植物钾素营养与钾肥专家讲座

第五章植物钾素营养与钾肥第一节植物钾营养第二节植物土壤钾素营养第三节惯用钾肥种类、性质和施用第四节钾肥合理施用植物钾素营养与钾肥专家讲座第1页第一节植物钾营养一、钾在植物体内含量、形态与分布普通作物体内钾含量（K2O）为0.3%～5%（干重），与氮素相当，高于磷素含量。钾在作物体内含量应作物和器官不一样有很大差异（表5-1）。就不一样器官来看，谷类作物种子中含量较低，而茎杆中钾含量则高。另外，薯类作物块根、块茎含钾量也比较高。

钾在作物体不组成任何结构物质或化合物，而是呈游离状态存在。它以无机盐形式存在于细胞质或吸附在原生质胶体表面。钾在作物体内移动性很强，伴随作物生长，钾不停地向代谢作用旺盛部位转移。所以在幼叶、幼芽和根尖中，钾含量极为丰富。钾再利用率也高。缺钾症首先出现在老叶，或中、下部叶。植物钾素营养与钾肥专家讲座第2页表5-1主要农作物中钾含量（彭克明，1987）作物部位含钾（K2O）%作物部位含钾（K2O）%小麦籽粒0.61水稻籽粒0.30茎秆0.73茎秆0.90棉花种子0.90马铃薯块茎2.28茎秆1.10叶片1.81玉米籽粒0.40糖用甜菜跟2.13茎秆1.60叶片5.01谷子籽粒0.20烟草叶片4.10茎秆1.30茎2.80植物钾素营养与钾肥专家讲座第3页二、钾生理功效一）维持细胞膨压，促进植物生长

细胞正常结构和形态维持需要一定渗透压，K+和CI-维持植物细胞渗透压主要离子。缺钾时，渗透压降低，水分降低，细胞伸展受到影响。Mengel（1982）认为，对于细胞正常伸展来说，渗透压4ⅹ105巴是不够。因为膨压小，细胞不能充分伸长，因而叶面积降低，节间缩短，茎变细，抗性降低。缺钾时膨压减小，水分不足，生物膜、细胞器等受到损害，代谢活动不能正常开展。植物钾素营养与钾肥专家讲座第4页植物钾素营养与钾肥专家讲座第5页二）调整气孔运动

钾离子经过在气孔保卫细胞和相邻叶肉细胞中流动来调整气孔开闭。

植物钾素营养与钾肥专家讲座第6页表5-2气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮组织保卫细胞内各种离子浓度气孔状态K+Na+CI-渗透压（巴）气孔孔径（微米）10-14克当量张开4240223512关闭2000192植物钾素营养与钾肥专家讲座第7页三）提升酶活性

钾是生物体中很多酶活化剂。植物体中约有60各种酶需要在K+离子参加下才能充分活化。这些酶包含合成酶、氧化还原酶和转移酶类等。其活化特点是需要较高K+浓度（40～80mM），而其它离子在该浓度时对植物就会产生毒害。普通植物细胞钾浓度为150mM。1）合成酶类：乙酰辅酶A、NAD合成酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、苹果酸合成酶等2）氧化还原酶：甘油酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等3）转移酶类：丙酮酸激酶、6-磷酸果糖激酶其它：ATP酶等

植物钾素营养与钾肥专家讲座第8页植物钾素营养与钾肥专家讲座第9页四）、促进光合作用和同化物运输1、促进叶绿体合成表5-3小麦灌浆期上部节间叶绿素含量与供钾关系（H.E.Haeder，1981）日期叶绿素含量（毫克/克鲜重）K1K2K37月20日0.72.42.57月25日1.21.31.37月27日/0.81.27月31日/0.50.68月2日/0.10.4植物钾素营养与钾肥专家讲座第10页2、调整气孔开闭3、促进类囊体膜上电子传递，增加ATP形成。表5-4钾对叶绿体中ATP合成影响作物干物质中含K2O%叶绿体生成量ATPµmol·mg-1chlh-1蚕豆3.702161.0143菠菜3.532951.14185向日葵4.701021.6068植物钾素营养与钾肥专家讲座第11页4、增加光合作用钾离子进入细胞质，有利于维持叶绿体膜两边电势差，从而确保光合作用顺利进行。增加光呼吸、降低暗呼吸。表5-5钾对同化、光呼吸和暗呼吸影响（People，1979）叶子中K含量（%干重）CO2同化率（mg·cm-2·h-1）光呼吸（dpm·cm-2·h-1）暗呼吸（mg·cm-2·h-1）1.2811.04.07.561.9821.75.873.343.8434.09.663.06植物钾素营养与钾肥专家讲座第12页5、促进碳水化合物运输

