植物钾素营养及钾肥

1、请做好请做好上课准备上课准备土壤与植物营养西北农林科大西北农林科大资源环境学院资源环境学院李新平土壤与植物营养土壤与植物营养第第 0 章章 绪论绪论第一章第一章 土壤的基本物质组成土壤的基本物质组成第二章第二章 土壤的基本性质土壤的基本性质第三章第三章 植物营养基本理论植物营养基本理论第四章第四章 化学肥料与施肥化学肥料与施肥第五章第五章 微肥与复合肥微肥与复合肥第六章第六章 有机肥有机肥第四章第四章 化学肥料与施肥化学肥料与施肥1 植物的氮素营养与氮肥植物的氮素营养与氮肥2 植物的磷素营养与磷肥植物的磷素营养与磷肥3 植物的钾素营养与钾肥植物的钾素营养与钾肥3 植物的钾营养及钾肥植物的钾营养

2、及钾肥3.1 植物的钾营养植物的钾营养 3.2 植物的土壤钾素营养植物的土壤钾素营养3.3 常用钾肥的种类、性质和施用常用钾肥的种类、性质和施用3.4 钾肥的合理施用钾肥的合理施用3.1 植物的钾营养植物的钾营养3.1.1 钾在植物体内的含量、钾在植物体内的含量、 形态与分布形态与分布3.1.2 钾的生理功能钾的生理功能3.1.3 作物的缺钾症状作物的缺钾症状3.1.1 钾在植物体内的含量、形态与分布钾在植物体内的含量、形态与分布一般作物体内的钾含量（一般作物体内的钾含量（K2O）为）为0.3%5%（干重），（干重），与氮素相当，高于磷素的含量。钾在作物体内的含量因作与氮素相当，高于磷素的含量

3、。钾在作物体内的含量因作物和器官的不同有很大差异（下表）。就不同器官来看，物和器官的不同有很大差异（下表）。就不同器官来看，谷类作物种子中含量较低，而茎杆中钾的含量则高。此外，谷类作物种子中含量较低，而茎杆中钾的含量则高。此外，薯类作物的块根、块茎含钾量也比较高。薯类作物的块根、块茎含钾量也比较高。 钾在作物体不构成任何结构物质或化合物，而是呈游钾在作物体不构成任何结构物质或化合物，而是呈游离状态存在。它以无机盐的形式存在于细胞质或吸附在原离状态存在。它以无机盐的形式存在于细胞质或吸附在原生质胶体表面。钾在作物体内的移动性很强，随着作物的生质胶体表面。钾在作物体内的移动性很强，随着作物的生长，

4、钾不断地向代谢作用旺盛的部位转移。因此在幼叶、生长，钾不断地向代谢作用旺盛的部位转移。因此在幼叶、幼芽和根尖中，钾的含量极为丰富。钾的再利用率也高。幼芽和根尖中，钾的含量极为丰富。钾的再利用率也高。缺钾症首先出现在老叶，或中、下部叶。缺钾症首先出现在老叶，或中、下部叶。作物作物部位部位含钾（含钾（K2O）%作物作物部位部位含钾（含钾（K2O）%小麦小麦籽粒0.61水稻籽粒0.30茎秆0.73茎秆0.90棉花棉花种子0.90马铃薯块茎2.28茎秆1.10叶片1.81玉米玉米籽粒0.40糖用甜菜跟2.13茎秆1.60叶片5.01谷子谷子籽粒0.20烟草叶片4.10茎秆1.30茎2.80主要农作物中

5、钾的含量（彭克明，主要农作物中钾的含量（彭克明，19871987）3.1.2 钾的生理功能钾的生理功能1）维持细胞膨压，促进植物生长）维持细胞膨压，促进植物生长 细胞的正常结构和形态的维持需要一定的渗透压，细胞的正常结构和形态的维持需要一定的渗透压，K+和和CI-维持植物细胞渗透压的主要离子。缺钾时，渗维持植物细胞渗透压的主要离子。缺钾时，渗透压降低，水分减少，细胞伸展受到影响。透压降低，水分减少，细胞伸展受到影响。Mengel（1982）认为，对于细胞的正常伸展来说，渗透压）认为，对于细胞的正常伸展来说，渗透压4105 pa 是不够的。由于膨压小，细胞不能充分伸长，是不够的。由于膨压小，细胞

