土壤与植物中的微量元素营养及微量元素肥料

思考题目1.举例说明养分再利用程度与缺素症发生部位的关系（木质部没有完全形成，主要靠韧皮部运输）2.植物缺钙的典型症状，钙肥的肥效。3.植物缺氮、缺镁、缺硫的症状第二节土壤与植物中的微量元素营养及微量元素肥料1、高产品种的引用①对微量养分要求高了（高产）②吸收微量养分的能力不高2、土地平整①养分贫瘠②低产田开发利用3、耕作制度的改革栽培措施的改变引起的4、农业集约化生产的发展增加大量元素养分引起养分不平衡5、违反养分平衡原则微量养分投入少①化学肥料纯度提高②有机肥料投入少③农药的更新换代6、农产品商品化归还减少引起缺乏的原因一、土壤中的微量元素含量：微量元素在土壤中的含量一般为百万分之几到十万分之几，最高不超过千分之几，只有铁例外，土壤中铁的含量可高达4%。影响微量元素含量的因素：成土母质种类、成土过程、土壤质地、土壤有机质含量（一）土壤中微量元素的含量与形态中国土壤中微量元素含量（单位：mg/kg）硼钼锌铜锰土壤0~500(64)0.1~6.00(1.7)0~790(100)3~300(22)10~9478(710)砖红壤赤红壤红壤黄壤紫色土红色石灰土棕壤黄棕壤草甸土黑土9~58(20)0.5~72(24)1~125(40)5~453(52)20~43(31)20~351(113)31~92(61)56~100(85)32~72(54)36~69(54)0.50~3.10(1.94)0.14~3.03(1.83)0.30~11.9(2.43)0.10~4.49(1.53)0.32~1.10(0.55)0.50~2.83(1.83)0~4.0(2.3)0.3~1.4(0.8)0.2~5.0(2.4)0.5~2.1(1.4)0~323(103)0~750(84)11~492(177)14~182(81)48~131(109)93~374(213)44~770(98)55~122(94)51~130(87)58~66(61)2~118(44)0~44(17)0.1~91(22)1~122(25)7~54(23)22~283(57)18~33(23)14~65(22)18~35(26)19~78(26)10~5000(636)11~4232(565)10~5532(373)425~920(548)282~3627(1520)340~1000(270)200~1500(741)480~1300(940)590~1100(990)注：括号中数字为平均含量。形态与转化：形态分为：水溶态、交换态、氧化物结合态（包含氧化锰、无定型氧化铁和晶型氧化铁结合态）、有机结合态（包含松结有机态与紧结有机态）和矿物态（包含原生与次生矿物结合态）等，在石灰性土壤中还分出碳酸盐结合态。当植物由土壤溶液中吸收某一微量元素时，土壤溶液中这一元素存在于交换性复合体中，于是有部分离子释放出来，使土壤溶液中这一元素保持原有水平；同时也会有矿物和沉淀溶解，来补充土壤溶液和重新占有交换位置。1.土壤pH以阳离子形态存在的元素和硼的有效性随着土壤pH值的降低而加大，以阴离子存在的微量元素如钼等则随着土壤pH值的提高，有效性增大。土壤pH值从5上升到8时，植物吸收的硼、锰、锌、铁、铜减少。（二）影响土壤微量元素有效性的因素2.土壤Eh氧化还原电位改变时，具有多种原子价的元素如铁、锰的原子价和结合形态都会发生改变。在还原条件下，锰还原为Mn2+而进入土壤溶液，或者在酸性反应下被交换性复合体吸附，而在中性条件下Mn2+开始沉淀成氢氧化物、氧化物或形成碳酸盐。3.土壤水分状况土壤含水量高，氧化还原电位降低，pH值上升，CO2分压升高，会导致铁锰氧化物还原而溶解，同时释放出所吸附和包蔽的微量元素；还原条件下，锌、铜、铁等会形成难溶的硫化物；渍水后土壤有机质因分解缓慢而积累，一些微量元素如铜，被有机质紧密吸附而固定，使其有效性下降。4.土壤有机质有机质具有离子交换和配合能力，可与某些微量元素如铜、锌、铁、锰、铅等形成稳定的可溶或难溶性的配合物。