营养5植物钾素与钾肥开

K第五章植物钾素营养与钾肥PotassiuminPlantandPotassicFertilizer§5.1植物的钾素营养

Potassiuminplant一、植物体内钾素含量与分布

二、钾的营养功能

三、植物对钾的吸收利用

四、植物钾素营养失调症状

§5.2常用钾肥的种类、性质和施用

Kinds,propertiesandapplicationofpotassium

fertilizers一、氯化钾二、硫酸钾三、草木灰四、钾肥的合理分配和施用

植物体内钾含量(K2O)一般为植株干重的0.3~5%

，是植物体中含量最多的金属元素。一、植物体内钾素含量与分布ContentandDistributionofPotassiuminPlant

1.含量Content:Ingeneral,K2Ocontentinplantsisabout0.3~5%ofdryweight.

钾在体内的浓度比NO3--N、磷酸离子高几十倍至百余倍，比外界钾离子高几倍至几十倍。 ThereisastableKconcentrationincytoplasm,whichisabout100~200mM,theotherKstoresatthevacuole.

Thecontentofpotassiumisdifferentindifferentspecies,organsofplants.植物组织含钾量变化对细胞质和液泡中钾浓度影响干物质含钾量（%）细胞质液泡012345K+浓度(mmol/L)3002001000钾含量因作物种类和器官而异：喜钾植物如烟草、马铃薯、甘蔗和西瓜等含钾量比较高。淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含钾较多；禾谷类作物相对较低。谷类：茎秆>种子；薯类：块根、块茎较高－K＋K主要农作物不同部位中钾的含量（%）作物部位含K2O作物部位含K2O小麦籽粒0.61水稻籽粒0.30茎秆0.73茎秆0.90棉花籽粒0.90马铃薯块茎2.28茎秆1.10叶片1.81玉米籽粒0.40糖用甜菜根2.13茎秆1.60块茎5.01谷子籽粒0.20烟草叶片4.10茎秆1.30茎2.80

钾在植物体内具有较大的移动性，随植物生长中心转移而转移，即再利用率高。主要分布在代谢最活跃的器官和组织中，如幼芽、幼叶、根尖等。

Potassiumischaracterizedbyhighmobilityinplantsatalllevels(cells,tissues,long-distancetransport),whichiseasilytransportedfromrootstoshoots.Potassiumtransferseasilywithgrowthcenterandispreferentiallydistributedinyoungertissues.

2.形态Forms离子态为主并不是以有机化合物的形态存在以水溶性无机盐存在细胞中以钾离子态吸附在原生质膜表面

UnlikeNandP,Kexistsinplantasanion(K+),anddoesnotformstablecomplexes.3.分布Distribution二、钾的营养功能（一）促进酶的活化

Enzymeactivation

（二）增强光合作用

Photosynthesis（三）促进糖代谢Improvingsucrosemetabolism

（四）促进蛋白质合成

ProteinSynthesis

（五）增强植物的抗逆性

Improvingthetoleranceofplantstostress（六）钾对植物产量与质量的影响

effectuponcropyieldandquality

在生物体内，钾作为60多种酶（包括合成酶类、氧化还原酶类、转移酶类）的活化剂，能促进多种代谢反应。

原因：1.

全酶 酶蛋白＋辅酶－K+＋K+(一)促进酶的活化2.

K+易进入酶的活化部位

活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响20阳离子浓度(mM)0.2K+4050301000.40.60.81.01.21.41.60Na+Li+Rb+Cs+NH+4酶活性(μmolADPmg蛋白-1h-1)1.8一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响(二)

促进光能的利用，增强光合作用保持叶绿体内类囊体膜的正常结构促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷酸化作用使NADP+ NADPH， 促进CO2同化影响气孔开闭，调节 CO2透入叶片和水分 蒸腾的速率叶绿体在光下形成H+梯度和阳离子流(三)促进糖代谢1.促进碳水化合物的合成

钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉方向进行。钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作用。2.促进光合产物的运输钾能促进光合产物向贮藏器官的运输，使各组织生长发育良好。3.协调“源”与“库”的相互关系钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响标记叶的叶片

54.3

95.4

标记叶的叶鞘

14.3

3.9

标记叶的节

9.7

0.6标记叶上部的叶和节

1.9

0.1

标记叶节以下的茎

20.1

0.0414C涂抹部位占总标记物的％有钾无钾*总标记物为100％(四)促进氮素吸收和蛋白质的合成

1.提高作物对氮的吸收和利用表现：促进NO3-的还原和运输

供钾充足，能促进硝酸还原酶的诱导合成，并能增强其活性，有利于硝酸盐的还原；钾能加快NO3-由木质部向叶片的运输，减少NO3-在根系中还原的比例。钾离子穿梭运输硝酸根离子和苹果酸根离子的模式图地上部2.促进蛋白质和核蛋白的形成

蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作为活化剂。

核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由5－磷酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP)，这个过程的有关酶需要钾离子激活；氨基酸活化后，由转移核糖核酸(tRNA)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA)，然后合成多肽，这一过程需要Mg2+

、K+。

供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响───────────────────────

处理地上部重量单株根瘤数单株根瘤重固氮酶活性*

(g/株)(g)(g)───────────────────────

－K9.0554.73.086.9

＋K12.5060.83.9109.9───────────────────────*单位为μmolC2H2/g根瘤/h

3.促进豆科根瘤菌的固氮作用(五)增强作物的抗逆性

钾有多方面的抗逆功能，它能增强作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗病、抗盐、抗倒伏等的能力，从而提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力。这对作物稳产、高产有明显作用。