6、不能充分伸长，因而叶面积减少，节间缩短，茎变细，抗性降低。缺因而叶面积减少，节间缩短，茎变细，抗性降低。缺钾时膨压减小，水分不足，生物膜、细胞器等受到损钾时膨压减小，水分不足，生物膜、细胞器等受到损害，代谢活动不能正常开展。害，代谢活动不能正常开展。2）调节气孔的运动）调节气孔的运动 钾离子通过在气孔的保卫细胞和相邻的叶肉细胞中的流动来调节气孔开闭。气孔状态K+Na+CI-渗透压（巴）气孔孔径（微米）10-14克当量张开4240223512关闭2000192气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮组织保卫细胞内各种离子的浓度气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮组织保卫细胞内各种离子的浓度 3）提高酶活性）提高酶活性

7、钾是生物体中很多酶的活化剂。植物体中约有钾是生物体中很多酶的活化剂。植物体中约有60多种多种酶需要在酶需要在K+离子的参与下才能充分活化。这些酶包括合离子的参与下才能充分活化。这些酶包括合成酶、氧化还原酶和转移酶类等。其活化特点是需要较高成酶、氧化还原酶和转移酶类等。其活化特点是需要较高的的K+浓度（浓度（4080mM），而其它离子在该浓度时对植物），而其它离子在该浓度时对植物就会产生毒害。一般植物细胞的钾浓度为就会产生毒害。一般植物细胞的钾浓度为150mM。 （ 1）合成酶类：）合成酶类：乙酰辅酶乙酰辅酶A、NAD合成酶、谷胱甘肽合成酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、苹果酸合成酶等合成酶、淀粉

8、合成酶、苹果酸合成酶等 （ 2）氧化还原酶：）氧化还原酶：甘油酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、甘油酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶等琥珀酸脱氢酶等 （ 3）转移酶类：）转移酶类：丙酮酸激酶、丙酮酸激酶、6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 其它：其它：ATP酶等酶等 辅酶酶蛋白全酶KK日期叶绿素含量（毫克/克鲜重）K1K2K37月20日0.72.42.57月25日1.21.31.37月27日/0.81.27月31日/0.50.68月2日/0.10.4小麦灌浆期上部节间的叶绿素含量与供钾关系小麦灌浆期上部节间的叶绿素含量与供钾关系 （H.E.HaederH.E.Haeder，19811981）4）促进光合作

9、用和同化物的运输）促进光合作用和同化物的运输（1）促进叶绿体合成）促进叶绿体合成作物作物干物质中含干物质中含K2O%叶绿体生成量叶绿体生成量ATPmolmg-1chlh-1蚕豆蚕豆3.702161.0143菠菜菠菜3.532951.14185向日葵向日葵4.701021.6068钾对叶绿体中钾对叶绿体中ATPATP合成的影响合成的影响（2）调节气孔开闭）调节气孔开闭（3）促进类囊体膜上的电子传递，增加）促进类囊体膜上的电子传递，增加ATP形成。形成。（4）增加光合作用）增加光合作用 钾离子进入细胞质，有利于维持叶绿体膜两边的电势差，从而保证光合作用顺利进行。增加光呼吸、减少暗呼吸。叶子中K含量

10、（%干重）CO2同化率（mgcm-2h-1）光呼吸（dpm cm-2h-1）暗呼吸（mgcm-2h-1）1.2811.04.07.561.9821.75.873.343.8434.09.663.06钾对同化、光呼吸和暗呼吸的影响（钾对同化、光呼吸和暗呼吸的影响（PeoplePeople，19791979）14C存在部位存在部位占总标记物的占总标记物的%+K-K标记叶的叶片标记叶的叶片54.395.4标记叶的叶鞘标记叶的叶鞘14.33.9标记叶的节标记叶的节9.70.6标记叶上部的叶和节标记叶上部的叶和节1.90.1标记叶节以下的茎标记叶节以下的茎20.10.04钾对甘蔗中标记光合产物输送的影响

