王-绪论和林木营养与施肥原则

第一章绪论,第一节植物营养与肥料的基本任务,植物营养学：(Plantnutrition)是研究植物体与环境之间营养物质和能量的交换过程，即营养物质的运输和能量的转化过程的科学。,肥料学：(Fertilization)研究肥料性能及其积制、施用等理论和技术的科学。包括研究肥料对作物营养和土壤肥力的关系，各种肥料的成分、性质和用法，积肥、造肥、保肥、种植绿肥以及施肥的原则、施肥制度、各种作物的施肥方法等。肥料与植物生产饲料与动物生产食物与人类生存植物营养是肥料学的理论基础，也是施肥的直接目的。,1、肥料（fertilizer）概念是提供植物必需营养元素或兼有改变土壤性质,提高土壤肥力功能的物质。以提供植物养分为其主要功效的物料。它是提高农林业生产的物质基础。,一、肥料在农业生产中的作用,依据不同的来源、作用、营养成分等来分（1）按肥料的来源分：有机肥工业化肥生物肥料（2）按肥料的作用分直接肥料：能直接供应植物生长所需的养分，如N、P、K肥间接肥料：能改善外界的环境条件，特别是植物生长的土壤条件（如，水、肥、气、热等），从而促进植物生长,如石膏、石灰等。,2、肥料的分类,（3）按营养成分：单质肥料：仅含有一种营养元素复合肥料：含有两种或两种以上主要营养元素完全肥料：含有作物生长所必须的所有元素,总体上按组成可把肥料分为三大类：,铵态氮肥：NH3.H2ONH4HCO3(NH4)2SO4氮肥硝态氮肥：NaNO3Ca(NO3)2NH4NO3酰胺态氮肥：CO(NH2)2水溶性磷肥：过磷酸钙重过磷酸钙磷肥弱酸溶性磷肥：钙镁磷肥沉淀磷肥化学肥料难溶性磷肥：磷矿粉骨粉钾肥：硫酸钾氯化钾微肥：ZnSO4Na2B4O7.H2OCuSO4FeSO4.7H2O化成：磷酸二氢钾磷酸氢二铵复合(混)肥：混成：各种作物专用肥生物肥料：磷细菌肥生物钾肥固氮菌肥有机肥料：人畜粪尿厩肥绿肥杂肥,肥料,提高产量改良土壤，提高土壤肥力改善农副产品的品质，保护人体健康,3、肥料的作用,然而大量研究结果与生产实践却已证实，肥料使用或处理不当，会污染生态环境，导致人体健康受到威胁。,氮素肥料可能引起的环境污染,氨的挥发和反硝化脱氮对大气环境的污染；氮素的淋失对地表水和地下水环境的污染；氮素引起的农产品、尤其是食品中硝酸盐的富集。,磷素肥料可能引起的环境污染,磷素随地表径流造成地下水的富营养化；磷素生产过程中引起的大气氟污染；施用时可能带来重金属镉的污染，放射性核素污染。,二、学习这门课的目的、任务,1、目的提高植物产量、改善品质和提高土壤肥力。,2、任务根据植物的营养原理和特性，结合外界环境条件，应用现代科学技术合理施用肥料，发挥肥料的增产的最大效益，同时尽可能避免或减少对生态环境的污染。,三、植物营养与肥料学的内容,1、植物营养与施肥原理植物体的组成成分；植物正常生长发育需要的营养元素种类；植物对养分的吸收及影响吸收的环境条件；介绍矿质营养学说，最小养分律等施肥原理,2、肥料部分,各种肥料的成分、性质；肥料施入土壤中的变化、被吸收的形态；肥效的维持时间。,3、计量施肥与施肥技术根据作物的养分平衡原理，土壤的肥力水平或其肥料的效应函数，计算预计产量的施肥量。肥料的施用方法及有效施用技术。,最早应用的肥料厩肥和堆肥植物、动物废弃物人和动物排泄物。鸟粪堆积物(鸟粪磷矿)江、河、湖、泊的淤泥森林的枯枝落叶和表土层海草和海生动物的废弃物绿肥含盐表土灰(草木灰.焦泥灰)石灰、石膏和泥灰岩风化物等。,第二节植物营养与肥料的发展概况,一、我国植物营养与施肥的简史,古代（用地养地相结合）利用天然绿肥阶段；人工栽培绿肥来供肥田之用；其他有机肥的施用（沤肥、堆肥、人畜粪便-）近代80年代以前还是以有机肥为主，结合少量施用化肥；80年代以后，化肥开始大量施用；有关植物营养与肥料的研究和施用技术也快速发展,二、欧洲植物营养与施肥的发展,植物营养和肥料学的发展可分为四个阶段(ArnoldFinck1982年划分)萌芽时期（1840年以前）矿质肥料发展时期（1840-1920）矿质营养概念的延伸时期（1920-1960）生长因子综合协调学说时期（1960年以后）,水的营养学说海尔蒙（比利时）特于1640年提出的，他做了一个试验如下图（柳条试验）,结论是:柳树只靠水营养,发展过程中的重要学说理论,柳条,雨水浇灌,虽然这个结论是错误的，但他成功的把科学的试验方法引入了植物营养的领域,碳素学说罗伯特波伊尔（英国）、索秀尔（瑞士）含有CO2的空气做试验，发现C、H、O来自空气和水,而灰分来自土壤。