钙、镁、硫.doc

钙、镁、硫1、植物体内钙的含量和分布植物体含钙量一般在0.1%-3%之间，不同植物种类、部位和器官的变幅很大。一般规律为：双子叶植物 单子叶植物；地上部 根部；茎叶较多，果实、籽粒中则较少。在植物细胞中，钙主要存在与细胞壁上。 2、钙的营养功能（一）稳定细胞膜：钙与细胞膜表面磷脂和蛋白质的负电荷结合，提高了细胞膜的稳定性，并能增加细胞膜对K+、Mg2+等离子吸收的选择性。缺钙时膜的选择性能力下降。（二）促进细胞的伸长和根系生长：缺钙会破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁的形成；同时不能形成细胞板，出现双核细胞现象；细胞无法正常分裂，最终导致生长点死亡。（三）行使第二信使功能：钙能结合在钙调蛋白（Calmodulin, CAM）上，对植物体内的多种酶起活化作用，并对细胞代谢有调节作用。（四）调节渗透作用：在有液泡的叶细胞内，大部分的Ca2+ 存在于液泡中，它对液泡内阴阳离子的平衡有重要贡献。（五）具有酶促作用：Ca2+对细胞膜上结合的酶（Ca-ATP酶）非常重要。其主要功能是参与离子和其它物质的跨膜运输。(六）影响作物品质：成熟果实中的含钙量较高时，可有效地防止采后贮藏过程中出现的腐烂现象，延长贮藏期，增加水果保藏品质。3、植物缺钙症状在缺钙时，植株生长受阻，节间较短，因而一般较正常生长的植株矮小，而且组织柔软。由于钙在细胞壁、细胞膜中的关键作用，同时也由于钙主要通过木质部运输，受蒸腾作用影响大，老叶中钙的再利用程度低，缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先出现缺素症，易腐烂死亡；幼叶卷曲畸形，叶缘变黄逐渐坏死。 甘蓝、莴苣和白菜出现叶焦病(Tipburn)和干烧心（Internal browning)；番茄、辣椒和西瓜出现脐腐病(Blossom-end rot)；苹果出现苦陷病（Bitter pit)和水心病(Watercore)； 植株缺钙： 生长点坏死 大白菜缺钙的典型症状：内叶叶尖发黄，呈枯焦状，俗称“干烧心”，又称“心腐病”。 缺钙的果实：苦痘病，脐腐病4、植物体内镁的含量和分布植物体内镁的含量约为0.05%-0.7%。其分布规律为：豆科植物地上部分的含镁量是禾本科植物的2-3倍；种子含镁较多，茎、叶次之，而根系很少；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；由于镁在韧皮部中的移动性很强，储存在营养体或其它器官中的镁可以被重新分配和再利用。5、镁的营养生理功能（一）合成叶绿素并促进光合作用镁的主要功能是作为叶绿素a和叶绿素b合成卟啉环的中心原子，在叶绿素合成和光合作用中起重要作用。镁对叶绿体中的光合磷酸化和羧化反应都有影响。镁参与叶绿体基质中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBP羧化酶）催化的羧化反应。RuBP羧化酶的活性主要取决于pH值和Mg2+的浓度。（二）镁参与蛋白质的合成镁的功能是作为核糖体亚单位联结的桥接元素，保证核糖体结构的稳定，为蛋白质合成提供场所。另外，活化RNA聚合酶也需要镁。（三）、活化和调节酶促反应植物体中一系列的酶促反应都需要镁或依赖于镁进行调节：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；镁在叶绿体基质中对RuBP羧化酶起调控作用，果糖-1,6-二磷酸酶也是一个需镁较多，而且也需要较高pH的酶类；镁也能激活谷氨酰胺合成酶。6、植物对镁的需求与缺镁症l 农作物对镁的吸收量平均为10-25kg/ha。植物体镁的临界浓度因植物种类、品种、器官和发育时期不同而有很大差异。l 单子叶植物镁临界值比双子叶植物低。l 一般来说，当叶片含镁量大于0.4%时，表明供镁充足。当植物叶片中的镁含量低于0.2%时则可能缺镁。 由于镁在韧皮部中的移动性较强，缺镁症状首先出现在中、下部老叶上。 