第8章-中量元素

第十五届国际植物营养学大会2005年9月15-19，中国北京，中国农业大学资环学院张福锁教授任国际植物营养学会主席大量元素中量元素微量元素回顾关键词氮、磷、钾营养失调症肥料施用原则第八章中量元素营养与肥料CaMgS

主要内容 要求钙、镁、硫 了解

元素的营养作用

(掌握典型的缺素症状)钙、镁、硫 肥料的性质和施用了解(掌握钙肥的作用)第一节钙素营养与钙肥植物体内钙的含量、分布和形态作物对钙的吸收和运输钙的生理功能植物钙素失调症状(缺素症)钙肥的种类、性质和施用Calcium钙1.含量和分布：占植株干重的0.5%-3%不同植物种类、部位和器官的变幅很大。一般规律：双子叶植物＞单子叶植物；地上部＞根部；老叶>幼叶茎叶较多，果实、籽粒中则较少。一、植物体内钙的含量和分布细胞壁中胶层质膜细胞质液泡线粒体两个相邻细胞和细胞内Ca2+()的分布图2.形态植物组织：游离Ca2+、吸附态钙（有机阴离子如羟基、磷酰基、酚羟基吸附）液泡：草酸钙、碳酸钙、磷酸钙细胞壁：果胶酸钙种子：植酸钙二、作物对钙的吸收和运输被动吸收通过木质部的蒸腾水流向上单向运输难移动果实、种子易缺钙由于细胞壁中有丰富的结合位点，Ca2+的跨质膜运输受到限制，几乎完全依赖于质外体运输。三、钙的生理功能1.

是细胞壁果胶质和染色体的结构成分，影响细胞分裂CaCaCaMgCaCaMg钙、镁离子连接果胶羧基的结构图示果胶酸钙2.

稳定生物膜，调节膜的渗透性，消除离子毒害依靠钙把生物膜表面的磷酸盐、磷酸脂与蛋白质的羧基桥接起来。保持细胞的完整性。活化ATP酶，调节膜的渗透性。拮抗作用---抑制阳离子的被动吸收。3.酶的活化剂与钙调蛋白（钙调素，CAM）结合行使第二信使功能Ca-CAM复合体的形成与酶的激活4.抑制真菌的侵袭，提高果蔬的储藏品质钙能抑制酶对质膜的破坏作用，从而抑制真菌的侵袭。钙是植物细胞衰老和果实后熟作用的延缓保护剂。抑制果实呼吸乙烯释放软化生理病害四、植物钙素失调症状(缺素症)首先出现部位：根尖、顶芽、幼叶和果实等生长旺盛而幼嫩的部位，易腐烂死亡。植株生长受阻，植株矮小，节间较短，组织柔软。幼叶卷曲畸形，叶缘变黄逐渐坏死。钙在植物体内的移动性差生长点坏死，幼叶卷曲变形，果实发育不良水稻番茄菠萝莴苣缺钙的果实苹果“苦痘病”番茄番茄、辣椒和西瓜出现脐腐病；辣椒西瓜

大白菜缺钙的典型症状：内叶叶尖发黄，呈枯焦状，俗称“干烧心”，又称“心腐病”。大白菜、甘蓝、莴苣、草莓出现叶焦病；甘蓝缺钙正常草莓缺钙幼叶卷曲畸形叶尖发黄枯焦胡萝卜缺钙新叶生长发育受阻，叶卷曲，变褐干枯。

空心、开裂病五、含钙肥料(calciumfertilizers)（一）种类与性质1.石灰(lime)——基肥

(1)生石灰

(CaO)(quicklime)：又称烧石灰，以石灰石、白云石及含碳酸钙丰富的贝壳等为原料，经过煅烧而成。强碱性，中和土壤酸性能力最强。

(2)熟石灰

[Ca(OH)2](slakedlime)：又称消石灰，由生石灰加水或堆放时吸水而成，吸水时释放出大量的热。(3)碳酸石灰

(CaCO3)(calciumcarbonate)：由石灰石、白云石或贝壳类直接磨细而成，主要成分是碳酸钙。2.其它含钙肥料

含石灰质的工业废渣：主要是指钢铁工业的废渣，如炼铁高炉的炉渣，主要成分为硅酸钙——基肥硝酸钙、氯化钙——根外喷施硫酸钙、过磷酸钙、钙镁磷肥、磷矿粉——基肥草木灰——基肥、盖种肥

