第十一章-植物的钾素营养与钾肥施用

第十一章植物的钾素营养与钾肥主要内容要求植物的钾素营养了解(掌握钾素的失调症状及其原因)土壤中的钾素及其转化了解钾肥的种类、性质及其施用掌握钾肥的合理施用掌握第一节植物的钾素营养一、植物体内钾的含量、形态与分布1.含量植物体内钾含量(K2O)一般为植株干重的l％~5％，是植物体中含量最多的金属元素钾在体内的浓度比NO3--N、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2.形态钾在植物体内以离子形态、水溶性盐类或吸附在原生质表面等方式存在，而不是以有机化合物的形态存在。3.分布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。二、钾的营养功能(一)作为许多酶的活化剂生物体内钾能作为60多种酶的活化剂，所以钾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(二)促进光合作用•钾能提高植物光合磷酸化作用，使单位重量叶绿体产生的ATP增加。叶绿体在光下形成H+梯度和阳离子流(三)促进糖代谢•钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉方向进行。•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。•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，还能使各组织生长发育良好。(四)促进氮素吸收和蛋白质的合成•促进氮素吸收钾能大大提高作物对氮的吸收利用，并很快变为蛋白质。钾充足，进入体内的氮较多，形成的蛋白质较多；如果钾不足，体内蛋白质合成受到影响，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，造成氨的累积，易产生氨毒。•促进蛋白质和核蛋白的形成蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作为活化剂。核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由5—磷酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP)，这个过程的有关酶需要钾离子激活。氨基酸活化后，由转移核糖核酸(tRNA)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA)，然后合成多肽，这一过程需要Mg2+、K+。钾还能促进豆科根瘤菌的固氮作用(见表11-5)。(五)钾能促进植物经济用水•促进根系对水分的吸收钾离子以高浓度累积在细胞中，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伸或细胞分裂提供必需的压力。(六)增强作物的抗逆性•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，从而提高作物对干旱、霜冻、盐害等外界不良环境的抗逆性。•钾还能增强作物的抗盐性钾还能减轻过量Fe2+、Mn2+和硫化氢等还原物质的危害。•钾能增强作物的抗病能力原因有：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。三、植物对钾(K＋)的吸收（一）主动吸收占主导地位,具有自动调节功能（二）被动吸收外界K＋浓度过高时，吸收曲线呈“二重图型”.钾离子浓度钾的吸收速率主动吸收被动吸收四、钾对作物产量和品质的影响钾充足，不但能使作物产量增加，而且可以改善作物品质，如：1.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3.淀粉作物的淀粉含量增加4.糖料作物的含糖量增加5.果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加6.橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低钾通常被称为“品质元素”•缺钾时，通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐渐枯萎。在叶片上往往出现褐色斑点，甚至成为斑块，但叶中部靠近叶脉附近仍保持原来的绿色。严重缺钾时幼叶也会出现同样的症状。•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，抽穗不齐。五、钾营养失调的症状•棉花缺钾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(称为“蟹壳黄”)。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，有人称之为黄叶茎枯病或红叶茎枯病。严重时叶片焦枯脱落。•玉米缺钾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。六、植物钾素营养的丰缺指标水稻缺钾玉米缺钾SugarcaneplantsofK-deficiencyOldleavesturnsbrown(‘fired’leaves)CottonplantsofK-deficiencyGrapeplantsofK-deficiency.Marginalandinterveinalnecrosiswithdownwardrollingofleafmargins大豆缺钾烟草Cornplantsofpotassiumtoxicity:redspeckles第二节土壤中钾的形态和转化地壳中钾的含量(平均)约为2.3%，大部分土壤含钾量为0.5～2.5%，平均为1.2%。红壤、砖红壤等风化强烈，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，东南地区土壤多缺钾。一、土壤中钾素含量和形态（一）含量分为矿物态钾、缓效态钾以及速效性钾(水溶性钾和交换性钾)。