当植物缺镁时，其突出表现是叶绿素含量下降，并出现失绿症。 失绿症开始于叶尖端和叶缘的脉间部位，颜色由淡绿变黄再变橙红或紫色。 叶脉保持绿色，在叶片上形成清晰的网状脉纹。植株缺镁：中下部叶脉间失绿黄化油菜缺Mg，脉间失绿、发红。7、植物体内硫的含量与分布l 植物含硫量为0.1%-0.5%，其变幅明显受植物种类、品种、器官和生育期的影响。l 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。l 植物体内的硫有无机硫酸盐（SO42-）和有机硫化合物两种形态。l 无机态硫酸盐主要储藏在液泡中，而有机含硫化合物主要是以含硫氨基酸及其化合物的形式存在于植物体的各器官中8、硫的营养功能（一）合成蛋白质的必需成硫是半胱氨酸和蛋氨酸的组分，因此也是蛋白质不可缺少的组分。作物缺硫时，蛋白质含量降低，不含硫的氨基酸和酰胺以及NO3-积累。硫对蛋白质的结构和功能也很重要。在多肽链中，两个含巯基（-SH）的氨基酸可形成二硫化合键（-S-S-，二硫键），二硫键可以共价交叉方式联结两个多肽链或一个多肽链的两端，使多肽结构稳定。（二）调节氧化还原状况和传递电子在氧化条件下，两个半胱氨酸氧化形成胱氨酸；而在还原条件下，胱氨酸可还原为半胱氨酸，从而构成氧化-还原体系。其中重要的化合物包括： 谷胱甘肽：是植物体内重要的抗氧化剂，在消除活性氧过程中起重要作用。它还是植物螯合肽的前体。 硫氧还蛋白：在光合作用电子传递和叶绿体中酶的激活方面有重要作用。 铁氧还蛋白（Fd)：在光合作用中氧化态的Fd接收光反应产生的电子而被还原，还原态的Fd通过电子传递参与光合作用暗反应中CO2的还原、硫酸盐的还原、N2还原(固氮)和谷氨酸合成等重要生理过程。（三）、参与一些酶的活化 半胱氨酰-SH基在维持许多酶的催化活性的构象中很重要。一些蛋白水解酶如番木瓜蛋白酶和脲酶、APS硝基转移酶等，均以-SH基作为酶反应中的功能团。 硫对硝酸还原酶的活性有影响。试验证明，施用硫肥时，硝酸还原酶的活性增加。 （四）、影响叶绿素的合成 硫虽然不是叶绿素的成分，但明显地影响叶绿素的合成。 在绿色叶片中，蛋白质大多数位于叶绿体中，它与叶绿素分子形成色素蛋白复合物。缺硫对叶绿素含量影响的原因可能是由于叶绿体内的蛋白质含硫所致。 因此，在缺硫植株中叶绿素的含量降低，叶色淡绿，严重缺硫时呈黄白色。（五）、硫参与固氮过程 构成固氮酶的钼铁蛋白和铁蛋白两个组分中均含硫，施用硫肥能促进豆科作物形成根瘤，提高固氮效率。（六）合成植物体内挥发性含硫物质一些植物含有挥发性的硫化物。如十字花科的油菜、萝卜、甘蓝等种子中含有芥子油，芥子油的成分异硫氰酸盐（ ）。 百合科的洋葱、大蒜、大葱等含有蒜油，其主要成分是二丙烯二硫化合物（CH2=CH-CH2-S-S-CH2-CH=CH2)，还含有催泪性的亚枫:这些含硫的化合物，具有特殊的辛香气味，在食品营养中具有独特的功效，不仅可以增进食欲，而且又是抗菌物质，可以预防和治疗某些疾病。 （七）对农产品品质和营养价值的影响例如：硫缺乏会影响小麦面粉的烘烤质量。供硫充足，小麦可合成较多的半胱氨酸，从而形成充足的二硫键。二硫键的形成与烘烤面包的质量有关，因为它使谷蛋白产生聚合作用，谷蛋白的聚合程度愈高，则烘烤面包的质量愈好。9、植物对硫的需求与缺硫症l 植物需硫量因植物的种类、品种、器官和生育期而有所不同。l 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。l 缺硫时蛋白质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。植物缺硫一般症状：植物发僵，新叶失绿黄化；禾谷类植物缺硫开花和成熟期推迟，结实率低，籽粒不饱满；豆科植物特别是苜蓿需硫多，对缺硫敏感，缺硫时，叶呈淡黄绿色，小叶比正常叶更直立，茎变红，分枝少；玉米早期缺硫新叶和上部叶片脉间黄化，后期缺硫时，叶缘变红，然后扩展到整个叶面，茎基部也变红。