11、钾对甘蔗中标记光合产物输送的影响（HaartHaart）（5）促进碳水化合物的运输促进碳水化合物的运输 钾能促进光合产物的向贮藏器官的运输， 增加库的贮存。作物作物KCI浓度（摩尔）浓度（摩尔）ADP生成量（毫生成量（毫微摩尔）微摩尔）相对量（相对量（%）大麦大麦053.41000.172.3135水稻水稻037.51000.151.1136培养介质中钾浓度对水稻和大麦种子中淀粉酶活性的影响培养介质中钾浓度对水稻和大麦种子中淀粉酶活性的影响 （HeaederHeaeder，19811981）5）钾可促进淀粉的合成）钾可促进淀粉的合成 钾可提高淀粉酶活性，促进淀粉合成，抑制籽粒中ABA活性，延长

12、淀粉合成时间。处理处理ABA（毫微克（毫微克粒粒-1）抽穗至完抽穗至完熟天数熟天数麦粒重麦粒重（毫克）（毫克）抽穗天数抽穗天数28353844缺钾缺钾7.713.446.52.24616.0足钾足钾3.74.4/9.47534.4钾对小麦籽粒中钾对小麦籽粒中ABAABA含量、灌浆期和粒重的影响含量、灌浆期和粒重的影响 （HaederHaeder，19811981）6）促进脂肪代谢）促进脂肪代谢 在脂肪合成过程中有在脂肪合成过程中有2个酶需要个酶需要K+。乙。乙酰辅酶酰辅酶A合成酶需要合成酶需要K+ ；乙酰辅酶；乙酰辅酶A羧化酶羧化酶需要需要K+ 、Mg2+、Mg-ATP等共同作用才能等共同作用

13、才能发挥作用。发挥作用。7）促进氮代谢）促进氮代谢（1 ）促进硝态氮的吸收、运输和还原）促进硝态氮的吸收、运输和还原（2）促进蛋白质合成）促进蛋白质合成（3）促进豆科作物固氮）促进豆科作物固氮（4）减少铵害和有害胺类的毒害作用）减少铵害和有害胺类的毒害作用项目项目40%田间持水量田间持水量80%田间持水量田间持水量-K+K-K+K干物重（克干物重（克/盆）盆）58.565.664.680.4叶片含钾量（叶片含钾量（K%干重）干重）0.42.60.42.9水的消耗（升水的消耗（升/盆）盆）34.030.140.540.5蒸腾系数蒸腾系数581459624504钾对于亚麻蒸腾系数的影响钾对于亚麻蒸

14、腾系数的影响8）提高作物的抗逆性）提高作物的抗逆性（1）提高作物的抗旱性）提高作物的抗旱性 钾充足时，吸水能力强，对蒸腾的调节能钾充足时，吸水能力强，对蒸腾的调节能力强，保水力强。力强，保水力强。施钾量（施钾量（K2O公斤公斤/亩）亩）玉米幼苗受冻情况（玉米幼苗受冻情况（%）7.455513.52024.82145.015不同钾肥用量对玉米抗霜冻的影响（不同钾肥用量对玉米抗霜冻的影响（Trier weilerTrier weiler）（2）提高作物的抗冻性）提高作物的抗冻性细胞膜的相变温度与其不饱和脂肪酸的含量有关，细胞膜的相变温度与其不饱和脂肪酸的含量有关，不饱和脂肪酸含量越高，相变温度越低

15、。而钾充足时，不饱和脂肪酸含量越高，相变温度越低。而钾充足时，细胞膜的不饱和脂肪酸的比例较高；细胞的渗透势低，细胞膜的不饱和脂肪酸的比例较高；细胞的渗透势低，防止脱水和结冰。提高抗冻、抗寒性。防止脱水和结冰。提高抗冻、抗寒性。（3）增强作物抗盐性）增强作物抗盐性Schleiff和和Finck试验：使得小麦的耐盐能力由试验：使得小麦的耐盐能力由0.2%提高到提高到0.5%（4）增强作物抗倒伏能力）增强作物抗倒伏能力磷酸钾用量磷酸钾用量（克（克/盆）盆）水稻干重水稻干重（克（克/盆）盆）Fe含量含量（ppm）K+浓度（浓度（%）青铜病发生青铜病发生情况情况05.820700.25严重严重113.8

