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1微量元素肥料的理论与应用第一章微量元素肥料的基本知识第一节什么叫微量元素和微量元素肥料微量元素与微量元素肥料二者之间有着千丝万缕的联系。故有人说它们一开始就结下了不解之缘，把它们比作是一对形影相伴、亲密无间的情侣。正因如此，在目前微量元素肥料在农业生产中施用越来越广泛普遍的情况下，人们谈及微量元素肥料时，往往都要联系到微量元素，反之亦然。尽管二者关系如此密切，但应当指出二者并不完全等同，它们在涵义上是两个不同的概念。鉴于微量元素，尤其是微量营养元素的研究是诞生微量元素肥料的先导，也就是说，只有当大量的科学试验与研究，证实了某种化学元素确实是植物正常生长发育不可缺少的微量营养成分之后，这种元素才会被用来制成化工产品，使之成为在农业生产中广泛应用的微量元素肥料。因此，欲知什么叫微量元素肥料，还得先从微量元素和微量营养元素的涵义谈起。一、什么叫微量元素1．微量元素的一般概念。大家知道，自然界或者说世界上的一切物体，无论是植物、动物和人等有机生命体，还是矿物、岩石、空气和水等非生命无机体，都是由各种化学元素所组成的。那么，自然界究竟存在有多少种化学元素呢？根据已有的研究证实，目前世界上已发现的化学元素有107种。这107种元素在自然界或各种物体中的含量，差异十分悬殊，有些元素含量很高，而有些元素含量却又甚低。对于自然界所存在的化学元素，人们从不同的角度出发，往往有着不同的分类。其中一种分类是根据化学元素含量的高低或多寡，分为大量元素（或称常量元素）、中量元素和微量元素（亦称痕量元素）等三类。前者是含量很高的化学元素的统称，后者是含量很低的化学元素的统称，而中量元素的含量则介于大量元素和微量元素之间。随着科学技术的发展和研究的深入，近若干年来，对某些含量极低的化学元素，又称之为超微量元素。综上所述可以看出：微量元素是针对大量元素与中量元素而言的一个相对概念。所谓微量元素，顾名思义，微者少也；少具有双重意思，一是指含量很少，二是指植物对它们的需要量很少。因此，从广义来说，微量元素系泛指自然界或自然界的各种物体中含量很低的，或者说很分散而不富集的那些化学元素。从狭义来说，农业上所说的微量元素则系指植物体中含量很少，特别是植物生育期内需要量很少的那些元素。但究竟含量低到什么程度才叫微量元素呢？一般认为含量在n×10-6—n×10-5，即百万分之几到十万分之几，最高不超过千分之一范围内的所有化学元素，都统称为微量元素。就植物体中的化学元素而言，目前植物体中已发现的化学元素有70多种，其中碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、钠（Na）、和硫（S）等10种元素含量较高，加上微量元素硅占了活基质的99.95，它们是大量元素;其余60多种元素如硼（B）、锌（Zn）、锰（Mn）、2钼（Mo）、铜（Cu）等的含量甚微，这些元素就是所说的微量元素。此外，有的元素含量极低，如银（Ag）、铷（Rb）、汞（Hg）、镉（Cd）、镭（Ra）等的含量低至，它们是超微量元素。应当指出的是：大量或中量元素与微量元素之间，并不存在一条绝对不可逾越的鸿沟。因为不同学科研究领域所指的微量元素，其包括的对象不尽相同，大量元素与微量元素在不同学科研究领域之间往往存在交差。也就是说，某些元素在这一学科领域内是大量元素，而在另一学科领域内却是微量元素、例如就元素锰（Mn）、铁（Fe）和硅（Si）等来说，它们在地壳和土壤中的含量较高，因此，在地球化学和土壤地球化学研究领域中属大量元素；然而在生物体内含量甚低，同时植物生长发育过程中对它们的需要量亦少，因而在植物营养学，植物生理学、植物生物化学和农业化学研究领域内，它们却属于微量元素。土壤学领域所研究的微量元素具有双重意义，它既可以泛指土壤中所有含量很低的化学元素，也可以专指具有生物学意义的，是植物正常生长发育不可缺少的微量元素。