植物营养与施肥

植物营养与施肥园艺学院王国英课程安排40hr，讲授30hr，实验10hr参考书1.河北农业大学.植物营养与肥料.2.浙江农大.植物营养与肥料.中国农业出版社3.马国瑞.园艺植物营养与施肥.中国农业出版社4.霍习良.2002.土壤肥料学.地震出版社5.李克锋.土壤、植物营养与施肥.气象出版社6.石伟勇.植物营养与施肥.中国农业出版社主要内容：绪论第一章植物营养原理第二章氮素营养与施肥第三章磷素营养与施肥第四章钾素营养与施肥第五章钙镁硫营养及钙镁硫肥第六章微量元素营养与施肥第七章复合肥料第八章有机肥料第九章合理施肥第十章部分园艺植物的施肥绪论研究植物营养的目的植物营养与施肥的发展概况植物营养与施肥的内容和研究方法一、研究植物营养(nutrition)的目的植物是地球上人类和动物赖以生存的基础光能化学能（糖）：是淀粉、纤维、植物油、胶质等有机化合物合成的基础，其中氨基酸、脂肪酸和维生素是哺乳动物不可缺少的食料。人口所需的可代谢能量和蛋白质直接来自谷物和其他植物。植物提供人类必需的氧气和其他生存条件。没有植物就没有人类的今天。植物营养问题是植物生产的一个重要方面人多地少植物产品严重缺乏需要生产量多、质优的产品这就需要营养。研究植物营养的目的通过合理施肥，改善土壤肥力，为植物提供适宜的营养条件，从而提高植物产量，增进植物品质。二、植物营养与施肥(fertilization)的发展概况植物学创立以前人们已从种植实践中学会了施用肥料以营养植物，获得好产品和产量。肥料以自然产品为主，不能从理论上阐明肥料的变化和植物营养的机制。直到植物生理和化学发展后，才把植物营养的道理和肥料在营养中的作用逐渐讲解清楚。17世纪初认为植物由土壤营养的18世纪以后认识到植物的营养既来自土壤，也来自空气19世纪中期以前：植物营养研究的萌芽期多施用天然有机肥，认为植物营养来自有机物腐烂分解形成的腐殖质—腐殖质营养学说（中心学说）亚里士多德，泰伊尔19世纪中期到20世纪初是植物营养研究获得很大进展的时期法国化学家布森高发现豆科植物能利用空气中的氮素增加土壤氮素，提出了氮素营养学说。德国化学家李比希是植物矿质营养学说的奠基者，他否认了腐殖质营养学说，提出了矿质营养学说、归还学说和最小养分律。•矿质营养学说：植物不是以腐殖质为营养，而是以矿物质为营养。因为腐殖质出现于地球上有了植物以后，而不是在植物出现以前，因此植物的原始养分只能是矿物质。该学说的创立，标志着人类对植物营养的研究开始了新的起点。尽管有一定的缺点和错误。如固氮和综合作用因子定律。•归还学说：把植物从土壤中取走的矿质养分以肥料的形式还给土壤。•最小养分律：植物产量的高低决定于最小的养分因子，尽管其他因子很充足，如这个因子得不到满足，植物的产量也得不到提高。第一次世界大战后肥料施用有了相当大的发展，是矿质营养学说的发展时期。对土壤肥力有了新认识、发现了微量元素（20世纪初发现缺素症）。当代为止从矿质营养理论发展到生长因子综合理论阶段—即植物丰产是由影响植物生长发育的各种因子，如温、光、水、气、养分、品种以及耕作条件等综合作用的结果。我国植物营养的发展《汜胜之书》记载基肥和追肥《农书》记载肥料分类18世纪提出施肥技术：时宜、土宜和物宜时宜：“寒热不同各应其候”，如春天用人畜粪，夏天用草粪和泥粪，秋天用火粪。土宜：“随土用粪如因病下药”，如阴湿地要用火粪，沙土地用草粪和泥粪，高燥地用猪粪。物宜：“物性不齐当随其情”。即看天时、看地力、看庄稼施肥的前身说法。可见我国劳动人民对肥料施用具有丰富的经验。解放后有了大发展：全国土壤资源考察和调查；土壤普查；土壤改良；深翻施肥和旱农地区的防旱保墒耕作技术；扩大绿肥种植面积；化肥试验；微量元素肥料的应用研究；平衡施肥。三、植物营养与施肥的内容和研究方法内容研究植物营养的原理，阐明植物营养的一些基本知识，使之能被应用于实际，生产更多的植物产品。