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植物微量元素营养与微肥 第六章 微量元素包括硼 B 锌 Zn 锰 Mn 铁 Fe 铜 Cu 钼 Mo 氯 Cl 作物体内微量元素的含量仅百万分之几到十万分之几 但它们的作用是很重要的 随着作物产量的不断提高和大量施用化学肥料 农业中对微量元素的需要逐渐迫切 70年代以来 我国微量元素肥料的研究与应用得到较全面的发展 普遍开展了土壤微量元素的含量调查 结果表明 土壤缺硼面积多在40 以上 缺锌面积多在20 以上 缺锰10 以上 缺铁5 缺铜1 以上 第一节微量元素的营养作用 硼的营养作用 促进体内碳水化合物的运输和代谢 参入糖代谢 参入半纤维素及有关细胞壁物质的合成 促进细胞伸长和细胞分裂 促进生殖器官的建成和发育 花的子房和柱头含硼量很高 缺硼时 油菜 花而不实 大麦 小麦 穗而不实 棉花 蕾而不花 花生 有壳无仁 菊花 扫帚病 调节酶的代谢和木质化作用 提高豆科作物根瘤菌的固氮能力 锌的营养作用 某些酶的组分或活化剂 锌通过酶的作用对植物碳氮代谢产生相当广泛的影响 参入生长素的代谢锌能促进吲哚和丝氨酸合成色氨酸 而色氨酸是生长素的前身 参入光合作用中CO2的水和作用 促进蛋白质代谢 促进生长器官发育和提高抗逆性 抗旱 抗热 抗冻等 钼的营养作用 是硝酸还原酶的组分 钼的营养作用突出表现在氮素代谢方面 参入根瘤菌的固氮作用 还可能参入氨基酸的合成与代谢促进植物体内有机含磷化合物的合成 参入体内的光合作用和呼吸作用 促进繁育器官的速成 锰的营养作用 直接参入光合作用 参入水的光解和电子传递 多种酶的活化剂 氮代谢 生长素代谢 氧化还原过程等 促进种子萌发和幼苗生长 铁的营养作用 叶绿素合成所必需 大部分铁存在于叶绿体中 蔬菜75 参入体内氧化还原反应和电子传递 参入植物呼吸作用 铁与核酸 蛋白质代谢有关 铜的营养作用 参入体内氧化还原反应铜是植物体内许多氧化酶的成分或是某些酶的活化剂 构成铜蛋白并参入光合作用 叶绿体中含量较高 超氧化物歧化酶 SOD 的重要组分 参入氮代谢 影响固氮作用 促进花器官的发育 氯的营养作用 参入光合作用氯作为锰的辅助因子参入水的光解反应 调节气孔运动活化H 泵ATP酶 抑制病害发生 其它作用 保持电荷平衡 维持细胞内的渗透压 氯对酶也有影响 适量的氯有利于碳水化合物的合成和转化 第二节土壤中微量元素的含量 形态和转化 土壤中微量元素供应不足 既与土壤类型和成土母质有关 又与土壤条件如 土壤酸度 氧化还原电位 透气性 质地等有关 土壤中的硼 我国土壤变幅0 500ppm 平均64ppm 沉积物发育的土壤硼比火成岩发育的土壤含硼量高 表土土壤含硼指标有三种 全硼量 酸溶性硼 热水溶性硼 只有热水溶性硼可作为土壤给作物供B能力指标 2ppm很高 可能对植物产生毒害作用 如 水溶性硼 土壤中硼的形态 矿物态硼 吸附态硼 有机态硼 水溶性硼 土壤中硼的有效性主要受土壤pH 粘土矿物类型及有机质含量的影响 pH4 7 6 7之间 有效硼随pH增加而增加 pH 7时有效性下降 干旱条件下 有效性降低 砂土有效硼少于粘质土壤 但砂土施用硼肥有效性高 有机质含量与有效硼成正相关 土壤中的锌 我国土壤全锌含量在10 300ppm平均为100ppm 我国少的北方 受母质影响 发育花岗岩 153ppm 