肥料学基础知识课件

土壤肥料学（肥料部分）资源与环境学院

刘春生CSliu@土壤肥料学（肥料部分）1第一章 肥料学基础知识2肥料是植物的粮食，是农业生产的基础资料之一，要实现农业生产的优质高效及农业的可持续性发展，需要合理施肥，培肥土壤，也就需要了解作物的营养特性及肥料方面的专门知识，因而需要学习肥料学。一、肥料学的基本概念及研究内容3（一）基本概念：★肥料学是研究植物营养与肥料施用的科学。★直接或间接供给作物所需养分，改善土壤性状，以提高作物产量和改善作物品质的物质，都可称为肥料。（二）肥料学的内容1、植物营养与施肥原理4植物体的组成成分；植物正常生长发育需要的营养元素种类；植物对养分的吸收及影响吸收的环境条件；介绍矿质营养学说，最小养分律等施肥原理。2、肥料部分5★

各种肥料的成分、性质；★

肥料施入土壤中的变化、被吸收的形态；★

肥效的维持时间。♣

按作用把肥料分为直接肥料和间接肥料：直接肥料为直接营养作物的肥料，如氮、磷、钾化肥。间接肥料为通过改善土壤的水、肥、气、热状况达到营养作物目的的肥料，如石灰、石膏。有机肥为二者作用都有的肥料。按组成可把肥料分为三大类：化学肥料铵态氮肥：NH3.H2O

NH4HCO3

(NH4)2SO4氮肥 硝态氮肥：NaNO3

Ca(NO3)2

NH4NO3酰胺态氮肥：CO(NH2)2水溶性磷肥：过磷酸钙重过磷酸钙磷肥 弱酸溶性磷肥：钙镁磷肥

沉淀磷肥难溶性磷肥：磷矿粉骨粉肥料钾肥：硫酸钾氯化钾微肥：ZnSO4

Na2B4O7.

H2O

CuSO4

FeSO4.7H2O化成：磷酸二氢钾磷酸氢二铵复合(混)肥：混成：各种作物专用肥生物肥料：磷细菌肥生物钾肥固氮菌肥有机肥料：人畜粪尿厩肥绿肥杂肥63、计量施肥与施肥技术7根据作物的养分平衡原理，土壤的肥力水平或其肥料的效应函数，计算预计产量的施肥量。肥料的施用方法及有效施用技术。基肥 种肥8追肥含播前或定植前施用的肥料播或定植施用的肥料生程中施用的肥料目的足作物全生育期养分的要求足作物苗期养分的要求足作物各生育期养分要求施用原培肥土

,

供养

易吸收

,

无毒

促生，不分

害

肥料种有机肥主，效及不易流失的化肥充分腐熟的有机肥，速效化肥化肥主，腐熟的有机肥施用方法合深耕撒施，拌种，浸种，集中施、

沾秧根，穴施条施、穴施根外追肥，条施、穴施二、肥料学的研究方法91、调查研究：总结科学施肥、积肥的经验，科学解决存在的问题而进行生产指导。2、试验研究10生物试验：田间试验：小区进行培养试验：网室、温室的砂培、水培化学试验：常规分析：土壤、肥料的N

P K

…化学速测：营养诊断生物物理试验：利用15N

、32P

…等示踪肥料，研究肥料的吸收利用规律#第二章 植物营养11第一节 作物生长发育必需的营养元素第二节 作物矿质营养的基本特点第三节 作物对养分的吸收第四节 影响作物吸收养分的环境条件第二章 作物营养12作物生长发育从环境中吸收营养物质，施肥是满足作物营养的手段。要合理施肥，就要研究作物需要什么营养元素，作物怎样吸收这些元素以及受哪些环境条件的影响？第一节 作物生长发育必需的营养元素一、作物体内元素组成及含量水分

75％－95％新鲜作物C（1）H（3）

O（2）N（4）

95％－99％干物质（

5％－25％）

灰分元素Ca

K

Si

P

S

Cl

Al

Na

Fe…（1％－5％）13★灰分元素：将作物干物质进行煅烧后，CH

O

N以气体形态挥发（气态元素）残留下的不挥发的物质称灰分，灰分中的元素称灰分元素。★植物体中元素有七十多种，含量相差很大，这与：

植物的种类有关，如：盐生植物含钠多、豆科植物含氮多、水稻含硅多，马铃薯、甜菜含钾多；

环境有关，如：红壤土上的植物含铝多；施肥可以增加植物体内该元素的含量。14二、作物必需的营养元素15自然界的元素在植物体内几乎都能找到，但并非全部必需。可以用除去某一元素的营养液进行培养试验，通过作物生长和发育的情况判断。D.I.Arnon和P.R.Stout

