钙镁硫营养与施肥讲.ppt

第五章 植物的钙镁硫营养与施肥 v第一节 植物的钙营养与钙肥 v第二节 植物的镁营养与镁肥 v第三节 植物的硫营养与硫肥 在植物体内含量 低于碳、氢、氧、氮、钾， 高于铜、锌、铁、锰、硼、钼、氯 又称中量元素。 钙 镁硫 第一节 植物的钙营养与钙肥 一、钙的营养作用 （一）含量与分布 v 植物体内含钙量：0.15。 v 双子叶植物单子叶植物。 v 豆科作物禾谷类作物。 v 老叶嫩叶，茎叶籽粒。 存在形式与分布: v形式：游离钙或草酸钙、碳酸钙等 化合态存在 v分布：液泡、细胞壁、叶绿体以及 内质网膜系统 细胞壁 中胶层 质膜 细胞质 液泡 内质网 两个相邻细胞和细胞内Ca2+( )的分布图 *（二）钙的营养作用 1、稳固细胞壁 v与果胶酸在中胶层形成果胶酸钙，联结细胞 苹果果实贮藏组织中，结合在细胞壁上的钙可高达总钙 量的90。 v细胞壁中有丰富的钙结合位点，跨质膜运输受阻，几乎完 全依赖质外体运输。 v中胶层与原生质膜外侧：粘结细胞、调节透性及相关生理 过程 v缺钙：细胞壁和中胶层变软、解体 苹果粉斑病、水心病、腐心病；抗性减弱、裂果。 细胞壁 中胶层 质膜 细胞质 液泡 内质网 两个相邻细胞和细胞内Ca2+的分布图 在植物细胞中，钙主要存在于细胞壁上 2、稳定生物膜 与磷脂分子形成钙盐，膜外钙离子与质膜上的磷脂和蛋白 质结合成复合物，使膜的孔性缩小，增加稳定性。 vA、增强细胞膜对离子的选择性吸收 vB、增强抗逆性：酸、重金属、盐害等 vC、防止早衰：减弱乙烯的合成 vD、提高作物品质：提高干物质积累，防止腐烂 其它阳离子不能代替钙在稳定细胞膜结构方面的作用。 3、参与细胞分裂，促进细胞伸长和根系生长 v缺钙破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁形成； 而且使已有细胞壁解体、根系伸长停止。 v钙对于有丝纺锤体的形成有特殊功效，并参与染 色体的形成，钙不足影响细胞分裂。 （细胞板形成受阻，纺锤体微管的解聚受钙调蛋白 影响） 4、酶促作用 vCa-ATP酶、 脂肪水解酶、a淀粉酶、磷脂酶等 v 钙能结合在钙调蛋白(CAM)上，形成复合物Ca CAM，该复合物能活化细胞中许多酶。 钙可以同70多种蛋白质结合 Ca-CAM复合体的形成与酶的激活 植物细胞信息是通过细胞质中Ca2+浓度的改 变来传递的。CAM对Ca2+ 的亲合力是它传递信息 的基本特征。 5 、渗透调节作用 v有液泡的叶细胞内，大部分Ca2+存在 于液泡中，对液泡内阴阳离子的平衡 有重要贡献。 v草酸钙： 维持液泡、叶绿体中低水平的游离 钙 6、 抑制真菌侵袭，提高果蔬储藏品质 v抑制酶对质膜的破坏作用 v改变蛋白质和叶绿素含量、细胞壁和膜的流动性， 提高果实品质 v植物细胞衰老和果实后熟作用的延缓保护剂 （采前钙处理和采后喷钙） 二、植物对钙的需求与缺钙症状二、植物对钙的需求与缺钙症状 植物对钙的需求量因作物种类和遗传特性的不 同而有很大的差异。 （一）植物对钙的需求 最佳生长介质Ca2+浓度: 黑麦草2.5mol/L，番茄100mol/L 最佳生长时期植株含钙量：黑麦草0.7mg/g，番茄12.9mg/g。 一般认为，在土壤交换性钙的含量10 mol/kg时，作物不会 缺钙。 *（二）缺钙症状 v1、植物生长受阻，植株矮小，节间较短，组 织柔软。 v2、幼嫩分生组织首先出现缺素症，易腐烂死 亡 v3、幼叶难以抽出，卷曲畸形，叶缘开始变黄 并逐渐坏死。 常见病例有： v辣椒和番茄的脐腐病 v甘蓝、白菜焦叶病 v胡萝卜空心病 v苹果水心病、苦陷病 v芹菜黑心病 Ca2+的运输与蒸腾作用紧密相关，水分和钙的 运输呈现明显的昼夜节律性变化，也决定了钙在 植物体内的运输具有单向性。 