1.矿物态钾占全钾量的90—98%，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。（二）形态2.缓效态钾•占全钾量的2%～8%。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。•有些次生粘土矿物晶层(主要为2:1型粘土矿物)吸水膨胀，使半径与晶格孔隙半径相当的K+进入晶格的孔中，而当失水以后晶层收缩，落入孔穴中的K+较难回复到自由状态，这种现象称为钾的晶格固定作用。它难以与其它离子产生离子交换，所以是非交换性钾。3.速效性钾（植物可利用的钾）占全钾的0.l%～2%，其中交换性钾占90%，水溶性钾占l0%左右。二、土壤中钾素的转化矿物态钾缓效态钾交换性钾水溶性钾有机体中的钾风化风化解吸晶格固定吸附固定分解生物固定分解流失第三节钾肥的种类、性质及施用一、氯化钾(KCl)(一)成分和性质：含K2O60%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，是一种生理酸性肥料。(二)在土壤中的转化在土壤溶液中钾呈离子状态，与土壤胶体产生离子交换：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酸的化合物,如(NH4)2SO4,NH4Cl,K2SO4等。生理碱性盐: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,如NaNO3,Ca(NO3)2等。生理中性盐: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,如NH4NO3等。(三)施用•可作基肥、追肥施用，不宜作种肥。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，另一方面促进磷矿粉中磷的有效化。•KCl含有C1-，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。氯化钾特别适于棉花、麻类等纤维作物，因为C1-对提高纤维含量和质量有良好的作用。二、硫酸钾(K2SO4)(一)成分与性质含K2O50%～52%左右，为白色结晶，溶于水，是生理酸性肥料。(二)在土壤中的转化与KCl相似。但在中性土壤中的Ca2+形成的产物为CaSO4，溶解度比CaCl2小，对土壤脱钙程度也较小，酸化速度比氯化钾缓慢。（三）施用适合各种作物和土壤，可作基肥、追肥、种肥及根外追肥。在酸性土壤上应与有机肥、石灰等配合施用；在通气不良的土壤中尽量少用。三、钾镁肥四、硫钾镁肥五、草木灰(一)成分和性质•草木灰是植物熏烧后的残灰氮和有机物大多烧失，仅含有灰分元素，如Ca、Mg、P2O32-、Fe和其它微量元素等。其中Ca、K较多，P次之。•不同植物的灰分含量一般木灰含Ca、K、P较多，草灰含硅较多，K、P、Ca较少，稻壳灰和煤灰养分最少。•草木灰中钾的主要形态以碳酸钾为主，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。草木灰中的磷是枸溶性磷，对作物是有效的。•草木灰呈碱性反应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Ca、Mg等元素。(二)施用•可作基肥、追肥，也可作盖种肥。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。•注意：草木灰是碱性肥料，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。小结：土壤中钾素增加和减少的途径作物残茬、厩肥化学钾肥缓效性钾矿物作物吸收淋洗损失迳流损失固定钾肥的当季利用率约为40～70％。土壤中有效钾第四节钾肥的合理施用一、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藏量及其释放速度。在供钾水平较低时，钾肥的肥效才能表现出来。速效钾(K2O)在83.3mg/kg以下，作物表现出缺钾，钾肥效果明显；150mg/kg以上，一般不表现缺钾，钾肥的效果不明显。二、作物需钾特性与钾肥肥效•由于钾与碳水化合物代谢关系密切，所以薯类作物、纤维作物、糖料作物需钾较多。由于油脂是由碳水化合物转变而来的，所以油料作物对钾的需要也较多。（一）作物种类对钾的要求(二)作物不同生育期对钾的需要•一般作物钾的临界期在苗期，因此钾肥一般用于基肥，特别是生育期短的作物。如果基肥、追肥分开施，追肥应在最大需钾期前尽早施入。(三)作物根系特性与钾肥施用•因为钾在土壤中移动性较小，钾离子的扩散也很慢，所以根系吸钾的多少，首先取决于根量及其与土壤的接触面积。因此须根作物从土壤中吸取的钾比直根作物的多。三、肥料配合与钾肥肥效•钾的肥效在氮、磷配合下，才能充分发挥出来。NK配施时植株体内K2O/N比值增高，而可溶性非蛋白质氮占全氮的比例降低，说明NK配合施用可以促进水稻对N、K的吸收及其在体内保持一定的平衡，也促进了N在体内的转化和蛋白质合成。四、气候条件与钾肥肥效•通过土壤暴晒和冻融，可以促进土壤含钾矿物的风化，特别对固定在粘土矿物晶层上的钾的释放有好处，增加了土壤速效钾的含量。如果水分不足会使K+的活度下降，降低了K+的扩散。水分过多使通气不良，作物吸钾能力受到抑制。五、钾肥种类、施用方法与钾肥肥效•对忌氯作物如薯类、糖用作物、浆果类果树、茶树等，施氯化钾效果不佳，并会影响品质；而对于纤维作物效果较好。硫酸钾适于各种作物，尤其是喜硫植物。盐土上不宜用氯化钾。•宽行作物以条施、穴施或沟施效果较好，窄行作物可以撒施。一般施K2O37.5～75公斤/公顷。小结•钾的营养作用：1、作为多种酶的活化剂；2、促进光合作用；3、促进糖代谢；4、促进蛋白质合成；5、促进经济用水；6、增强作物的抗逆性和抗病能力。•植物缺钾的症状：•土壤中的钾：形态：矿物态缓效态交换态水溶态•钾肥种类、性质和施用：KCl、K2SO4、草木灰。•钾肥的合理施用