土壤学第六章_植物的钙镁硫硅-3

第六章植物的钙镁硫硅营养与肥料,植物对Ca、Mg、S的需要量仅次于N、P、K-中量元素。Ca、Mg、S也是动物营养的必需元素。硅是植物的有益元素。,一、植物体内钙的含量、形态与分布含量：植物含钙量0.53。豆科、甜菜、莴苣、甘蓝等需钙较多，谷类、马铃薯等需钙较少。双子叶植物高于单子叶植物分布：茎、叶中较多，根、果实、籽粒中较少。老叶高于幼叶,第一节、植物的钙营养与钙肥,形态：Ca在细胞壁中以果胶酸钙的形态存在，是果胶质结构成分；细胞质中以游离Ca2+形态存在，吸持后以草酸盐、磷酸盐、碳酸盐等形态沉淀于液泡中。移动：Ca在植物体内移动性很小，缺钙时从新叶、茎尖等幼嫩部位开始表现。吸收：主动、被动都能吸收，决定于介质中Ca2+浓度。运输：单向运输，通过质外体到达木质部，随蒸腾流向上运输。,1、构成细胞壁：Ca是细胞壁中果胶质的组成成分，缺钙细胞壁不能形成。2、稳定膜结构和调节膜的渗透性：细胞膜中磷脂分子是通过钙桥联系起来的。3、钙与代谢作用的关系：Ca是多种酶的辅助因子或激活剂；钙是植物感受外界环境信号的转导因子。4、消除某些离子的毒害作用：钙与氢、铝、钠、铵等离子有拮抗作用，能减轻这些离子的危害作用。能加速铵的转化，减少铵的积累。,二钙的营养功能,介质中Ca2+浓度10-410-3mol/L时最适宜植物吸收。土壤交换性钙1mmol/L时植物不出现缺钙。根系受害（淹水、干旱、冷害），蒸腾减弱（空气湿度大）时植物易出现缺钙。Ca在植物体内移动性很弱，富集于老叶中。缺钙时发生在根尖、顶芽等部分。,三植物钙缺乏的条件及缺钙症状,图为白菜缺钙的症状：其典型症状是内叶叶尖发黄，呈枯焦状，俗称“干烧心”，又称心腐病。,生石灰CaO熟石灰Ca(OH)2碳酸石灰CaCO3其它含钙的磷肥、含钙的钾肥。石膏CaSO4CaCl2,四、含钙的肥料,1、直接营养作用2、间接营养作用：（1）消除铝毒；（2）中和土壤酸性；（3）增加土壤养分有效性Ca、N、Mo；（4）改善土壤物理性状，减少病害。,(一）施石灰的作用：,（二）石灰肥料的施用1、施用石灰的条件合理的石灰用量依土壤性质、作物种类、石灰肥料的种类、气候条件、施用目的及施用技术等而定。,1）.作物种类：如茶树是典型的耐酸作物，不需施用石灰。水稻、甘薯、烟草等耐酸中等，要施用适量石灰。大麦等耐酸较差，要重视施用石灰。2）.土壤性质：土壤酸性强，活性铝、铁、锰的浓度高，质地粘重，耕作层厚时石灰用量适当多些。旱地的用量应高于水田。坡度大的上坡地要适当增加用量。3）.石灰肥料种类及其它条件：中和能力强的石灰或同时施用其他碱性肥料时可少施。降雨量多的地区用量应大些。撒施，中和全耕层或结合绿肥压青或稻草还田的用量大些。,（1）、石灰用量决定于土壤酸度根据土壤交换性酸度进行估算：石灰需要量(t/hm2)=M/10074/100022501/2M/100中和100g土壤所需Ca(OH)2摩尔数；74/1000Ca(OH)2的摩尔质量(kg)；2250每公顷耕地耕层土重(t)。,2、石灰施用量的确定：,（2）、经验值酸性红壤第一年施用石灰的用量指标,石灰可作基肥、追肥，不能作种肥。撒施力求均匀，防止局部土壤过碱或未施到，耕前施二分之一，耕后施二分之一。条播作物可少量条施。番茄、甘蓝和烟草等可在定植时少量穴施。石灰肥料不能和铵态氮肥、腐熟的有机肥和水溶性磷肥混合施用，以免引起氮的损失和磷的退化导致肥效降低。,（三）施用方法,1、土壤有机质分解过速、腐殖质不易积累；2、致使土壤结构变坏；3、诱发营养元素缺乏症；4、还会减少作物对钾的吸收。,（四）过量施用石灰的危害,第二节植物的镁素营养与镁肥,（一）镁在植物体内的含量、形态和分布植物体内镁含量：干物重的0.050.7低于0.2植物易出现缺镁症。