1939年提出了判断植物必需营养元素的三条标准：缺少这种元素，作物生长发育受阻，不能完 成生活周期。缺少这种元素，作物出现某些特定症状，只 有补充该元素才能恢复正常或预防。该元素在植物营养生理上表现出直接的效果， 而不是改善了植物生长的环境条件而产生的间接效果。16目前认为植物必需营养元素有16种17（大量元素9种，微量元素7种）：大量营养元素主要吸收形态主要来源 在干物质中的含量（％）CCO2大气

45HH2O土壤水

45OCO2

O2大气和土壤空气

6NPKSCaMgNH4

NO3+

-H2PO4

HPO4-

2-K+SO42+Ca2+Mg2＋土壤1.5土壤0.2土壤1.0土壤0.1土壤0.5土壤0.2微量营养元素18种类吸收形态含量主要来源ClCl-0.01土壤Fe3＋

Fe2＋Mn2+Zn2+FeMnBZnCuMoCu+Cu2+MoO42-0.010.005BO3

B4O7

0.0023-

2-0.0020.00060.00001土壤土壤土壤土壤土壤土壤十六种必需的营养元素不能缺少，但不一定都需要通过施肥补充。C

H

O：过去认为大气中取之不尽，用之不竭。现在保护地施CO2肥:2NH4HCO3+H2SO4

(NH4)2SO4+2CO2+2H2ON

P

K:

土壤中含量少（相对），作物需要多，需施肥补充

， 称肥料三要素。S

Ca

Mg:北方土壤一般够用，施磷肥时有所补充Fe

Mo

Cu

Zn

B

Mn

Cl:一般土壤够用，但随产量提高需补充Zn

B

Fe等。19三、必需元素的作用201、构成作物活体的结构物质及生活物质:C

H

O

N

S

Ca

Mg如纤维素、半纤维素、木质素、果胶等

蛋白质、氨基酸、核酸、脂类、叶绿素等2、加速作物体内代谢:K….

是酶的辅Zn

Cu

Mn

Cl

Mo

B

Fe

Ca

Mg基或活化基3、对作物具特殊功能的元素:K

Ca

Mg….

调节渗透势，增强抗逆性四、营养元素的同等重要性和不可替代律21作物必需的营养元素有十六种，它们含量相

差几十到几十万倍，但它们对作物所起的作

用是同等重要和不可替代的。氮不能代替磷，磷不能代替钾。各种营养元素既具有各自的生理功能、不可

替代，又需要相互协调，有适当的配比，生

产上可见到单施氮肥或单施磷肥的增产效果

不如二者配合的好。即：两种元素配合施用

的增产效果大于这两种养分分施的增产之和，这叫交互作用(连应效应)。第二节 作物矿质营养的基本特点一、不同作物的营养特点1、数量：作物需16种必需元素是通性；

但作物不同所要求的数量不同：块根、块茎类作物如：马铃薯、甘蔗需钾多；以收获叶子为主的蔬菜、茶、桑需氮多；豆类作物能固氮，需氮少，需磷、钾多；油菜、甜菜需硼多；大豆、马铃薯需钙多；水稻需硅多。222、比例：各种作物对不同营养的要求有一定适宜比值，如：Ca/B

： 甜菜100

大豆500

烟草1200Fe/Mn

： 大豆1.5－3.5

小麦2.5K/Mg

>8

烟草缺镁症P/Zn

>400

马铃薯缺锌作物每生产100斤籽粒需N:P2O5:K2O约为3：1：3斤。233、形态：作物营养特性不同，对营养元素的形态有特殊要求♣马铃薯：以NH

+_N为好，马铃薯喜S，施氮肥应优4选(NH4)2SO4，不宜用NH4Cl。♣忌Cl作物：茶、烟草、柑桔、甜菜、甘薯、甘蔗、葡萄等。♣甜菜： 以NO

-_N为好，因喜Na＋，施用氮肥优选3硝酸钠。♣烟草： 硝酸根有利燃烧，NH

+促进芳香族挥发油4形成（香味），优选NH4NO3。♣水稻： 优选NH4Cl，因S形成H2S毒害根系，Cl－抑制亚硝化细菌的活性。24反硝化4NH

+NO2-322

2HNO

HNO

N N

O挥发亚消化细菌硝化细菌流失氯离子抑制反硝化作用示意图♣油菜、萝卜、大豆、田菁：对难溶性磷肥利用力强，小麦、谷子差。Cl25二、作物体内矿质养分的运转与分配少部分根利用根吸收养分多数以离子、氨基酸、酰胺、己糖磷酸脂形式进入茎中柱导管叶肉细胞利用地上各部分少量随光合产物通过叶脉 筛管 叶柄

