作物营养与施肥技术.ppt

营养与施肥技术,侯振安石河子大学农学院资环系二O一O年五月十八日,提纲,施肥技术概述作物生长必需的营养元素营养元素的生理功能棉花营养与施肥,“有粮无粮在于水，粮多粮少在于肥”,有的地块化肥没少用，但产量却不高;或产量较高、收入却没增加多少。,作物及生长阶段不同其养分需求也不同。,土壤条件不一样施肥就不一样。,栽培措施同样对施肥也提出了不同的要求（灌溉、密度等）。,肥料并不是施得越多越好，盲目施用过多，既浪费肥料，又增加生产成本、降低产量、减少收益。,？,施肥是获得高产的重要措施,施肥要有针对性！,肥料性质的差异导致施肥方法和效果差异很大。,（一）施肥目的与依据,施肥目的1）满足作物正常生长，实现高产。2）提高和保持土壤肥力。3）提高作物抗逆性能，保证稳产。施肥依据土壤：供肥能力、保肥能力。质地、有机质、养分含量、障碍因子等作物：养分需要量及需求规律。肥料：基本理化性质。有效成分、养分种类及含量、溶解性等栽培措施：密度、灌溉等。,施肥总量,养分种类与比例,施肥时期,分配比例,施肥方法,作物需肥特点与施肥,不同作物对养分所需要的数量各不相同，具有选择性吸收的特点，如：禾谷类作物对氮的需要量较大，磷、钾次之；豆科作物对磷的需要量比一般作物多；而蔬菜类作物是以生产叶子为主的，对氮的需要量比任何作物都大。作物的需肥特性告诉我们，对于不同的作物要选择不同的肥料搭配施用。,（二）施肥技术的发展历程,现代农业中，施肥一直被认为是作物增产的重要手段。施肥技术的发展经历了不同的阶段。按施用的养分元素数目和考虑的因子多少把施肥技术的发展分为部分施肥、完全施肥和综合施肥三个阶段。,1.部分施肥阶段,施用的主要养分为N、P、K等大量元素，目的是补充缺乏的元素或改良土壤，实现低产变中产，但在施肥量较高时其它养分可能会成为限制因子，从而导致营养不平衡、产量和品质达不到预期目标。,2.完全施肥阶段,施肥中考虑了全部的作物必需营养元素，特别是中、微量元素，以期通过不同生长阶段适宜的养分供应，充分利用高产作物的光合潜力，为其高产、优质和增强抗逆性打下基础，实现中产变高产并进一步改善农产品品质。,3.综合施肥阶段,在适当采用灌溉、耕作和植物保护等农艺措施的基础上实行完全施肥，以便更有效地利用肥料养分并使其损失量最小，它是现阶段和今后一个时期理想的施肥方案高产又高效的施肥方案。这一阶段仍有可能进一步增产，但需要更高水平的管理技术以适应不同地区、不同作物和不同农户间对施肥水平的不同要求。,（三）现代作物施肥的现状,在实际生产中，即使在同一地区和同一时期不同的农户和不同作物的施肥发展阶段也会不同，特别是随着施肥量的增加，现代作物施肥的各种弊端也显露出来。大量研究表明，现代作物施肥的现状为：,（三）现代作物施肥的现状,过多依赖于化学肥料特别是氮肥的施用，在许多高产地区往往氮肥施用过量；施肥仍然靠经验，这在各地很普遍；可避免的养分损失很高，特别是在经济作物生产施肥中更是如此；不平衡施肥现象依然存在，既降低了肥效，也降低了作物的抗逆性。过高强调化肥的投入，致使化肥对产品品质和环境的不良影响愈来愈严重。,（四）施肥观念的转变,为了适应农业可持续发展的要求，不能再把施肥简单地看作是补充作物生长所需要养分的措施，其概念内涵需要扩展，观念应向下列方向转变：从单一的满足作物养分需求向养分资源的合理利用转变；从静态的养分平衡向养分循环的动态管理转变；,（四）施肥观念的转变,更加注意预防不合理施肥导致的降低作物抗逆性、养分元素污染水源和空气等各种不良后果；从只注意当年的养分增产效应向注意肥料养分的残效、也注意未利用养分的去向等长期环境生态效应转变；充分利用作物对干旱、寒冷、盐碱、毒害、污染、药害等胁迫条件的适应性和抗性；,（四）施肥观念的转变,充分认识一些不能或难以控制的限制因素和生产风险；强调保持和提高土壤肥力；重视对有风险或毒害元素施用的限制。