土壤肥料学课件第九章-中量元素营养与肥料

CaMgS第九章中量营养元素与肥料第一节钙素营养与肥料植物体含钙量一般在0.1%-5%之间，不同植物种类、部位和器官的变幅很大。一般规律为：双子叶植物>单子叶植物；地上部>根部；茎叶较多，果实、籽粒中则较少。在植物细胞中，钙主要存在与细胞壁上。（一）植物体内钙的含量和分布一、植物的钙素营养细胞壁中胶层质膜细胞质液泡内质网两个相邻细胞和细胞内Ca2+()的分布图钙能稳定细胞膜结构，保持细胞的完整性。其作用机理主要是依靠它把生物膜表面的磷酸盐、磷酸脂与蛋白质的羧基桥接起来。钙对生物膜的稳定作用在植物对离子的选择性吸收、生长、衰老、信息传递以及植物的抗逆性等方面有重要作用。概括起来有以下四个方面：

（二）钙的营养功能1、稳定细胞膜钙对质膜稳定性的影响膜内膜内膜外膜外+Ca2+-Ca2+CaCaCaCaCaCaCaCaATPATPH+H+Na+K+H3O+Mg2+等Na+K+H3O+Mg2+等植物中大多数钙以构成细胞壁果胶质的结构成分存在于细胞壁中。由于细胞壁中有丰富的结合位点，Ca2+的跨质膜运输受到限制，几乎完全依赖于质外体运输。其生理意义为：1、增强细胞壁结构与细胞间的粘结作用；2、对膜的透性和有关的生理生化过程起调节作用。2、稳定细胞壁钙、镁离子连接果胶羧基的结构图示CaCaCaMgCaCaMgCa缺钙会破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁的形成；同时不能形成细胞板，出现双核细胞现象；细胞无法正常分裂，最终导致生长点死亡。3、促进细胞的伸长和根系生长钙能结合在钙调蛋白（CAM）上，对植物体内的多种酶起活化作用，并对细胞代谢有调节作用。4、参与第二信使传递Ca-CAM复合体的形成与酶的激活在有液泡的叶细胞内，大部分的Ca2+

存在于液泡中，它对液泡内一阴阳离子的平衡有重要贡献。5、调节渗透作用

Ca2+对细胞膜上结合的酶（Ca-ATP酶）非常重要。的主要功能是参与离子和其它物质的跨膜运输。6、具有酶促作用（三）植物对钙的需求与缺钙症状植物对钙的需求量因作物种类和遗传特性的不同而有很大的差异。试验表明，在同样条件下，黑麦草最佳生长所需介质中Ca2+的浓度为2.5µmol/L,而番茄是100µmol/l二者相差20倍。黑麦草最佳生长时期植株含钙量为0.7mg/g，而番茄为12.9mg/g，相差18.4倍，可见各种作物对钙的需求量悬殊很大。一般认为，在土壤交换性钙的含量>10µmol/kg时，作物不会缺钙。在缺钙时，植株生长受阻，节间较短，因而一般较正常生长的植株矮小，而且组织柔软。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先出现缺素症，易腐烂死亡；幼叶卷曲畸形，叶缘变黄逐渐坏死。甘蓝、莴苣和白菜出现叶焦病；番茄、辣椒和西瓜出现脐腐病；苹果出现苦痘病和水心病；缺钙症状Ca2+的运输与蒸腾作用紧密相关，水分和钙的运输呈现明显的昼夜节律性变化，也决定了钙在植物体内的运输具有单向性，在北方富含钙的石灰性土壤上植物会出现生理性缺钙。图为白菜缺钙的症状：其典型症状是内叶叶尖发黄，呈枯焦状，俗称“干烧心”，又称心腐病。二、钙肥的种类、性质和施用一般土壤含钙丰富，作物不缺钙。酸性土壤钙含量低，需要施用石灰蔬菜作物需钙量大，生长快，生理缺钙（一）钙对作物生长发育的影响（略）（二）含钙肥料的间接作用