钾能促进光合产物向贮藏器官运输，增加库贮存。表5-6钾对甘蔗中标识光合产物输送影响（Haart）14C存在部位占总标识物%+K-K标识叶叶片54.395.4标识叶叶鞘14.33.9标识叶节9.70.6标识叶上部叶和节1.90.1标识叶节以下茎20.10.04植物钾素营养与钾肥专家讲座第13页五）钾可促进淀粉合成钾可提升淀粉酶活性，促进淀粉合成，抑制籽粒中ABA活性，延长淀粉合成时间。表5-7培养介质中钾浓度对水稻和大麦种子中淀粉酶活性影响（Heaeder，1981）作物KCI浓度（摩尔）ADP生成量（毫微摩尔）相对量（%）大麦053.41000.172.3135水稻037.51000.151.1136植物钾素营养与钾肥专家讲座第14页表5-8钾对小麦籽粒中ABA含量、灌浆期和粒重影响（Haeder，1981）处理ABA（毫微克·粒-1）抽穗至完熟天数麦粒重（毫克）抽穗天数28353844缺钾7.713.446.52.24616.0足钾3.74.4/9.47534.4植物钾素营养与钾肥专家讲座第15页六）促进脂肪代谢在脂肪合成过程中有2个酶需要K+。乙酰辅酶A合成酶需要K+；乙酰辅酶A羧化酶需要K+、Mg2+、Mg-ATP等共同作用才能发挥作用。七）促进氮代谢1、促进硝态氮吸收、运输和还原2、促进蛋白质合成3、促进豆科作物固氮4、降低铵害和有害胺类毒害作用植物钾素营养与钾肥专家讲座第16页植物钾素营养与钾肥专家讲座第17页八）提升作物抗逆性1、提升作物抗旱性

钾充分时，吸水能力强，对蒸腾调整能力强，保水力强。表5-9钾对于亚麻蒸腾系数影响项目40%田间持水量80%田间持水量-K+K-K+K干物重（克/盆）58.565.664.680.4叶片含钾量（K%干重）0.42.60.42.9水消耗（升/盆）34.030.140.540.5蒸腾系数581459624504植物钾素营养与钾肥专家讲座第18页2、提升作物抗冻性

细胞膜相变温度与其不饱和脂肪酸含量相关，不饱和脂肪酸含量越gao，相变温度越低。而钾充分时，细胞膜不饱和脂肪酸百分比较高；细胞渗透势低，预防脱水和结冰。提升抗冻、抗寒性。表5-10不一样钾肥用量对玉米抗霜冻影响（Trierweiler）施钾量（K2O千克/亩）玉米幼苗受冻情况（%）7.455513.52024.82145.015植物钾素营养与钾肥专家讲座第19页3、增强作物抗盐性Schleiff和Finck试验：使得小麦耐盐能力由0.2%提升到0.5%4、增强作物抗倒伏能力植物钾素营养与钾肥专家讲座第20页5、增强作物对生理性病害防治

在不良土壤环境中，钾可增强根系氧化力，降低作物对铁、锰等元素吸收，从而减轻其生理病害，如青铜病。表5-11钾对越南硫酸盐土中水稻铁吸收和和青铜病发生磷酸钾用量（克/盆）水稻干重（克/盆）Fe含量（ppm）K+浓度（%）青铜病发生情况05.820700.25严重113.815150.90显著218.114501.20显著323.110951.30轻微植物钾素营养与钾肥专家讲座第21页6、增强作物对病虫害抗性