石灰岩 91ppm 紫砂岩 81ppm 千枚岩 68ppm 红色粘土 61ppm 红沙岩 31ppm 土壤全锌量与有效锌含量有一定关系 但也有反之 如北方的石灰性土壤 以土壤有效锌作为评价指标时 不同的测定方法有着不同的临界水平 目前石灰性及中性土壤用pH7 3的DTPA溶液提取 缺锌临界值为0 5ppm 0 5 1 0ppm为边缘值 酸性土壤用0 1mol L盐酸提取 缺锌临界值为1 5ppm 0 1mol LHCl浸提DTPA浸提很低 1 0 0 5低1 0 1 50 5 1 0中等1 6 3 01 1 2 0高3 1 5 02 1 5 0很高 5 0 5 0临界值1 50 5 土壤中锌的形态 矿物态 交换态 有机态 水溶态 影响土壤中锌有效性的因素 土壤pH pH高的土壤 尤其是含碳酸钙的土壤 锌的溶解度降低 一般pH每增加一个单位 Zn2 活度降低100倍 缺锌往往发生在pH 6 5的土壤上 在酸性土壤上施用石灰也会诱发缺锌 氧化还原状况 还原性产物的出现 Zn2 的有效性降低 Fe2 的吸收增加 减少Zn2 的吸收 有机质含量 有机质含量高 有效性含量也会高 但在淹水条件下 施用有机肥 会加速缺Zn2 降低了Eh 增加了CO2分压 土壤中磷的水平也影响锌的有效性 在含有效磷高或施用大量磷肥时常常观察到缺锌 即磷锌拮抗 施磷促进植物生长 造成稀释效应 缺Zn2 施磷同时添加了各种阳离子 Cu2 从而抑制作物对Zn2 的吸收利用 施磷增加了土壤Fe Al氧化物及CaCO3对Zn2 的吸附固定 施磷抑制Zn2 从植物根部向地上部分的运输 施磷使植物体内Zn2 纯化 其可能机理是 缺锌时 植物体内不累积钾而累积磷造成磷中毒 土壤中的钼 我国土壤全钼含量在0 1 6ppm 平均含量为1 77ppm 土壤钼的含量受成土母质的影响很明显 东北地区含钼量较高 土壤全钼量并不能代表对植物的供给情况 有效态钼是评价土壤中钼的供给情况的适宜指标 土壤有效钼以pH3 3的草酸 草酸铵溶液提取 土壤有效态钼含量及其分级 土壤中钼的形态有 难溶态钼 交换 吸附 态钼 有机结合态钼 水溶态钼 在各种钼的形态中 吸附态钼最为重要 钼的吸附与土壤pH的关系正好与其它金属微量元素 MnCuZnFe 相反 即随pH增加 钼的吸附减少 在酸性土壤中 pH5 5时 以MoO42 形式存在 两者都能被植物吸收 我国南方均有缺钼土壤 主要是红壤等酸性土壤 土壤中的锰 我国土壤全锰含量为42 5000ppm 平均含量为710ppm 锰的供给情况不是由全锰含量多寡来决定 而是取决于锰的可给性强弱 代换态锰和易还原态锰总和称为活性锰 缺锰土壤主要分布在我国北方质地较轻的石灰性土壤 pH一般大于6 5 在酸性土壤上施用石灰也有诱发缺锰的可能 土壤中锰有矿物态 交换态 易还原态和水溶态锰 有机态 pH 8时有 活性锰或可给态锰 土壤pH越低 Eh越低 土壤中Mn2 就越多 有效性越高 pH从4 9范围内 每增加一个单位 可给性锰就会降低100倍 在淹水土壤下 锰的有效性高 有时甚至产生锰的毒害 土壤中Mn2 Mn3 Mn4 的关系 土壤活性锰的分级及评价指标 300ppm很高 土壤中的铁 铁是地球上最丰富的元素之一 其数量仅次于氧 硅 铝居第四位 土壤全铁含量范围为10 000 100 000ppm 主要存在于含铁 镁 硅酸盐的原生矿物中 