王-植物的钾素营养与钾肥施用

1、第五章 植物的钾素营养与钾肥 主要内容主要内容 要求要求 植物的钾素营养植物的钾素营养 了解了解 (掌握钾素的失调症状及其原因掌握钾素的失调症状及其原因) 土壤中的钾素及其转化土壤中的钾素及其转化 了解了解 钾肥的种类、性质及其施用钾肥的种类、性质及其施用 掌握掌握 钾肥的合理施用钾肥的合理施用 掌握掌握第一节第一节 植物的钾素营养植物的钾素营养一、植物体内钾的含量、形态与分布一、植物体内钾的含量、形态与分布1. 含量含量 植物体内钾含量植物体内钾含量 ( K2O ) 一般为植株干重的一般为植株干重的 l5，是植物体中含量最多的金属元素，是植物体中含量最多的金属元素 钾在体内的浓度比钾在体内的

2、浓度比 NO3-N、磷酸离子高几十、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倍至百余倍，比外界钾离子高几倍至几十倍2. 形态形态 钾在植物体内以钾在植物体内以离子形态离子形态、水溶性盐水溶性盐类类或或吸附在原生质表面吸附在原生质表面等方式存在，而不等方式存在，而不是以有机化合物的形态存在。是以有机化合物的形态存在。3. 分布分布 钾在植物体内具有较大的移动性，主钾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。要分布在代谢最活跃的器官和组织中。二、钾的营养功能二、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 生物体内钾能作为生物体内钾能作为60多

3、种酶的活化剂，所以钾多种酶的活化剂，所以钾能促进多种代谢反应。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l钾能提高植物钾能提高植物光合磷酸化作光合磷酸化作用，使单位重用，使单位重量叶绿体产生量叶绿体产生的的ATP增加。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l钾不足钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充足钾充足时，活化了淀时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉方向进行。粉合成酶，单糖向合成蔗糖

4、、淀粉方向进行。l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。对棉、麻等纤维类作物有重要的作用。l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。发育良好。 ( (四四) )促进氮素吸收和蛋白质的合成促进氮素吸收和蛋白质的合成 l促进氮素吸收促进氮素吸收 钾能大大提高作物对氮的吸收利钾能大大提高作物对氮的吸收利用，并很快变

5、为蛋白质。用，并很快变为蛋白质。钾充足钾充足，进入体内的氮，进入体内的氮较多，形成的蛋白质较多；如果较多，形成的蛋白质较多；如果钾不足钾不足，体内蛋，体内蛋白质合成受到影响，而且原来的蛋白质产生分解，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，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。造成氨的累积，易产生氨毒。l促进蛋白质和核蛋白的形成促进蛋白质和核蛋白的形成 蛋白质和核蛋白的合成需要蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+Mg2+、K+K+作为活化剂。核酸作为活化剂。核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由的形成首先是核苷酸的合成，它是

6、由 55磷酸核糖合成磷酸核糖合成腺苷一磷酸腺苷一磷酸 (AMP)(AMP)和鸟苷一磷酸和鸟苷一磷酸 (GMP)(GMP)，这个过程的有，这个过程的有关关酶需要钾离子激活酶需要钾离子激活。氨基酸活化后，由转移核糖核酸。氨基酸活化后，由转移核糖核酸 (tRNA)(tRNA)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA)(mRNA)，然后合成多肽，这一过程需要，然后合成多肽，这一过程需要Mg2+ Mg2+ 、K+K+。( (五五) )钾能促进植物经济用水钾能促进植物经济用水l促进根系对水分的吸收促进根系对水分的吸收 钾离子以高浓度累积在细钾离子以高浓度累积在

7、细胞中，因此，细胞壁渗透压增大，水分便从低浓度的土胞中，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。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。伸或细胞分裂提供必需的压力。 低量低量K+处理的作物生长速度、细胞大小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。幼嫩组织的膨和组织的含水量都有所减少。幼嫩组织的膨压是反映压是反映K+营养状况最敏感的参数。所以钾营养状况最敏感的参数。所以钾充足时，作物

8、能更有效地利用土壤水分，并充足时，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，减少水分有较大的能力使水分保持在体内，减少水分的蒸腾。的蒸腾。l 钾通过影响气孔的开闭来调节水分蒸腾和二氧化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碳进入叶片的过程 在白天，通过光合磷酸化在保卫细胞在白天，通过光合磷酸化在保卫细胞中产生中产生ATP，K+活化活化ATPase，促使能量释放，促进包括，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，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，平衡积累平衡积累K+的主要阴离子电荷是苹果酸。由于渗透