施肥能减轻真菌、细菌和病毒性病害；也对虫害有一定作用。适量施钾普通可降低水稻胡麻叶癍病、白叶枯病、稻瘟病、纹枯病；麦类赤霉病、纹枯病、白粉病、小麦锈病；玉米黑粉病、大、小叶斑病；甘薯疮痂病；棉花枯萎病、黄萎病；黄麻枯萎病、根腐病；柑橘黄脓病；苹果腐烂病；茶树炭疽病等。原因：增强细胞表皮厚度，促进细胞木质化程度；增加植物体内酚类含量降低可溶性含氮化合物及可溶性糖类，降低病原微生物营养预防-SH氧化，增加膜稳定性植物钾素营养与钾肥专家讲座第22页表5-12钾对于抑制病虫害发生作用（引自Perrenoud）病原总数发病率降低（%）未变（%）发病率增加（%）真菌病害740711118昆虫与螨230591625线虫5442454病毒116411445细菌68751213总数1209651223植物钾素营养与钾肥专家讲座第23页表5-13水稻细胞木质化程度与施钾是关系处理NPNPK1NPK2木质素含量（%干物质）26.927.529.3植物钾素营养与钾肥专家讲座第24页三、作物缺钾症状普通作物缺钾首先表现为：生长停滞，叶色变暗；抗旱力下降；从老叶叶尖和叶缘开始出现带白色、黄色或橙色褪绿斑点或条带。有些品种能够出现分布不规则褪绿斑点。但全部情况下，症状都是从叶梢开始，而基部经常依然保持绿色。褪绿区坏死，组织死亡，叶片干枯早落病症蔓延到幼嫩叶片，最终真个植株可能死亡罹病植株根系发育不良，经常腐烂易感染病害作物产量、品质下降。植物钾素营养与钾肥专家讲座第25页植物钾素营养与钾肥专家讲座第26页柑橘缺钾：老叶脱落，幼叶沿叶尖、叶缘干枯植物钾素营养与钾肥专家讲座第27页缺钾植株老叶烧焦状黄化，变干成纸状；症状开始在叶尖和叶缘，逐步扩展到叶脉间叶肉。黄瓜茎端（stemend）不能膨大。

植物钾素营养与钾肥专家讲座第28页

Bluishgreen,withslightmarginalandintervenalchlorosis,followedbymarginalscorching,eitherbrownorgrayishbrowncolor.

蓝绿色叶片，叶缘和叶脉间失绿黄化，接着叶缘展现烧焦状。或者叶片为褐色或灰褐色。植物钾素营养与钾肥专家讲座第29页

大麦：生长矮小，抽穗少而不正常；叶片蓝绿色，老叶从叶尖到叶缘开始干枯，叶片上出现条带。在缺钾严重时，出现白斑状损伤。植物钾素营养与钾肥专家讲座第30页

玉米缺钾：节间短，叶片相对长，叶缘和叶尖变褐，失绿黄化。根系差，不耐旱。植物钾素营养与钾肥专家讲座第31页植物钾素营养与钾肥专家讲座第32页

燕麦缺钾：叶片和茎呈蓝绿色；老叶从叶尖开始坏死，枯萎、凋谢。植物钾素营养与钾肥专家讲座第33页

马铃薯缺钾：生长较矮，灌簇状；叶片蓝绿色、叶脉间轻微黄化，边缘烧焦状，叶面上有褐斑。植物钾素营养与钾肥专家讲座第34页小麦缺钾植物钾素营养与钾肥专家讲座第35页

梨树缺钾：叶片深褐色，叶缘烧焦状。植物钾素营养与钾肥专家讲座第36页第三节土壤中钾及其有效性一、土壤中钾含量和形态二、土壤中钾转化三、土壤中钾有效性及其影响原因植物钾素营养与钾肥专家讲座第37页一、土壤中钾含量地壳平均含钾量越为2.6%，大部分束缚在原生矿物或次生矿物中。土壤含钾量取决于母质和分化程度。粘质土壤含钾量高，而砂质土壤含钾量低。我国土壤含钾量普通为0.5~2.5%，高可达5%以上，平均为1.2%。淮河以北土壤大多含K2O1.8~2.6%，淮河以南土壤含K2O在0.6~4.0%，而广东南部、海南岛和云南等地含钾量为0.1~3.9%。植物钾素营养与钾肥专家讲座第38页二、土壤钾形态1、水溶性钾普通1~10ppm2、交换性钾普通为40~600ppm，p位吸附钾与溶液中钾平衡性好3、非交换性（缓效性钾）存在于2：1黏土矿物晶格固定钾（i位吸附钾），及黑云母、水化云母中钾。普通含量50~750ppm4、矿物钾：普通含量为0.5%~2.5%。植物钾素营养与钾肥专家讲座第39页表5-13普通矿物含钾量矿物种类K2O含量矿物种类K2O含量钾长石4~15伊利石4~7钙-钠长石0~3蛭石0~2白云母7~11绿泥石0~1黑云母6~10蒙脱石0~0.5植物钾素营养与钾肥专家讲座第40页表5-14矿物钾对作物有效性（J.K.Plunner，1918）钾源燕麦吸收钾量（毫克/盆）2种提取剂所提取钾量*水含CO2水K2SO4253//黑云母2024.3743.4白云母1774.0228.1正长石623.3915.6微斜长石133.0010.2植物钾素营养与钾肥专家讲座第41页