有时可作为微量元素的可溶络合剂的来源。在富含有机质的土壤上，一些微量元素例如铜常被固定而导致农作物缺铜，进入此类土壤的有害重金属污染元素，则因钝化而变得难以被植物吸收，使其毒害减轻。5.土壤质地质地粗的土壤微量元素含量往往很低，同时由于通透性良好，使某些微量元素如锰以高价形态存在，有效性降低。而质地粘重的土壤有较大的表面积和离子交换量，对微量金属离子有较大的吸持力和保肥力，有效性亦较高；该类土壤对于有害的重金属元素同样也有较大的容许含量。6.吸附作用阳离子态微量元素如锌、钼、锰等在负电荷的表面上发生阳离子交换反应；硼、钼、等含氧阴离子也会被交换物质所吸附。有机质对微量元素的吸附固定比较突出，尤其在有机土中。7.土壤微生物⑴微生物活动对其它微量元素有效性的重要影响是促进有机质分解，使有机结合态的微量元素分解释放出来。⑵同化吸收微量元素到微生物体内，因暂时固定而不能为高等植物利用。⑶在嫌气条件下使微量元素还原成易溶的低价态。⑷在好气条件下氧化微量元素使之成为高价状态。⑸在改变pH值和氧化还原电位过程中起间接作用。测定方法：（1）热水溶性硼用沸水浸提。（2）有效态锌、铜石灰性土壤用pH7.3的DTPA+CaCl2+TEA（三乙醇铵）溶液提取；酸性土壤用0.1mol/L的HCl溶液提取。（3）有效态铁常用pH7.3的DTPA+CaCl2+TEA溶液提取。（4）有效态锰交换性锰用pH7.0的1mol/LHOAC+NH4OAC溶液提取，易还原态锰用pH7.0的1mol/LHOAC+NH4OAC+0.2%C6H4(OH)2溶液提取。（5）有效态钼草酸+草酸铵(pH3.3)。（三）土壤微量元素的评价方法与指标土壤有效态微量元素的分级和评价指标（单位：mg/kg）元素很低低中等高很高临界值水溶态硼0.250.25~0.500.51~1.001.01~2.002.000.50有效态钼0.100.10~0.150.16~0.200.21~0.300.300.15交换态锰易还原态锰1.0501.0~2.050~1002.1~3.0101~2003.1~5.0201~3005.03003.0100有效态锌**有效态锌*1.00.51.0~1.50.5~1.01.6~3.01.1~2.03.1~5.02.1~5.05.05.01.50.5有效态铜**有效态铜*1.00.11.0~2.00.1~0.22.1~4.00.3~1.04.1~6.01.1~1.86.01.82.00.2*适用于石灰性土壤，**适用于酸性土壤二、植物中的微量元素营养1、硼植物体内硼含量通常在2~100mg/kg之间，双子叶植物的含量比单子叶植物高。硼比较集中分布在茎尖、根尖、叶片和花器官中。硼以B(OH)3形态被植物吸收，运输到植物各部位的硼几乎不再移动，难以再利用。（一）植物体内微量元素的含量、形态和分布2、锌锌在植物体内的含量约为25~150mg/kg，主要分布在植物的幼嫩部位。锌在植物体内以离子态及蛋白复合体两种形态存在，它较难由老叶向新叶运输。植物吸收锌的形态是Zn2+和螯合态锌。3、锰植物体内锰的含量一般在10~300mg/kg。锰在植物体内一般有两种形态存在：Mn2+；结合态锰。4、钼钼在植物体内的含量范围为0.1~300mg/kg，一般不到1mg/kg。植物吸收钼的形态是MoO42-，在植物体内钼往往和蛋白质结合，形成金属蛋白质而存在于酶中。5、铁植物体内的铁一般为3000mg/kg。铁在植物体内绝大部分以有机态存在。植物吸收铁的形态主要是Fe2+和螯合态铁。6、铜大多数植物的含铜量范围为2~20mg/kg，而且多集中于幼嫩的组织中。植物吸收铜的形态主要是Cu2+和螯合态铜。1、硼①促进碳水化合物的合成和运转。②促进生殖器官的正常发育。③使植物分生组织细胞分化正常。④提高豆科作物根瘤的固氮活性，增加固氮量。⑤提高植物的抗逆性。（二）微量元素的营养功能2、锌①锌参与生长素的合成。