植物营养的实用方面就是施用肥料。肥料是提供植物营养的物质。研究肥料问题在我国农业现代化中具有重要意义。植物营养是施肥的理论基础。合理施肥应按照植物营养的原理、植物营养特性、植物营养状况、肥料特点、土壤供肥能力，综合气候、土壤和栽培技术等因素进行综合考虑。研究植物营养应深入了解植物、土壤和肥料三者的相互关系。方法调查研究：开调查会与现场观察试验研究：田间试验、盆栽试验和化学分析田间试验：符合生产实际，结果可直接用于生产，是研究土壤肥力和肥料效果的最具体的方法。盆栽试验：土培法、砂培法和水培法。化学分析：土壤分析、肥料分析和植物分析，是研究植物营养与施肥的最基本的手段。第一章植物营养原理植物营养原理是进行植物营养诊断(nutritionaldiagnosis)、指导合理施肥的理论基础。而要做到合理施肥，科学调节植物营养，就应当了解植物营养与施肥的原理。主要内容：第一节植物的营养第二节土壤的营养第三节肥料与植物营养第一节植物的营养一、植物必需的营养元素二、植物对养分的吸收一、植物必需的营养元素（一）植物的组成成分（二）植物必需的营养元素（三）植物必须元素的分类（四）营养元素的分布和比例（五）营养元素的来源（一）植物的组成成分一般新鲜植株含有75%-95%的水分5%-25%的干物质有机质：蛋白质和其它含氮化合物，如脂肪、淀粉、蔗糖、纤维素和果胶，均由C、H、O、N组成。如果将干物质燃烧，其中的碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)等元素以二氧化碳、水、分子态氮和氮的氧化物形式跑掉，称为气态元素。矿物质：留下的残渣称为灰分，70余种。（二）植物必需的营养元素高等植物必需营养元素三条标准：1.如缺少某种营养元素，植物就不能完成生活史；2.必需营养元素的功能不能由其他营养元素所能代替，在其缺乏时，植物会出现专一的、特殊的缺素症。只有补充这种元素后，才能恢复正常。3.必需营养元素直接参与植物代谢作用，例如酶的组分或酶促反应。根据以上三条原则，确定了16种高等植物必需营养元素：碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)、硼(B)、氯(Cl)。（三）植物必需元素的分类大量元素和微量元素表1高等植物的营养元素及其较适合浓度营养元素植物可利用的形态在干组织中的含量百分率（%）mg/kg大量营养元素碳（C）氧（O）氢（H）氮（N）钾（K）钙（Ca）镁（Mg）磷（P）硫（S）CO2O2，H2OH2ONO3-，NH4+K+Ca2+Mg2+H2PO4-，HPO42-SO42-454561.51.00.50.20.20.1450，000450，00060，00015，00010，0005，0002，0002，0001，000微量营养元素氯（Cl）铁（Fe）锰（Mn）硼（B）锌（Zn）铜（Cu）钼（Mo）Cl-Fe3+，Fe2+Mn2+BO33-，B4O72-Zn2+Cu2+，Cu+MoO42-0.010.010.0050.0020.0020.00060.0000110010050202060.1（四）营养元素的分布和比例由于吸收特性和输送能力不同，营养元素在植物地上部和根系中的分配比例是不相同的移动性强的元素K、Mg，地上地下相差不多P是有机物的组分，地上部高于根系Ca、Si地上高Na及重金属元素如Mn，根部高分布受植物种类、品种和生育阶段影响不同植物对各营养元素的需要量和随收获物带走而使土壤养分减少的量不同，植物吸肥量计算方法有：经济产量包括籽粒和秸秆中的养分生物产量包括籽粒、秸秆、根系和凋落物中的养分各种植物所需养分的比例不一样（五）营养元素的来源二、植物对养分的吸收（一）植物根系对无机养分的吸收（二）植物根系对有机养分的吸收（三）植物叶部对养分的吸收（一）植物根系对无机养分的吸收1.