二、土壤中钾转化

化学形态矿物钾非交换性钾交换性钾水溶性有效性难溶性钾缓效钾速效性钾钾存在部位长石、白云母等结构内2：1型黏土矿物晶层内，黑云母、水化云母结构内颗粒表面，或P位点溶液中保持力配位作用层间吸附、配位作用静电引力平衡关系风化扩散（迟缓）交换（快速）扩散系数约10-23～10-15约10-7含量0.5～2.5%70～750ppm40～600ppm1～10ppm相对含量90～98%2～8%0.1～2%测定方法全钾-HNO3法HNO3法-NH4AC法NH4AC法植物钾素营养与钾肥专家讲座第42页1、长石分化和钾释放

长石含有三维结构，钾离子位于Si、AI-O骨架中间，为共价键牢牢束缚。所以，分化很慢。其分化和钾释放受许多原因影响。如：内部结构（晶格规则性、含钠量、含硅量、颗粒大小等）；外部原因：温度、水分、pH、分化产物移出等。云母/伊利石长石蛭石中间产物高岭石植物钾素营养与钾肥专家讲座第43页2、云母中钾释放云母类和2：1型次生矿物是层状结构，层间距离为1毫微米，钾位于上、下两层之间近6角形空间中。钾释放不是矿物结构解体，而是由交换反应控制扩散过程。Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+均可进行这种代换。因为云母中钾释放而产生一系列次生矿物：

云母（~10%）水化云母（6~8%）伊利石（4~6%）过渡性矿物（~3%）蛭石或蒙脱石（<2%）植物钾素营养与钾肥专家讲座第44页3、土壤中钾固定1）晶格固定云母>蛭石>伊利石>蒙脱石NH4+对钾吸附有竞争作用；H+、Ca2+、AI3+等也影响钾固定。2）钾吸附伊利石>蛭石、分化云母>蒙皂石>高岭石4、钾淋失富含高岭石土壤和砂土地钾淋失比较严重。植物钾素营养与钾肥专家讲座第45页土壤中钾循环植物钾素营养与钾肥专家讲座第46页三、影响土壤中钾有效性原因一）土壤原因1、黏土矿物类型2、CEC3、交换性钾含量4、土壤pH、水分、温度等5、其它离子，如AI3+、Ca2+、Mg2+、NH4+等二）植物原因1、根系CEC小作物吸收钾能力强。2、根系类型与密度：黑麦草大于三叶草；玉米大于洋葱。植物钾素营养与钾肥专家讲座第47页第三节钾肥性质与施用一、氯化钾（KCI）1、成份与性质氯化钾含K2O60%（K50%），呈白色、淡黄色、或紫红色结晶，易溶于水，有一定吸湿性，吸湿会结块。化学中性，生理酸性。2、在土壤中转化类似于氯化铵3、施用基肥和追肥在水稻地、砂土地施用效果很好；在棉、麻类作物上施用也有很好效果。不宜于在忌氯作物和盐碱地施用。

植物钾素营养与钾肥专家讲座第48页二、硫酸钾（K2SO4）1、成份与性质白色或淡黄色结晶，含K2O50～52%（K%42），可溶于水，吸水性小，物理性状良好，不宜结块。2、在土壤中转化

类似于硫酸钾。3、施用

可做基肥、追肥和种肥。在一些经济价值高忌氯作物上施用很好，如烟草、葡萄、苹果、西瓜等作物。在洋葱、韭菜、大蒜等作物上施用可提升其风味。在还原性强水稻地施用可能产生H2S危害。

植物钾素营养与钾肥专家讲座第49页三、草木灰1、成份与性质主要成份为K2CO3，其次为K2SO4和KCI；另外还有磷、钙、镁和各种微量元素。水溶性钾占90%。水溶液呈碱性。含钾量应植物种类和植物苗令而异。高可达35.4%（向日葵），低不到1%（盗壳灰）（表5-15）。燃烧温度也影响钾有效性。2、施用可做基肥、追肥和种肥（尤其是拌种）。适宜于喜钾作物，如薯类作物、棉麻、蔬菜、水果等。盐碱地生长植物灰不宜做肥料；草木灰不能于铵态氮肥混合施用。植物钾素营养与钾肥专家讲座第50页表5-15草木灰成份（%）种类K2OP2O5CaO普通针叶树灰6.002.9035.0普通阔叶树灰10.003.5030.00小灌木灰5.903.1425.09稻草灰1.790.4410.91小麦秆灰13.806.405.90棉壳灰21.909.1414.04花生壳灰6.451.23/向日葵灰35.402.5518.50稻壳灰0.670.620.89植物钾素营养与钾肥专家讲座第51页四、窑灰钾肥1、成份与性质

