长旺盛，植株高大细长，节间长，叶片柔软，腋芽生长旺盛，开花少，座果率低，果实膨大慢，易落花、落果。禾本科作物秕粒多，易倒伏，贪青晚熟；块根和块茎作物地上部旺长，地下部小而少。过量的氮与碳水化合物形成蛋白质，剩下少量碳水化合物用作构成细胞壁的原料，细胞壁变薄，所以植株对寒冷、干旱和病虫的抗逆性差，果实保鲜期短，果肉组织疏松，易遭受碰压损伤。,氮过量,缺磷,植物对磷的吸收量远远小于钾和氮，甚至有时还不及钙、镁、硫等中量元素。核酸、磷酸腺苷等重要生命物质中都含磷，因此磷是植物结构组分元素。它在生命体中主要构成核酸、磷脂、腺苷磷酸、磷酸酯、肌醇六磷酸等物质。,玉米缺磷症状,玉米缺磷植株瘦小，花丝抽出迟，雌穗畸形，穗小，结实率低，推迟成熟。,大麦缺磷的叶丛,缺磷,缺钾,钾能激活植物体内60多种酶，参与光合作用，调节植物水分平衡，调节阴阳离子平衡和pH值，促进蛋白质代谢，使蛋白质结构稳定。,玉米缺钾症状,玉米缺钾下位叶尖和叶缘黄化，不久变褐，老叶逐渐枯萎 缺钾玉米抽雄期，新根少，老根伸长受阻，根量少，早衰，发褐,施钾肥,不施钾肥,小麦缺钾症状,小麦缺钾叶片软弱下披，钾在植株体中容易被再利用，缺钾症状先从老叶上出现，表现为老叶叶尖及叶缘发黄，以后黄化部逐步向内伸展同时叶缘变褐、焦枯、似灼烧，叶片出现褐斑，病变部与正常部界限比较清楚，尤其是供氮丰富时，健康部分绿色深浓，病部赤褐焦枯，反差明显。,缺钙,钙的生理功能与细胞壁组分有关。钙是植物结构组分元素。主要构成果胶酸钙等，在液泡中是草酸钙、柠檬酸钙、苹果酸钙等。钙是细胞伸长所必需。钙是重要酶类的活化剂。对植株硬度和籽粒形成有益。固氮细菌大量需要钙。,缺中量元素-钙症状,钙在植物体内易形成不溶性钙盐沉淀而固定，所以它是不能移动和再度被利用的。缺钙造成顶芽和根系顶端不发育，呈“断脖”症状，幼叶失绿、变形、出现弯钩状。严重时生长点坏死，叶尖和生长点呈果胶状。缺钙时根常常变黑腐烂。一般果实和储藏器官供钙极差。水果和蔬菜常由储藏组织变形判断缺钙。,大豆缺钙,缺钙,玉米缺钙症状：叶片粘连不舒展 。,棉花缺钙症状：顶部心叶皱缩，展开后叶片布满破洞，好象虫子咬的，但又找不到虫子。,桃缺钙症状：果实缝合线部位软化，其果皮和果肉组织含钙量低。,玉米缺钙症状,玉米缺钙叶缘横裂，玉米抽雄期缺钙，根系量少且短，新根极少，老根发褐,镁的缺素症状,Mg：较易移动，老叶先发。双子叶植物：老叶脉间变黄。禾谷类：叶基部有叶绿素积累，其余部分黄化。,缺镁,玉米缺镁症状,玉米缺镁叶片中叶脉间呈现黄绿条纹、植株矮小，先出现条纹花叶，后叶缘出现显著紫红色。 缺镁症大多数在生育后期发生，易与叶片生理衰老混淆，但衰老叶片为全叶均匀发黄，而缺镁则是脉绿肉黄。,小麦缺镁症状,小麦缺镁叶片脉间黄化，中下位叶脉间失绿明显。,缺硫,大部分蛋白质中都有含硫氨基酸。硫对蛋白质的结构和功能很重要。,缺中量元素-硫症状,缺硫植物生长受阻，尤其是营养生长，症状类似缺氮。植株矮小，分枝、分蘖减少，全株体色褪淡，呈浅绿色或黄绿色叶片失绿或黄化，褪绿均匀，幼叶较老叶明显，叶小而薄，向上卷曲，变硬，易碎，脱落提早。茎生长受阻，株矮、僵直。梢木栓化。生长期延迟。缺硫症状常表现在幼嫩部位，这是因为植物体内硫的移动性较小，不易被再利用。不同作物缺硫症状有所差异。,小麦缺硫,缺硫,微量元素的缺素症状,缺铁,缺微量元素-铁症状,缺铁植物叶片失绿黄白化，心叶常白化，称失绿症，呈清晰网状花纹。果树等木本树种容易缺铁。新梢叶片失绿黄白化，称“黄叶病”，花卉观赏作物也容易缺铁。豆科作物如大豆，上部叶片脉间黄化，叶脉仍保持绿色，并有轻度卷曲，严重时叶缘出现褐色斑点，进而坏死。禾谷类作物水稻、麦类及玉米等缺铁，叶片脉间失绿，呈条纹花叶。,缺铁,玉米缺铁症状,玉米缺铁，新叶黄化，上部叶片叶脉间失绿，呈清晰的条纹状，基部叶片仍保持绿色。