9、压增高，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，使气促使保卫细胞从周围吸收更多的水分，随之膨压增加，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。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l增强抗旱、抗寒的能力增强抗旱、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，能增强细胞生物膜的持水能力，维持稳定渗透性，从而提高作物对从而提高作物对干旱、霜冻、盐害干旱、霜冻、盐害等外界不良环境等外界不良环境的抗逆性。的抗逆性。原因原因 ： 钾供应充足钾供应充足， 膜内含

10、有较高浓度的糖类和包括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，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、受旱不易受冻、受旱，质膜能保持正常状态；，质膜能保持正常状态； 钾不足钾不足，膜内糖类和离子浓度降低，膜内糖类和离子浓度降低，易因霜冻、易因霜冻、干旱而脱水干旱而脱水，失去具有保护作用的水合层，质膜的蛋白质，失去具有保护作用的水合层，质膜的蛋白质分子上的分子上的 SH 基比较敏感，易于氧化，转变成双硫基基比较敏感，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，使蛋白质变性。类脂中非饱和脂肪酸亦因脱水而易氧化，

11、形成过氧化态，使质膜变为极易透性，而失水而易氧化，形成过氧化态，使质膜变为极易透性，而失去选择性。去选择性。 l钾还能增强作物的抗盐性钾还能增强作物的抗盐性 钾还能减轻过量钾还能减轻过量Fe2+、Mn2+和硫化氢等还原物质的危害。和硫化氢等还原物质的危害。l钾能增强作物的抗病能力钾能增强作物的抗病能力 l原因有：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；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

12、侵入的能力也相应增强；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。提高抗病力。三、植物对钾三、植物对钾(K)的吸收的吸收（一）主动吸收（一）主动吸收 占主导地位占主导地位 , , 具具有自动调节功能有自动调节功能（二）被动吸收（二）被动吸收外界外界 K K 浓度过浓度过高时，高时， 吸收曲线吸收曲线呈呈“二重图型二重图型”.”.钾离子浓度钾离子浓度钾的吸收速率钾的吸收速率主动吸收主动吸收被动

13、吸收被动吸收CK+=0.2mmol/LKm=0.02mmol/L新合力大、选择性强新合力大、选择性强Km=11.4mmol/L亲合力小、选择性弱亲合力小、选择性弱四、钾对作物产量和品质的影响四、钾对作物产量和品质的影响钾充足，不但能使作物钾充足，不但能使作物产量增加产量增加，而且可以，而且可以改善作物品改善作物品质质，如：，如： 1. 油料作物的含油量增加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淀粉作物的淀粉含量增加 4. 糖料作物的含糖量增加糖料作物的含糖量增加 5. 果树的含糖量、维果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果

14、实风味增加和糖酸比提高，果实风味增加 6. 橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低 钾通常被称为钾通常被称为“品质元素品质元素”l缺钾时缺钾时，通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐渐枯萎通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐渐枯萎。在。在叶片上往往出现叶片上往往出现褐色斑点褐色斑点，甚至成为斑块，但叶中部靠近叶脉，甚至成为斑块，但叶中部靠近叶脉附近仍保持原来的绿色。附近仍保持原来的绿色。缺钾症状多在生长后期缺钾症状多在生长后期。l 禾谷类作物禾谷类作物缺钾时，先在下部叶片上出现褐色斑点，严重缺钾缺钾时，先在下部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

15、，然后枯黄，症状由下至上发展。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，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。抽穗不齐。五、钾营养失调的症状五、钾营养失调的症状l 棉花缺钾棉花缺钾 苗期和蕾期主茎中部叶片首先出现叶肉缺绿，进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(称为称为“蟹壳黄蟹壳黄”)。花铃期在主茎中上部叶的叶肉呈黄色或黄。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

16、叶茎枯病或红叶茎枯白色花纹，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。病。严重时叶片焦枯脱落。l 玉米缺钾玉米缺钾 所形成的果穗尖端呈空粒，如能够形成籽粒也不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。充实，淀粉含量低。 水稻缺钾水稻缺钾水稻缺钾水稻缺钾玉玉 米米 缺缺 钾钾Sugarcane plants of K-deficiencyOld leaves turns brown (fired leaves)Cotton plants of K-deficiency, interveinal necrosis lesions with well-def

