《土壤肥料学》PPT课件.ppt

第五章 植物的微量元素营养与微量元素肥料,四、锰的营养作用（一）质量分数、作用,植物体内锰的含量约为10300mg/kg，叶绿体中的含锰量较高，前期后期。水稻麦类大豆，指示作物燕麦。,几种作物体内锰的含量（mg/kg）,锰在叶绿体中具有结构作用(Mn-SOD)，叶绿体对锰的缺乏最为敏感。缺锰时，叶绿体内的基本结构单位类囊体不能形成片层。因此，锰虽然不是叶绿体的组成成分，但与叶绿体的合成有关。直接参与光合作用 在光合作用中，锰参与水的光解和电子传递。,H2O 2H+2e-+1/2O2,光叶绿体，Mn2+，Cl-,锰能活化硝酸还原酶，促进硝酸还原作用，对蛋白质合成有利，作物缺锰会使体内硝酸盐积累起来。锰能促进种子萌发和幼苗早期生长，同时锰有促进花粉萌发和花粉管伸长的作用，所以可以促进种子提早成熟，提高结实率。锰能控制细胞液的氧化还原电位，Mn2+Mn4+四价锰存在多时，使Fe2+Fe3+，降低铁的有效性，引起缺铁。,锰是植物体内许多酶的组成成分，也是某些酶的活化剂，如许多脱氢酶，羧化酶，激酶和氧化酶等。,（二）失调症 在成熟叶片中锰的含量为1020mg/kg（干重）时，即接近缺锰的临界水平。缺乏症：植物缺锰时，叶片失绿并出现黄褐色斑点，而叶脉保持绿色。缺锰植株往往有硝酸盐累积。典型症状：燕麦“灰斑病”、豌豆“杂斑病”；豆类“褐斑病”；甜菜“黄斑病”；,缺锰的大豆幼嫩叶片失绿，并有褐色斑点，但叶脉仍保持绿色。,燕麦缺锰：中间为燕麦，左为大麦，右为小麦（左图）；不规规的灰褐色损伤，连接在一起，导致叶片断裂折断（中）。下半部叶片普遍带有灰褐色长形斑点和条带；叶片折断，而叶基部仍然保持绿色；穗子中无籽粒（右）。,.,植物含锰量超过600mg/kg时，就可能发生毒害作用。锰中毒会诱发棉花和菜豆发生缺钙（皱叶病）。锰过多也易出现缺铁症状。,大豆锰毒：从叶缘开始，叶脉间失绿黄化，接着出现褐色坏死斑,番茄锰中毒：茎和叶柄，特别是节附近，出现坏死损伤，叶子萎焉下垂。,土壤活性锰分级,活性锰含量(mg/kg)丰缺程度 300 很高,土壤中锰的有效性与土壤pH及Eh有关:pH 8,锰以MnO2H2O形态沉淀；pH 9 4，每降低一个单位，溶液中的锰增加100倍；酸性土上锰的有效性高，石灰性土上锰的有效性低；土壤的通气状况差时，高价锰还原，有效性 提高。,四、缺锰矫正,硫酸锰 氯化锰锰矿泥,硫酸锰和氯化锰,硫酸锰 MnSO43H2O 含量26-28%粉红色晶体。易溶于水是常用的锰肥。氯化锰 MnCl24H2O 含量27%粉红色晶体。易溶于水。可做基肥、种肥或追肥，但主要用于种子处理和根外追肥，基肥用量每亩1-4千克。浸种浓度为0.05-0.1%硫酸锰溶液，浸12-24小时，拌种每500克种子用2-4克。根外追肥：大田作物为0.05-0.1%；果树0.3-0.4%。,锰矿泥,锰矿泥：含锰 6-22%难溶于水，是炼锰工业的废渣。只能做基肥用，每亩10-20千克。,五植物的铁素营养（一）植物铁的质量分数与分布,植物体内铁的含量一般为干物重的100300mg/kg(干重)，集中地存在于叶绿体中，叶片中含铁量最高，籽粒、块根、块茎较少。植物体内，90%的铁分布在叶绿体，其余10%的铁存在于细胞质和含有血红素蛋白或铁-硫蛋白等的其它细胞器中。在叶绿体中主要存在于类囊体膜上（3/5）。低于50 mg/kg可出现缺乏症状。桃、李、杏等果树和其它林木需铁较多，豆科植物、高粱和甜菜含铁也较高。,大多数植物的含铁量随植物种类和植株部位而有差异。蔬菜作物含铁量较高，而水稻、玉米的相对较低。豆科植物含铁量比禾本科植物高。不同植株部位铁含量也不相同，如禾本科植物秸秆中铁含量要要高于籽粒。