合理施肥原理

单元五合理施肥原理,本章提要,植物营养是施肥的理论基础，施肥的目的是在于营养植物，如何合理科学施肥，提高肥料利用率，减轻对环境的压力，是农业持续稳定发展中人们最为关心的重要问题之一。我国是一个人地矛盾突出的国家，要在越来越少的耕地上生产更多的农产品，唯一的出路是提高单位面积产量，施肥是提高产量和产品质量的一项极为重要的措施，因此，了解植物营养特性，掌握植物、土壤、肥料之间的相互关系，从中找到合理施肥技术，这将有利于指导施肥，获得优质高产。,5.1植物营养特性,植物营养特性是指植物在生长发育过程中，依靠外界环境获得营养物质构建其有机体，以完成新成代谢和整个生活周期的能力和特点。通常包括植物吸收利用养分的种类、数量、比例、速率的差异，植物营养个性与共性、植物营养关键期、营养物质代谢特点及与产量的关系。,5.1.1植物的必需营养元素1、植物的组成,新鲜植株烘干,95以气体挥发5灰分(成分复杂),7595水分525干物质煅烧,二、影响植物体内矿质元素种类和含量的因素1.遗传因素如：禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等2.环境条件（生长环境）如：盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多,2.植物必需营养元素及确定标准（一）标准这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺少该元素，植物就不能完成其生活史必要性2.这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时，植物会表现出特有的症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失专一性3.这种元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用直接性,（二）植物必需营养元素的种类：16种,其他元素,必需营养元素非必需营养元素有益元素其它元素,植物的营养成分,目前国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。,Mn,B,Fe,S,N,C,O,H,Ca,K,P,Cu,Cl,Zn,Mg,Mo,Ni,正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量,元素符号mol/克（干重）mg/kg%,Mo0.0010.1-,Cu0.10.6-,Zn0.3020-,Mn1.050-,Fe2.0100-,B2.020-,Cl3.0100-,S3.0-0.1,P60-0.2,Mg80-0.2,Ca125-0.5,K250-1.0,N1000-1.5,O30000-45,C40000-45,H60000-6,钼铜锌锰铁硼氯硫磷镁钙钾氮氧碳氢,植物必需营养元素的一般功能、必需营养元素的主要功能第一类：C、H、O、N、S1.组成有机体的结构物质和生活物质2.组成酶促反应的原子基团第二类：P、B1.形成连接大分子的酯键2.储存及转换能量第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡等,2.活化酶类3.稳定细胞壁和生物膜构型第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1.组成酶辅基2.组成电子转移系统,植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为“植物营养失调症”，包括“营养元素缺乏症”和“元素毒害症”。,必需营养元素间的相互关系1.同等重要律植物必需营养元素在植物体内的数量不论多少都是同等重要的。生产上要求：平衡供给养分2.不可代替律植物的每一种必需营养元素都有特殊的功能，不能被其它元素所代替。,5.1.2植物对养分的吸收1.