16、15150.90明显明显218.114501.20明显明显323.110951.30轻微轻微钾对越南硫酸盐土中水稻铁的吸收和和青铜病的发生钾对越南硫酸盐土中水稻铁的吸收和和青铜病的发生（5）增强作物对生理性病害的防治）增强作物对生理性病害的防治 在不良土壤环境中，钾可增强根系氧化力，减少作物对铁、锰等元素的吸收，从而减轻其生理病害，如青铜病。（6）增强作物对病虫害的抗性）增强作物对病虫害的抗性 施肥能减轻真菌、细菌和病毒性病害；也对虫害有一施肥能减轻真菌、细菌和病毒性病害；也对虫害有一定的作用。适量施钾一般可减少水稻的胡麻叶癍病、白定的作用。适量施钾一般可减少水稻的胡麻叶癍病、白叶枯病、稻瘟病

17、、纹枯病；麦类赤霉病、纹枯病、白粉叶枯病、稻瘟病、纹枯病；麦类赤霉病、纹枯病、白粉病、小麦锈病；玉米黑粉病、大、小叶斑病；甘薯疮痂病、小麦锈病；玉米黑粉病、大、小叶斑病；甘薯疮痂病；棉花枯萎病、黄萎病；黄麻枯萎病、根腐病；柑橘病；棉花枯萎病、黄萎病；黄麻枯萎病、根腐病；柑橘黄脓病；苹果腐烂病；茶树炭疽病等。黄脓病；苹果腐烂病；茶树炭疽病等。 原因：原因：增强细胞表皮厚度，促进细胞木质化程度；增强细胞表皮厚度，促进细胞木质化程度； 增加植物体内的酚类含量减少可溶性含氮化合物及可溶增加植物体内的酚类含量减少可溶性含氮化合物及可溶性糖类，减少病原微生物的营养防止性糖类，减少病原微生物的营养防止-SH

18、氧化，增加膜氧化，增加膜的稳定性。的稳定性。病原病原总数总数发病率减少发病率减少（%）未变（未变（%）发病率增加发病率增加（%）真菌病害真菌病害740711118昆虫与螨昆虫与螨230591625线虫线虫5442454病毒病毒116411445细菌细菌68751213总数总数1209651223钾对于抑制病虫害发生的作用（引自钾对于抑制病虫害发生的作用（引自PerrenoudPerrenoud）处理处理NPNPK1NPK2木质素含量木质素含量（%干物质）干物质）26.927.529.3水稻细胞木质化程度与施钾是关系水稻细胞木质化程度与施钾是关系3.1.3 作物的缺钾症状作物的缺钾症状一般作物缺

19、钾首先表现为： 生长停滞，叶色变暗；抗旱力下降； 从老叶的叶尖和叶缘开始出现带白色的、黄色的或橙色的褪绿斑点或条带。有些品种可以出现分布不规则的褪绿斑点。但所有情况下，症状都是从叶梢开始，而基部常常仍然保持绿色。褪绿区坏死，组织死亡，叶片干枯早落病症蔓延到幼嫩叶片，最后真个植株可能死亡罹病植株根系发育不良，常常腐烂易感染病害作物的产量、品质下降。柑橘缺钾：老叶脱落，幼叶沿叶尖、叶缘干枯 缺钾植株的的老叶烧焦状黄化，变干成纸状；症缺钾植株的的老叶烧焦状黄化，变干成纸状；症状开始在叶尖和叶缘，逐渐扩展到叶脉间的叶肉。状开始在叶尖和叶缘，逐渐扩展到叶脉间的叶肉。黄瓜的茎端（黄瓜的茎端（stem en