,植物体内铁的的含量和分布,（二）生理作用,叶绿素合成所必需,在多种植物体内，大部分铁存在于叶绿体中。铁不是叶绿体的组分，但合成叶绿素必须有铁存在。缺铁时叶绿体结构被破坏，导致叶绿素不能形成。严重缺铁时，叶绿体变小，甚至解体或液泡化。铁在植物体内移动性很小，植物缺铁常在幼叶上表现出失绿症。铁与光合作用有密切的关系。它不仅影响光合作用中的氧化还原系统，而且参与光合磷酸化作用，直接参与CO2还原过程。,参与体内氧化反应和电子传递,氧还反应与电子传递的实质是三价的铁离子和二价的亚离子之间的化合价变化和电子得失。铁与某些有机物结合形成铁血红素或进一步合成铁血红素蛋白，其氧化能力即可提高千倍、万倍。这些不同种类的含铁蛋白质，作为重要的电子传递或催化剂，参与植物体内多种代谢活动。固氮酶是豆科植物固氮所必需，它由两个非血红蛋白组成。其一钼铁蛋白；其二铁氧还蛋白。在豆科植物的根瘤中还有一种粉红色的豆血红蛋白，它是铁卟啉（血红素）和蛋白质的复合物，为固氮酶的活动创造一个无氧的环境。,Fe3+e-Fe2,参与植物呼吸作用,铁是一些与呼吸作用有关酶的成分。如：细胞色素酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等都含有铁。,表 植物体内的含铁酶,线粒体、叶绿体,Cu,1,细胞色素a、a3、c、b、f等,微粒体,-,1,过氧化氢酶,微粒体,-,1,过氧化物酶,叶肉细胞质,Mo,8,硝酸还原酶,4S（4 FAD，4FMN）,4S、2Mo、2 FAD,2S,2 4S、FAD、Vb6,4S,18或24S，2Mo,2S,其它辅基,4 16,亚硝酸还原酶等,4,黄嘌呤氧化酶,线粒体,2 3,乌头酸酶,线粒体,428,琥珀酸脱氢酶等,根瘤菌,4,铁蛋白,根瘤菌,18或24,固氮酶（钼-铁蛋白）,叶绿体,2,铁氧还蛋白,存在位置,Fe原子数/1分子蛋白,酶种类,植物对铁的吸收,Fe2+是植物吸收的主要形式，螯合态铁也可被吸收，而Fe3+在高pH条件下溶解度很低，大多数植物都很难利用。植物吸收铁受多种离子的影响，Mn2+、Cu2+、Mg2+、K+、Zn2+等，它们与Fe2+有明显的竞争作用。当 Fe2+被根吸收后，大部分在根细胞中被氧化为Fe3+，并被柠檬酸螯合，通过木质部被运输到地上部。,（三）植物铁的缺乏与过剩1、植物缺铁：首先表现为迅速生长的幼叶缺绿黄白化，叶面均匀失绿，而叶脉保持绿色。类似于缺锰，但无坏死斑点，双子叶作物网格花叶，单子叶条纹花叶。高粱缺铁：新叶脉间失绿，叶脉仍然保持绿色，严重时，叶子几乎全部变白；大豆缺铁：脉间黄化，严重时，整个植株白化；棉花和马铃薯缺铁：脉间失绿，出现网状叶脉；玉米缺铁：叶脉间呈现鲜黄色，顶叶和幼叶叶片黄化严重，继而叶片漂白，灼伤；番茄缺铁：顶部叶片黄化，呈现网状叶脉，最后叶片由黄色和乳白色变成漂白色，失绿叶片半坏死；果实绿色，成熟时为橙色；,植物缺铁症状不仅在幼叶表现，植物的根系形态也会出现明显的变化如：根的生长受阻，产生大量根毛等。植物缺铁时根中可能有有机酸积累，其中主要是苹果酸和柠檬酸。,植物缺铁及其对缺铁的反应,IRON DEFICIENCY,植物缺铁及其对缺铁的反应,适应性机理：受植物体内铁营养状况调节和控制的机理和非适应性机理：不受植物体内铁营养状况调节和控制的机理,在缺铁环境下，植物产生一些适应机理机理I：双子叶和非禾本科植物缺铁时，原生质膜上可诱导产生还原酶，并提高其活性；此时受酶控制的质子（H+）向膜外泵出H+，使根际值降低，以提高铁的有效性；而且在根表皮中形成有助于运输的转移细胞。,铁螯合物在原生质膜上还原、分离的示意图,植物缺铁及其对缺铁的反应,机理II：禾本科植物在缺铁条件下，大量分泌铁载体（phytosiderophore，简称PS），它对铁有活化作用，因而通常禾本科植物很少出现缺铁症。