植物体内镁分布：种子茎、叶根块根、块茎豆科禾本科作物,一、植物的镁营养,1、影响光合作用镁是叶绿素分子组成中的唯一的矿质元素镁参与叶绿素合成；镁也参与叶绿体中CO2的同化作用如参与叶绿体基质中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBP羧化酶）催化的羧化反应,（二）镁的营养作用,叶绿体外膜,基质隔室,内囊体隔室,细胞质,细胞质,叶绿体外膜,使内囊体室扩大,使基质隔室扩大,光照,黑暗,内囊体中H+增加,基质Mg2+中增加,与CO2的亲合力和最大反应速度提高,引起羧化作用,内囊体中H+下降,基质中Mg2+下降,与CO2的亲合力和最大反应速度降低,羧化作用停止,H2O,Mg2+,Mg2+,Mg2+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,Mg2+在光照条件下活化二磷酸核酮糖羧化酶的示意图,2、镁是光合作用、糖酵解、呼吸作用、硫酸盐还原等过程中酶的活化剂3、镁促进氮素代谢。4、镁促进脂肪的合成辅酶A+乙酸+ATP乙酰辅酶A脂肪,Mg,镁是动、植物共同的必需元素，家畜缺镁时“牧草痉挛病”。植物缺镁症：植株矮小、生长缓慢；从老叶开始叶脉间失绿，叶脉仍为绿色。禾本科植物叶子出现“连珠状”黄色条纹。多年生果树缺镁果实小或不能发育。,（三）植物的缺镁症状,胡椒缺镁,马铃薯缺镁,苹果缺镁,土壤中的镁含量0.32.5，红黄壤上只有0.060.3。土壤中交换性镁低于15mg/kg时，作物易缺镁。容易产生缺镁的条件：1、砂质土壤2、酸性土壤3、高钾用量的土壤4、高NH4N用量的土壤5、淋溶作用强烈的土壤第四纪红土母质发育的土壤，由于母质的含镁量低，淋溶作用强，土壤容易产生缺镁,二、土壤中的镁,三、镁肥,镁肥的施用基肥、追肥、根外追肥对镁不敏感作物而言，可采用叶面喷施2%的硫酸镁肥液，每亩30-50公斤，即可满足作物对镁的需求。,对那些镁敏感作物而言，应采用土壤施镁与叶面喷镁相结合的办法。先每亩施68公斤硫酸镁作基肥，再用2%的硫酸镁作叶面施肥，以满足作物对镁的需求。需镁多的作物：玉米、棉花、马铃薯、烟草、柑橘、牧草等,第三节,第三节,硫,1、含量与分布一般作物含硫量为0.1-0.5%（与磷相似）；蛋白质中含硫0.3-2.2%，其变幅明显受植物种类、品种、器官和生育期的影响。十字花科植物需硫最多，豆科、百合科植物次之，禾本科植物较少。就植物器官而言，种子茎杆。,一、作物体内硫的含量、形态与分布,2、形态植物体内的S的主要形态为：无机态的SO42-主要储藏于液泡中有机态S-主要是含S的氨基酸和蛋白质-胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸和谷胱苷肽等，存在于植物体的各器官中。有机的硫是组成蛋白质的必需成分。缺硫时植物体S/N发生变化，可以用S/N来诊断植物的硫营养状况。,植物可以通过根系和叶片两个器官来吸收硫1、根系对硫的吸收植物根系能够吸收土壤中的SO42-、S2-和有机硫(半胱氨酸,胱氨酸,甲硫氨酸)。2、叶部对硫的吸收当大气中的二氧化硫浓度小于0.05mg/Kg时，植物叶片可以吸收大气中的二氧化硫；但当大气中的二氧化硫浓度大于1mg/Kg时，多数植物的叶片就会出现白色或黄色的坏死斑块（烟斑）-硫害.,二、植物对硫的吸收,三、硫的营养生理功能,（一）氨基酸和蛋白质的成分（二）硫是酶辅基的组分(三)参与固氮作用,需硫量:十字花科植物豆科植物禾本科植物很少。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。缺硫时蛋白质和叶绿素的合成受阻导致失绿症，其外观症状与缺氮很相似，但缺硫症状往往先出现于幼叶。,四、植物对硫的需求与缺硫症状,植物缺硫一般症状植物发僵，新叶失绿黄化；双子叶植物缺硫症状明显，老叶出现紫红色斑；禾谷类植物缺硫开花和成熟期推迟，结实率低，籽粒不饱满；,黄豆施硫,花生左：无硫对照，右：施硫20公斤每公顷,苜蓿-分蘖减少，新叶呈浅黄绿色,S,棉花：新叶发黄，叶柄变红,S,大豆：新叶持续呈淡黄色，整个植株变黄,S,小麦有硫无硫,S,番茄：叶脉间发黄，叶柄和茎部带红色,S,烟草：新叶呈均一的浅黄绿色，叶片小，节间短,S,玉米：起始叶脉间发黄，随后茎叶变红,S,油菜：叶片呈怀状向内，叶背变红,S,S,菠萝左：未施硫肥右：施用硫肥,S,地下三叶草：叶片发黄，老叶带粉红色,S,结球甘蓝：叶片变形，叶片带紫红色,S,香蕉：缺硫叶片，中脉发黄,S,油菜缺硫：叶片变形，卷曲，叶脉间呈黄绿色,S,1、生石膏：即普通石膏，俗称白石膏。