但实际上二者并无本质上的截然区别，因为随着科学研究的不断深入和发展进步，具有生物学意义的微量元素还会逐步被发现而增多。2．微量营养元素的概念。动植物有机生命体几乎含有全部已知的化学元素，不过有些化学元素至今在动植物体内还没有被发现。前面己经谈到，目前植物体内己发现的化学元素只有70多种。而植物体中的这些化学元素是否均为植物所必需呢?对于这一问题，目前的科学研究尚未完全解决。但一般可以这样认为：必需的元素一定存在于植物体内，而植物体内所存在的化学元素却并非都是必需的。因此，从目前的观点看来，植物体内所包含的化学元素，按其生物学意义可区分为生命需要的、生命可能需要的和生命是否需要尚未确定的三类（见表1—1）。从上述可见：所谓营养元素是生物有机生命体，包括植物、动物和人，正常生长发育或生活所必需的化学元素。但是生物体对各种营养元素的需要量并不相同，往往对某些营养元素需要较多，而对另一些营养元素却又需要甚少。因此，人们通常将需要量较多的化学元素，称为大量营养元素，而将需要量甚少的化学元素，称为微量营养元素。现已证实：植物、动物和人体所需的营养元素有20余种。其中对碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、钠和氯等10余种元素的需要量较多，它们就是大量营养元素；而对铜、锌、钼、铁、钴、钒等10多种元素的需要量甚少，它们是微量营养元素（见表1—2）.已有的研究表明：植物、动物和人所需要的营养元素不尽阳同。就微量元素而言，除了铁、锰、锌、钼、铜是动植物都需要的而外，植物所需要的硼并没有证实为动物所必需，而动物需要的硒、铬、镍、锡、氟和碘亦没有证实为植物所必需。但喜硒植物中却有大量硒的富集，缺硒就不能正常生长发育。另外，有的抵等植物还需耍钒、镓、锗和钨。近年来还证实有许多植物不可缺少钴和钒，但却没有证明所有植物需要它们。3应当指出的是:微量元素有益还是有害，生命需要还是不需要，这都是相对的，而不能将其绝对化。现在认为对生命是不必需的或有毒的元素，可能在将来会发现是有益的或生命所需要的。即使是现在已经确定是生物营养所必需的元素，也有一个维持机体正常生理功能需要的数量范围，不足可以引发缺乏病症，过量又会产生中毒。3．微量元素的计量单位。微量元素的含量既然很低，那么通常用什么单位来表示它们呢？目前一般用份数浓度来表示微量元素的含量。常用的份数浓度单位（见表1—3）.一百万分之一的浓度即1ppm,它相当于一百万份的固体，液体或气体中含有一份某种微量元素。对于固体来说，ppm一般指重量，1ppm意味着一吨物质中才含有一克，或者一公斤物质中才含有一毫克。二、什么叫微量元素肥料通过上文论述，大家知道了微量元素和微量营养元素的概念之后，什么叫微量元素肥料的问题也就很清楚了。所谓微量元素肥料，通常又简称微肥，它是指经大量的科学试验与研究已证实具有生物学意义的，也就是说植物正常生长发育不可缺少的那些微量营养元素，通过工业加工过程所制成的，在农业生产中作为肥料施用的化工产品。它们多系化合物，诸如硫酸锌（ZnSO4）、硫酸锰（MnSO4）、硫酸铜（CuSO4）、硫酸铁[Fe2(SO4)3]、钼酸铵［（NH4）2MoO4］、硼酸（H2B4O7）等，都是人们通常所说的微量元素肥料。当然，微量元素肥料还应包括其他含微量营养元素的物质，如含微量营养元素的废渣等。应当指出的是：这里所说的微肥是指微量元素肥料，希望不要把它与细菌废料（亦称菌肥）混淆起来。综上所述可以看出：微量元素，以致于微量营养元素并不是微量元素肥料。因此，人们在农业生产实践中常说的“施用微量元素”，实际上是指的施用微量元素肥料，而绝不是前述的广义的微量元素或微量营养元素。虽然微量元素肥料的种类与目录还不多，但可以深信，随着科学研究的深入，植物必需的微量元素还会逐步被发现而增多，微量元素肥料的种类与品种，也必然会随其科学技术的发展而逐渐增多。第二节微量元素在植物体内的功能微量元素在植物体内多为酶的组成成分。酶是一类重要的有机化合物，对生物体内的多种化学反应起着催化剂作用，具有各种各样的生理生化功能。