1、中和土壤酸性，消除活性铝、铁、锰的毒害（中和值）（作物适宜pH值）

2、改善土壤的物理性质

酸性土壤钙交换氢促进胶体凝聚结构改善3、促进土壤中有益微生物的活动，增加有效养分1、生石灰：又称烧石灰，以石灰石、白云石及含碳酸钙丰富的贝壳等为原料，经过煅烧而成2、熟石灰：称消石灰，由生石灰加水或堆放时吸水而成，吸水时释放出大量的热3、碳酸石灰：由石灰石、白云石或贝壳类直接磨细而成，主要成分是碳酸钙4、含石灰质的工业废渣：主要是指钢铁工业的废渣，如炼铁高炉的炉渣，主要成分为硅酸钙5、其它含钙的化学肥料：钙是很多常用化肥的副成分（三）石灰肥料的种类和性质1、施用量的确定合理的石灰用量依土壤性质、作物种类、石灰肥料的种类、气候条件、施用目的及施用技术等而定。（1）作物种类：如茶树是典型的耐酸作物，不需施用石灰。水稻、甘薯、烟草等耐酸中等，要施用适量石灰。大麦等耐酸较差，要重视施用石灰。（2）土壤性质：土壤酸性强，活性铝、铁、锰的浓度高，质地粘重，耕作层厚时石灰用量适当多些。旱地的用量应高于水田。坡度大的上坡地要适当增加用量。（3）石灰肥料种类及其它条件：中和能力强的石灰或同时施用其他碱性肥料时可少施。降雨量多的地区用量应大些。撒施，中和全耕层或结合绿肥压青或稻草还田的用量大些。（四）石灰肥料的施用1、根据土壤交换性酸计算法2、根据土壤中阳离子换量与盐基饱和度计算3、根据田间试验结果确定石灰用量

最为实用，因为影响石灰用量的因素很多，采用田间试验的实际结果能为某一地区提出较为合理的用量。

经验石灰施用量。确定石灰用量的方法石灰可作基肥和追肥，不能作种肥。撒施力求均匀，防止局部土壤过碱或未施到。条播作物可少量条施。番茄、甘蓝和烟草等可在定植时少量穴施。不宜连续大量施用石灰，否则会引起土壤有机质分解过速、腐殖质不易积累，致使土壤结构变坏，诱发营养元素缺乏症，还会减少作物对钾的吸收，反而不利于作物生长。石灰肥料不能和铵态氮肥、腐熟的有机肥和水溶性磷肥混合施用，以免引起氮的损失和磷的退化导致肥效降低。2、施用方法

表6-3各种石灰物质的中和值━━━━━━━━━━━━━━━━━

石灰物质中和值（％）────────────────

CaO

179

Ca(OH)2

136

CaMg(CO3)2

109

CaCO3

100

CaSiO3

86━━━━━━━━━━━━━━━━━

表6-4主要作物最适宜的pH值(综合资料)───────────────────────────────

对酸性敏感的作物适应中性反应的作物适应酸性反应的作物

(pH6.0-8.0)(pH6.0-6.7)(pH5.0-6.0)───────────────────────────────

作物pH值作物pH值作物pH值───────────────────────────────棉花6.0-8.0甘蔗6.2-7.0茶树5.2-5.6

小麦6.7-7.6蚕豆6.2-7.0马铃薯5.0-6.0

大麦6.8-7.5水稻5.5-6.5荞麦5.0

大豆7.0-8.0油菜5.8-6.7西瓜5.0-6.0

玉米6.0-8.0甜菜6.0-7.0花生5.6-6.0

紫苜蓿7.0-8.0豌豆6.0-7.0烟草5.0-5.6

亚麻5.0-6.0───────────────────────────────

表6-5几种含钙肥料成分────────────────────────────

名称Ca（％）钙的形态────────────────────────────硝酸钙19.4Ca(NO3)2

碳酸钙8.2CaCO3

石灰氮38.5CaCN2，CaO

石膏22.3CaSO4

普通过磷酸钙18-21Ca(H2PO4)2·H2O，CaSO4

重过磷酸钙12-14Ca(H2PO4)2

沉淀磷酸钙22Ca(HPO4)

钙镁磷肥21-24α-Ca3(PO4)2，CaSiO3

钢渣磷肥25-35Ca4P2O9·CaSiO3

磷矿粉20-35Ca10(PO4)6F2

窑灰钾肥25-28CaO────────────────────────────

表6-6酸性红壤第一年的石灰施用量(kg/亩)────────────────────────────

土壤反应粘土壤土砂土────────────────────────────强酸性(pH为4.5-5.0)15010050-70

酸性(pH为5.0-6.0)75-12550-7525-50

微酸性(pH为6.0)5025-5025────────────────────────────第二节镁素营养与镁肥

植物体内镁的含量约为0.05%-0.7%。其分布规律为：

1、豆科植物地上部分的含镁量是禾本科植物的2-3倍；

2、种子含镁较多，茎、叶次之，而根系很少；

3、生长初期，镁大多存在于叶片中，结实期则以植酸盐的形式贮存在种子中；由于镁在韧皮部中的移动性很强，储存在营养体或其它器官中的镁可以被重新分配和再利用。一、植物体内镁的含量和分布在正常的成熟叶片中，大约有10%的镁结合在叶绿素和叶绿体中，75%的镁结合在核糖体中，其余的15%或呈游离态或结合在各种需Mg2+激化的酶或细胞中可被Mg2+置换的阳离子结合部位上。当植物叶片中的镁含量低于0.2%时则可能缺镁。叶绿素的结构叶绿醇侧链Mg在叶绿素b中（一）合成叶绿素并促进光合作用