石灰硝酸钙硝酸钙晶体几种含钙肥料的成分

名称 Ca(%) 钙的形态

硝酸钙 19.4 Ca(NO3)2

碳酸钙 8.2 CaCO3

石灰氮 38.5 CaCN2，CaO

石膏 22.3 CaSO4

普通过磷酸钙 18-21 Ca(H2PO4)2·H2O，CaSO4

重过磷酸钙 12-14 Ca(H2PO4)2

沉淀磷酸钙 22 Ca(HPO4)

钙镁磷肥 21-24 α-Ca3(PO4)2，CaSiO3

钢渣磷肥 25-35 Ca4P2O9·CaSiO3

磷矿粉 20-35 Ca10(PO4)6F2

窑灰钾肥 25-28 CaO石灰作为肥料和土壤改良剂施用，在中国已有几百年的历史。公元14世纪王桢的《农书》中把石灰归为米粪类，并记有“下水田冷，亦用石灰为粪，则土暖而苗亦发”，这说明中国古代已有施用石灰的习惯。石灰的作用？（二）石灰肥料的作用1.供给植物钙素营养 2.中和土壤酸性、消除活性铝、铁、锰的毒害

通过提高土壤pH值来改变土壤中铝的形态，降低铝毒。3.增加土壤有效养分促进有益微生物的活动，加速有机质的矿化；钙的交换作用；促进有机磷的矿化。4.改善土壤的物理性状

H-胶变为Ca-胶；促进有机质的腐殖化过程，有利团粒结构形成；提高土壤的盐基饱和度。5.改善作物品质，减少病害（三）石灰的用量1.使用范围

一般土壤含钙丰富，作物不缺钙 酸性土壤钙含量低，需要施用石灰

蔬菜作物需钙量大，生长快，易发生生理缺钙2.影响石灰的用量因素 土壤性质 作物种类 石灰肥料的种类(多用熟石灰[Ca(OH)2])

施用目的及施用技术等 主要作物最适宜的pH值(综合资料)───────────────────────────────

对酸性敏感的作物适应中性反应的作物适应酸性反应的作物

(pH6.0-8.0)(pH6.0-6.7)(pH5.0-6.0)───────────────────────────────

作物pH值作物pH值作物pH值───────────────────────────────棉花6.0-8.0甘蔗6.2-7.0茶树5.2-5.6

小麦6.7-7.6蚕豆6.2-7.0马铃薯5.0-6.0

大麦6.8-7.5水稻5.5-6.5荞麦5.0

大豆7.0-8.0油菜5.8-6.7西瓜5.0-6.0

玉米6.0-8.0甜菜6.0-7.0花生5.6-6.0

紫苜蓿7.0-8.0豌豆6.0-7.0烟草5.0-5.6

亚麻5.0-6.0───────────────────────────────3.确定石灰用量的方法(1)根据土壤交换性酸计算法(2)根据土壤中阳离子交换量与盐基饱和度计算(3)根据田间试验结果确定石灰用量

采用田间试验的实际结果能为某一地区提出较为合理的用量。石灰施用量的经验标准酸性红壤第一年的熟石灰施用量(kg/亩)───────────────────────────

土壤反应 粘土 壤土 砂土───────────────────────────强酸性(pH为4.5～5.0) 150 100 50-70酸性(pH为5.0～6.0) 75-125 50-75 25-50微酸性(pH为6.0) 50 25-50 25───────────────────────────4.石灰用量的经验标准（三）石灰的施用技术方法：可作基肥和追肥，不能作种肥要求：1.

撒施力求均匀，防止局部土壤过碱或未施到

2.

条播作物可少量条施。番茄、甘蓝和烟草等 可在定植时少量穴施。

3.

