植物的钾素营养与钾肥施用

1、第十一章第十一章 植物的钾素营养与钾肥植物的钾素营养与钾肥 主要内容 要求 植物的钾素营养 了解 (掌握钾素的失调症状及其原因) 土壤中的钾素及其转化 了解 钾肥的种类、性质及其施用 掌握 钾肥的合理施用 掌握 第一节第一节 植物的钾素营养植物的钾素营养 一、植物体内钾的含量、形态与分布 1. 含量 植物体内钾含量 ( K2O ) 一般为植株干重的 l5，是植物体中含量最多的金属元素 钾在体内的浓度比 NO3-N、磷酸离子高几十 倍至百余倍，比外界钾离子高几倍至几十倍 2. 形态 钾在植物体内以离子形态、水溶性盐 类或吸附在原生质表面等方式存在，而不 是以有机化合物的形态存在。 3. 分布 钾

2、在植物体内具有较大的移动性，主要 分布在代谢最活跃的器官和组织中。 二、钾的营养功能 ( (一一) )作为许多酶的活化剂作为许多酶的活化剂 生物体内钾能作为60多种酶的活化剂， 所以钾能促进多种代谢反应。 活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响 ( (二二) )促进光合作用促进光合作用 钾能提高植 物光合磷酸 化作用，使 单位重量叶 绿体产生的 ATP增加。 叶绿体在光下形成叶绿体在光下形成H H+ +梯度梯度 和阳离子流和阳离子流 ( (三三) )促进糖代谢促进糖代谢 钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充足时， 活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉

3、方向进 行。 钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成有利。 所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作用。 钾还能促进光合产物向贮藏器官的运输，这不仅能 消除光合产物在叶部累积而抑制光合作用的继续进 行，还能使各组织生长发育良好。 ( (四四) )促进氮素吸收和蛋白质的合促进氮素吸收和蛋白质的合 成成 促进氮素吸收 钾能大大提高作物对氮的 吸收利用，并很快变为蛋白质。钾充足，进入 体内的氮较多，形成的蛋白质较多；如果钾不 足，体内蛋白质合成受到影响，而且原来的蛋 白质产生分解，使非蛋白质氮相对增多，同时 影响对氨的利用，造成氨的累积，易产生氨毒。 促进蛋白质和核蛋白的形成 蛋白质和核蛋白的合 成

4、需要 Mg2+、K+作为活化剂。核酸的形成首先是核苷 酸的合成，它是由 5磷酸核糖合成腺苷一磷酸 (AMP) 和鸟苷一磷酸 (GMP)，这个过程的有关酶需要钾离子 激活。氨基酸活化后，由转移核糖核酸 (tRNA)将活化 的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA)，然后合 成多肽，这一过程需要Mg2+ 、K+。 钾还能促进豆科根瘤菌的固氮作用(见表11-5)。 ( (五五) )钾能促进植物经济用钾能促进植物经济用 水水 促进根系对水分的吸收 钾离子以高浓 度累积在细胞中，因此，细胞壁渗透压增大， 水分便从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根 细胞中移动，直至渗透压和膨压达到平衡为 止。 膨压是细胞扩

5、张的动力，它从细胞内为 细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。 低量K+处理的作物生长速度、细胞大小 和组织的含水量都有所减少。幼嫩组织的膨 压是反映K+营养状况最敏感的参数。所以钾 充足时，作物能更有效地利用土壤水分，并 有较大的能力使水分保持在体内，减少水分 的蒸腾。 钾通过影响气孔的开闭来调节水分蒸腾和 二氧化碳进入叶片的过程 在白天，通过光合磷 酸化在保卫细胞中产生ATP，K+活化ATPase， 促使能量释放，促进包括K+在内的养分的吸收， 钾会在保卫细胞中以较高浓度积累起来，平衡积 累K +的主要阴离子电荷是苹果酸。由于渗透压 增高，促使保卫细胞从周围吸收更多的水分，随 之膨压增加，

6、使气孔开放，从而有利于二氧化碳 的进入，提高光合作用的效率。 ( (六六) )增强作物的抗逆性增强作物的抗逆性 增强抗旱、抗寒的能力 K+ 能增强细胞生物膜的持水能力，维持稳 定渗透性，从而提高作物对干旱、霜冻、 盐害等外界不良环境的抗逆性。 原因 ： 当钾供应充足， 膜内含有较高浓度 的糖类和包括钾在内的各种离子，增加对水的束缚 力，减少水分蒸腾，不易受冻、受旱，质膜能保持 正常状态； 但钾不足，膜内糖类和离子浓度降低，易因霜 冻、干旱而脱水，失去具有保护作用的水合层，质 膜的蛋白质分子上的 SH 基比较敏感，易于氧 化，转变成双硫基 (SS)，使蛋白质变性。类 脂中非饱和脂肪酸亦因脱水而易