,二、作物生长必需的营养元素,作物必需的营养元素有：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锌、锰、铜、钼、氯和镍17种。依赖土壤和施肥供应的养分元素有：氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、铁、锌、锰、铜、钼和氯13种。大量元素：氮、磷、钾、钙、镁、硫。微量元素：硼、铁、锌、锰、铜、钼、氯、镍。,三、营养元素的生理功能,（一）氮一般植物含氮量约占植物干重的0.3-5，而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。豆科作物含氮量比禾本科作物高（丰富的蛋白质）。种子和叶片含氮量比茎杆和根部高（氮素主要存在于蛋白质和叶绿素中）。同一作物不同生育期含氮量也不相同，一般作物吸收高峰在营养生长旺盛期和开花期，以后迅速下降，直到收获，到成熟期作物体内氮从茎叶转向种子或果实。,（一）氮,氮是作物体内许多重要有机化合物的组成成分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生长素、生物碱等都含有氮。如果没有氮，这些有机化合物就不能形成，作物生长发育就不能进行。植物吸收的氮主要是无机态氮，即NH4+和NO3-。此外也可吸收某些可溶性的有机氮化物，尿素、氨基酸、酰胺等，但数量有限。,1、氮素缺乏（1）可再利用，症状先从老叶开始。（2）叶片细小直立与茎的夹角小，叶色淡绿，严重时呈淡黄色，失绿的叶片色泽均一，一般不出现斑点。（3）茎杆细长，很少有分蘖和分枝，花和果实稀少植株提前成熟，影响产量和品质。（4）根系最初比正常的色白而细长，但根量少，而后期根停止伸长，呈现褐色。,作物氮素营养失调的形态表现,玉米缺氮：下部叶尖开始沿叶脉呈“V”形黄化,水稻缺氮：植株矮小，叶色褪淡呈黄绿色，分蘖减少。,（1）植株徒长，叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫，通风透光差。（2）作物茎杆较弱，抗病虫、抗倒伏能力差。（3）延迟成熟，产品品质差（禾谷类增加空秕粒，叶菜类不易贮藏，水果缺乏甜味，着色不良）。,2、氮素过多,水稻田氮肥过多，群体太大，遇风倒伏,植物体内磷（P2O5）的含量一般为植株干重的0.2-1.1%。不同作物，同一作物不同器官，不同生育期，含磷量是有变化的。,生殖器官营养器官，种子叶片，叶根系茎杆。幼嫩部位衰老部位。新芽、根尖等分生组织中，磷显著增高，表现出顶端优势。磷在作物体内分配。再利用的能力强。因而植株缺磷症状首先是从最老的器官（一般为底层老叶）组织开始表现出来。,（二）磷,（二）磷,磷是作物体内许多有机化合物如核蛋白、核酸、磷脂、ATP等组成成份；磷参与作物体内多种代谢作用；磷能增强作物的抗逆性（抗旱性、抗寒性、抗病虫害、抗倒伏、抗盐碱）；促进早熟，提高产量和产品质量。作物通过根系和叶部吸收无机磷和有机磷。主要吸收正磷酸盐，其次有偏磷酸盐。H2PO4-最易被作物吸收。,作物磷素营养失调的症状,（1）缺磷时，各种代谢过程受到抑制，植株生长迟缓、矮小、瘦弱、直立、根系不发达，成熟延迟、籽实细小。