在北方富钙的石灰性土壤上植物也会出现生 理性缺钙。 草坪植物与钙 v草坪植物不易缺钙 v原因：草坪草多数为禾本科植物， 对钙的需求量小，植物根系发达， 吸钙能力强 二、钙肥种类及施用 v（一）生石灰 CaO： 石灰石烧制：含CaO90%96% 强碱性，是酸性土壤的改良剂， 还有杀虫，灭草，消毒等功能。 白云石烧制： CaO55%85% v（二）熟石灰 Ca(OH)2： 又叫消石灰，生石灰加水吸湿而成。 主要性质： 易溶，强碱性，中和酸性能力强 （三）其他含钙肥料 v硝酸钙（19.4）、氯化钙（53）、 v石膏（22.3），普钙（1821）， v重钙（1214）， v钙镁磷肥（1821）， v钢渣磷肥（2535）， v磷矿粉（2035）， v偏磷酸钙（1819）， v窑灰钾肥（2528）， v碳酸钙 v施用： 因土壤性质、作物种类、施肥方法 等因素而影响用量 v土壤代换量： 代换量大、钙饱和度高的土壤不易缺钙。 一般来讲，土壤交换性钙10mmol/kg，植物 不缺钙。 （四）钙肥的合理施用 v作物种类： 耐酸性强的甘薯、马铃薯、荞麦、烟 草、少施。 苹果、大白菜、番茄易表现出缺钙病， 应重施。 茶树为典型耐酸植物，施石灰生长差。 石灰施用方法一般为撒施翻耕，也可用0.3 0.5的硝酸钙喷施。 第二节 植物的镁营养与镁肥 一、镁的营养作用 （一）镁在植物体内的含量和分布 含量：0.050.7， 豆科作物禾本科植物（2-3倍）； 种子 茎叶 根系。 正常成熟叶片中的分布： v10：叶绿素a和叶绿素b， v75：核糖体， v15：游离态或结合在各种镁可活化的酶或 细胞的阳离子结合部位上。 当植物叶片中镁含量低于0.2%时则可能缺镁 植物不同器官的镁含量与镁肥施用量或供 应水平密切相关： 甜玉米施镁肥：产量和镁含量提高。 供应量较少：籽粒先积累 供应量充分：镁累积储存在营养体中 镁在韧皮部的移动性很强，再利用能力强 生长初期镁大多存在于叶片中，结实期则以植 酸盐的形式贮存在种子中； （二）营养功能 v1、叶绿素合成与光 合作用 叶绿素a、b含镁约 2.7，占叶片总镁 的10。 参与CO2同化 影响光合磷酸化和羧化反应 如：叶绿体基质中RUBP羧化酶活性完全取决于 pH值和Mg浓度，促进CO2同化，有利于糖和淀粉 的合成 植物缺镁，叶片失绿，光合作用受阻 2、稳定核糖体，促进蛋白质合成 v镁离子是作为核糖体亚单位连接的桥梁元 素，保证核糖体结构的稳定，为蛋白质合 成提供场所。 （叶片中约75%的Mg） 活化活化RNARNA聚合酶也需要镁。聚合酶也需要镁。 合成量 (g/ml悬浮液) 8 10 20 0 162481624 0 50 100 Mg A Mg Mg Mg Mg Mg 时间(h) B 在悬液培养中供镁对(A) RNA和(B)蛋白质合成的影响 3、活化和调节酶促反应活化和调节酶促反应 v 镁可以活化乙酸硫激酶，使乙酸、ATP和辅酶A 形成乙酰辅酶A，参与脂肪代谢。 v 磷酸化酶、葡萄糖激酶、果糖激酶、烯醇化酶均 需镁活化。 镁在ATP或ADP的焦磷酸盐结构和酶分子之间 形成一个桥梁，大多数酶的底物是Mg-ATP； 镁联结酶蛋白与ATP的图示 蛋白酶 *（三）作物缺镁症状 1、老叶先失绿，叶脉仍保持绿色， 形成网状脉纹； 2、植株矮小，生长缓慢、根冠比下降 3、禾本科植物缺镁时，叶基部叶绿素积累出现 暗绿色斑点，严重缺镁时，叶尖出现坏死斑点。 胡椒缺镁 苹果缺镁 v可溶性：硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氧化镁 、钾镁肥等 v微溶性：白云石、菱镁矿、钙镁磷肥、光卤 石、磷酸镁铵 v不溶性：硅酸镁 v其他：螯合镁，有机肥、海水等 二、镁肥的种类与施用 （一）镁肥的种类 常用镁肥 含镁量 镁的形态 v 硫酸镁 9.7 MgSO47H2O v 硝酸镁 16.4 Mg(NO3)2 v 氯化镁 25.6 MgCl2 v 氧化镁 55.0 MgO v 钾镁肥 78 MgSO4KSO4 v土壤条件： 代换性镁低于60mg/Kg，镁饱和度小于 610时土壤易缺镁，施镁有效。 