不宜连续大量施用石灰，否则会引起土壤有 机质分解过速、腐殖质不易积累，致使土壤 结构变坏，诱发营养元素缺乏症等。注意：石灰肥料不能和铵态氮肥、腐熟的有机肥和 水溶性磷肥混合施用，以免引起氮的损失和 磷的退化导致肥效降低。小结缺钙症状钙肥的作用及施用生长点坏死，幼叶卷曲变形，果实发育不良植物镁素营养镁的营养功能植物对镁的需求与缺镁症状含镁肥料与施用第二节镁素营养与镁肥镁Magnesium一、植物镁素营养（一）植物体内镁的含量、分布和形态1.含量：植株干物重的0.05~0.7%影响因素：

植物种类：豆科作物>禾本科作物（2-3倍）

器官：种子>茎/叶>根系2.形态：易扩散态：无机阴离子和有机阴离子(苹果酸、柠檬酸)难扩散态：草酸、果胶酸、植酸等结合3.分布在正常的成熟叶片中叶绿素和叶绿体10%核糖体75%其余15%

-游离态

-结合在各种需Mg2+激化的酶

-细胞中可被Mg2+置换的阳离子结合部位上当植物叶片中的镁含量低于0.2%时则可能缺镁。（二）作物对镁的吸收和运输1.吸收：被动吸收与NH4+、K+、Ca2+等竞争性抑制2.运输木质部运输韧皮部运输由于镁在韧皮部中的移动性很强，储存在营养体或其它器官中的镁可以被重新分配和再利用。缺素症状？？？叶绿醇侧链Mg在叶绿素b中（三）镁的生理功能1.

是叶绿素、植素、果胶等的组成成分。叶绿素的结构Mg缺镁叶绿素合成减少光合作用减弱叶片失绿2.

是多种酶的活化剂（活化30多种酶）3.

参与碳水化合物的合成4.

参与脂肪和脂类的合成

油料作物施镁能提高种子含油量5.

参与蛋白质和核酸的合成合成量(μg/ml悬浮液)810200162481624050100MgAMgMgMgMgMg时间(h)B在悬液培养中供镁对(A)RNA和(B)蛋白质合成的影响（四）植物对镁的需求与缺镁症状Mg2+农作物对镁的吸收量平均为10-25kg/ha。植物体镁的临界浓度因植物种类、品种、器官和发育时期不同而有很大差异。单子叶植物镁临界值比双子叶植物低。一般来说，当叶片含镁量大于0.4%时，表明供镁充足。缺镁症状首先出现部位：老叶镁在植物体内的移动性强植株矮小，生长缓慢。双子叶植物脉间失绿，并逐渐有淡绿色转变为黄色或白色，出现大小不一的褐色或紫红色斑点，严重时整个叶片坏死。禾本科植物叶基部出现暗绿色斑点，其余部分淡黄色。严重缺镁时，叶片褪色有条纹，叶尖出现坏死斑点。植株缺镁：中下部叶脉间，失绿黄化CucumberMaize大豆缺镁大豆的叶片脉间失绿，凸起皱缩，有黄色斑块，叶脉仍保持绿色，脉纹清晰Eggplant叶脉间失绿，叶尖有褐色坏死。马铃薯PotatoTobacco脉间失绿，并逐渐有淡绿色转变为黄色或白色。Grape脉间失绿，出现大小不一的褐色或紫红色斑点。自下部叶开始，脉间失绿叶尖叶缘失绿变黄，叶片下垂，黄褐色斑点。二、镁肥(magnesiumfertilizers)（一）种类及性质水溶性：肥效快，植物易吸收。如硫酸镁、氯化镁等微水溶性：肥效慢。如钙镁磷肥、白云石粉等长效复合肥：如磷酸镁铵（二）有效施用土壤：含镁量低的土壤作物：需镁多的作物，如大豆、花生、甜菜、马铃薯、烟草、果树等方法：基肥(1-1.5kgMg/亩)、追肥（包括根外追肥）硫酸镁晶体根外追肥(MgSO4•7H2O1-2%)小结缺镁症状老叶，脉间失绿，网状脉纹，斑点，坏死植物体内硫的含量与分布硫的营养功能