,禾本科植物耐低铁营养条件机理的示意图,在排水不良的土壤和长期渍水的水稻土上经常会发生亚铁中毒现象。当水稻叶片中亚铁含量300mg/kg时，可能出现铁的毒害作用。造成亚铁毒害的原因可能是植物吸收亚铁过多导致氧自由基的产生。铁中毒的症状表现为老叶上有褐色斑点，根部呈灰黑色，易腐烂。防治的方法是：适量施用石灰，合理灌溉或适时排水晒田等。也可选用优良品种。,亚铁的毒害,2、植物铁过剩：在酸性水稻田，铁过剩，发生赤枯病，叶片表现为青铜色。,玉米缺铁,燕麦缺铁：新叶叶脉间黄化，穗及穗下叶黄化。,小麦缺铁：叶片严重黄化，幼叶最严重；失绿叶片坏死。,水稻缺铁：左上为大田缺铁；右上为缺铁的叶片；左下为施用稻草矫正缺铁，右下为施用硫酸亚铁矫正。,花生缺铁,上为葡萄缺铁，下为苹果缺铁脉间失绿，细脉呈网纹状，后期叶缘出现褐斑,三叶草缺铁：幼叶严重失绿黄化。叶尖干枯。,果树缺铁,水稻铁中毒：青铜色叶片,土壤有效铁分级：,有效铁含量mg/kg 评价 10 高有效铁可用DTPA浸提，用原子吸收测 定。,六、缺铁矫正,硫酸亚铁 硫酸亚铁铵 EDTA-FeEDDHA-Fe,硫酸亚铁,主要成分：FeSO47H2O 含量（%）19-20%主要性质：淡绿色晶体，易溶于水是常用的铁肥施用要点：根外追肥浓度一般为0.2-0.5%，也有用0.3-1%溶液缓缓注入果树树干的做法,硫酸亚铁铵,主要成分：(NH4)2SO4FeSO46H2O 含铁14%主要性质：淡棕色晶体，易溶于水，是常用的铁肥施用要点：用法与硫酸亚铁相似，如根外追肥。,六、植物的铜素营养,植物需铜数量不多，大多数植物的含铜量均为干物重的220mg/kg，豆科作物高于禾本科作物，且多集中于幼嫩的组织中和根系，茎最低。参与植物体内的氧化还原反应，是许多氧化酶的成分，细胞色素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶、漆酶成分，它们是植物体内重要的酶类。参与氮代谢，缺铜时，可溶性含氮化合物增加，而蛋白质含量降低；铜影响豆血红蛋白的合成，促进根瘤的固氮，施铜肥可提高豆科作物的固氮量。,促进花器官的发育 缺铜明显影响禾本科作物的生殖生长。麦类作物的分蘖数增加，秸秆产量高，但却不能结实。小麦孕穗期对缺铜敏感，表现为花药形成受阻而且花药和花粉发育不良，生活力差。施铜肥后，籽粒产量有明显增高。,铜是叶绿体蛋白质体蓝素的组成成分。质体蓝素在光合作用中参与了电子的传递。当缺铜时，常使光合作用减弱。铜与色素可形成配合物，对色素具有稳定作用。,缺铜的叶片常为蓝绿色,参与光合作用,缺铜病症,1、植株矮化，幼叶黄化变形，顶端分 生组织坏死。2、禾谷类作物分蘖增多，植株丛生，叶尖发白。3、果树缺铜，顶叶成簇状，顶梢枯死，新 梢萎缩，“顶枯病”。,缺铜的症状,缺铜一般表现为顶端枯萎，节间缩短，叶尖发白，叶片变窄变薄，扭曲，繁殖器官发育受阻、裂果。草本植物的“开垦病”最早在新开垦地上发现，病株穗部变形，结实率低。,小麦缺铜：抽穗困难；即使抽出，籽粒生产受到限制；穗子顶部黄化弯曲。穗包叶黄化、变形成螺旋状。,铜过剩 植物的铜过剩的症状与缺铁症状类似，生长受到严重抑制，铁的吸收减少，新叶失绿，老叶坏死，叶柄和叶的背面出现紫红色；根系生长受阻，主根的伸长受阻，侧根变短。一般当植物体内铜达到 20 50ppm时，出现铜中毒。,甜菜铜中毒：生长受到严重抑制，幼叶表现出类似于缺铁的黄化症状，接着叶脉间出现坏死。,四、常用铜肥及施用,硫酸铜 含铜渣,硫酸铜,CuSO45H2O 含 铜24-25%蓝色晶体，易溶于水，是常用的铜肥。基肥每亩1-2千克，每隔3-5年施一次。拌种每500克种子用量不超过1-2克（最安全为0.3-0.6）。