②锌是多种酶的成分和活化剂。③锌能促进植物的光合作用。3、锰①锰直接参与光合作用。②锰对植物体内氧化还原有重要作用。③锰是30多种酶的活化剂和3种酶的组成成分。④其它作用。4、钼①钼对生物固氮具有重要作用。②钼能促进硝态氮的同化作用。③钼还有提高叶片光合作用强度的作用和促进植物体内维生素C合成的作用。5、铁①铁是植物体内铁氧还原蛋白的重要组成部分。②铁是光合作用不可缺少的元素。③铁还参与植物细胞的呼吸作用。6、铜①植物体内铜的功能大部分与酶有联系，主要起催化作用。②铜积极参与光合作用。③铜还参与植物体内的氮素代谢过程。1、硼一般植物B含量＜15mg/kg时表现出缺硼。（1）茎尖生长点生长受抑制，严重时死亡。（2）老叶叶片变厚、变脆、畸形。（3）根短粗、褐色。（4）花器官发育受阻，结实率低，果实小、畸形。（三）植物微量元素缺乏及中毒的症状部分植物缺硼的典型症状：甜菜“腐心病”油菜“花而不实”棉花“蕾而不花”花椰菜“褐心病”芹菜“茎折病”苹果“缩果病”植物硼中毒症：老叶尖端和边缘干枯。植物体内B含量＞200mg/kg时表现出硼中毒症。盐碱土、硼污染土壤上经常出现。2、锌植物缺锌症状：生长受阻、节间不能伸长，叶片脉间失绿或白化。苹果枝顶叶小并呈簇状“小叶病”，芽苞形成减少，树皮粗糙易碎。锌中毒：植物含锌量＞400mg/kg。缺Zn时，叶片小，脉间失绿，茎变短，植株显得小而矮；发育缓慢，叶片失绿，出现坏死斑点。3、钼•植物缺钼的共同症状是植株矮小，生长缓慢，叶片失绿，且有大小不一的黄色和橙黄色斑点，严重缺钼时叶缘萎蔫，有时叶片扭曲呈杯状，老叶变厚、焦枯，以致死亡。•缺钼发生在酸性土壤上，常常伴生锰和铝的毒害。在酸性土壤上施用石灰可防止缺钼。•典型症状：花椰菜“鞭尾病”，柑橘“黄斑病”。•豆科作物缺钼的症状与缺氮相似，但严重缺钼的叶片因有积累而致使叶缘出现坏死组织，且缺钼症状最先出现在老叶或茎中部的叶片，并向幼叶及生长点发展。•植物耐钼能力很强，100mg/kg的情况下，大多数植物并无不良反应。缺钼Mo4、锰植物缺锰症：叶片失绿并出现杂色斑点，而叶脉仍为绿色。燕麦“灰斑病”、豌豆“杂斑病”。植物缺锰临界水平：10－20mg/kg。锰中毒水平：600mg/kg，并引起缺铁失绿。5、铁植物缺铁从新叶开始，叶片叶脉间失绿，叶脉仍为绿色。严重时叶片出现坏死斑点，叶片逐渐枯死。根伸长受阻，根直径增加，并产生大量根毛。植物对缺铁的反应：双子叶植物：根产生大量酚类物质并释放到根际，酚类物质通过螯合作用和还原作用活化铁。禾本科植物：根大量分泌铁载体（phytosiderphore），简称PS，PS和Fe3+形成水溶性的复合体，并被植物吸收。田间单作，花生叶片缺铁失绿田间间作，花生不缺铁单作模拟试验，花生叶片缺铁失绿间作模拟试验，花生不缺铁5、利用作物间的根际互作提高花生铁效率,克服花生缺铁黄化症（Zuoetal.2000PlantandSoil220,13-25）6、铜植物体含铜量＜4mg/kg时，就有可能缺铜。缺铜明显影响禾本科作物的生殖生长，缺铜分蘖增加，秸秆产量高，不能结实。铜还影响花药和花粉的发育。禾本科植物缺铜时植株丛生（主茎丧失顶端优势），顶端逐渐变白。燕麦是缺铜的指示作物。果树缺铜，叶和果实褪色，顶梢枯死——顶枯病植物缺铜时花的颜色发生褪色——白瘟病一般植物铜含量＞20mg/kg时，植物就有可能中毒。铜中毒的症状：新叶失绿，老叶坏死，叶柄和叶背面出现紫红色。根生长受阻，侧根变短。（1）易溶的无机盐：硫酸盐、硝酸盐、氯化物、硼酸盐等。（2）溶解度小的无机盐：磷酸盐、碳酸盐、氧化物。（3）玻璃肥料：微量元素的盐与玻璃熔融、水淬。（4）螯合态：EDTA、DTPA、有机酸。（5）混合肥料：大量元素肥料中添加微量元素。（6）含微量元素的工农业副产品。三、微量元素肥料（一）微量元素肥料的种类1、铁肥：应用最多的是FeSO4.7H2O，0.2-1.0％喷施。(NH4)2SO4.FeSO4.