,Fe deficiencyon grain sorghum,缺锰,锰的生化作用类似镁。镁和锰离子能桥结ATP与磷酸激酶或磷酸转移酶。在多数情况下它们能互相代替，但有些反应非锰不可。,缺微量元素-锰症状,锰为较不活动元素。缺锰植物首先在新生叶片叶脉间绿色褪淡发黄，叶脉仍保持绿色，脉纹较清晰，严重缺锰时有灰白色或褐色斑点出现，但程度通常较浅，黄、绿色界不够清晰，常有对光观察才比较明显的现象。严重时病斑枯死，称为“黄斑病”或“灰斑病”，并可能穿孔。,缺锰,缺硼,缺硼植物受影响最大的是代谢旺盛的细胞和组织。硼不足时根端、茎端生长停止，严重时生长点坏死，侧芽、侧根萌发生长，枝叶丛生。叶片粗糙、皱缩、卷曲、增厚变脆、皱缩歪扭、褪绿萎蔫，叶柄及枝条增粗变短、开裂、木栓化，或出现水渍状斑点或环节状突起。茎基膨大。肉质根内部出现褐色坏死、开裂。繁殖器官分化发育受阻，花粉畸形，花、蕾易脱落，受精不正常，果实种子不充实。不同作物的症状有差异。油菜花而不实。棉花蕾而不花。大麦、小麦表现为不稔症。玉米上部叶片发生不规则的白色斑点，后连成白色条斑，植株矮化，果穗畸形，籽粒行列不齐，着粒稀疏，籽粒基部常有带状褐疤。大豆幼苗期症状表现为顶芽下卷。,缺微量元素-硼症状,缺硼,玉米缺硼,玉米缺硼严重时雄穗生长缓慢或很难抽出；果穗的穗轴短小，不能正常授粉。 果穗畸形，籽粒行列不齐，着粒稀疏，籽粒基部常有带状褐疤。,小麦缺硼症状,小麦缺硼造成硼营养紊乱或中断，下部节位生出次生茎和根。小麦缺硼在穗部的表现：小麦缺硼时雄蕊发育不良，花丝不能伸长。花药瘦小、空秕，呈弯月形，不能开裂授粉，形成空秕穗。后期叶片出现很多灰褐色霉斑。,缺铜,铜对叶绿素有稳定作用，防止叶绿素过早破坏；参与蛋白质和糖代谢，与呼吸作用密切相关。,植物缺铜一般表现为顶端枯萎，节间缩短，叶尖发白，叶片变窄变薄，扭曲，繁殖器官发育受阻、裂果。不同作物往往出现不同症状。麦类作物病株上位叶黄化，剑叶明显 ；柑橘、苹果和桃等果树的“枝枯病”或“夏季顶枯病”。,缺微量元素-铜症状,番茄缺铜,缺铜,缺锌,锌主要构成酶。锌作为酶与基质的桥键。因此在光合、呼吸、氮代谢、激素合成和植物生长方面都有作用。锌起保护根表或根内细胞膜的作用，可提高作物的抗旱能力。,缺微量元素-锌症状,缺锌植物主要有叶片褪绿黄白化，叶片失绿，脉间变黄，出现黄斑花叶，叶形显著变小，常发生小叶丛生，称为“小叶病”、“簇叶病”等，生长缓慢、叶小、茎节间缩短，甚至节间生长完全停止。缺锌一般出现黄斑叶，而缺铁通常全叶黄白化而呈清晰网状花纹。,玉米缺锌,缺锌,玉米缺锌症状,玉米缺锌多发生在碱性土、石灰性土上。过量施用磷氮肥、低温等均能促发缺锌症。 玉米缺锌时，在叶片沿叶中脉两侧形成失绿条带，又称“花白苗”。,小麦缺锌症状,小麦缺锌节间短、抽穗扬花迟而不齐、叶片沿主脉两侧出现白绿条斑或条带。,缺钼,钼的功能主要表现在钼是植物体内固氮酶和硝酸还原酶的重要组分。钼参与硝态氮还原为铵的过程。,植物缺钼症有两种类型，一种是叶片脉间失绿，甚至变黄，易出现斑点，新叶出现症状较迟。另一种是叶片瘦长畸形、叶片变厚，甚至焦枯。 十字花科作物如花椰菜缺钼出现特异症状“鞭尾症”， 柑橘呈典型的“黄斑症”。,缺微量元素-钼症状,柑橘缺钼,缺钼,番茄灰霉病叶片，该病危害整个生长期，病原菌孢子在20-23相对湿度90%且营养不平衡时严重发生。,玉米大斑病，氮过量时，当温度在20-25、相对湿度90%时易发生大斑病。,黄瓜霜霉病，育苗到收获期均可能发病，只危害叶片，相对营养不均衡并湿度过大时易感病。,草莓灰霉病，软化腐败、密布灰色微粉状霉层的收获期果实，多湿和营养不平衡施钾不足是诱因。,营养平衡-抗虫,害虫以植株体内的糖类作为食物来源。光合作用产生出大量碳水化合物，即糖类。如果这时缺乏缺钾，碳水化合物不