土壤中可给铁含量与全铁含量相比是很低的 可给性无机铁的形态有Fe3 Fe OH 2 Fe OH 2 和Fe2 等 这些阳离子为土壤胶体所吸附 而称为代换态铁 在中性和碱性土壤中 代换态铁数量很少 一般不超过1ppm甚至没有 因为 Fe3 3OH Fe OH 3在酸性条件下 铁化合物溶解度增加 代换态铁也显著增加 在较高pH情况下 每增加一个pH单位 溶液中活性铁减少1000倍 可溶性铁在pH6 5 8 0达到最低值 土壤有机物质具有能与各种金属离子形成稳定结合体的能力 从而防止这些金属离子转变为不溶性的化合物 Eh 土壤渍水时 Fe3 还原为Fe2 使铁的溶解度增加 0 07 0 3ppm严重后中度失绿0 3 2 2ppm中度到轻度失绿2 32ppm无失绿病 1mol L醋酸铵溶液 pH4 8 提取代换态铁 土壤中的铜 我国土壤全铜量3 300ppm 平均为22ppm 但大多数土壤含量介于20 40ppm 主要取决于成土母质中铜的数量 干枚岩 55ppm 石灰岩 紫砂岩 20ppm 红色粘土 19ppm 花岗岩 11ppm 红砂岩 9ppm 有机质含量高的土壤 是主要的缺铜土壤 因为有机物质吸附铜的能力强于粘土矿物 易使铜变成无效铜 土壤中铜的形态有 矿物态 交换态 水溶态 有机整合态 土壤酸度影响铜的有效性 pH升高时 由于铜的吸附增强 而土壤溶液中铜的含量降低 在石灰性土壤 可形成CuCO3 Cu OH 2沉淀 使铜的有效性降低 其它金属阳离子有拮抗作用 分级DTPA提取 0 1mol LHCl提取 很低 0 1ppm 1 0ppm低0 1 0 2ppm1 0 2 0ppm中等0 2 1 0ppm2 1 4 0ppm高1 1 1 8ppm4 1 6 0ppm很高 1 8ppm 6 0ppm临界值0 2ppm2 0ppm 适于中性石灰性土壤 适于酸性土壤 土壤有效铜含量及其分级 第三节作物缺少微量元素的症状和诊断方法 当微量元素严重缺乏时 外部形态表现出一定的缺乏症状 如叶片大小 颜色 茎的生长等 因此外形诊断可作为营养丰缺的一种方法 但元素之间缺素形态有的相似 一般的是潜伏性缺乏 再加上病虫害及环境因素的干扰混淆 易造成误诊 必须配合其它诊断方法 才能作出正确判断 一 外形诊断 症状出现部位 Fe Mn B Mo Cu都首先在新生组织出现 而Zn在老叶上出现 其次 看叶片大小和形状 缺Zn叶片窄小 簇生 小叶病 缺B叶片肥厚 叶片卷曲 皱缩 变脆 其它元素叶片大小和形状不变 再看失绿部位 缺Zn Fe Mn都会产生叶脉间失绿黄化 但叶脉仍为绿色 缺Zn最初在下部老叶片上 沿主脉出现失绿条纹及黄绿相间成明显花叶 严重时褐色斑点 缺铁植株幼叶叶脉间失绿黄化 严重时整个叶片变黄或发白 见p157页表6 6 二 根外喷施诊断 如根据外形诊断不能肯定缺乏那种微量元素时 可采用根外喷施诊断 这种方法简便易行 适用于各种土壤和作物 具体方法是配制一定浓度 一般为0 1 0 2 的含某种微量元素的溶液 喷在植株叶部或浸泡 涂抹等方法 隔7 10天观察前后作物叶色 长相 长势的变化 为使微量元素易进入植株体内 可在喷施溶液中添加0 1 湿润剂 中性肥皂 茶子饼浸出液等 或增加喷施次数 三 化学诊断 化学诊断系用化学分析方法测定土壤和植株中微量元素的含量 对照各种微量元素缺乏的临界值加以判断 植株化学诊断 一般采用全量分析 