它由石膏矿直接粉碎而成，呈粉末状，主要成分为CaSO42H2O，含硫15-28%。微溶于水,粒细有利于溶解，供硫能力和改土效果也较高，通常以60号筛孔为宜。,五、硫肥的种类和性质,2、熟石膏,又称雪花石膏。它由生石膏加热脱水而成。其主要成分为CaSO41/2H2O,含硫(S)20.7。吸湿性强，吸水后又变为生石膏，物理性质变差，施用不便，宜贮存在干燥处。,磷石膏和硫磺,3、磷石膏硫酸分解磷矿石制取磷酸后的残渣，是生产磷铵的副产品。主要成分为CaSO42H2O,约占64。其成分因产地而异，一般含硫(S)11.9。4、硫磺农用硫磺含硫95%-99%，难溶于水，后效长。,确定施用硫肥应考虑的因素1、根据土壤特性施肥南方的淋溶强烈的土壤、冷渍田、烂泥田等，北方的非硫酸盐型的盐碱地2、根据作物种类施肥油菜、甘蓝、花生、大豆、葱、蒜、姜等对硫肥反应好。,六、硫肥施用技术,（二）施用技术1.以提供硫素营养为目的的石膏施用技术：石膏可作基肥、追肥和种肥。2.以改良土壤为目的的石膏施用技术：施用石膏必须与灌排工程相结合以利于排盐。,硅,第四节,一般栽培植物可按SiO2含量分为三类：1、含硅量很高的植物，如水稻为5%20%。2、含硅量中等的旱地禾本科植物，如燕麦、大麦等为24%。3、含硅量很低的豆科植物和双子叶植物，含量在1%以下。,一、植物体内硅的含量,主要形态：硅胶和多聚硅酸胶状硅酸和游离单硅酸Si(OH)4,植物体内硅的形态,几种植物不同部位的含硅量（SiO2%干重）,高等植物主要吸收分子态的硅，不同植物种类吸硅能力有显著差异，而植物基因型差异对硅吸收的影响很大。通常土壤溶液中的硅酸浓度与植物的吸硅量呈正比。a,植物体内硅的运输仅限于木质部，它在地上部茎叶中的分布取决于各器官的蒸腾率。,二、植物对硅的吸收和运输,（一）增强植物的抗病和抗倒能力硅与植物体内果胶酸、多糖醛酸、糖脂等物质有较高的亲合力，形成稳定性强的硅酸复合物沉积在木质化细胞壁中，而增强组织的机械强度和稳固性，可抵抗病虫的入侵和倒伏。例如：水稻对稻瘟病、褐斑病的抵御能力也随着体内含硅量的增加而提高。,三、硅的营养功能,水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响,（二）影响植物光合作用与蒸腾作用植物叶片硅化细胞能增加阳光的吸收；硅增强叶片的机械强度，使叶片直立，防止光的相互遮阴，提高光合效率。,三、硅的营养功能,不同硅、氮肥的用量对水稻花期叶片展开度*的影响,*展开度指也行尖与茎秆之间的夹角*硅肥采用硅酸纳,（三）增加磷有效性1、当二价铁、锰过多时，硅酸能促进Fe2+和Mn2+氧化沉积，降低体内铁、锰含量，增加植物体内磷酸的移动性，提高植物体内磷的利用率。2、在活性铁、铝丰富的土壤中，能与活性铁、铝结合，防止对磷酸的固定；3、与土壤胶体表面的磷发生交换反应，提高土壤中磷的有效性。,三、硅的营养功能,（一）、硅肥的种类和性质1、硅酸盐类如硅酸钠(Na2SiO3)含硅23,硅酸钙(CaSiO3)含硅31等，硅酸钠易溶于水，为速效硅肥,四硅肥的性质与施用,2、工业炉渣类如钢铁工业炉渣，为块状或蜂窝状或小粒状固体，呈碱性，灰色至黑色。主要化学成分是二氧化硅和氧化钙，还含有铁、铝、镁、锰、磷、硫及铜、钼、硼、锌等，成分复杂且不稳定,3、高效硅肥主要成分为硅酸钠和偏硅酸钠的混合物，含水溶性SiO255-60,白色粉状结晶。水稻上,每亩用6-7kg即可。,1.土壤条件土壤有效硅含量土壤质地粒级越细，有效硅含量越高。土壤酸碱度土壤pH值高,有效硅亦增加。,（二）硅肥的施用,2.作物种类,水稻，甘蔗，大豆，