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1、植物营养与施肥原则植物营养与施肥原则植物营养与施肥原则植物营养与施肥原则第一章第一章第一章第一章第一节第一节植物的营养成分植物的营养成分植物体：植物体：水水(75-95%)干物质干物质(5-25%)(占鲜体重占鲜体重)干物质：干物质：挥发性气态元素挥发性气态元素:C、H、O、N(90%以上以上)不挥发物质不挥发物质(灰分灰分):P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、B、Cl、Si、Na、Co、Al、Ni、V、Se等。等。目前已在植物体内目前已在植物体内检出检出70余种矿质元素余种矿质元素.一一.植物体的组成植物体的组成二二.营养元素的分类营养元素的分类 营养元素在植物体内的含量
2、不同，所引起的营养元素在植物体内的含量不同，所引起的营养元素在植物体内的含量不同，所引起的营养元素在植物体内的含量不同，所引起的作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元素在植物体内含量很少，但是是不可缺少的素在植物体内含量很少，但是是不可缺少的素在植物体内含量很少，但是是不可缺少的素在植物体内含量很少，但是是不可缺少的（溶液培养可以鉴别）（溶液培养可以鉴别）（溶液培养可以鉴别）（溶液培养可以鉴别）必需营养元素的三个依据必需营养元素的三个依据必需营养元素的三个依据必需营
3、养元素的三个依据 1.如缺少某种营养元素,植物就不能完成生活史;2.必须营养元素的功能不能由其它营养元素代替;3.必须营养元素直接参与植物代谢作用.(一一)必需营养元素必需营养元素:大量与微量没有严大量与微量没有严格的界限格的界限,随着环境的变随着环境的变化微量元素含量可超过化微量元素含量可超过大量元素含量。大量元素含量。目前已发现目前已发现16种必需营养元素种必需营养元素:大量营养元素：大量营养元素：CHONPKCaMgS(占植物干重的占植物干重的0.1%以上以上)微量营养元素：微量营养元素：C(1800)、N(1804)、P,K,Ca,Mg,S(1938)FeMnCuZnBMoCl(一般占
4、植物干重的一般占植物干重的0.1%以下以下)营养元素营养元素吸收形态吸收形态生物化学功能生物化学功能第一组第一组C、H、O、N、SCO2、HCO3-、H2O、O2、NO3-、NH4+、N2、SO4=、SO2离子离子来自土壤溶液气体来来自土壤溶液气体来自大气自大气是有机物质的主要组成成分，是酶催化过是有机物质的主要组成成分，是酶催化过程中原子团的必需元素。通过氧化还原反程中原子团的必需元素。通过氧化还原反应而同化应而同化第二组第二组P、B、Si来自土壤溶液中的磷来自土壤溶液中的磷酸盐、硼酸和硼酸盐、酸盐、硼酸和硼酸盐、硅酸盐硅酸盐与植物中天然醇类进行酯化作用，磷酸酯与植物中天然醇类进行酯化作用，
5、磷酸酯参与能量转换反应参与能量转换反应第三组第三组K、Na、Mg、Ca、Mn、Cl来自土壤溶液的离子来自土壤溶液的离子一般功能：形成渗透势一般功能：形成渗透势特殊功能：使酶蛋白的构造成为最佳状态，特殊功能：使酶蛋白的构造成为最佳状态，以利酶的活化作用。两种作用物之间的桥以利酶的活化作用。两种作用物之间的桥梁联结，使非扩散和扩散的阴离子平衡梁联结，使非扩散和扩散的阴离子平衡第四组第四组Fe、Cu、Zn、Mo来自土壤溶液的离子来自土壤溶液的离子或螯合物或螯合物主要以螯合物结合于辅基内，通过这些元主要以螯合物结合于辅基内，通过这些元素原子价的变化而传递电子素原子价的变化而传递电子按其生化作用和生理功