玉米缺硫叶片呈淡黄色，随后茎变红，叶片较小高粱-叶脉间发黄，茎和叶缘变10、土壤中的钙（一）土壤中钙的含量 地壳中平均含钙量为3.6%； 在非石灰性、高度淋溶的土壤含钙量往往少于1%； 石灰性土壤的含钙量在10%以上；（二）土壤中钙的形态与转化钙的形态矿物态钙：约占全钙量的40%-90%，在风化和淋溶作用强烈的温暖湿润地区，土壤的矿物态钙含量较低。交换态钙：交换态钙是吸附于土壤胶体表面的钙离子，是土壤中主要的代换性盐基离子之一，是植物可利用的钙。土壤交换性钙的含量较高，变幅也较大。溶液钙：土壤溶液中含钙量很高，通常为20-40 mg/L，钙除了以离子态存在外，还可以无机络合物和有机络合物形态存在。土壤植物系统中钙的循环11、钙肥的种类、性质及其施用 （一）、含钙肥料(石灰)的改土作用中和土壤酸性，消除活性铝、铁、锰等的毒害 石灰施用于酸性土壤上，最大的作用是提高土壤pH，中和土壤酸度，降低Al、Fe和Mn的活度或溶解度。这几种离子浓度过高，对大多数植物是有毒害的，尤以活性铝的毒害作用最强。 提高土壤养分有效性 酸性土壤施用石灰，提高了pH，能增强土壤有益微生物的活动，促进土壤有机质的矿化和生物固氮作用，以提高某些养分的有效性。 石灰可使土壤固定磷的作用减弱，并促进铁铝氧化物固定态磷的释放，提高其有效性。改善土壤的物理性状 酸性土施用石灰后，土壤胶体由氢胶体变为钙胶体，使土壤胶体凝聚，有利于水稳性团粒结构的形成。减少作物病害 大部分病源性真菌适宜于酸性条件下滋生，施用石灰提高土壤pH，抑制真菌的繁殖，减少病害。如十字花科植物根肿病、油莱菌核病、番茄枯萎病等都会因施用石灰而减少其发病率。Attention:施用石灰对于改良酸性土壤具有多方面作用，是酸性土壤上作物优质高产的一项重要措施。但过量施用也会造成不良后果:如导致有机质过度分解，腐殖质积累减少，土壤结构遭破坏，土壤变板结；降低P、Fe、Mn、Zn、Cu、B等养分的有效性。磷易形成难溶性的磷灰石，pH提高会降低Fe、Mn、Zn 等微量元素的有效性；可使土壤胶体吸附的阳离子被Ca2+置换而淋失。因此，必须掌握好石灰的适宜用量。 （二）、石灰肥料的种类和性质生石灰：又称烧石灰，主要成分为CaO。以石灰石、白云石及含碳酸钙丰富的贝壳等为原料，经过煅烧而成。中和土壤酸度的能力很强，可以迅速矫正土壤酸度，还有杀虫、灭草和土壤消毒的功效。熟石灰：称消石灰，主要成分为Ca(OH)2。由生石灰加水或堆放时吸水而成。中和土壤酸度的能力也很强。碳酸石灰：又成为石灰石粉，主要成分为CaCO3。由石灰石、白云石或贝壳类直接磨细而成。含石灰质的工业废渣：主要是指钢铁工业的废渣，如炼铁高炉的炉渣，主要成分为硅酸钙。其它含钙的化学钙肥：钙是很多常用化肥的副成分。（三）石灰肥料的施用方法石灰可作基肥和追肥，不能作种肥。撒施力求均匀，防止局部土壤过碱或未施到。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。不宜连续大量施用石灰，否则会引起土壤有机质分解过速、腐殖质不易积累，致使土壤结构变坏，诱发营养元素缺乏症，还会减少作物对钾的吸收，反而不利于作物生长。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。在施用足量石灰的情况下，其后效可维持5年以上。因此，石灰物质不必每年施用，可每隔3-5年施用一次。12、土壤中的镁（一）土壤中含量和形态含量。土壤含镁量因母质、气候、风化程度和淋溶作用等因素的影响，北方土壤含镁量在10g/kg以上。 南方热带和亚热带地区母质风化程度高，土壤中含镁的原生矿物化学稳定性低，容易风化，而且粘土矿物主要是不含镁的高岭石、三水铝石及针铁矿，因此土壤全镁(Mg)含量低，平均只有3.3g/kg。镁的形态矿物态镁：土壤中镁极大部分为矿物态镁，约占全镁量的70一90，它包括所有含镁的原生矿物和大多数含镁的次生矿物。非交换性镁(或称缓效性镁)：矿物态镁中能为稀酸(0.05mol/L盐酸或1mol/L硝酸等)溶解的镁，是矿物态镁中较易释放的部分。在热带及温带土壤中，非交换性镁常占全镁量的5一25。