20、d）不能膨大。）不能膨大。Bluish green, with slight marginal and intervenal chlorosis, followed by marginal scorching, either brown or grayish brown color. 蓝绿色的叶片，叶缘和叶脉间失绿黄化，接着叶缘呈现烧焦状。或者叶片为褐色或灰褐色。 大麦：生长矮小，抽穗少 而不正常；叶片蓝绿色，老叶从叶尖到叶缘开始干枯，叶片上出现条带。在缺钾严重时，出现白斑状损伤。 玉米缺钾：玉米缺钾：节间短，叶片相对长，叶缘和叶节间短，叶片相对长，叶缘和叶尖变褐，失绿黄化。根系差，不耐旱。尖

21、变褐，失绿黄化。根系差，不耐旱。 燕麦缺钾：燕麦缺钾：叶片和茎呈蓝绿色；老叶从叶片和茎呈蓝绿色；老叶从叶尖开始坏死，枯萎、凋谢叶尖开始坏死，枯萎、凋谢。马铃薯缺钾：马铃薯缺钾：生长较矮，灌簇状；叶片蓝绿色、生长较矮，灌簇状；叶片蓝绿色、叶脉间轻微的黄化，边沿烧焦状，叶面上有褐斑。叶脉间轻微的黄化，边沿烧焦状，叶面上有褐斑。小麦缺钾小麦缺钾梨树缺钾：梨树缺钾：叶片深褐色，叶缘烧焦状。3.2 土壤中的钾及其有效性土壤中的钾及其有效性3.2.1 土壤中钾的含量和形态土壤中钾的含量和形态3.2.2 土壤中钾的转化土壤中钾的转化3.2.3 土壤中钾的有效性及其影响因素土壤中钾的有效性及其影响因素3.2.

22、1 土壤中钾的含量和形态土壤中钾的含量和形态1)土壤中的钾含量土壤中的钾含量 地壳平均含钾量越为地壳平均含钾量越为2.6%，大部分束缚在原生矿，大部分束缚在原生矿物或次生矿物中。土壤含钾量取决于母质和分化物或次生矿物中。土壤含钾量取决于母质和分化程度。粘质土壤含钾量高，而砂质土壤含钾量低。程度。粘质土壤含钾量高，而砂质土壤含钾量低。 我国土壤含钾量一般为我国土壤含钾量一般为0.52.5%，高的可达高的可达5%以上，平均为以上，平均为1.2%。淮河以北的土壤大多含。淮河以北的土壤大多含K2O1.8 2.6%，淮河以南的土壤含淮河以南的土壤含K2O在在0.6 4.0%，而广东南部、海南岛和云南等地

23、的含而广东南部、海南岛和云南等地的含钾钾量为量为0.1 3.9%。2)土壤钾的形态土壤钾的形态(1) 水溶性钾水溶性钾 一般一般1 10ppm(2)交换性钾交换性钾 一般为一般为40 600ppm，p位吸附的钾位吸附的钾 与溶液中的钾平衡性好与溶液中的钾平衡性好(3)非交换性（缓效性钾）非交换性（缓效性钾） 存在于存在于2：1黏土矿物黏土矿物 晶格固定的钾，及黑云母、水化云母中的晶格固定的钾，及黑云母、水化云母中的 钾。一般含量钾。一般含量50 750ppm(4)矿物钾：一般含量为矿物钾：一般含量为0.5% 2.5%。矿物种类矿物种类K2O含量含量矿物种类矿物种类K2O含量含量钾长石钾长石41

24、5伊利石伊利石4 7钙钙-钠长石钠长石0 3蛭石蛭石0 2白云母白云母7 11绿泥石绿泥石0 1黑云母黑云母6 10蒙脱石蒙脱石0 0.5一般矿物的含钾量一般矿物的含钾量钾源燕麦吸收的钾量（毫克/盆）2种提取剂所提取的钾量*水含CO2水K2SO4253/黑云母2024.3743.4白云母1774.0228.1正长石623.3915.6微斜长石133.0010.2矿物钾对作物的有效性（矿物钾对作物的有效性（J.K.PlunnerJ.K.Plunner，19181918）3.2.2 土壤中钾的转化土壤中钾的转化化学形态矿物钾非交换性钾交换性钾水溶性有效性难溶性钾缓效钾速效性钾钾的存在部位长石、白云