（2）植株叶小、叶色暗绿或灰绿、缺乏光泽，严重缺磷时，在不少作物茎叶上明显地呈现紫红色的条纹或斑点（花青苷）甚至叶片枯死脱落。（3）症状一般从基部老叶开始，逐渐向上部发展。,1.磷素缺乏,Pdeficiencyinwheat(Triticumaestivum)inafieldcropatbootstage.,缺磷造成玉米果穗秃顶，油菜脱荚，棉花和果树落蕾、落花，甘薯及马铃薯薯块变小，耐贮性变差。,自左至右，依次为油菜幼叶至老叶，缺磷油菜叶片从暗绿、暗紫发展至紫红色。,磷素过剩，谷类无效分蘖，秕粒增加，叶肥厚而密，植株早衰。由于磷过多，而引起的病症，通常以缺Zn、Fe、Mg等的失绿症表现出来。,2.磷素过多,（三）钾,一般植物体内的含钾量（K2O）为0.35.0%。植物体内钾的含量因作物种类和器官的不同有很大差异。,（1）作物种类：喜钾作物（烟草、马铃薯、甜菜、西瓜等）含钾较高。（2）器官：禾谷类作物：茎秆叶片薯类作物：块根（块茎）茎叶,（三）钾,促进酶的活化。参与糖、蛋白质与核酸代谢等生物化学过程，对植物生长发育起着独特的生理功效。增强光合作用。促进蛋白质合成。此外，钾还能促进豆科植物根瘤菌的固氮作用。增强植物的抗逆性。钾在增强植物抗寒、抗旱、抗盐碱、抗病虫害能力方面都起着重要的作用。钾对农产品质量的影响。钾常被公认为“品质元素”。种子脂肪含量、纤维长度和强度、淀粉的合成、提高果实中全糖量、还原型维生素量和改善糖酸比，增加果实风味，促进果实着色等。,马铃薯,缺钾,正常,作物的钾素营养失调的症状,缺钾的主要特征：老叶和叶缘先发黄，进而变褐，焦枯似烁烧状，叶片上出现褐色斑点或斑块，但叶中部、叶脉处仍保持绿色，随着缺钾程度的加剧，整个叶片变为红棕色或干枯状，坏死脱落。,但不同作物上缺钾症状也有特殊性。,棉花“红叶茎枯病”,（四）微量元素,微量元素虽然在作物体内只占干物重的万分之几，缺少它们与缺少三要素一样，会严重影响作物生长发育，降低产量。例如，玉米缺锌就会出现“白苗症”；缺硼油菜会产生“花而不实”、小麦“穗而不实”，甚至绝产；大豆缺钼，植株生长矮小等。不同的作物对不同的微量元素敏感程度不同，因此，在施用大量元素肥料的同时，还要根据不同的作物配合施用不同的微量元素肥料。,硼（B）,硼能促进碳水化合物的合成和运转，提高作物的结实率和坐果率。硼能促进生殖器官的正常发育，有利于受精作用。硼使植物分生组织细胞分化正常。当缺硼时，含酚化合物积累导致出现褐色坏死组织，如顶芽褐腐、根心腐等症状。硼可以提高豆科作物根瘤的固氮活性，增加固氮量。硼能提高植物的抗逆性，有利于提高植物的抗寒、抗旱能力。,植物缺硼的共同特征：（1）茎尖生长点生长受抑制，严重时枯萎，甚至死亡。（2）老叶叶片变厚变脆、畸形，枝条节间短，出现木栓化现象。（3）根的生长发育明显受阻，根短粗兼有褐色。（4）生殖器官发育受阻，结实率低，果实小、畸形，缺硼导致种子和果实减产。（5）典型症状：油菜“花而不实”、棉花的“蕾而不花”以及小麦的“穗而不实”等。,甜菜缺硼“腐心病”,油菜缺硼：次生分枝多，花而不实。,小麦缺硼”穗而不实”,玉米缺硼“不结实”,大豆缺硼：新叶脉间全面黄化继而新叶及生长点枯死；下部叶片也由叶缘向风于叶脉间黄化，最终导致植物落叶枯死。,苹果缺硼“腐心病”,梨树缺硼“缩果病”,锌（Zn）,锌参与生长素的合成，缺锌会引起植物生长矮小，导致水稻僵苗，果树小叶病等生理病害。锌是多种酶的成分和活化剂，对物质水解、氧化还原过程和蛋白质合成起着主要作用。