茎

根26♣在上述养分循环中，优先分配于代谢旺盛，合成能力和长势强的生长中心。如：分蘖期增加分蘖数，拔节期增加有效分蘖。♣

营养元素不足时，新形成的生长中心会摄取前一个生长中心的养分。如：开花期氮不足，会摄取茎叶养分，使茎叶早衰。27★

N

P

K

Mg：易运转，可再利用力强，缺素症易表现在老叶上。★Ca

Fe

Mn

B：难运转，再利用力差，缺素症易表现在新叶上。28三、作物营养的阶段性和连续性29作物营养的阶段性：作物的生育期不同，所要求养分的数量和比例不完全相同。各生育期有不同的营养特点，就是作物营养的阶段性。两个关键时期：作物的一生中苗期吸收养分少，随生育进展，对养分吸收增加，结实期达高峰，以后吸收减少甚至外渗。有两个施肥的关键时期：作物营养的临界期：作物生长发育过程中的某一时期对某种养分要求的绝对数量虽不多，但很迫切，这时养分过多或过少，对作物的生长发育起显著的不良作用，这个时期称作物营养的临界期。30NPK营养的临界期：31磷：冬小麦： 分蘖始期玉米： 三叶期棉花：

2－3叶期氮：

冬小麦： 分蘖期玉米： 幼穗分化期棉花： 现蕾初期钾：水稻

： 分蘖期植物营养的最大效率期：作物生长快，吸收养分多，施用肥料能产生最大效能的时期。氮：玉米：大喇叭口－抽穗期棉花：盛花期油菜、大豆：开花期32作物营养有各自的阶段性，但各生育期又是连续的，前阶段的营养状况直接影响后一阶段的施肥数量和时期，所以应相互联系，灵活运用。33第三节 植物对养分的吸收34一、根部对养分的吸收根是作物吸收养分的主要器官，吸收最集中的部位在根毛区。吸收形态：离子态：NO3-

NH4+

HPO42-…分子态：尿素

AA

生长素

CO2…（一）土壤养分向根表的迁移351、截获：植物根系与土壤中各养分直接接触时获取养分的方式影响元素:根系体积、养分浓度因根系与土壤所占体积相比，一般只有1％－4％，该方式获取养分较少。2、扩散：土壤中的养分离子从

高浓度向低浓度的运动叫扩散。影响因素：浓度差、土壤湿度、扩散系数扩散系数单位：cm2/s×10-536不同养分离子的扩散系数：37养分离子

水中 湿润土壤NO3

N

1.92

0.5-_Cl-

2.03

0.5K+

1.98

0.01－0.24PO4

0.89

0.00001－0.0013-3、质流：土壤中养分离子随水流动到达根表的过程叫质流。38与植物蒸腾作用有关；与离子浓度有关，但不成正比。质流、扩散和截获这三种方式是同时存在并相互作用的。

磷以扩散为主，氮、钙、镁以质流为主；铜、锰、铁、锌主要是扩散；硼以质流和扩散各占一半；

钼含量低时以扩散为主，含量高时以质流为主。39（二）根部对无机态养分的吸收1、被动吸收特点：不需能量，无选择性，顺浓度梯度进行。40（1）道南扩散41离子通过质流、扩散、或截获进入根细胞的自由空间（壁与膜之间，包括胞间连丝）。自由空间离子不断扩散，紧靠细胞膜的离子以交换吸附方式吸附在细胞膜上，不易扩散出（道南空间）。道南空间的养分离子通过与细胞膜上的阳离子交换进入膜内，但必须是顺浓度差进入。（2）离子交换H+K++