植物的根部营养植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程植物离子或无机分子为主有机形态的物质少部分植物吸收养分的部位：矿质养分根为主根部吸收气态养分叶为主叶部吸收,养分向根表面的迁移、土壤养面迁移截获（Interception）定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至根表的过程实质：接触交换数量：约占1，远小于植物的需要质流（Massflow）定义：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分离子向根表迁移的过程影响因素：与蒸腾作用呈正相关与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关迁移的离子：氮(硝态氮)、钙、镁、硫,扩散（Diffusion）定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离子浓度下降，从而形成土体根表之间的浓度梯度，使养分离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程影响因素：土壤水分含量养分离子的扩散系数土壤质地土壤温度迁移的离子：磷、钾、氮,生物膜的流动镶嵌模型：,被动吸收（Passiveabsorption）定义：膜外养分顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、不需消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地）进入原生质膜的过程。形式：(1)简如亲脂性分子(O2、N2)、不带电极性小分子(H2O、CO2、甘油)(2)主要形式。机理如下：a.通道蛋白（channelprotein）：认为贯穿双重磷脂层的蛋白质在一定条件下开启，成为一定类型离子的“通道”。,b.运输蛋白（transportprotein）：认为运输蛋白在离子的电化学势作用下，与离子结合并产生构型变化，从而将离子翻转“倒入”膜内。离子的运输动力来自膜间的电化学势梯度，当膜两边的电化学势梯度相等时，离子达到动态平衡，净吸收停止。,主动吸收（activeabsorption）定义：膜外养分逆浓度梯度或电化学势梯度、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。,影响植物吸收养分的环境条件,一、介质中的养分浓度要求土壤溶液中的养分浓度维持在适宜植物生长的水平过低：吸收困难；过高：造成盐害二、光照光合作用光合磷酸化ATP吸收三、温度呼吸作用氧化磷酸化ATP吸收,一、介质中的养分浓度要求土壤溶液中的养分浓度维持在适宜植物生长的水平。,KCl和NaCl浓度对离体大麦根吸收K+和Na+速率的影响,外界磷浓度对生长4周的8种植物以及生长24小时的大麦吸磷速率的影响,一般638C的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。温度过高（超过40C）时，高温使体内酶钝化，从而减少了可结合养分离子载体的数量，同时高温使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。低温往往是植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。,二、温度,光照可通过影响植物叶片的光合强度而对某些酶的活性、气孔的开闭和蒸腾强度等产生间接影响，最终影响到根系对矿质养分的吸收。,三、光照,水分状况是决定土壤中养分离子以扩散还是以质流方式迁移的重要因素，也是化肥溶解和有机肥料矿化的决定条件。水分状况对植物生长，特别是对根系的生长有很大影响，从而间接影响到养分的吸收。,四、水分,土壤水分：作用：1.影响植物根系的生长发育2.影响土壤养分的浓度、有效性和迁移3.影响土壤通气性、土壤微生物活性、土壤温度等，从而影响养分形态、转化及有效性适宜的土壤含水量：五、土壤通气性,（与土壤水分协调）,田间持水量的6080%,土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸收：一是根系的呼吸作用；二是有毒物质的产生；三是土壤养分的形态和有效性。良好的通气环境，能使根部供氧状况良好，并能使呼吸产生的CO2从根际散失。