交换性镁:交换性镁约占全镁量的10200g/kg，高的可达250g/kg，其含量是评价土壤镁素供应水平的一个重要指标。土壤溶液中镁:溶液中镁的含量一般在5-l00 mg/L之间（二）土壤中镁的转化镁较易从土壤中淋失，其淋失量大约为2-30kg Mghaa。淋失速率主要取决于土壤中含镁矿物的数量，它们风化的速度和淋溶强度等。 土壤pH越低，镁的淋失也越严重。 在雨水多的热带地区高度风化的土壤中，镁的淋失严重，土壤含镁量低。 温带砂土中镁的淋溶损失也占优势，这种土壤的底土往往比表层土壤含有较高的镁。13、镁肥镁肥的施用原则：应首先施用在缺镁的土壤和需镁较多的作物上； 镁肥可作基肥、追肥和根外追肥。水溶性镁肥宜作追肥，微溶性镁肥则宜作基肥。水溶性镁盐(硫酸镁、氯化镁) 水溶性的硫酸盐和氯化物溶解度大，肥效迅速，适于中性或碱性土壤施用。 施用时宜与NPK等其它肥料配合，可作基肥和追肥。镁在土壤中的移动性较小，要适当深施。为了避免淋失，用量不宜过多，一般每亩施用硫酸镁12.515.0kg。白云石等含镁的石灰物质 溶解度较差，肥效较缓，宜作基肥，适于酸性土壤(pH6)施用。酸性土壤施用白云石等石灰物质对降低土壤酸度、纠正土壤缺镁和供给钙素方面较为经济有效。14、土壤中的硫（一）土壤中硫的含量、形态 土壤中一般为0.01-0.5，其含量与母质和成土过程关系密切。多雨地区，我国南方红黄壤和北方灰化土由于淋失，含硫量一般低于0.1。水溶态SO42-：在大部分土壤溶液中的SO42-为25-100 mg/kg，热带土壤较低，一般为0.416 mg/kg。吸附态SO42-：吸附性SO42-是指以阴离子交换吸附和配位吸附方式保留在土壤胶体表面的SO42- 。硫的吸附主要发生在酸性土壤。矿物态硫：土壤矿物态硫包括黄铁矿(FeS2)、闪锌矿(ZnS)、孔雀石(CuFe)S2、石膏(CaS042H20)有机硫：土壤硫主要以有机形态存在，土壤有机硫一般占全硫量的9095。15、土壤中硫的转化土壤中硫的矿化 土壤有机硫的碳键硫和硫脂类硫，只有通过微生物的矿化作用，转化成硫酸盐(SO42-)，才能为植物吸收利用。硫的固持 硫的固持主要是指环境和肥料中的硫进入土壤后，与土壤中的碳、氮有机化合物结合成有机态硫，使其不能被作物吸收利用。 硫的固持主要与土壤碳硫和氮硫比值密切相关。据报道，当碳硫比值大于900时，可能产生硫的固持。当土壤和植物材料中氮硫比值太大时，也可能产生硫的固持。土壤硫的氧化 土壤硫的氧化作用主要靠硫杆菌属中的氧化硫杆菌、排硫杆菌、脱氮硫杆菌和氧化脱硫杆菌等。除脱氮硫杆菌是兼性品种外，其余都属好气菌。 元素硫的氧化过程为：土壤硫的还原 生物固持过程： SO42-被微生物同化成细胞的组成，如含硫的氨基酸等。 SO42-的异化还原(呼吸还原)过程：细菌将SO42-还原释放出等当量的硫化物，如H2S等。16、硫肥（一）、硫肥的种类生石膏：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。微溶于水,粒细有利于溶解，供硫能力和改土效果也较高。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：磷石膏是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。（二）、硫肥的作用直接供应作物硫素等营养：由于含硫肥料还含有其他成分，故还能提供硫、钙、镁、磷和铁等营养元素。改良土壤：石膏既是碱土的改良剂，又是酸性土壤的改良剂。石膏是一种重要的碱土改良剂： 我国北方半干旱和干旱地零星分布着含有碳酸钠和重碳酸钠的苏打碱土，其土壤胶体上吸附着相当数量的钠离子(Na+可占吸附性阳离子总量的30左右)，土壤呈强碱性反应，则可通过施用石膏改良。 石膏可与土壤溶液中的碳酸钠、重碳酸钠反应，形成硫酸钠，同时石膏中的Ca2+可置换土壤胶体上的Na+ ，形成不易分散的钙胶体。化学反应式如下： Na2CO3 + CaSO4 CaCO3 + Na2SO4 2NaHCO3 + C