17、ined borders, also leaf bronzing symptomsCotton plants of K-deficiencyGrape plants of K-deficiency. Marginal and interveinal necrosis with downward rolling of leaf margins大大 豆豆 缺缺 钾钾烟烟 草草番番 茄茄亚麻茎表皮横切面亚麻茎表皮横切面Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Corn plants of potassium toxicity: red speckl

18、es 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 地壳中钾的含量地壳中钾的含量(平均平均)约为约为2.3%，大部分土壤含钾，大部分土壤含钾量为量为0.52.5%，平均为，平均为1.2%。红壤、砖红壤等风化强。红壤、砖红壤等风化强烈，是含钾量最低的土壤种类。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，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东南地区土壤多缺钾。一、土壤中钾素含量和形态一、土壤中钾素含量和形态（一）含量（一）含量 分为分为矿物态钾、缓效态钾以及速效性矿物态钾、缓效态钾以及速效性钾钾(水溶性钾水溶性钾和交换性钾和交换性钾

19、)。1. 矿物态钾矿物态钾 占全钾量的占全钾量的9098%，存在于微斜长石、正斜长石和白，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。云母中，以原生矿物形态分布在土壤粗粒部分。（二）形态（二）形态 2. 缓效态钾缓效态钾l占全钾量的占全钾量的2%8%。主要存在与晶层固定态钾和次。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。生矿物如水云母等以及部分黑云母中的钾。l有些次生粘土矿物晶层有些次生粘土矿物晶层(主要为主要为2:1型粘土矿物型粘土矿物)吸水膨吸水膨胀，使半径与晶格孔隙半径相当的胀，使半径与晶格孔隙半径相当的K+进入晶格的孔中，进入晶格的孔中，

20、而当失水以后晶层收缩，落入孔穴中的而当失水以后晶层收缩，落入孔穴中的K+较难回复到较难回复到自由状态，这种现象称为自由状态，这种现象称为钾的晶格固定作用钾的晶格固定作用。它难以。它难以与其它离子产生离子交换，所以是与其它离子产生离子交换，所以是非交换性钾非交换性钾。 3. 3.速效性钾速效性钾（植物可利用的钾）（植物可利用的钾） 占全钾的占全钾的0.l%2%，其中交换性钾占其中交换性钾占90%，水溶性钾占，水溶性钾占l0%左右左右。二、土壤中钾素的转化二、土壤中钾素的转化矿物态钾矿物态钾 缓效态钾缓效态钾 交换性钾交换性钾 水溶性钾水溶性钾 有机体中的钾有机体中的钾 风化风化 风化风化 解吸解

21、吸 晶格固定晶格固定 吸附固定吸附固定 分解分解 生物固定生物固定 分解分解流失流失第三节第三节 钾肥的种类、性质及施用钾肥的种类、性质及施用一、氯化钾一、氯化钾(KCl)(一一)成分和性质：成分和性质：含含K2O 60%左右，呈白色或淡黄色或紫左右，呈白色或淡黄色或紫红色结晶，是溶于水的速效性钾肥，是一种红色结晶，是溶于水的速效性钾肥，是一种生理酸性肥料生理酸性肥料。生理酸性盐生理酸性盐: 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酸的化合物, 如如(NH4)2SO4, NH4Cl, K2SO4等。等。 生理碱性盐生理碱性盐: 植物吸收阴离子多

22、于盐的其他组分而使植物吸收阴离子多于盐的其他组分而使介质变碱的化合物介质变碱的化合物, 如如NaNO3, Ca(NO3)2等。等。 生理中性盐：生理中性盐：植物吸收阳离子和阴离子的量比较接近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从而不影响介质酸碱度的化合物, 如如NH4NO3等。等。酸性土壤：酸性土壤：K K+ +与胶体上的与胶体上的H H+ +、AlAl3+3+产生离子交换，使产生离子交换，使H H+ +浓度升高，再加上生理酸性的影响，使浓度升高，再加上生理酸性的影响，使pHpH值迅速值迅速下降下降，而且大量，而且大量AlAl3+3+存在存在易产生铝毒易产生铝毒，