6、能进行分类按其生化作用和生理功能进行分类根系根系(为主为主):矿质元素矿质元素吸收养分最多的吸收养分最多的部位是根尖以上的分部位是根尖以上的分生组织生组织第二节第二节植物对养分的吸收植物对养分的吸收吸收吸收:是指营养物质由介质进入植物体内的过程。是指营养物质由介质进入植物体内的过程。养分离子从土壤转入植物体内包括两个过程养分离子从土壤转入植物体内包括两个过程:即养即养分离子向根部迁移和根对养分离子的吸收。分离子向根部迁移和根对养分离子的吸收。一一.植物吸收养分的器官和途径植物吸收养分的器官和途径根冠根毛区伸长区分生区分生区吸收途径吸收途径叶面叶面(包括茎表面包括茎表面)：CO2O2H2OSO2
7、叶面渗透也可吸收矿质元素叶面渗透也可吸收矿质元素,如喷施尿素如喷施尿素KH2PO4微量元素等。微量元素等。介质溶液介质溶液 细胞壁水膜细胞壁水膜细胞壁细胞壁(自由空间自由空间)原生质膜原生质膜细胞内部细胞内部无论那种方式都是按以下途径吸收无论那种方式都是按以下途径吸收:截获截获:是指根系在土壤里伸展过程中吸收直接接是指根系在土壤里伸展过程中吸收直接接触到的养分。触到的养分。对移动性小的离子较重要对移动性小的离子较重要.如如Cu、Mg.（10）质流质流(集流集流)：是因植物蒸腾作用而引起的土壤是因植物蒸腾作用而引起的土壤养分随土壤水分流动的运动。养分随土壤水分流动的运动。速度较快速度较快,但要求
8、水分和离子浓度足够大。但要求水分和离子浓度足够大。NO3之类高溶解性的离子主要吸收机质之类高溶解性的离子主要吸收机质.N、Ca、B、Mo质流质流扩散：扩散：是指土壤溶液中当某种养分的浓度出现是指土壤溶液中当某种养分的浓度出现差异时所引起的养分运动。差异时所引起的养分运动。速度较慢速度较慢,每天只有几毫米每天只有几毫米.离子浓度及含水量影响离子浓度及含水量影响P、K扩散。扩散。载体学说载体学说载体学说载体学说:生物膜上具有某些分子生物膜上具有某些分子,它们有载运离子通过生物它们有载运离子通过生物 膜的能力膜的能力,它们对某种离子具有专性结合点它们对某种离子具有专性结合点,因而可因而可 以选择性的
9、运载某种离子通过生物膜以选择性的运载某种离子通过生物膜 目前，从能量的观点和酶的动力学原理来研究植物主目前，从能量的观点和酶的动力学原理来研究植物主动吸收养分的原因，提出载体学说和离子泵学说。动吸收养分的原因，提出载体学说和离子泵学说。A.A.A.A.离子通过膜的传递方式离子通过膜的传递方式B.B.B.B.配合能量消耗配合能量消耗C CC CC CC CA A A AC CC CC CC CADPADPATPATPPi PiB B B BPPPPPP离子离子载体（选择结合面）载体（选择结合面）“活化载体活化载体 ”PPC CC C膜内膜内细胞质细胞质膜膜膜外膜外膜外膜外膜内膜内细胞质细胞质线粒
10、体线粒体 载体学说比较完善的从理论上载体学说比较完善的从理论上解释了关于离子主动吸收中的三个解释了关于离子主动吸收中的三个基本过程：基本过程：A离子选择性吸收离子选择性吸收B离子通过质膜离子通过质膜C在质膜中转移和离子在质膜中转移和离子吸收与代谢作用的密吸收与代谢作用的密切关系切关系环境对于植物和动物都有影响，但接受方式环境对于植物和动物都有影响，但接受方式不一样，植物只能被动地、有限地改变一些生理不一样，植物只能被动地、有限地改变一些生理状况来适应。状况来适应。动物能动地避免，寻求合适的环境动物能动地避免，寻求合适的环境。第三节第三节影响植物吸收养分的外界环境条件影响植物吸收养分的外界环境条