浸种浓度为0.01-0.05%,浸12小时。根外追肥浓度为0.02-0.04%，并可在溶液中加少量熟石灰（0.15-0.25%）,以防药害。,含铜渣,含 铜0.3-1%难溶于水，又称黄铁矿渣，是炼铜工业的废渣。只能做基肥用，每亩5-6千克。,一、含量多少顺序：FeMnZnBCuMo影响因素：成土母质、气候条件等二、形态与转化矿物态 水溶态 交换态(有效态)(吸附态),风化 吸附 解吸,第二节 土壤中微量元素的 含量、形态和转化,影响微量元素有效性的因素1.土壤pH值：偏酸：Fe、Mn、Zn、Cu、B 中偏碱：Mo有效性较高2.土壤有机质3.土壤质地4.土壤Eh5.土壤磷酸盐含量6.土壤盐分状况,三、可能缺素的土壤缺Fe/Mn/Zn/Cu：北方石灰性土 或酸性土施用过量石灰时缺B：有效硼低的土壤缺Mo：南方酸性红壤地区缺Cu：有机质土,氯的营养特性,氯,一、植物体内氯的含量和分布,氯广泛存在于自然界中，7种必需的微量元素中，植物含氯量最高，含氯10%的植物并不少见。在植物体中，氯以离子态存在，流动性强。Cl-的移动与蒸腾作用有关。植物对氯的吸收属逆化学梯度的主动吸收过程，吸收速度一般很快。氯在植物体内的运输可能以共质体途径为主。氯的分布特点是：茎叶中多，籽粒中少。,二、氯的营养功能,（一）参与光合作用 氯作为锰的辅助因子参与水的光解反应，氯的作用位点在光系统II。（二）调节气孔运动 K+流入保卫细胞时，由于缺少苹果酸根，需由Cl-作为陪伴离子。,二、氯的营养功能,（三）激活H+-泵ATP酶 在液泡膜上存在一种需要氯化物激活的H+-泵ATP酶。（四）抑制病害发生,二、氯的营养功能,（五）其它作用 在许多阴离子中，Cl-是生物化学性质最稳定的离子，它能与阳离子保持电荷平衡，维持细胞内的渗透压。氯化物能激活天冬酰胺合成酶，在氮素代谢中有中要作用。适量的氯有利于碳水化合物的合成和转化。,施用含氯肥料对菜豆中碳水化合物含量的影响,肥料种类 总碳水化合物 蔗糖（葡萄糖+果糖）淀 粉,（mg/g干物质）（mg/g干物质）（mg/g干物质）,KCl 58.7 20.8 10.0K2SO4 42.5 7.0 7.8,三、植物缺氯与氯害的症状,缺氯的一般症状是：叶片失绿、凋萎。番茄缺氯时，首先是叶片尖端出现凋萎，而后叶片失绿，进而呈青铜色，逐渐由局部遍及全叶而坏死，根系生长不良，表现为根细而短，侧根少；还表现为不结果。甜菜缺氯的症状是：叶细胞的增殖速率降低，叶片生长明显缓慢，叶面积变小，并且叶脉间失绿。,第三节 微量元素肥料的种类、性质和合理施用,一、微肥的种类和性质按元素种类分：硼肥、锌肥、钼肥、锰肥、铜肥、铁肥、含氯肥料,2.按化合物类型分纯化学药品：易溶，易被氧化和被吸附固定。（多喷施）有机螯合物：水溶，不易氧化，效果好复合或混合肥料：养分均衡，施用方便矿渣或废渣：难溶，缓效性，作基肥,二、微肥的合理施用（一）施用方法1.基肥：如矿渣，多与有机肥混合匀施2.种肥：Zn、Mo、Mn、Cu(1)拌种，0.51g/kg种子；(2)浸种，浓度0.010.05%；(3)蘸秧根3.追肥：B、Zn、Mo、Mn、Fe、Cu(1)叶面喷施，叶面喷施，常用浓度为0.010.02%(2)涂刷、注射等,施用微量元素肥料的方法很多，根据不同的条件和目的，可作基肥、种肥或追肥。使用时可直接施入土壤，也可用于作物某个部分，例如，种子处理或根外喷施等。,微量元素肥料一般施用技术,1.土壤施肥,(1)常采用条施或穴施，用这种方法，微量元素肥料的利用率较低。利用工业上含微量元素的废弃物做肥料时，多采用此种方法。土壤施用微量元素肥料有后效，一般可34年施用一次。