养分到达根表的方式截获：即根系直接靠近养分，是指根系在土壤里伸展过程中吸取直接接触到的养分。吸收量取决于根系接触的土壤体积。此方式吸收养分较少。扩散：即养分通过扩散作用到达根表质流：即由于蒸腾作用，引起养分离子随水流移动到根表。离子通过上述方式首先到达根表，进而到达根的自由空间和生物膜，再被被动（简单扩散、阳离子交换）或主动（载体学说、离子泵）地吸入细胞，进入木质部向地上部运输。2.养分离子在植物体内的运输植物根系中的养分要经过径向和纵向运输到体内。①径向运输：根表皮细胞吸收的养分，通过质外体和共质体径向输送到木质部导管。质外体：原生质以外的所有空间，包括细胞间隙、细胞壁与原生质膜的间隙以及木质部导管等。扩散、质流、主动运输。对养分吸收作用不大。共质体：相邻各细胞的细胞质统一体，扩散和主动运输。②长距离运输（纵向运输）：共质体中的离子要运输到木质部再往植物地上部运输，称为长距离运输。•途径：木质部和韧皮部微管组织•运输物质：水、无机离子和有机化合物。分别通过木质部和韧皮部，靠质流。转移细胞。3.影响植物吸收养分的因素：养分本身、气候条件、土壤（1）养分离子本身的影响离子的电荷数：电荷越多通过膜越困难，中性分子〉一价离子〉二价离子。介质的pH值影响离子存在的形态，从而影响吸收。如碱性下，植物缺硼（H3BO3解离），吸磷（一价磷酸根变成二价磷酸根）减少。离子的大小：决定水化程度，影响通过膜的速率，程度高难以通过。Na+比K+难。离子间的竞争：带相同电荷的离子之间（电荷量可不同）,如K+与Rb+阴离子与OH-，阳离子与H+，如NH4+和NO3-的吸收均受pH值的影响，酸性时NH4+与H+竞争，NH4+吸收减少；碱性时NH4OH吸收快，甚至中毒。可见植物吸收离子，一方面有选择性，另一方面还存在竞争（重金属中毒，如SO42-与SeO42-），不完全是选择。竞争载体和电荷。离子间的促进作用：相助作用。如Ca2+在PH低时促进K+吸收（降低膜透性）；氮促进磷的吸收，配合施用。阴阳离子间的作用：有相互作用，细胞是保持电荷中性的。（2）气候条件：光照、温度、降水光照：影响光能：植物吸收养分是个耗能过程，养分吸收的数量受能量供应的影响，光照充足，养分吸收多。密植时，植物生长又细又长。影响植物对NO3-的吸收和还原最明显：植物吸收硝态氮后，需要在硝酸还原酶（光激活）的作用下还原成铵态氮才能被植物利用。温度：影响植物的各种生理活动，从而影响吸收。低于2℃只有被动吸收。随温度升高，养分吸收加快，直到40℃。超过40℃，由于酶钝化和膜透性增加，离子泄露增加，植物养分吸收减慢。温度较低时，由于能量供应减少和膜的阻抗增加，根系生长速率减慢，植物对养分吸收也减慢。不同植物适宜的温度范围不同降水：有直接和间接影响直接影响：降水可补给少量养分，因为大气中的NH3、NO2、SO2等气体和含有矿质元素的微尘随降水降落到植物和地面上。间接影响：影响土壤中养分离子的浓度、土壤的氧化还原状况及土壤的通气性；由于水分的溶解作用，降水可使叶和茎上的部分养料遭到淋失，从植物中溶脱。（二）植物根系对有机养分的吸收根部可吸收有机养分：随着无菌技术和同位素技术的应用，证实了高等植物可直接吸收利用某些有机化合物。机制：有机养分可能是在具有一定特异性的透过酶的作用下进入细胞的，是一个需能的主动吸收过程；也可能是根部通过胞饮作用将大分子化合物吸收到细胞内。（三）植物叶部对养分的吸收根外营养（叶面施肥、根外追肥）：是指植物自叶面（包括一部分茎）吸收养分物质来营养其本身的现象。根外营养是通过气孔扩散（CO2、H2O、SO2）和角质层渗透（N、P、K、Ca、Mg等）1.叶面施肥的意义直接供给植物养分，防止养分在土壤中的固定（Cu、Mn、Fe、Zn）和转化，尤其在寒冷和干旱地区使用效果更佳。叶部对养分的吸收和转化比根部快，能及时满足植物需要。如叶喷磷5分钟和土施磷15昼夜效果相同；叶喷尿素24小时，可吸收全量的1/3，效果明显，而土施需4-