11、件能量的供应能量的供应:吸收养料需要能量吸收养料需要能量,光光照充足照充足,光合作用强度大光合作用强度大,吸收的能量吸收的能量多多,养分吸收也多；养分吸收也多；酶的诱导和代谢途径上需要光照、酶的诱导和代谢途径上需要光照、硝酸还原酶的激活需要光；硝酸还原酶的激活需要光；蒸腾作用蒸腾作用:光可调节叶子气孔的开光可调节叶子气孔的开关关,而影响蒸腾作用。而影响蒸腾作用。一一.光照光照水分对植物养分有两方面的作用水分对植物养分有两方面的作用一方面可加速肥料的溶解和有机肥的矿化一方面可加速肥料的溶解和有机肥的矿化,促促进养分释放进养分释放;另一方面释放土壤中养分的浓度另一方面释放土壤中养分的浓度,并加速养
12、分并加速养分的流失的流失.所以雨天不宜施肥所以雨天不宜施肥,钾肥在不正常气候条件钾肥在不正常气候条件下的肥效远远超过正常年份下的肥效远远超过正常年份,这是由于钾能增强作这是由于钾能增强作物抗胁迫性。物抗胁迫性。三三.水分水分通气有利于有氧呼吸，也有利于养分的吸通气有利于有氧呼吸，也有利于养分的吸收，因为有氧呼吸可形成较多的收，因为有氧呼吸可形成较多的ATP，供阴阳，供阴阳离子的吸收。反之，土壤排水不良，呈嫌气状离子的吸收。反之，土壤排水不良，呈嫌气状态，作物非但吸收养分少，甚至根部还有外渗态，作物非但吸收养分少，甚至根部还有外渗,排水通气后才能恢复，施肥常结合中耕除草，排水通气后才能恢复，施肥
13、常结合中耕除草，促使作物更好地吸收养分，提高肥料的利用率。促使作物更好地吸收养分，提高肥料的利用率。四四.通气通气在酸性反应中在酸性反应中,植物吸收阴离子多于植物吸收阴离子多于阳离子阳离子,而在碱性反应中而在碱性反应中,吸收阳离子多吸收阳离子多于阴离子。于阴离子。五五.土壤反应土壤反应氮氮:氨化作用最适反应氨化作用最适反应pH6.6-7.5硝化作用硝化作用6.5-7.9氮的固定作用氮的固定作用6.0-7.8总的反应约在总的反应约在6.0-8.0范围内范围内,在此反应范围内在此反应范围内,土壤中有效氮含量较多土壤中有效氮含量较多 土壤反应直接影响土壤微生物的土壤反应直接影响土壤微生物的活动活动(
14、生物作用生物作用)和土中矿物质的溶解和土中矿物质的溶解和沉淀和沉淀(化学作用化学作用)因而间接影响了土因而间接影响了土壤中有效养分的多寡。壤中有效养分的多寡。氮氮磷磷:磷在土壤中磷在土壤中pH以以5.5-6.5最适当最适当.钾钾、钙、镁：、钙、镁：pH值在值在6.0以上时含量增加以上时含量增加.硫硫:酸性土壤中往往缺硫酸性土壤中往往缺硫.硼硼:B的情况较复杂的情况较复杂,4.7-6.7时有效性最高。时有效性最高。微量元素微量元素:酸性土壤中酸性土壤中FeMnCuZn含含量较多量较多,pH超过超过6.0时，土壤有时，土壤有效钼效钼(Mo)含量增高。含量增高。植物对土壤溶液中某些养分的吸收植物对土
15、壤溶液中某些养分的吸收速率速率,决定于该养分的浓度决定于该养分的浓度,这种关系不是这种关系不是直线关系直线关系,而是一种渐近曲线如下图而是一种渐近曲线如下图:六六.养分浓度养分浓度吸吸收收速速率率养分浓度养分浓度指植物可以直接吸收利用的那部分指植物可以直接吸收利用的那部分养分养分,包括水溶性、交换性、弱酸性。包括水溶性、交换性、弱酸性。指某种营养元素在土壤中有效和指某种营养元素在土壤中有效和无效态含量的总和。无效态含量的总和。养分全量养分全量:有效养分有效养分:离子间的拮抗作用离子间的拮抗作用:是指某一离子的存在能抑制是指某一离子的存在能抑制另一离子的吸收。另一离子的吸收。离子间的协助作用离子
16、间的协助作用:某一离子的存在能促进另一某一离子的存在能促进另一离子的吸收。离子的吸收。维茨效应维茨效应:外部溶液中外部溶液中Ca2+Mg2+Al3+等二价及等二价及三价离子，特别是三价离子，特别是Ca2+能促进能促进K+Rb+及及Br-的吸收，的吸收，根里面的根里面的Ca2+并不影响钾的吸收。并不影响钾的吸收。但维茨效应是有限度的，高浓度的但维茨效应是有限度的，高浓度的Ca2+反而反而要减少植物对其它离子的吸收。要减少植物对其它离子的吸收。七七.离子间的相互作用离子间的相互作用个性个性:不同植物以及同一植物的不同生不同植物以及同一植物的不同生育期所需养分不同育期所需养分不同第五节第五节植物的营