就单个元素来说，在植株体内一定的新陈代谢过程中，有着通常所说的“八仙过海，各显神通”的本领；而有些时候，它们中的两个或两个以上的元素，则又可能起着相似或完全相同的作用。以下列举植物氮素代谢中的硝酸还原过程（见下面图式）作进一步说明：在硝酸还原成氨（即硝态氮(硝态氮:是指硝酸盐中所含有的氮元素。水和土壤中的有机物分解生成铵盐，被氧化后变为硝态氮。以硝态氮为主，再加上亚硝4（酸盐）态氮、氨态氮和有机态氮总称之为总氮或全（态）氮。有些国家的水质标准中，对湖水水质已制定了全氮的标准。如日本规定上水的硝态氮或亚硝态（酸盐）氮均不超过10mg/L。)还原成铵态氮）的最初阶段，首先必需要有硝酸还原酶作催化剂，以加快这一还原反应。微量元素钼则是硝酸还原酶中不可缺少的成分。因此，没有钼的参与，这一阶段便不能完成，硝酸盐就会在植株中累积起来，最终影响到蛋白质的合成。在整个还原过程的最后阶段，因锰素是胺还原酶的成分，如果没有锰素，由胺还原成氨的阶段不能很好通过，氨就难以产生，同样会影响到蛋白质的形成。而亚硝酸还原成控胺的两个阶段，钾、铁是亚硝酸还原酶和次亚硝酸还原酶的组成成分，缺乏铜或铁，这两种酶的活性就会大大降低，亚硝酸还原成胺的反应必将受到影响。由上述可见，钼、锰、铜、铁四种微量元素虽然都与蛋白质的合成息息相关，但是它们在硝酸还原过程中的各有关阶段，钼和锰各自起着专门化作用，而显示出很强的专一性，不能互相代替，铜和铁对亚硝酸还原酶和次亚硝酸还原酶活性的影响相似，专一性不强，能够互相替换。正是由于一些微量元素对作物新陈代谢的影响相同或相似，就构成了某些微肥试验中，常常出现的两种或两种以上元素同时施用时，对单位面积产量及品质的提高，未能产生增补效应的理由之一;并可用以解释因缺乏不同元素而使作物出现类似病害症状的原因。微量元素不仅对植物体内氧化还原反应和蛋自质合成产生影响，而且对光合作用、碳水化合物的形成和运移、其它营养元素的吸收和输送以及繁殖器官的发育……等均具有积极意义。微量元素的这些功能，往往就是它们能够提高植株抗旱、抗热、抗寒、防冻等抗逆性的内在原因。同时。也是防治植株缺素所引起的生理病害，增强植株对某些细菌、真菌称病毒所致病害抗性的重要原因。为了便于逐个了解各有关元素在植物体内具有的生理生化功能，现列举几个常见的微量营养元素概述如下：一、锌1．增强光合作用。锌是一些酶的重要组成成分，这些酶在缺锌的情况下活性大大降低。绿色植物的光合作用，必需要有含锌的碳酸酐酶的参与，它主要存在于植株的叶绿体中，催化二氧化碳的水合作用，提高光合强度，促进碳水化合物的转化。已有不少资料说明，葡萄、西瓜等施锌后，降低了果实的酸度，提高了含糖量。可见，锌是影响醣类代谢的重要因素。锌还能使碳水化合物尤其是蔗糖向繁殖器官的输送得到改善，从而对该器官的发育具有积极意义。因此，有人认为植物的受精到结实期是锌素营养的临界期之一。2．促进氮素代谢。在植物的氮素代谢中，锌发挥着重要作用。缺锌植株体内的氮素代谢要发生紊乱，造成氨的大量累积，抑制了蛋白质的合成。植株的失绿现象，在很大程度上与蛋白质的合成受阻有关。施锌不仅能迅速纠正植株的失绿症状，而且还能提高籽粒中蛋白质饱含量。对植物的遗传特性具有重要影响的核糖核酸的形成，与锌素营养状况的关系也相当密切。在缺锌的条件下，植株体内的核糖核酸含量减少，植物生长变差。53．有刊于生长素的合成。锌与植物生长素——吲哚乙酸的合成息息相关。它们之间存在着平行关系，即生长素含量高的部位，含锌也多。植物缺锌时，体内的色氨酸含量较少，而色氨酸是合成叫吲哚乙酸的基本材料，因此，缺锌就必然导致吲哚乙酸的含量相应降低。可见锌与该种生长刺激素的关系实际上是间接的，但施锌促进植株生长发育的效应是相当显著的。华中农学院的研究表明:玉米施锌能使植株抽雄期提前三至七天，吐丝期提前五至八天，成熟期提早六至九天。这一缩短生育、促进早熟的作用对于回避不良气候，条件，改革、巩固三熟制具有现实意义。4．增强抗病、抗寒能力。科研和生产实践证明，施锌不仅能防治水稻的赤枯II型病(即缺锌坐兜症)，玉