灰黄色或灰褐色粉末，含K2O8～20%，CaO30%，MgO1%左右。吸湿性很强，水溶液pH9～11，易结块。90%钾是水溶性，主要成份是硫酸钾和氯化钾。2、施用

做基肥或追肥，不能做种肥。适宜于酸性土壤和需钙多作物。施用过程中要预防与植物直接接触；预防被风吹散。五、硅酸钾1、成份K2Si3O8

缓效性钾肥植物钾素营养与钾肥专家讲座第52页第四节钾肥合理施用一、依据土壤性质施肥1、土壤钾有效性2、土壤对钾缓冲能力3、其它理化原因二、依据作物特征施肥1、作物种类2、作物品种三、施肥方法1、与氮、磷肥配合施用2、水分条件3、施肥方法植物钾素营养与钾肥专家讲座第53页植物钾素营养与钾肥专家讲座第54页表5-16土壤速效钾水平与钾素营养水平

（刘芷宇等，1980）速效钾（微克/克）对钾肥反应速效钾缓效钾土壤供钾能力<25<100极低生长严重受阻，大多数作物出现经典缺钾症25~50100~200低各类作物施用钾肥都有效果，有些作物出现缺钾症50~100200~500中施钾普通无效，肥效大小因作物种类及生产水平而异>100>500高施钾普通无效植物钾素营养与钾肥专家讲座第55页复习思索题1、钾在作物体内碳、氮代谢中作用；作物缺钾主要症状？2、钾在作物抗逆性方面生理作用有哪些？3、土壤中钾素存在形态及其有效性；缓效钾对作物钾素营养意义。4、粘土矿物固定钾素机理和条件。5、试述在我国北方地域施用钾肥肥效及其合理施用标准。6、几个主要钾肥成份、性质及其施用技术。植物钾素营养与钾肥专家讲座第56页EffectonplantvigourandhealthIntheabsenceofsatisfactorypotashsupply,plantswillbepoorandstunted,especiallyindryseasons.Physiologicalstresswillbemoredamagingifpotashnutritionislimiting-frostdamagewillbemoresevere,waterloggedareaswilltakelongertorecoverandplantswillwiltearlierandremainflaccidforlongerunderdroughtconditions.Cropswillbemoresusceptibletodiseaseandpestsespeciallywherenitrogenandpotashavailabilityareimbalanced.Thiswillresultinweaker,sappiergrowthwhichwillcontainahigherconcentrationofsolubleNcompoundsandsimplecarbohydratesprovidingareadilyavailablefoodsourceandattractivefocusforpathogens.Thinnercellwallswithlessmechanicalresistancetopredatorsmayalsoresultfrompotassiumshortage.Areviewofover1000cerealtrialsfoundthatwherepotashlevelswerelowandoutofbalancewithNsupply,applicationofpotashreduceddiseaseandbacterialinfectionsinover70%ofcases.EffectofpotashonstrawstrengthPotashenhancesthedevelopmentofstrongcellwallsandthereforestifferstraw.Lodgingisaffectedbyobviousfactorssuchasvariety,Nrateandweather,butlowpotashlevelsalsoincreasetheriskoflodgedcropswiththeassociatedlossofyieldandquality.Theeffectcanbeasdramaticasagrowthregulatorinsomecircumstancesasillustratedinthephotographbelow.植物钾素营养与钾肥专家讲座第57页DeficientKSatisfactoryKLowyieldFullyieldInefficientNresponseFullNresponseIncreasedriskNlossMinimumNlossReduced1000grain/specificweightFull1000grain&specificweightReducedgrainripeningperiodMaximumgrainripeningperiodLowergrainnumber/earFullgrainnumber/earPoorergrainsampleNormalgrainsampleWeakerstrawNormalstrawstrengthforvarietyIncreasedlodgingriskLodgingrisknormalforvarietyIncreasedsusceptibilitytodroughtNormaldroughtresistanceIncreaseddiseasesusceptibilityNormaldiseasesusceptibility植物钾素营养与钾肥专家讲座第58页SpecialcasesSandsoilsItisnoteconomictoincreasesoilKbeyond100mg/lonthesesoilsbecauseoftheirverylowcapacitytoholdnutrients.ImprovementcanbeachievedbymanyyearsdressingwithFYM.Nutrientsshouldbeapplied"littleandoften"onthesesoils.LoamysandsItisnoteconom