7、氧化，形成过氧化 态，使质膜变为极易透性，而失去选择性。 钾还能增强作物的抗盐性 钾还能减轻过量 Fe2+、Mn2+和硫化氢等还原物质的危害。 钾能增强作物的抗病能力 原因有： 1、供钾充足时，植物内可溶性氨基酸和单糖在 体内积累得很少，减少了病原菌的营养来源； 2、钾供应充足时，可使细胞壁增厚，表皮细胞 硅质化程度增加，因而抗病菌侵入的能力也相 应增强； 3、钾水平高时体内酚类的合成增加，因为植物 抗病能力与体内酚化合物的生物合成量成正相 关，所以钾充足可以提高抗病力。 三、植物对钾(K)的吸收 （一）主动吸收 占主导地位 , 具有自动调节功能 （二）被动吸收 外界 K 浓度 过高时， 吸收

8、曲线 呈“二重图型”.钾离子浓度 钾的吸收速率 主动吸收 被动吸收 四、钾对作物产量和品质的影响 钾充足，不但能使作物产量增加，而且可以改善 作物品质，如： 1. 油料作物的含油量增加 2. 纤维作物的纤维长度和强度改善 3. 淀粉作物的淀粉含量增加 4. 糖料作物的含糖量增加 5. 果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加 6. 橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低 钾通常被称为“品质元素” 缺钾时，通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变 褐，逐渐枯萎。在叶片上往往出现褐色斑点，甚至 成为斑块，但叶中部靠近叶脉附近仍保持原来的绿 色。严重缺钾时幼叶也会出现同样的症状。 禾谷类作物缺钾时，先在下部

9、叶片上出现褐 色斑点，严重缺钾时新叶也会出现这样的症状，然 后枯黄，症状由下至上发展。水稻缺钾易出现胡麻 叶斑病的症状，发病植株新叶抽出困难，抽穗不齐。 五、钾营养失调的症状五、钾营养失调的症状 棉花缺钾 苗期和蕾期主茎中部叶片首先出 现叶肉缺绿，进而转为淡黄色，叶表皮组织失水 皱缩，叶面拱起，叶缘下卷(称为“蟹壳黄”)。 花铃期在主茎中上部叶的叶肉呈黄色或黄白色花 纹，继而呈红色，有人称之为黄叶茎枯病或红叶 茎枯病。严重时叶片焦枯脱落。 玉米缺钾 所形成的果穗尖端呈空粒，如 能够形成籽粒也不充实，淀粉含量低。 六、植物钾素营养的丰缺指标 水稻缺钾 水稻缺钾 玉 米 缺 钾 Sugarcane

10、 plants of K-deficiency Old leaves turns brown (fired leaves) Cotton plants of K-deficiency, interveinal necrosis lesions with well-defined borders, also leaf bronzing symptoms Cotton plants of K-deficiency Grape plants of K-deficiency. Marginal and interveinal necrosis with downward rolling of leaf

11、 margins 大 豆 缺 钾 烟 草 番 茄 亚麻茎表皮横切面 Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Corn plants of potassium toxicity: red speckles 第二节第二节 土壤中钾的形态和转化土壤中钾的形态和转化 地壳中钾的含量(平均)约为2.3%，大部分土壤 含钾量为0.52.5%，平均为1.2%。红壤、砖红壤 等风化强烈，是含钾量最低的土壤种类。 我国地域性分布规律：由北向南，由西向东渐 减，东南地区土壤多缺钾。 一、土壤中钾素含量和形态 （一）含量 分为矿物态钾、缓效态钾以及速效性钾 (水

12、溶性钾和交换性钾)。 1. 矿物态钾 占全钾量的9098%，存在于微斜长石、 正斜长石和白云母中，以原生矿物形态分布 在土壤粗粒部分。 （二）形态 2. 缓效态钾 占全钾量的2%8%。主要存在与晶层固 定态钾和次生矿物如水云母等以及部分黑云母中 的钾。 有些次生粘土矿物晶层(主要为2:1型粘土 矿物)吸水膨胀，使半径与晶格孔隙半径相当的 K +进入晶格的孔中，而当失水以后晶层收缩， 落入孔穴中的K +较难回复到自由状态，这种现 象称为钾的晶格固定作用。它难以与其它离子产 生离子交换，所以是非交换性钾。 3. 3.速效性钾（植物可利用的钾） 占全钾的0.l0.l%2 2%，其中交换性钾占 90%