植物对硫的需求与缺硫症状含硫肥料与施用第三节硫营养与硫肥Sulfur硫一、植物硫素营养（一）植物体内硫的含量、分布和形态1.含量：植株干物重的0.1~0.5%影响因素：

植物种类：十字花科>豆科/百合科>禾本科

器官：种子>茎/叶>根系2.形态和分布：

无机硫酸盐（SO42-）

有机硫化合物（含硫氨基酸及其化合物）液泡主动吸收，难移动多糖硫代葡萄糖苷硫酯硫酸酯ADPATPATPAPM乙酸乙酰丝氨酸铁氧还蛋白(氧化型)R-SHPAPSOOO次生产物辅酶其他(如乙烯)蛋白质半胱氨酸HHNHH2RSS12PPiO铁氧还蛋白(还原型)高等植物体内硫酸盐同化的途径APSHSCCCOOS硫氢基（-SH）二硫化合物（-S-S）（二）硫的生理功能1.是蛋白质和酶的组分含硫的氨基酸：胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸多种酶含硫氢基（-SH）在多肽链中，两个含巯基的氨基酸可形成二硫化合键，使蛋白质真正具有酶蛋白的功能。2.

是某些生物活性物质的成分硫胺素、生物素、辅酶A、乙酰辅酶A等3.

参与氧化还原反应

-SH+-SH-S-S4.

参与固氮过程

固氮酶含硫5.

植物体内某些挥发性物质如异硫氰酸盐和亚砜的结构成分。这些成分使洋葱、大蒜、大葱和芥菜等植物具有特殊的气味。6.

减轻重金属离子对植物的毒害一般认为，当植物的硫含量（干重）低于0.2%时，植物会出现缺硫症状。（三）植物对硫的需求与缺硫症状缺硫时蛋白质合成受阻导致失绿症，其外观症状与缺氮很相似，但缺硫症状往往先出现于幼叶。而缺氮症状发生在老叶。植株生长迟缓，发僵，幼叶失绿黄化茎细弱，根细长而不分支开花结实推迟，果实减少植株缺硫：新叶失绿黄化MaizeWheatTobaccoSoybeanPeanutSunflower叶和花序色淡，节间较短，植株明显矮小缺硫甜菜心叶表现黄化苹果

新生叶失绿黄化，严重时枯梢，果实小而畸形、色淡皮厚汁少。Orange新叶比老叶黄得多，与缺氮黄化相似，叶脉更黄，汁囊胶质化，桔瓣硬化。三、含硫肥料(sulphurfertilizers)（一）种类与性质石膏(gypsum)生石膏(CaSO4·2H2O，含S18.6%)：即普通石膏，俗称白石膏。由石膏矿直接粉碎而成。粉末状(要求过60目筛孔)，微溶于水。(2)熟石膏(CaSO4·1/2H2O，含S20.7%)：又称雪花石膏。它由生石膏加热脱水而成。吸湿性强，吸水后又变为生石膏，物理性质变差，施用不便，宜贮存在干燥处。(3)含磷石膏(CaSO4·2H2O，含S11.9%、P2O52%)：是硫酸分解磷矿石制取磷酸后的残渣，是生产磷铵的副产品。其成分因产地而异。2.其它含硫肥料硫磺(含S95～99％，难溶，微生物分解)硫酸铵、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸镁等 大气中的二氧化硫(占所需量的25～35％)

灌溉水石膏粉碎CaSO4·2H2O（二）硫肥的作用1.直接供应作物硫素等营养

含硫肥料含有多种成分，故能提供硫、钙、镁、磷和铁等营养元素。

2.改良碱土——石膏是碱土的化学改良剂

（三）硫肥的施用3.1确定施用硫肥应考虑的因素

土壤条件

土壤全硫与有效硫:

土壤含硫0.01-0.05%,平均为0.85%,主要存在于有机质中,有机硫占土壤全硫的70-90%.临界值：10-16mg/kg。土壤pH：酸性土壤中