该学说认为植物灰分来自土壤，碳、氢、氧则来自空气和水。,腐殖质学说1809年泰伊尔（德国）土壤肥力完全依靠腐殖质,因为除了水分,只有腐殖质才能供应作物营养,而矿物质只是起间接作用，即它可加速腐殖质的转化和溶解，使其变成易被植物吸收的物质。,氮素营养学说法国布森高采用田间试验方法研究植物营养的创始人。1834年，他在自己庄园里创建了世界上第一个农业实验站。研究植物产量与成分的关系时提出了氮素的营养效果以及氮肥在农业生产中的作用和豆科绿肥作物可提高后作产量的效果。,李比希农业化学之父1840年发表的化学在农业和植物生理学上的应用一书中提出了矿质营养学说驳斥腐殖质学说、养分归还学说、最小养分律学说。1、矿质营养学说：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，厩肥及其他有机肥料对于植物生长所起的作用，并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质在分解时所形成的矿物质。,李比希学说,2、养分归还学说：植物以不同方式从土壤中吸收矿质养分，使土壤养分逐渐减少，连续种植植物会使土壤贫瘠，为了保持土壤肥力，就必须把植物从土壤中带走的矿质养分以施肥的方式归还给土壤。,3、最小养分律学说：作物产量受土壤中相对含量最少的养分所控制，即如有一个生长因子含量最少，其他生长因子即或丰富，也难以提高作物产量。,第三节植物营养与肥料的研究方法,研究方法包括调查研究和试验研究两个方面1、调查研究：对几千年农民在实践中创造的丰富经验进行总结.指导生产.发现生产中存在的问题,加以解决.2、试验研究：包括田间试验.盆栽试验和化学分析.一般是结合起来进行的.,2、试验研究,田间试验：是研究土壤肥力和肥料效果最具体的方法,是附和生产实际的方法,可直接用于农业生产。盆栽试验：是研究植物营养的重要方法,包括:土培法.沙培法.水培法以及灭菌培养法。化学分析：包括土壤分析.肥料分析和植物营养分析。生物物理试验：利用15N、32P等示踪肥料，研究肥料的吸收利用规律,第二章,植物营养与施肥原则,本章课程安排,*本章重点和难点：养分如何从土壤向根表迁移；根对离子态养分的吸收；植物体内物质的运输。,第一节植物的营养成分第二节植物对养分的吸收第三节影响植物吸收养分的因素第四节植物体内物质的运输第五节植物的营养特性第六节合理施肥的原则,第一节植物的营养元素,一、植物体的组成成分,有机质（90-95）,能量元素（气态元素）：C、H、O、N,马铃薯、甘薯含K多,豆科作物含N多,盐土中生长的植物含Na多,酸性土壤上的植物含Al多,水稻、小麦等禾谷类作含Si多,二、植物营养元素及其分类（一）必需元素（Essentialelement),营养元素在植物体内的含量不同，所引起的作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元素在植物体内含量很少，但是是不可缺少（必需元素）的。（溶液培养可以鉴别）,（3）该元素在植物代谢中具有直接效应，如为植物体的必需成分或参与酶促反应等直接性,1、判断必需营养元素的依据*（1939年阿诺(Arnon)和斯吐特(Stout)）,（2）植物缺乏该元素时出现一定的症状，只有补充该养分后才能阻止症状的发展或恢复正常不可替代性,（1）植物缺乏该元素时其正常生长发育受阻，不能完成其生活史必要性,2、确定必需营养元素的方法：溶液培养法(简称水培法)砂基培养法注意事项：（1）选择合适的培养液。（2）定期更换培养液，调节pH。（3）通气。,水培法,37.4,目前国内外公认的高等植物所必需的营养元素有17种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、鉬、氯、镍。,Mn,B,Fe,S,N,C,O,H,Ca,K,P,Cu,Cl,Zn,Mg,Mo,Ni,1）分组：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素、中量营养元素和微量营养元素*。