这一过程对根系正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有十分重要的意义。,五、通气状况,pH改变了介质中H+和OH-的比例。其对离子吸收的影响主要是通过根表面，特别是细胞壁上的电荷变化及其与K+，Cu2+，Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的。,六、土壤反应（pH）,外部溶液的pH及Ca2+的供应对大麦根K+净吸收率的影响,营养元素土壤中有效含量较多时的pH范围氮5.58.0钾、钙、镁6.0磷5.57.0硫5.5铁、锰、锌铜、钴6.0硼5.07.0总的来说，pH5.57.0时，各种养分的有效性均较高,pH值,土壤反应和植物有效养分含量的关系,2.植物的根外营养叶部对养分的吸收,叶部吸收养分，称叶部营养或根外营养，叶部吸收养分的形态和根部相同。对于植物所需的大量营养元素来讲，叶部营养是补充根部营养的一种辅助手段，而对于大部分微量营养元素来说，叶部营养是补充养分的主要方式之一。,5.1.3植物营养特性,植物营养的共性和个性高等植物正常生长发育都需要C、H、O、N、S、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Mo、B、Cl共16种必需营养元素，这是植物营养的共性，不同植物对各种营养元素需要的程度和数量又有所差别，某些植物甚至需要特殊的养分，这就是植物营养的个性。各种植物不仅对各种养分的需要量不同，而且根系对养分的吸收能力也各不相同。在施肥中，不仅重视其共性，还必需重视其特殊需要。,植物营养的选择性、连续性和阶段性,植物在生长发育过程中，要连续不断地从外界吸收养分，以满足生命活动的需要，这是植物营养的连续性。植物吸收养分的一般规律是前期缓慢，随时间推移并逐步上升，达到最大点，而后又逐渐下降。不同的植物以及在不同的生育期，需要肥料的种类和数量有一定差异，合理的施肥需要考虑植物的营养特点、土壤条件及气候因素，最大限度地满足植物各个时期对养分的需求。,植物营养临界期,是指营养元素过多或过少或营养元素间不平衡，对植物生长发育有着明显不良影响的那段时期。,植物营养最大效率期,是指营养物质在植物生育期中能产生最大效率的那段时间。,5.2土壤养分,一、合理施肥的基本理论（一）养分归还学说（李比希）内容：1）随着作物的每次收获，必然要从土壤中取走大量养分2）如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐下降3）要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部养分,（二）最小养分律（李比希）要点：1）作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约。也就是说，决定作物产量的是土壤中相对含量最少的养分2）而最小养分会随条件变化而变化，如果增施不含最小养分的肥料，不但难以增产，还会降低施肥的效益。2.意义：强调施肥要有针对性,最小养分律示意图,最小养分随条件而变化的示意图,（三）限制因子律（布来克曼）最小养分律的扩大和延伸1.含义：增加一个因子的供应，可以使作物生长增加。但在遇到另一个生长因子不足时，即使增加前一个因子，也不能使作物增产，直到缺少的因子得到满足，作物产量才能继续增长。2.意义：施肥既要考虑各种养分供应状况，又要注意与生长有关的环境因素。,（四）报酬递减律1.含义：在技术条件相对稳定的情况下，随着施肥量的增加，作物的总产量是增加的，但单位施肥量的增产量却是依次递减的。2.意义：揭示了作物产量与施肥量之间的一般规律；第一次用函数Y=A(1-e-cx)关系反映了肥料递减规律；使肥料使用由经验型、定型化走向了定量化。,报酬递减律示意图,Y=A(1-e-cx),报酬递减律告诫我们：施肥要有限度，不是施肥越多越增产，超过合理施肥量上限就是盲目施肥。,5.4.1合理施肥的指标和要诀高产指标优质指标5项指标高效指标环保指标培肥指标,当前国家提出的发展高产、优质、高效农业的基本要求,发展可持续农业和提高环境质量要求,5.4合理施肥的方式方法,合理施肥的方式,1.基肥2.种肥3.追肥,合理施肥的方法,1.