25、母等结构内2：1型黏土矿物晶层内，黑云母、水化云母结构内颗粒表面，或P位点溶液中保持力配位作用层间吸附、配位作用静电引力平衡关系风化扩散（缓慢）交换（迅速）扩散系数约10-2310-15约10-7含量0.5 2.5%70 750ppm40 600ppm1 10ppm相对含量90 98%2 8%0.1 2%测定方法全钾-HNO3法HNO3法-NH4AC法NH4AC法云母/伊利石长石蛭石中间产物高岭石1)长石的分化和钾的释放长石的分化和钾的释放 长石具有三维结构，钾离子位于长石具有三维结构，钾离子位于Si、AI-O骨架的骨架的中间，为共价键牢牢束缚。因此，分化很慢。其分中间，为共价键牢牢束缚。因此

26、，分化很慢。其分化和钾的释放受许多因素影响。如：内部结构（晶化和钾的释放受许多因素影响。如：内部结构（晶格的规则性、含钠量、含硅量、颗粒大小等）；外格的规则性、含钠量、含硅量、颗粒大小等）；外部因素：温度、水分、部因素：温度、水分、pH、分化产物的移出等。、分化产物的移出等。云母（云母（ 10%）水化云母（水化云母（6 8%）伊利石（伊利石（4 6%）过渡性矿物（过渡性矿物（ 3%）蛭石或蒙脱石（蛭石或蒙脱石（ 蛭石蛭石 伊利石伊利石蒙脱石蒙脱石 NH4+对钾的吸附有竞争作用；对钾的吸附有竞争作用；H+、Ca2+、AI3+等等 也影响钾的固定。也影响钾的固定。（2）钾的吸附）钾的吸附 伊利石伊

27、利石蛭石、分化云母蛭石、分化云母蒙皂石蒙皂石高岭石高岭石4）钾的淋失）钾的淋失 富含高岭石的土壤和砂土地钾的淋失比较严重。富含高岭石的土壤和砂土地钾的淋失比较严重。土壤中钾的循环土壤中钾的循环3.2.3 影响土壤中钾的有效性因素影响土壤中钾的有效性因素1）土壤因素）土壤因素（1）黏土矿物类型）黏土矿物类型（2）CEC（3）交换性钾含量）交换性钾含量（4）土壤）土壤pH、水分、温度等、水分、温度等（ 5）其它离子，如）其它离子，如Al3+、Ca2+、Mg2+、NH4+等等2）植物因素）植物因素（1）根系）根系CEC小的作物吸收钾的能力强。小的作物吸收钾的能力强。（2）根系类型与密度：黑麦草大于三

28、叶草；玉米大）根系类型与密度：黑麦草大于三叶草；玉米大于洋葱于洋葱。3.3 钾肥的性质与施用钾肥的性质与施用11.3.1 氯化钾（氯化钾（KCl）11.3.2 硫酸钾（硫酸钾（K2SO4）11.3.3 草木灰草木灰11.3.4 窑灰钾肥窑灰钾肥3.3.1 氯化钾（氯化钾（KCl）1)成分与性质成分与性质 氯化钾含K2O 60%（K50%），呈白色、淡黄色、或紫红色结晶，易溶于水，有一定的吸湿性，吸湿会结块。结块。化学中性，生理酸性。化学中性，生理酸性。2)在土壤中的转化在土壤中的转化 类似于氯化铵3)施用施用 基肥和追肥 在水稻地、砂土地施用效果很好；在棉、麻类作物上施用也有较好的效果。 不适宜于在忌氯作物和盐碱地施用。3.3.2 硫酸钾（硫酸钾（K2SO4）1）成分与性质）成分与性质 白色或淡黄色结晶，含K2O为5052%、（K%42），可溶于水，吸水性小，物理性状良好，不宜结块。2）在土壤中的转化）在土壤中的转化 类似于硫酸钾。3）施用）施用 可做