大量营养元素：含量占干物重的0.1%以上，包括C、H、O、N、P、K（0.5%以上）、Ca、Mg、S（0.5%-0.1%）；微量营养元素：含量一般在0.1%以下，包括Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni等8种。,3、必需营养元素的分组和来源,2）必需营养元素的来源：C和O来自空气中的CO2H和O来自水其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤,*营养元素的同等重要律和不可替代律：必需元素在植物体不论数量多少都是同等重要的，任何一种元素的特殊功能都不能为其它元素所代替。,二、非必需元素(Nonessentialelement)*有益元素（Beneficialelement)：是指为某些植物正常生长发育所必需而非所有植物必需的元素。,有害元素（Toxicelement)：对植物生长有毒害作用的一些元素。如重金属元素。,一些有益元素的种类和功能*元素名称主要生理功能主要植物种类硅(Si)增强植物的硬度和抗病性禾本科植物(如水稻、小麦、大麦)钴(Co)参与豆科植物根瘤固氮豆科固氮植物调节酶或激素活性(必需)钠(Na)参与C4或CAM光合途径C4或CAM类代替钾参与细胞渗透压植物(如甜菜,棉花等)调节、部分酶激活镍(Ni)刺激种子发芽和幼苗生长豆科植物催化尿素降解铝(Al)刺激生长、影响颜色喜酸性植物(如茶树),第二节,植物对养分的吸收,根系是植物吸收养分和水分的主要器官，既可以吸收离子态养分，也可以吸收有机养分。叶片是植物吸收养分和水分的另一器官。吸收指外部介质中的养分离子通过细胞膜进入细胞内部的过程。,一、植物根系对离子养分的吸收,养分吸收、运输过程,养分,在土壤中迁移,细胞壁,细胞膜,细胞间运输,维管组织,卸载,（三种途径：1、截获2、质流3、扩散）,（一）土壤养分到达根表的途径*,1、截获(Interception）1）定义：指根系在土壤中伸展的过程中吸取直接接触到的养分的过程。2）特点：接触交换根表面与粘粒表面的距离阴离子pH,（2）影响pH值变化因素,氮素形态：施用NO3-N时，根系释放OH-或HCO3-，使pH值施用NH4+-N时，根系释放H+，根际pH值,共生固氮：豆科植物固定空气中N2时，也会降低根际pH值。,不同形态氮肥对根系各部位pH值的影响,养分胁迫（逆境胁迫）：如：双子叶植物和一些耐低铁的非禾本科单子叶植物（向日葵、大豆、花生、黄瓜等）：缺铁释放质子使根际酸化石灰性土壤上，白羽扇豆缺磷：形成大量排根，向根际分泌柠檬酸。,遗传因素：豆科植物，如大豆和绿豆不论吸收NH4+-N还是NO3-N，根际pH值都下降。荞麦吸收NO3-N时先上升后下降。根际微生物：微生物可通过呼吸作用释放CO2，也可以合成和分泌一些有机酸。,（3）根际pH值变化的作用*,a、改变土壤磷的有效性石灰性土壤上，施用铵态氮肥酸性土壤上，施硝态氮肥,b、改变微量元素有效性根际pH值降低，可提高铁、锰、铜、锌的有效性；但降低钼的有效性。,5、根际氧化还原电位（Eh）,旱地：根际Eh土体Eh根际Eh决定根际养分的形态：例：旱地变水田：Eh值降低，Fe3+、Mn4+等高价化合物被还原成Fe2+、Mn2+，促进植物吸收。,6、根际微生物,（1）加快有机质的分解（2）影响土壤养分的转化和有效性例如：磷细菌、钾细菌等可加速土壤磷、钾的转化（3）促进或抑制植物吸收养分（4）改变根系形态，增加养分吸收面积如：固氮螺菌（5）影响植物的生长发育如：厌氧产碱菌使水稻根际产生生长素,根际微生物的作用*,第六节合理施肥的原则,合理施肥是指在一定的气候和土壤条件下，为栽培某种作物所采用的正确的施肥措施。重要指标是提高肥料利用率和提高经济效益，增产增收以及注意环境污染。合理施肥应遵循的原则：（一）根据作物不同生育时期的营养特性进行合理施肥,作物营养临界期作物营养最大效率期,（二）根据土壤养分状况进行合理施肥如：速效氮，一般小于30ppm时为缺乏，高于60ppm时为丰富。一般当速效磷低于5ppm时，作物会出现严重的缺磷现象，速效磷高于20ppm时，磷素能满足作物生长。测土配方施肥：以土壤测试和肥料田间试验为基础，根据作物需肥规律、土壤供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾及中、微量元素等肥料的施用数量、施肥时期和施用方法。,（三）根据肥料特性进行合理施肥有