K+

Ca2+NH4+根+4H+H+H+Ca2+NH4+H+

根

H+H+

根系与土壤溶液中的阳离子交换示意图42根

CO2+H2OH++HCO3粘土NH4+-

Ca2+K+K+根系与土粒间阳离子交换示意图432、根部的主动吸收

特点：消耗能量、选择吸收、逆浓度梯度载体学说磷酸激酶（1）载体磷酸化：载体＋ATP磷酸化载体＋ADP44（2）结合并运转：磷酸化载体＋离子 磷酸化载体－离子（3）膜内释放：磷酸化载体－离子磷酸酯酶载体＋离子＋无机磷（Pi）（4）ATP的再生：ADP＋Pi线粒体或叶绿体ATP45外界溶剂I离子

质膜ADPCr细胞质ATPCrCrCrII载体运输离子进入膜过程示意图46由于作物的选择性吸收造成外界溶液的酸碱变化称为生理酸性和生理碱性，相应的肥料称为生理酸性和生理碱性肥料。47生理酸性和生理碱性肥料：（三）根部有机养分的吸收♣植物根系不仅能吸收无机养分，也能吸收有机养分：♠水稻幼苗直接吸收氨基酸和酰胺♠大麦能吸收赖氨酸♠玉米能吸收甘氨酸♣

并不是所有的有机养分都能被根系吸收，仅是小部分小分子有机物48根系吸收有机养分的特点：49♠

脂溶性越强，越容易吸收（脂质假说）♠

小分子有机物易透过膜，大分子有机物难透过膜（分子筛假说）♠

有被动吸收，也有主动吸收现象♠

胞饮作用二、叶部对养分的吸收（根外营养）50（一）根外营养的机制♣

根外营养是作物吸收养分的另一种方式；♣

根外营养的部位是茎叶，主要是叶；♣

叶部吸收可通过植物叶片的角质层上的裂缝进入；♣

叶背面是比较疏松的海绵组织，细胞间隙大，孔道细胞多，吸收养分比上表皮快。（二）根外营养特点：511、提高肥料利用率（无土壤中的固定作用）；2、用量少:NPK1%－3％，是土壤施用的1/5－1/10；3、有利于作物后期和密植作物的追肥；4、转化快:32P肥示踪表明5分钟后各器官有PO43-；5、是施肥的辅助性方法，需和主要措施配合。（三）叶部吸收的影响因素：521、养分种类：

钾肥

KCl>KNO3>KH2PO4氮肥 尿素>硝态氮肥>铵态氮肥硝酸钾进入体内时间

1小时氯化钾进入体内时间

30分钟硫酸镁进入体内时间

20分钟氯化镁进入体内时间

15分钟铵态氮进入体内时间

2小时硝态氮进入体内时间

15分钟2、溶液的pH值53溶液酸性，吸收负离子多，有4

4

3利于H2PO

-、SO

2-、BO

3-、NO

-吸收。3溶液碱性，吸收阳离子多，有利于K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+吸收。3、溶液与叶面接触时间时间少，吸收不完全，无风傍晚好，遇雨重喷，营养液加湿润剂。4、叶子部位叶背面有气孔，易吸收；叶正面液体易存留，注意喷施。545、作物种类双子叶植物：叶片大，角质层薄，有利吸收单子叶植物：稻、麦、谷子等作物叶片小、厚、加大喷施浓度55第四节影响作物吸收养分的环境条件56一、温度☻在一定范围内，养分吸收随温度增加而加快，温度过高，酶变性失活。☻温度影响：ATP生成量；

养分移动速度；根系酶活性。☻低温时，阴离子吸收的影响比阳离子573

4明显，如:NO

->NH

+,这可能与阴离子主要是主动吸收有关，因ATP少。越冬作物施水溶性磷，与温度低、磷扩散系数小、以阴离子吸收有关。☻影响顺序：PO

3->NH

+>K+>SO

2-3

4

4>

Mg2+>Cl-

>

Ca2+二、通气58大气地面含氧量20.34％，土壤空气含氧量10－20％，正常情况下够用，但如果含水过多、通气不畅，造成氧气下降。棉花在O2小于3％、玉米小于6％生长受影响。通气影响吸收的原因：1、根系的有氧呼吸；2、土壤的Eh；3、养分的形态及转化；4、二氧化碳含量。深翻整地、中耕松土、形成良好结构等都有利于通气，促进吸收。59三、酸碱反应影响吸收形态：

COOH利于吸收阴离子NH3+COO-利于吸收阳离子NH2COOHH+RN