13、，水溶性钾占l0%左右。 二、土壤中钾素的转化 矿物态钾 缓效态钾 交换性钾 水溶性 钾 有机体中的钾 风化 风化 解吸 晶格固定 吸附固定 分解 生物固定 分 解 流失 第三节第三节 钾肥的种类、性质及施用钾肥的种类、性质及施用 一、氯化钾(KCl) (一)成分和性质：含K2O 60%左右，呈 白色或淡黄色或紫红色结晶，是溶于水的速效性 钾肥，是一种生理酸性肥料。 (二)在土壤中的转化 在土壤溶液中钾呈离子状态，与土壤胶体 产生离子交换： 生理酸性盐: 植物吸收阳离子多于盐的其 他组分而使介质变酸的化合物, 如(NH4)2SO4, NH4Cl, K2SO4等。 生理碱性盐: 植物吸收阴离子多

14、于盐的其 他组分而使介质变碱的化合物, 如NaNO3, Ca(NO3)2等。 生理中性盐:植物吸收阳离子和阴离子的量 比较接近, 从而不影响介质酸碱度的化合物, 如 NH4NO3等。 中性土壤中，K+与胶体上的Ca 2产生代换作用，形 成CaCl2， 因为CaCl2溶解度大，易引起Ca的淋失， 如长期使用，会使土壤板结。由于KCl的生理酸性， 会使土壤变酸，所以要配施石灰，防止酸化。 石灰性土壤有大量CaCO3，可以中和酸性，不致变酸。 土壤胶体Ca + 2KCl 土壤胶体K + CaCl2 酸性土壤中，K+与胶体上的H+、Al3+产生离子交换， 使H+浓度升高，再加上生理酸性的影响，使pH值

15、迅 速下降，而且大量Al3+存在易产生铝毒，所以应配 施石灰和有机肥。 土壤胶体 + 4KCl 土壤胶体4K + AlCl3 + HCl Al H+ ( (三) )施用 可作基肥、追肥施用，不宜作种肥。作基 肥时在酸性和中性土壤上应与磷矿粉、有机肥、 石灰等配合施用，一方面防止酸化，另一方面促 进磷矿粉中磷的有效化。 KCl含有C1-，对马铃薯、甘薯、甜菜、柑 桔、烟草、茶树等的产量和品质有不良影响，不 宜多用。氯化钾特别适于棉花、麻类等纤维作物， 因为C1-对提高纤维含量和质量有良好的作用。 二、硫酸钾 (K(K2 2SOSO4 4) ) (一)成分与性质 含K2O 50%52%左右，为白色

16、结晶， 溶于水，是生理酸性肥料。 (二)在土壤中的转化 与KCl相似。但在中性土壤中的Ca 2+形成 的产物为CaSO4，溶解度比CaCl2小，对土壤脱 钙程度也较小，酸化速度比氯化钾缓慢。 （三）施用 适合各种作物和土壤，可作基肥、追肥、种 肥及根外追肥。 在酸性土壤上应与有机肥、石灰等配合施 用；在通气不良的土壤中尽量少用。 三、钾镁肥 四、硫钾镁肥 五、草木灰 (一)成分和性质 草木灰是植物熏烧后的残灰 氮和有机物大 多烧失，仅含有灰分元素，如Ca、Mg、 P2O32-、Fe和其它微量元素等。其中Ca、 K较多，P次之。 不同植物的灰分含量 一般木灰含Ca、K、 P较多，草灰含硅较多，K

17、、P、Ca较少， 稻壳灰和煤灰养分最少。 草木灰中钾的主要形态 以碳酸钾为主，其 次是硫酸钾和氯化钾，都是水溶性钾，可 为作物直接吸收利用。草木灰中的磷是枸 溶性磷，对作物是有效的。 草木灰呈碱性反应 在酸性土壤上使用不仅 能供钾，而且可以降低酸度，并可补充Ca、 Mg等元素。 ( (二) )施用 可作基肥、追肥，也可作盖种肥。追肥 时可进行叶面撒施，这样不仅能供应养分，而 且能防止和减轻病虫害的发生和危害。作盖种 肥可以保持土壤表面湿度，促苗早发。 注意：草木灰是碱性肥料，不能与铵态 氮肥、腐熟的有机肥料混合施用，以免造成氨 的挥发损失。 小结：土壤中钾素增加和减少的途径 作物残茬、厩肥 化