(2)许多微量元素从缺乏到过量间的浓度范围相当狭窄，因此施入土壤的微量元素肥料必须均匀，或施用含微量元素的大量元素肥料，如含硼过磷酸钙，含某种微肥的复合肥料等。也可把微肥元素肥料混拌在有机肥料中施用。,2.植物体施肥,是微量元素肥料最常用的施用方法。它包括种子处理(拌种、浸种)、沾秧根和根外喷施。,植物体施肥,拌种 用少量温水将微量元素肥料(以下简称微肥)溶解，配成较高浓度的溶液，喷洒在种子上，边喷边搅拌，使种子沾有一层微肥溶液，阴干后播种。拌种所用肥料虽比浸种多，但种子吸水比浸种少，比较安全。拌种时微肥用量一般为每500克种子用13克，最好能预先做预备试验，确定最佳适用量。浸种 种子吸收含有微肥的水溶液，肥料随水进入种皮。微肥浸种常用的浓度是0.010.1，时间一般为1224小时。沾秧根 是对水稻及其它移栽作物的特殊施肥方法，操作简便，效果良好。用于沾秧根的肥料应没有损害幼根的有害物质，酸碱性不可太强。,植物体施肥,（4）根外喷施 根外喷施是经济、有效施用微肥的方法。其用量只相当于土壤施肥用量的1/51/10。常用的浓度为0.010.1，具体用量应随作物种类、植株大小等而定。叶片及背面的气孔都能吸收肥料溶液，因此喷施时以两面均沾湿为好。为了提高喷施的效果，一般宜在无风的下午到黄昏前喷施，可防止肥料溶液很快变干。有时还可用“湿润剂”降低溶液的表面张力，增大溶液与叶片的接触面积，以提高喷施效果。,土壤施肥与植物体施肥比较,土壤施肥特点：有后效，一般3-4年使用一次；土壤条件对肥效有影响。植物体施肥特点：节约肥料，肥效迅速。一般只能满足作物某个时期生长的需要，而不能满足整个生长过程的需要。,3.提高微量元素肥料肥效的因素,（1）作物对微量元素的反应（2）土壤供肥能力（3）配合施用大量元素肥料（4）施用量和施肥技术,（1）作物对微量元素的反应,选择相应的微量元素肥料施在敏感程度高的作物上。例如，豆科作物需钼比禾本科作物多，因为钼是硝酸还原酶和固氮酶的组成成分。从生产实践中了解作物的营养特性及对各种微量元素养分的反应。例如许多果树对微量元素养分要求比一年生的大田作物迫切，应优先考虑在果园中喷施微量元素肥料。,（2）土壤供肥能力,a 土壤是否缺乏某种微量元素与母质和成土过程有关；b 微量元素的有效性受许多条件的影响，尤其是pH影响最为明显。北方石灰性土壤pH均在7.5以上，土壤碱性会降低铁、硼、锰、铜、锌的有效性，而钼有效性却有所提高。因此，施用时应有针对性。此外，酸性土壤上石灰施用过多也会造成诱发性缺硼、锌等。在我国南方红壤、砖红壤上施用钼肥是有效果的。,（3）配合施用大量元素肥料,（1）微量元素与N、P、K同等重要，不可代替；（2）在生产中作物对大量元素需要量大，而且经常缺少，需要补充，而微量元素肥料只有在满足作物对大量元素养分要求的基础上，才会有良好的肥效。,三、合理施用的注意事项1.土壤的供应状况微量营养元素从缺乏到毒害的范围很窄，如B、Mo、Cu多引起毒害。2.植物的需求特性把微肥用在需要量较多的植物上3.天气状况4.与其它营养元素的关系,微肥施用中应注意的问题,5.严格控制用量，力求施用均匀6.配合其他肥料7.原则：必须坚持适时、适量和均匀,四、作物缺少微量元素的诊断,外形诊断根外喷施诊断 植株化学诊断,1、外形诊断,植株形状：植株矮小，茎节间短，叶小簇生，叶片肥厚，粗糙发皱。叶片颜色：叶片失绿，脉间失绿黄化，脉纹清晰绿色，幼叶黄色，甚至发展为白色，褐色小斑点。,2、根外喷施诊断,配制一定浓度的某微量元素溶液，浓度一般为0.10.2%，喷洒、涂抹在病株叶部。观察施肥前后叶色、长相变化，如果叶片有所恢复，或新叶出生后叶色正常，则可确认该作物缺乏那种微量元素。,3、植株化学诊断,植株化学诊断：通过对正常植株和病株在一定时期取样分析对养分含量进行对比,