撒施2.条施3.穴施4.分层施肥5.随水浇肥6.根外追肥7.环状和放射状施肥8.拌种和浸种9.蘸秧根10.盖种肥,蔬菜滴灌施肥,大棚蔬菜二氧化碳施肥,配方施肥,配方施肥的特点在于施肥定量化，对克服偏施氮肥，养分比例失衡起到决定性的作用，配方施肥是我国施肥技术的重大改革。,根据作物的营养特性、土壤供肥特点和肥料增产效应，在有机肥料的基础上提出的适宜肥料用量和比例及其相应的施肥技术。,引入：,施肥的目的是在于营养植物，如何合理科学施肥，提高肥料利用率，减轻对环境的压力，是农业持续稳定发展中人们最为关心的重要问题之一。我国是一个人地矛盾突出的国家，要在越来越少的耕地上生产更多的农产品，唯一的出路是提高单位面积产量，施肥是提高产量和产品质量的一项极为重要的措施，因此，了解植物营养特性，掌握植物、土壤、肥料之间的相互关系，从中找到合理施肥技术，这将有利于指导施肥，获得优质高产。,田间施肥存在的问题目前，农业生产中还存在着“盲目施肥”、“经验施肥”，造成施肥上的极大浪费。人们常说：“有粮无粮在于水，粮多粮少在于肥”，事实并非完全如此。有的农民化肥没少用，但产量却不高，或产量较高、收入却没增加多少。这是因为农作物需要不同的养分，单一施用肥料没有配合施用肥料效果好，不同类型的土壤施肥量也不一样，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，污染环境。配方施肥是培肥土壤、提高植物产量、改善植物产品质量和增加经济效益的重要措施。我国施肥技术的重大改革。,1.目标产量和目标养分需求量,2.土壤和环境养分资源的充分利用,3.施肥补充土壤和环境养分供应不足部分,配方施肥基本原理图示,配方施肥,教学目的：掌握配方施肥的概念和理论依据。教学目标:能力目标：能评价当地配方施肥运用的情况。知识目标：掌握配方施肥的理论依据。重点、难点：配方施肥的理论依据,考核要求：1识记：配方施肥的内容及其理论基础。2理解：养分报酬递减律，最小养分律和养分归还学说。3简单应用：地力分区配方施肥法，目标产量配方施肥法，养分丰缺指标配方施肥法，氮、磷、钾比例配方施肥法。4综合应用：因土壤、作物、气候条件，灵活组合应用配方施肥韵基本方法。,第九章配方施肥,一、配方施肥的概念与内容(一)概念,配方施肥：综合运用现代农业科技成果，根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为基础的条件下，提出氮、磷、钾和微量元素的适当用量、比例及相应的施肥措施。配方-肥料计划用量施肥-配方在生产中执行依据-作物营养特性，土壤条件，气候条件，肥料性质。,(二)内容,配方施肥包括配方和施肥两个程序。配方的核心是肥料的计量，即在作物播种前通过各种手段确定达到一定目标产量和肥料用量，回答“获得多少粮、棉、油、果、蔬，该施多少氮、磷、钾等肥料”这一问题。施肥的任务是肥料配方在生产中的执行，保证目标产量的实现。根据配方确定肥料用量、品种和土壤、作物、肥料的特性，合理安排基肥、种肥和追肥的比例，以及施用追肥的次数、时期和用量等。,1、养分归还学说2、最小养分律3、报酬递减律,二、配方施肥的理论依据,（一）养分归还学说,德国化学家、现代农业化学的倡导者李比希（J.V.Liebig）提出定义：“植物从土壤中吸收养分，每次收获必从土壤中带走某些养分，使土壤中养分减少，土壤贫化。要维持地力和作物产量，就要归还植物带走的养分。”,一些作物利用养分的近似值,作物产量(T/ha)移走的养分(kg/ha)NP2O5K2OMgOS玉米6120501204025水稻6100501602010小麦6170751753030花生2170301102015棉花（皮棉）112045904020油菜籽3165702203065香蕉4025060100014015（PPI/PPIC,1993）,“养分归还学说”的局限：1、对养分消耗的估计只局限于磷、钾上2、反对豆种植物能丰富土壤氮素的说法3、归还是正确的，但绝对的全部归还是不必要的，不经济的,植物生长发育需要每种必需元素，但决定植物产量（生物量）的是土壤中相对含量最小的养分，只有补充了土壤最小养分，植物的产量才会提高。