锌能促进植物的光合作用。缺锌时叶片往往发生脉间失绿，出现白化或黄化症状。,植物缺锌症状（1）生长受抑制，尤其是节间生长严重受阻，叶片小，簇生。（2）叶片的脉间失绿或白化。（3）典型症状：果树“小叶病”、“繁叶病”，玉米的“白苗病”等。植物对缺锌的敏感程度因是种类不同而有差异。禾本科作物中玉米和水稻对锌最为敏感，通常可作为判断土壤有效锌丰缺的指示植物。,玉米缺锌“白苗病”,玉米缺锌：中上部叶近茎端叶脉间褪绿发黄或黄白，常撕裂,果树缺锌“小叶病”,锰（Mn）,锰直接参与光合作用。缺锰时，光合作用就受到抑制。锰对植物体内氧化还原有重要作用。锰过多可能引起缺铁。锰是30多种酶的活化剂和3种酶的组成成分。此外，锰还与硝酸还原作用有密切关系，缺锰时会使植物体内硝酸盐积累。锰能促进种子萌发和幼苗生长，加速花粉萌发和花粉管伸长，提高结实率，对幼龄果树有提早结实的作用。,植物缺锰症状,对锰敏感的作物很多，其中以小麦和大麦最为重要。缺锰时，首先在新叶叶脉间失绿黄化，而叶脉和叶脉附近保持绿色，脉纹较清晰。严重缺锰时，叶脉间出现黑褐色斑点，进而斑点增多扩大，布及整个叶片。,植物缺锰：叶片失绿并出现杂色斑点，而叶脉保持绿色。,四、棉花的营养与施肥,（一）氮氮素营养是棉花生产中最难以管理的一种养分，它对于棉花的产量、早熟性和纤维品质有着非常重要的影响，同时氮肥也是棉田施用量最大、成本最高的肥料。由于氮素在土壤中很容易转化，移动性强，生物学性质活跃，所以在棉花生产中氮素的管理存在许多问题。,棉花氮素营养,棉花一生中需要较多的氮，其中5465%分布于生殖器官，分布趋势是：棉籽铃壳蕾幼铃纤维。3546%用于营养器官，分布趋势为：棉叶果枝茎根。棉花在整个生育期间都需要氮素，其中现蕾期是氮素的营养临界期，此时需氮量虽然不多，但很重要。开花期是棉花氮素营养的最大效率期，氮素的增产效果最大。,100kg皮棉需氮量,N(kg)产量水平(kg/亩),12.55070Arizona13.13100河北199613.52100周抑强199716.316.9100魏国治199515.6110陈冰199813.2-14.6120张旺峰199813.6133别墅199913.614.21150160李蒙春199911.7150伍维模200213.7200王克如2001,13.6,棉花氮素营养,开花前氮素主要集中在叶片内，开花期间，氮素从叶片运向结实器官。同时，氮素还从其它器官向幼嫩的子房移动；棉花成熟期，氮素主要积累在种子中。氮素是棉花是整个生长发育过程中最活跃的一个营养元素。在不同生育阶段，它的缺乏或过量，都会对棉花的生长发育、产量和品质产生深刻的影响。因此，氮肥的施用是棉花施肥中的中心环节。,棉花氮素营养,氮素供应充足，可增大叶面积，保持叶片活力，加强光合作用并延缓衰老，且光合产物及时运向生殖器官，现蕾多，结铃多，脱落少。氮对提高棉花产量的作用，主要是通过延长有效结铃期，增加铃数实现。而对提高单铃重的作用较小，常因提高种子重量而降低衣分。在品质方面，施氮肥使纤维长度稍微增加，而棉绒的麦克隆值则降低。,棉花缺氮症状,棉花生长前期和中期缺氮，首先下部老叶片表现为黄绿色，新叶瘦小，植株矮，果枝短，蕾铃脱落增加。后期缺氮，植株中下部叶片变红，蕾铃脱落严重，大部分铃着生在果枝末位果节上。,施肥技术,在综合考虑有机肥、作物秸秆应用和管理措施的基础上，根据氮、磷、钾和中、微量元素养分的特征，采取不同的养分优化调控与管理策略。