23、所以应配施，所以应配施石灰和有机肥。石灰和有机肥。土壤胶体土壤胶体 + 4KCl 土壤胶体土壤胶体4K + AlCl3 + HClAlH+(二二)在土壤中的转化在土壤中的转化(二二)在土壤中的转化在土壤中的转化中性、石灰性土壤中性、石灰性土壤：K K+ +与胶体上的与胶体上的CaCa2 2产生代换作用，产生代换作用，形成形成CaClCaCl2 2，因为，因为CaClCaCl2 2溶解度大，易引起溶解度大，易引起CaCa的淋失的淋失，如长期使用，会使如长期使用，会使土壤板结土壤板结。由于。由于KClKCl的生理酸性，的生理酸性，会使会使土壤变酸土壤变酸，所以要配施石灰，防止酸化。，所以要配施石灰

24、，防止酸化。土壤胶体土壤胶体Ca + 2KCl 土壤胶体土壤胶体K + CaCl2(三三)施用施用l 可作可作基肥基肥、追肥追肥施用，施用，不宜作种肥不宜作种肥。作基肥时在酸性和中性土壤。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。方面促进磷矿粉中磷的有效化。l KCl含有含有C1，对马铃薯、甘薯、甜菜、柑桔、烟草、茶树等的产，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、麻类等纤特别适于

25、棉花、麻类等纤维作物维作物，因为，因为C1对提高纤维含量和质量有良好的作用。对提高纤维含量和质量有良好的作用。二、硫酸钾二、硫酸钾 (K(K2 2SOSO4 4) )(一一)成分与性质成分与性质 含含K2O 50%52%左右，为白色结晶，溶于水，是左右，为白色结晶，溶于水，是生理酸性生理酸性肥料肥料。(二二)在土壤中的转化在土壤中的转化 与与KCl相似。但在中性土壤中的相似。但在中性土壤中的Ca2+形成的产物为形成的产物为CaSO4，溶解度比溶解度比CaCl2小，对土壤脱钙程度也较小，酸化速度比氯小，对土壤脱钙程度也较小，酸化速度比氯化钾缓慢。化钾缓慢。（三）施用（三）施用 适合各种作物和土壤

26、，可作基肥、追肥、适合各种作物和土壤，可作基肥、追肥、种肥及根外追肥。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。用；在通气不良的土壤中尽量少用。三、草木灰三、草木灰(一一)成分和性质成分和性质l草木灰是植物草木灰是植物熏烧熏烧后的残灰后的残灰 氮和有机物大多烧失，氮和有机物大多烧失，仅含有灰分元素，如仅含有灰分元素，如Ca、Mg、P2O32-、Fe和其它和其它微量元素等。其中微量元素等。其中Ca、K较多，较多，P次之。次之。l不同植物的灰分含量不同植物的灰分含量 一般木灰含一般木灰含Ca、K、P较多，较多，草灰含硅

27、较多，草灰含硅较多，K、P、Ca较少，稻壳灰和煤灰养分较少，稻壳灰和煤灰养分最少。最少。l草木灰中钾的主要形态草木灰中钾的主要形态 以以碳酸钾碳酸钾为主，其次是硫酸为主，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。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。草木灰中的磷是枸溶性磷，对作物是有效的。l草木灰呈碱性反应草木灰呈碱性反应 在酸性土壤上使用不仅能供钾，在酸性土壤上使用不仅能供钾，而且可以降低酸度，并可补充而且可以降低酸度，并可补充Ca、Mg等元素。等元素。( (二二) )施用施用l可作基肥、追肥，也可作可作基肥、追肥，也可作盖种

28、肥盖种肥。追肥时可进行叶面。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，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。促苗早发。 注意：注意：草木灰是草木灰是碱性肥料碱性肥料，不能与铵态氮肥、腐熟的，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。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小结：土壤中钾素增加和减少的途径作物残茬作物残茬厩肥厩肥化学钾肥化学钾肥缓效性钾矿物缓效性钾矿物土壤中有效钾土壤中有效钾作物吸收作物吸收淋洗损失淋

29、洗损失径流损失径流损失固定固定钾肥的当季利用率约为钾肥的当季利用率约为4070。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。藏量及其释放速度。在供钾水平较低时，钾肥的肥效才在供钾水平较低时，钾肥的肥效才能表现出来能表现出来。等级等级速效钾速效钾(mg.kg-1)对钾肥的反应对钾肥的反应极低极低170不需要施用钾肥不需要施用钾肥土壤速效钾水平与当季作物钾肥肥效的关系土壤速效钾水平与当季作物钾肥肥效的关系二、作物需钾特性与钾肥肥效二、作物需钾特性与钾肥肥效l由于钾与碳水化合物代谢关系密切，所以由于钾与碳水化合物代谢关系