17、养特性植物的营养特性一一.植物营养的共性植物营养的共性如水稻需如水稻需Si，豆科植物需，豆科植物需Co，块茎、，块茎、块根类植物需块根类植物需K。豆科植物需。豆科植物需N少。棉、少。棉、麻需麻需Na。油菜、糖用甜菜需。油菜、糖用甜菜需B等。等。共性共性:所有植物生长发育必需所有植物生长发育必需16种元素种元素磷的临界期在幼苗期；磷的临界期在幼苗期；玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期；玉米氮素最大效率期在喇叭口到抽穗初期；小麦氮素最大效率期在拔节到抽穗期；小麦氮素最大效率期在拔节到抽穗期；棉花氮素最大效率期是在开花结铃期。棉花氮素最大效率期是在开花结铃期。二二.植物各生育期的营养特性植物各生育
18、期的营养特性植物通过根系由土壤中吸收养分植物通过根系由土壤中吸收养分的整个时期的整个时期,就叫植物营养期。就叫植物营养期。一般作物吸收三要素的规律是一般作物吸收三要素的规律是:生长初期吸收的数量生长初期吸收的数量和强度都较低和强度都较低,随着生长期的推移随着生长期的推移,对营养物质的吸收逐渐对营养物质的吸收逐渐增加增加,到成熟阶段到成熟阶段,又趋于减少。又趋于减少。植物营养期植物营养期:植物营养阶段性植物营养阶段性:植物营养临界期植物营养临界期:是指营养元素过多或过少或营养元素间的不平衡是指营养元素过多或过少或营养元素间的不平衡,对于对于植物生长发育起着明显不良的那段时间植物生长发育起着明显不
19、良的那段时间.随着作物的每次收获（包括籽粒和茎杆）随着作物的每次收获（包括籽粒和茎杆）必然要从土壤中取走一定的养分；必然要从土壤中取走一定的养分；如果不正确地归还养分于土壤，地力必然如果不正确地归还养分于土壤，地力必然会下降；会下降；要想恢复地力，就必需归还从土壤中取走要想恢复地力，就必需归还从土壤中取走的全部东西；的全部东西；为增加产量，就应该向土壤中施加灰分元素为增加产量，就应该向土壤中施加灰分元素第七节第七节施肥的基本原理施肥的基本原理一、一、养分归还学说养分归还学说我国建国初期缺我国建国初期缺N、60年代缺磷、年代缺磷、70年年代缺钾、目前缺微量元素。代缺钾、目前缺微量元素。二、二、最
20、小养分律最小养分律（李比西（李比西1843年）年）植物为了生长发育，需要吸收各种养植物为了生长发育，需要吸收各种养分，但是决定植物产量的却是土壤中那个分，但是决定植物产量的却是土壤中那个相对量最小的有效养分，无视这个限制因相对量最小的有效养分，无视这个限制因素，即使继续增加其它营养成分，也难以素，即使继续增加其它营养成分，也难以提高产量。提高产量。木桶效应木桶效应是最小养分律的引用和发展，是最小养分律的引用和发展，1905年年美国布来克曼（美国布来克曼（Blakman）将其扩大到养）将其扩大到养分以外的生态因子如光照、温度、水分、分以外的生态因子如光照、温度、水分、空气、养分和机械支持等。空气、养分和机械支持等。三、三、限制因子律限制因子律其内容是：增加一个因子的供应，可其内容是：增加一个因子的供应，可以使作物生长增加，但是遇到另一生长因以使作物生长增加，但是遇到另一生长因子不足时，即使增加前一因子也不能使作子不足时，即使增加前一因子也不能使作物生长增加，直到缺乏的因子得到补充，物生长增加，直到缺乏的因子得到补充，作物才能继续增长。作物才能继续增长。