其中，氮肥推荐根据土壤供氮状况和作物需氮量，进行实时动态监测和精确调控，包括基肥和追肥的调控；磷、钾肥通过土壤测试和养分平衡进行监控；中、微量元素采用因缺补缺的矫正施肥策略。该技术包括氮素实时监控、磷钾养分恒量监控和中、微量元素养分矫正施肥技术。,模型优化,土壤测试,土壤植株测试,养分平衡,衡量监控,矫正施肥,总量控制,基肥,追肥,氮肥推荐,磷钾肥推荐,微肥推荐,以养分平衡为基础的土壤植株测试推荐施肥技术体系,氮素实时监控施肥技术,氮肥总量以田间试验建立施肥模型，通过施肥模型选优，确定某一地区氮肥优化用量的范围，以此控制氮肥施用总量。或根据目标产量确定作物需氮量。,氮肥基肥用量,以需氮量的10%40%作为基肥用量。具体基施比例根据土壤全氮含量，同时参照当地丰缺指标来确定。（1）在全氮含量偏低时，采用需氮量的30-40%作基肥；（2）在全氮含量居中时，采用需氮量的20-30%作基肥；（3）在全氮含量偏高时，采用需氮量的10-20%作基肥。10%40%基肥比例可根据上述方法确定，并通过田间试验进行校验，建立当地不同作物的施肥指标体系。,滴灌棉田氮肥常规施用技术,10-15%,20-30%,20-30%,10-15%,10-20%基施,苗期,蕾期,初花-盛花,盛花-盛铃,盛铃-吐絮前,吐絮期,（二）磷,要想保证磷素能够被作物有效吸收是非常困难的。主要是由于磷素的移动性差，很容易被土壤固定，难以到达作物根系表面，无法被利用。因此磷肥的有效使用一直是国内外所关注的焦点。,棉花的磷素营养,棉花可吸收有机磷和无机磷，无机磷中主要吸收正磷酸盐，以H2PO4-和HPO42-为主。缺磷时，导致棉花生长发育停滞，植株生长缓慢，植株矮小，叶片暗绿色，根系发育不良，结铃和成熟都延迟。严重却磷时，成铃少，产量低，品质差。棉花出苗后1025天是磷的营养临界期，开花结铃期是棉花的磷素营养最大效率期，这两个时期不能缺磷。,棉花的磷素营养,磷与根系生长土壤中有效磷含量丰富，能促进根系发育，如磷素营养不足，会抑制主根和侧根的生长。幼苗期温度较低，土壤中的有效磷含量也降低，同时根系对磷的吸收能力较弱，此时容易造成棉花缺磷。磷素与棉铃发育适量的磷素营养水平是棉铃发育的重要条件，棉花在开花后的60天中都需要相当数量的磷，尤其棉铃在发育过程中摄取磷的能力较强，需要磷的数量较多。在生长后期，磷加速氮由营养器官向生殖器官运转，适量的磷肥和氮肥配合能使棉株早现蕾、早开花，加速棉铃成熟。磷素与纤维品质在缺磷土壤上施用磷肥，不仅可以提高产量，同时可适当增加纤维长度。,棉花对磷素的吸收规律,Source:Mullins&Burmester,1990,蕾期,花期,磷素在棉铃发育和种子成熟中的作用,Seed,Bur(x2),P,mg,Daysafterpollination,Fiber(x2),Maturebolloven-dryweight6.5grams,Source:Leffler,H.R.1986,磷肥当年利用率低:15-20%首要原因:,磷肥在土壤中的移动能力差，不能被作物根系有效吸收利用。,磷钾肥管理,生长38天的小麦根系（0-20cm土壤）,仅有5%的土壤可以为作物提供磷素,生长94天的小麦根系（0-20cm土壤）,0.13”,磷素扩散区,根系,仅有26%的土壤可以为作物提供磷素,氮肥（N）和磷肥（P）利用效率的比较,磷肥使用后14年的残效,Webbetal.,1992,(二)磷、钾养分恒量监控施肥技术,根据土壤有（速）效磷、钾含量水平，以土壤有（速）效磷、钾养分不成为实现目标产量的限制因子为前提，通过土壤测试和养分平衡监控，使土壤有（速）效磷、钾含量保持在一定范围内。