镁的主要功能是作为叶绿素a和叶绿素b合成卟啉环的中心原子，在叶绿素合成和光合作用中起重要作用。镁也参与叶绿体中CO2的同化作用。镁对叶绿体中的光合磷酸化和羧化反应都有影响。镁参与叶绿体基质中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBP羧化酶）催化的羧化反应，而RuBP羧化酶的活性完全取决于pH值和Mg2+的浓度。二、镁的营养功能（二）合成蛋白质

镁的功能是作为核糖体亚单位联结的桥接元素，保证核糖体结构的稳定，为蛋白质合成提供场所。另外，活化RNA聚合酶也需要镁。二、镁的营养功能植物体中一系列的酶促反应都需要镁或依赖于镁进行调节：1、镁在ATP或ADP的焦磷酸盐结构和酶分子之间形成一个桥梁，大多数酶的底物是Mg-ATP；2、镁在叶绿体基质中对RuBP羧化酶起调控作用，3、果糖-1,6-二磷酸酶也是一个需镁较多，而且也需要较高pH的酶类；4、镁也能激活谷氨酰胺合成酶。

（三）活化和调节酶促反应二、镁的营养功能镁联结酶蛋白与ATP的图示蛋白酶农作物对镁的吸收量平均为10-25kg/ha。植物体镁的临界浓度因植物种类、品种、器官和发育时期不同而有很大差异。单子叶植物镁临界值比双子叶植物低。一般来说，当叶片含镁量大于0.4%时，表明供镁充足。三、植物对镁的需求与缺镁症状由于镁在韧皮部中的移动性较强，缺镁症状首先出现在老叶上。当植物缺镁时，其突出表现是叶绿素含量下降，并出现失绿症。缺镁症状1、植株矮小，生长缓慢，双子叶植物脉间失绿，并逐渐有淡绿色转变为黄色或白色，还会出现大小不一的褐色或紫红色斑点严重时整个叶片坏死。禾本科植物缺镁时，叶基部叶绿素积累出现暗绿色斑点，严重缺镁时，叶尖出现坏死斑点。2、叶绿体数目减少，片层结构变形，质体基粒数减少，形状不规则，分隔减少或不存在。缺镁叶片中蛋白态氮的比例降低。3、缺镁对光合作用本身影响较小，但明显影响叶绿体中淀粉的降解、糖的运输和韧皮部蔗糖的卸载，因而降低光合产物从“源”（如叶）到“库”的运输速率。缺镁会导致根冠比降低。4、贮藏组织的淀粉含量和谷物的单穗粒重均下降。豆科植物根瘤中碳水化合物供应量下降，从而降低固氮率。5、沙质土壤（淋失）、酸性土壤（淋失、H+、Al3+拮抗）、K+和NH4含量较高的土壤+（拮抗）容易出现缺镁；柑橘缺镁胡椒缺镁马铃薯缺镁苹果缺镁葡萄缺镁水稻缺镁玉米缺镁四、镁肥的种类、性质和施用（一）镁肥的种类和性质───────────────────────────名称镁的形态MgO（％）主要性质───────────────────────────硫酸镁MgSO4·7H2O