砂性土壤（淋失）、酸性土壤（淋失、H+、 Al3+拮抗）、K+和NH4+含量较高的土壤（拮 抗）易缺镁； （二）镁肥的合理施用 作物条件： 豆科作物，块根、茎类作物、烟草等需镁 多，果树如柑桔、葡萄、柿子、苹果易缺 镁，施镁有效。 施用方法： v 硫酸镁基施，12.515kg/666.7m2。 v 根外追肥，硫酸镁溶液的浓度12 。大田710天/次，连喷数次。 v 中和碱性土壤上施用氯化镁和硫酸镁 效果好。 第三节 第三节 植物硫营养与硫肥 （一）含量和分布 v含量：0.21.1。 十字花科植物豆科、百合科禾本科 v存在形式：SO42-及含硫的有机化合物 v分布：开花前集中于叶片，成熟时向其它器 官转移。 一、植物的硫营养 *（二）硫的营养作用 1、蛋白质和酶的组成元素 含硫氨基酸：胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸 稳定蛋白质结构：二硫键 酶的成分：苹果酸脱氢酶、a酮戊二酸脱 氢酶、脂肪酶、磷酸化酶等。 2、参与氧化还原反应 v胱氨酸半胱氨酸氧化还原体系和谷胱甘肽氧化还 原体系 （氧化条件下，两个半胱氨酸氧化形成胱氨酸；还原条件下 ，还原为半胱氨酸）。 硫氧还蛋白能够还原肽链间和肽链中的二 硫键，使许多酶和叶绿体耦联因子活化。 SH SH S S 蛋白质二硫键 还原作用 PS2P（SH）2 NADP+ 或Fdox NADPH+H+ 或Fdred 硫氧还蛋白 还原酶 硫氧还蛋白的还原与蛋白质二硫键的氧化示意图 铁氧还蛋白中Fe-S结合形式及其在其它代谢中的功能 Fe -S -S Fe S S S- S- e- e- NADP+（光合作用） N2还原 亚硝酸还原酶 硫酸还原酶 铁氧还蛋白是一种重要的含硫化合物，它既能在光合 作用的暗反应中参与氮的还原，也能在硫酸盐还原和谷氨 酸的合成过程中起中要作用 3、硫是某些生理活性物质的组分 v 硫胺素（VB1）、生物素（VH ）、辅酶 A、乙酰辅酶A等生理活性物质的组分。 v 硫胺素能促进根系生长，生物素参与脂 肪合成。 （三）缺硫病症 v 1、幼叶首先失绿黄化，双子叶植物老 叶出现紫红色斑； （与缺氮相似） v 2、茎细弱，根细长而不分支，开花结 实推迟，果实减少 一般认为，当植物的硫含量（干重）低 于0.2%时，植物会出现缺硫症状。 植物对硫的需求与缺硫症状 不同植物缺硫症状 豆科植物对缺硫敏感， 苜蓿:叶呈淡黄绿色，小叶比正常叶更直立，茎 变红，分枝少； 四季萝卜:土壤硫营养状况的指示植物； 玉米早期新叶上部叶脉间黄化，后期缺硫叶缘变 红，直到整个叶面、茎基部也变红。 禾谷类:籽粒半胱氨酸含量下降，面粉烘烤质量降低 黄豆施硫 S S 小麦-有硫和无硫 S S 油菜-叶片呈怀状向内，叶背变红 S S 结球甘蓝-叶片变形，叶片带紫红色 S S 油菜缺硫：叶片变形，卷曲，叶脉间呈黄绿色 S S 二、硫肥的种类与施用 常用硫肥 含硫量 主要成分 v 石膏 18.6 CaSO42H2O v 硫酸铵 24.2 (NH4)2SO4 v 硫酸钾 17.6 K2SO4 v 硫酸镁 13 MgSO47H2O v 青（绿）矾 11.5 FeSO47H2O v 硫磺 9599 S 硫肥的合理施用 v1、土壤条件 临界值：10-16mg/kg 常见缺硫土壤： 1）母岩为花岗岩、砂岩、河流冲积物的质地轻的土壤 2）低温、长期淹水，山区冷浸田 3）硫肥施用量少山区和边远山区 vpH值：酸性土壤铁、铝氧化物吸附降低有效 性，酸性