,对于磷肥，基本思路是根据土壤有效磷测试结果和养分丰缺指标进行分级。当有效磷水平处在中等偏上时，可以将目标产量需要量（只包括带出田块的收获物）的100%110%作为当季磷肥用量；随着有效磷含量的增加，需要减少磷肥用量，直至不施；随着有效磷的降低，需要适当增加磷肥用量，在极缺磷的土壤上，可以施到需要量的150%200%。在23年后再次测土时，根据土壤有效磷和产量的变化再对磷肥用量进行调整。,磷肥施用方式对棉花产量的影响,Source:ReiterandKrieg-Meanswithsameletterarenotdifferentatthe5%level,磷肥施用方式对棉花铃数的影响,Source:ReiterandKrieg,磷肥施用方式对棉铃大小的影响,Source:ReiterandKrieg,滴灌棉田磷肥常规施用技术,氮磷肥施用时期，对植株生长发育有一定的影响。追施磷肥，可加速棉铃成熟和吐絮，这比同量磷肥完全在播前施用能增多霜霜前花产量。花期追施磷肥，在它的吸收活动过程中，还可于花期及铃期在棉株内进行重新利用。灌溉后棉株细胞液浓度逐渐下降，灌后4-5天细胞液浓度下降到最低点，这与灌溉期同蕾铃脱落最多的时间相符。氮肥分次施用，蕾铃脱落减少，可为蕾铃大量形成及获高产创造良好的条件。蕾铃发育盛期，棉株营养物质不能适当加强，光合能力和过氧化酶的活动减弱，将导致蕾铃大量脱落。棉花在花期追肥，氮肥应同磷肥结合施用，提高植株过氧化酶活性、呼吸强度和光合能力。,注意事项：由于磷肥的施用效果受土壤质地、水分状况和氮磷比例影响较大。对于滴灌棉田磷肥的施用提出以下建议：1、对于水源受限，不能保证生育期正常供水棉田，建议磷肥采用100%基施。2、对于土壤速效磷含量较高（超过25mg/kg），供水有保障的棉田，建议磷肥全部随水滴施，同时调整氮磷比例，建议采用N：P2O5=1：0.2-0.3。3、固体磷肥滴施时建议不使用一水一肥方式，减少使用次数，增加一次施用的浓度，以提高利用率。酸性液体磷肥随水分次施用可降低土壤对磷的固定，显著提高磷肥利用率。4、若滴灌用的磷肥未能很好的解决溶解性问题，建议磷肥采用基施。,棉花的钾素营养,棉花是需钾较多的作物，在其发育的各阶段，吸收氮与钾的比例约为1：1。钾在植物体内主要是以离子态或可溶性盐类存在。钾多分布在代谢旺盛的组织中，在植物体内移动性大，可再利用。棉花在开花期的前12-14天约吸收总量的30%左右，结铃前钾素主要集中在叶片和茎秆内，结铃期间，约66%的钾素从叶片和茎秆向铃壳转运。而氮素和磷主要积累在种子中。棉花施用钾肥能增加单株铃数、单铃重和衣分，因而提高单产，还可以降低枯黄萎病和红叶茎枯病的发病率。钾充足时，可提高棉花纤维品质，增加种子的含油量。钾还能促进早熟，提高霜前花率。,缺钾症状,1、棉花生长前期（盛花期前）缺钾，叶片表现出的症状与其它作物相似，老叶片首先出现症状，叶片边缘变黄，继而形成坏死斑块。,2、在棉花生长后期缺钾，症状出现在植株上部（1/3）完全展开叶，叶片轻微发黄，随后迅速变成橙色（带青铜色），叶片向下卷曲，变厚，边缘有坏死斑点，通常伴随落铃落叶。,膜下滴灌棉田钾肥的施用,钾养分恒量监控施肥技术钾肥首先需要确定施用钾肥是否有效，再参照与磷肥相同的方法确定钾肥用量，但需要考虑有机肥和秸秆还田带入的钾量。通常认为土壤速效钾含量低于200mg/kg，棉花施钾肥有效。同时对于高产棉田，在棉花花铃期建议补充钾肥。建议钾肥施用量K2O4-8kg/亩，即硫酸钾8-