李比希1843,（二）最小养分律,最小养分律之木桶图解,“最小养分律”的要点：1、决定作物产量的是土壤中某种对作物需要来说相对含量最小而非绝对含量最少的养分。2、最小养分不是固定不变的，而是随条件变化而变化的。3、继续增加最小养分以外的其它养分，不但难以提高产量而且还会降低施肥的经济效益。,最小养分随条件而变化的示意图,年代，我国农田土壤普遍缺氮。,年代，磷成为限制作物产量提高最小养分。,年代，土壤中钾的耗竭加剧，我国长江以南，钾转化为最小养分。,年代以后，土壤中微量元素的缺乏严重阻碍作物产量的提高，微量元素成为最小养分，其中缺乏面积较大的微量元素主要是是锌、硼、钼。,（三）报酬递减律,从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的增加，单位劳动和资本所获取的报酬却在减少。,报酬递减率说明,最小养分律的扩大和延伸含义：增加一个因子的供应，可以使作物生长增加。但在遇到另一个生长因子不足时，即使增加前一个因子，也不能使作物增产，直到缺少的因子得到满足，作物产量才能继续增长。2.意义：施肥既要考虑各种养分供应状况，又要注意与生长有关的环境因素。,限制因子律（布来克曼）,（一）增产增收效益明显、调肥增产即不增加化肥投资，只调整：比例，即起到增产增收作用。（玉米正常生长发育需氮、磷、钾、铁、锌、铜、锰等多种元素。在氮磷钾三要素中相对需氮钾较多，需磷较少。根据研究资料，玉米每形成100公斤籽粒需要吸收纯氮2.5公斤，五氧化二磷1.2公斤，氧化钾2.0公斤，氮磷钾比例为1：0.48：0.8，需肥量随产量水平的提高而增加。）、减肥增产在高肥高产地区，通过减少肥料用量来达到增产或平产的效果、增肥增产在低肥瘠土区通过增加肥料用量来提高作物产量，增加收入。,三、配方施肥的作用,（二）培肥地力，保护环境,配方施肥不仅直接表现在作物增产效应上，还体现在培肥土壤，保护环境，提高土壤肥力。（增强作物抗逆能力，减少农药用量，保护环境。）,（三）协调养分，提高品质,过去我国农田大多偏施氮肥，造成土壤养分失调，不仅有损于产量，而且殃及产品质量。采用配方施肥可以协调养分，提高产品品质。（控制和降低蔬菜硝酸盐和重金属等有害物质含量，符合无公害蔬菜质量标准）,（四）调控营养，防治病害,据报道，湖北省实行配方施肥的早稻“叶斑病”发病率由42.5%减少到2.9%-9%；棉花枯萎病发病率由56%下降到5%左右。缺硼土壤配合施用硼肥后，对防治棉花蕾而不花、油菜花而不实、小麦“亮穗”等生理病症均有明显效用。,（五）有限肥源，合理分配,利用肥料效应回归方程，以经济效益为主要目标，可以合理分配有限肥源。,小结,一、配方施肥的概念与内容二、配方施肥的理论依据三、配方施肥的作用,植物营养是施肥的基础，植物正常生长发育所必需的营养元素有：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、B、Mn、Mo、Zn、Cu、Fe、Cl等16种，它们在植物营养上是同等重要和不可代替的。在土壤中它们通过根系被植物吸收进入体内，温度、土壤通气性、土壤酸碱性、土壤水分和作物根的营养特性等都影响植物对养分的吸收。根外营养是对根部营养的重要补允，也是经济有效施用微肥的一种方式。土壤养分状况直接影响植物的营养水平，化学肥料和有机肥料能有效补充土壤养分。配方施肥是根据作物的需肥规律、土壤的供肥性能和肥料效应，在施用有机肥的基础上，提出的适宜肥料用量和比例及其相应的施肥技术。配方施肥的特点在于施肥定量化，对克服偏施氮肥，养分比例失衡起到决定性的作用，配方施肥是我国施肥技术的重大改革。,配方施肥,预习内容：配方施肥的方法,地力分区配方法：地力分区，地力配方。目标产量配方法：养分平衡法，地力差减法。田间试验配方法：通过田间试验与统计分析，确定肥料种类、用量和比例与作物产量之间的关系，从而确定最优肥料配合比例的方法。有机肥料计量法：依据肥料的种类、成份和腐熟程度和供肥能力以及作物的用肥特点计量施用各种肥料。,养分平衡,地力差减,养分平衡法,地力差减法,5.4.3配方施肥技术,配方施肥的特点在于施肥定量化，对克服偏施氮肥，养分比例失衡起到决定性的作用，配方施肥是我国施肥技术的重大改革。,根据作物的营养特性、土壤供肥特点和肥料增产效应，在有机肥料的基础上提出的适宜肥料用量和比例及其相应的施