13-16

酸性，溶于水硝酸镁Mg(NO3)2·6H2O15.7

酸性，溶于水氯化镁MgCl2

2.5

酸性，溶于水含钾硫酸镁2MgSO4·K2SO48

碱性，溶于水白云石CaCO3·MgCO321.7碱性，微溶于水蛇纹石H4Mg3Si2O943.3中性，微溶于水磷酸镁Mg3(PO4)240.6碱性，微溶于水磷酸镁铵MgNH4PO4·xH2O16.43-25.95碱性，微溶于水光卤石KCl,MgCl2·H2O14.4中性，微溶于水───────────────────────────二、镁肥的施用镁肥应首先施用在缺镁的土壤和需镁较多的作物上。镁肥可作基肥、追肥和根外追肥。水溶性镁肥宜作追肥，微水溶性则宜作基肥1、土壤条件2、作物营养特性3、采用适宜的施用方法第三节第三节硫素营养与硫肥植物含硫量为0.1%-0.5%,其变幅明显受植物种类、品种、器官和生育期的影响。十子花科植物需硫最多，豆科、百合科植物次之，禾本科植物较少。植物体内的硫有无机硫酸盐（SO42-）和有机硫化合物两种形态。无机态硫酸盐主要储藏在液泡中，而有机含硫化合物主要是以含硫氨基酸及其化合物的形式存在于植物体的各器官中。有机的硫是组成蛋白质的必需成分。缺硫时植物体S/N发生变化，可以用S/N来诊断植物的硫营养状况。一、植物体内硫的含量与分布二、硫的同化植物体内硫的同化一般是由ATP将硫酸盐离子活化，ATP中的两个磷酸脂被硫酰基置换，从而导致磷硫酸腺苷（APS）和焦磷酸盐的形成。进而由ATP进一步激活并形成磷酸腺苷磷硫酸盐（PAPS）。硫是半胱氨酸和蛋氨酸的组分，因此也是蛋白质不可缺少的组分。在多肽链中，两个含巯基（-SH）的氨基酸可形成二硫化合键（-S-S-，二硫键），这种化合键既可是一种永久性的交联（即共价键），也可是一种可逆的二肽桥。正是由于二硫化合键的形成，才使蛋白质真正具有酶蛋白的功能。三、硫的营养功能（一）合成蛋白质和桥接反应多肽链的二硫键示意图胱氨酸-半胱氨酸还原体系是植物体内重要的氧化还原体系。硫氧还蛋白能够还原肽链间和肽链中的二硫键，使许多酶和叶绿体耦联因子活化。铁氧还蛋白是一种重要的含硫化合物，它既能在光合作用的暗反应中参与的还原，也能在硫酸盐还原，还原和谷氨酸的合成过程中起中要作用。（二）传递电子三、硫的营养功能SHSHSS蛋白质二硫键还原作用PS2P（SH）2NADP+或FdoxNADPH+H+或Fdred硫氧还蛋白还原酶硫氧还蛋白的还原与蛋白质二硫键的氧化示意图在脲酶、APS磺基转移酶和辅酶A中，-SH基起着酶反应功能团的作用。硫还是许多挥发性化合物，如异硫氰酸盐和亚砜的结构成分。这些成分使洋葱、大蒜、大葱和芥菜等植物具有特殊的气味。（三）其它作用植物需硫量因植物的种类、品种、器官和生育期而有所不同。十字花科植物需硫量较多，豆科植物次之，禾本科植物很少。一般认为，当植物的硫含量（干重）低于0.2%时，植物会出现缺硫症状。缺硫时蛋白质合成受阻导致失绿症，其外观症状与缺氮很相似，但缺硫症状往往先出现于幼叶。而在供氮不足时，缺硫症状发生在老叶（缺氮加速老叶的衰老，使硫得以再转移）。四、植物对硫的需求与缺硫症状植物缺硫一般症状——

植物发僵，新叶失绿黄化；双子叶植物缺硫症状明显，老叶出现紫红色斑；禾谷类植物缺硫开花和成熟期推迟，结实率低，籽粒不饱满；豆科植物对缺硫敏感，苜蓿缺硫时，叶呈淡黄绿色，小叶比正常叶更直立，茎变红，分枝少；四季萝卜常作为鉴定土壤硫营养状况的指示植物；玉米早期缺硫新叶和上部叶片脉间黄化，后期缺硫时，叶缘变红，然后扩展到整个叶面，茎基部也变红。缺硫使禾谷类植物籽粒半胱氨酸的含量下降，因此降低了面粉的烘烤质量。稻田施硫SS黄豆施硫S花生：左，无硫对照，右：施硫20公斤每公顷S苜蓿-分蘖减少，新叶呈浅黄绿色S高粱-叶脉间发黄，茎和叶缘变红S棉花-新叶发黄，叶柄变红S大豆-新叶持续呈淡黄色，整个植株变黄S莴苣-叶片发黄，植株小S小麦-有硫和无硫S番茄-叶脉间发黄，叶柄和茎部带红色S烟草-新叶呈均一的浅黄绿色，叶片小，节间短S玉米-起始叶脉间发黄，随后茎叶变红S油菜-叶片呈怀状向内，叶背变红S五、含硫肥料的种类、性质与施用（一）硫肥的种类和性质

1、生石膏：即普通石膏，俗称白石膏。它由石膏矿直接粉碎而成，呈粉末状，主要成分为CaSO4·2H2O。微溶于水,粒细有利于溶解，供硫能力和改土效果也较高，通常以60号筛孔为宜。

2、熟石膏：又称雪花石膏。它由生石膏加热脱水而成。其主要成分为CaSO4·1/2H2O,含硫(S)20.7％。吸湿性强，吸水后又变为生石膏，物理性质变差，施用不便，宜贮存在干燥处。

3、磷石膏：磷石膏是硫酸分解磷矿石制取磷酸