18、学钾肥 缓效性钾矿物 作物吸收 淋洗损失 迳流损失 固定 钾肥的当季利用率约为4070。 土壤中有效钾土壤中有效钾 第四节第四节 钾肥的合理施用钾肥的合理施用 一、土壤供钾能力与钾肥肥效 土壤供钾水平是指土壤中速效性钾的含量和缓效性的贮藏量及 其释放速度。在供钾水平较低时，钾肥的肥效才能表现出来。速效钾(K2O) 在 83.3 mg/kg以下，作物表现出缺钾，钾肥效果明显；150 mg/kg以 上，一般不表现缺钾，钾肥的效果不明显。 二、作物需钾特性与钾肥肥 效 由于钾与碳水化合物代谢关系密切， 所以薯类作物、纤维作物、糖料作物需 钾较多。由于油脂是由碳水化合物转变 而来的，所以油料作物对钾的

19、需要也较 多。 （一）作物种类对钾的要求 ( (二) )作物不同生育期对钾的需 要 一般作物钾的临界期在苗期，因此钾肥 一般用于基肥，特别是生育期短的作物。 如果基肥、追肥分开施，追肥应在最大 需钾期前尽早施入。 ( (三) )作物根系特性与钾肥施用 因为钾在土壤中移动性较小，钾离 子的扩散也很慢，所以根系吸钾的多少， 首先取决于根量及其与土壤的接触面积。 因此须根作物从土壤中吸取的钾比直根作 物的多。 一般地，阳离子交换量(CEC)大的根吸 取二价离子较多，而交换量小的根，吸收一 价离子较多。例如，禾谷类作物根的CEC只 有双子叶植物的1/31/5，所以吸钾能力较 双子叶植物的大。就双子叶作

20、物来说，大豆 的CEC较大，可能其吸钾能力较弱，因此， 施用钾肥的效果良好。 三、肥料配合与钾肥肥效 钾的肥效在氮、磷配合下，才能充分 发挥出来。NK配施时植株体内K 2O/N比 值增高，而可溶性非蛋白质氮占全氮的比 例降低，说明NK配合施用可以促进水稻对 N、K的吸收及其在体内保持一定的平衡， 也促进了N在体内的转化和蛋白质合成。 四、气候条件与钾肥肥效 通过土壤暴晒和冻融，可以促进土 壤含钾矿物的风化，特别对固定在粘土矿 物晶层上的钾的释放有好处，增加了土壤 速效钾的含量。如果水分不足会使K +的活 度下降，降低了K +的扩散。水分过多使通 气不良，作物吸钾能力受到抑制。 五、钾肥种类、施

21、用方法与钾肥肥 效 对忌氯作物如薯类、糖用作物、浆果类果 树、茶树等，施氯化钾效果不佳，并会影响品质； 而对于纤维作物效果较好。硫酸钾适于各种作物， 尤其是喜硫植物。盐土上不宜用氯化钾。 宽行作物以条施、穴施或沟施效果较好，窄 行作物可以撒施。一般施K2O 37.575公斤/公 顷。 小小 结结 钾的营养作用： 1、作为多种酶的活化剂； 2、促进光合作用； 3、促进糖代谢； 4、促进蛋白质合成； 5、促进经济用水； 6、增强作物的抗逆性和抗病能力。 植物缺钾的症状： 土壤中的钾： 形态：矿物态 缓效态 交换态 水 溶态 钾肥种类、性质和施用：KCl、K2SO4、草木灰。 钾肥的合理施用 ( (五五) )钾能促进植物经济用钾能促进植物经济用 水水 促进根系对水分的吸收 钾离子以高浓 度累积在细胞中，因此，细胞壁渗透压增大， 水分便从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根 细胞中移动，直至渗透压和膨压达到平衡为 止。 膨压是细胞扩张的动力，它从细胞内为 细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。 钾还能增强作物的抗盐性 钾还能减轻过量 Fe2+、Mn2+和硫化氢等还原物质的危害。 钾能增强作物的抗病能力 原因有： 1、供钾充足时，植物内可溶性氨基酸和单糖在 体内积累得很少，减少了病原菌的营