在作物不同生育期取正常 不正常叶片测定 对比等 土壤诊断 土壤化学分析的浸提剂不同 临界指标也不一样 土壤有效硼 热水浸提法 2 1水土比 姜黄素或醌茜素 甲亚胺 H比色法等 土壤有效态钼 目前普遍采用草酸 草酸铵溶液 pH3 3 土壤有效锰 水溶态锰 代换态锰 易还原态锰 1N醋酸铵 pH7 1N醋酸铵0 2 对苯二酚 目前国内外也采用DTPA提取 原子吸收分光光度法 土壤有效Fe Zn Cu 普遍采用DTPA浸提 原子吸收 石灰性土壤 酸性土壤用0 1NHCl浸提 土壤有效态微量元素的分级和评价指标 P158页表6 7 四 微量元素化学诊断的丰缺指标 作物的微量元素含量范围和判断指标 P159页表6 8 作物体内微量元素的含量受许多因素影响 由土壤气候条件和施肥 栽培管理 品种等会引起临界值的变化 要结合当地情况 临界水平 指低于这一水平时 作物因缺乏营养而产量下降 第四节微量元素肥料的种类 性质和施用 一 微量元素肥料的种类和性质 p161页 表6 9 微量元素肥料主要是一些含BZnMoFeCu等营养元素的无机盐类或氧化物 我国常用的有20余种 这些微量元素肥料施入土壤易被土壤吸附固定而降低肥效 尤其是铁肥 FeSO4 为提高效果 国内外已研制和应用有机螯合态微量元素肥料EDTA 玻璃肥料 玻璃与微量元素一起熔融 溶解度小 接触面小 不易被土壤吸附 不易淋失 肥效持久 与大量肥料混合 制成多元素复合肥料 缺点是灵活性较差 二 微量元素肥料的合理施用 微肥一般在缺乏的土壤上施用 而且由于缺乏到毒害的范围很窄 因此施用时 用量 浓度和施用方法要特别注意 硼肥的施用与效果 硼酸 硼砂 含硼玻璃肥料 含硼过磷酸钙 硼镁肥 硼泥 可作基肥和根外追肥施用 由于硼对种子萌发和幼根生长有抑制作用 避免与种子直接接触 硼砂 硼酸等水溶液宜作叶面喷施 浓度0 2 0 2 油菜在移栽前1 2天 苗床0 2 硼砂液50Kg喷施 棉花现蕾期 初花期 花蕾期再喷0 2 果树在盛花期及幼果期硼砂一次为好 果树在盛花期及幼果期喷施0 3 豆科和十字花科植物对硼要求较高 硼肥效果也较好 根用作物和块茎作物对硼也很敏感 施硼肥有良好反应 禾本科作物需硼较少 对缺硼不敏感 严重时也增产 锌肥的施用与效果 硫酸锌 氧化锌 氯化锌 碳酸锌 螯合态锌 含锌工业废渣 锌肥用量较少 在土壤中移动性较差 水溶性锌肥常用作种肥 种子处理 浸种 拌种 蘸秧根和根外追肥 水稻缺锌现象主要出现在石灰性水稻土上 施用锌肥后效果较好 玉米对锌肥也有良好反应 甜菜对锌的需要量较大 为大麦和小麦的一倍 施锌效果良好 果树 柑橘 苹果 桃等 缺锌现象普遍 锌是人体中含量最多的微量金属元素 食物中缺少锌影响大脑发育不良 钼肥的施用与效果 钼酸铵 钼酸钠 钼渣 含钼玻璃肥料 工业含钼废渣以作基肥施用为好 水溶性钼肥常用作种子处理和根外追肥 钼肥对于油菜 花椰菜 棉花 甜菜 果树 柑橘 蔬菜 番茄 菠菜等 也有一定效果 对禾本科作物效果很低或者没有反应 钼肥对豆科作物效果很好 钼含量高对动物是有毒害作用的 过量或连续使用钼肥 可能会引起反刍动物的钼毒病 钼是人体新陈代谢所必需的元素 也是一种抗癌物质 亚硝铵是强烈的致癌物质 而钼则能中断亚硝铵在体内的合成 锰肥的施用与效果 硫酸锰 氯化锰 含锰矿渣 螯合态锰 含锰玻璃肥料 常用的锰肥为MnSO4 3H2O 施入土壤后 二