－K＋K1.抗旱性增加钾离子的浓度，提高细胞的渗透势提高胶体对水的束缚能力,使细胞膜保持稳定的透性气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如促进根系生长，提高根冠比，增强作物吸水能力2.抗高温保持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成调节气孔和渗透，提高作物对高温的忍耐能力3.抗寒性 钾能促进植物形成强健的根系和粗壮的木质部导管提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白和各种阳离子的含量。因此能提高细胞的渗透势，增强抗旱能力，并能使冰点下降，减少霜冻危害，提高抗旱性

充足的钾还有利于降低呼吸速率和水分损失，保护细胞膜的水化层，增强植物对低温的抗性。4.抗盐害钾能稳定质膜中蛋白质分子上的-SH基，避免蛋白质变性；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化。5.抗病虫害植物体内可溶性氨基酸和单糖积累少，减少了病原菌的营养来源；使细胞壁增厚，表皮细胞硅质化程度增加，因而抗病菌侵入的能力也相应增强；钾充足使体内酚类的合成增加，抗病力提高6.抗倒伏 促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔变小，机械组崐织内细胞排列整齐。7.抗早衰

延长籽粒灌浆时间，增加千粒重；

减轻水稻受还原性物质的危害

钾能改善水稻“乙醇酸代谢途径”，提高根系氧化力，使根际Eh升高，防止H2S、过量Fe2+、Mn2+和有机酸等物质的危害。钾对植物产量与质量的影响

钾充足，不但能使作物产量增加，而且可以改善作物品质，如：1.油料作物的含油量增加;2.纤维作物的纤维长度和强度改善;3.淀粉作物的淀粉含量增加;4.糖料作物的含糖量增加;5.果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加;6.橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低;

钾通常被称为“品质元素”。施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响──────────────────────

施K2O量籽粒产量茎腐病发病率

(kg/hm2)(t/hm2)(%)────────────────────── 04.4835 3006.9119

6008.738──────────────────────三、植物对钾(K＋)的吸收利用主动吸收占主导地位

具有自动调节功能。被动吸收外界K＋浓度过高时，吸收曲线呈“二重图型”。大麦在不同浓度的KCl溶液中吸收K+的速率钾的吸收速率主动吸收被动吸收PEPK+苹果酸丙酮酸K

+NONOKHCOCO2333+3K+NH3地上部根部苹果酸钾韧皮部苹果酸钾木质部KNO3NO植物体内钾的循环模式

通过木质部和韧皮部向上运输，也可由韧皮部向下运至根部。钾运输四、植物钾素营养失调症状Potassium

DeficiencyorExcessivesymptominplant

Potassiumdeficiencydoesnotimmediatelyresultinvisiblesymptoms.Atfirstthereisonlyareductioningrowthrate(hiddenhunger).Potassiumdeficiencysymptomsgenerallybeginintheoldleaves.

PlantssufferingfromPotassiumdeficiencyeflaccid,poortoleranttodrought,frost,fungalattack,andsalineconditions.

植株生长缓慢,矮化;

缺钾时，通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐渐枯萎。在叶片上往往出现褐色斑点，甚至成为斑块，但叶中部靠近叶脉附近仍保持原来的绿色。严重缺钾时幼叶也会出现同样的症状。有些作物叶片呈青铜色，向下卷曲，叶表叶肉突起，叶脉下陷；根系生长不良，色泽黄褐；根系生长停滞，活力差，易发生根腐病。种子、果实小，产量低，品质差；早衰。世界钾矿储量（×106tK2O）

国家潜在储量易利用储量世界26124.75793俄罗斯68003000加拿大14001400德国830480白俄罗斯544240以色列1200108美国29083我国钾矿资源极贫乏，全国总储量约为2亿多吨(折K2O约1亿多吨)2003年进口钾肥的价格(元/吨)

： 加拿大钾肥：1150～1185 俄罗斯钾肥：1050～1080 以色列钾肥：1160 德国硫酸钾：1920

2004年10月的价格(元/吨)

： 氯化钾：1300～1450 硫酸钾：2300 硝酸钾：3800 磷酸二氢钾(98%)：6500

常用钾肥的价格加拿大红色钾肥钾盐矿种类Potassiummineralbedisthemajorsourceformanufactureofpotassiumfertilizer. 钾矿床：明矾石、钾长石和光卤石内陆盐湖钾盐矿：如察尔汗盐湖沿海盐场的盐卤：我国沿海地区的盐场

云南思茅钾石盐矿：我国第一个古代固相矿床。新疆罗布泊：硫酸钾生产基地。中国最大的钾镁盐湖——察尔汗盐湖(面积达5000多平方公里的大盐湖，是世界上海拔最高的内陆盐湖),氯化钾储量为１.45亿吨，占中国已探明总储量的97％。

钾肥制造简介

历史与现状

历史：最原始的施钾方法是使用草木灰；自1860年起，德国开采钾盐矿制得氯化钾和硫酸钾，开始了钾肥的工业化生产。

Potassiumchlorideisthemajorsortofpotassiumfertilizer.

目前，世界各国生产的钾95％用作肥料。钾肥品种中，氯化钾约占95％，硫酸钾约占5％；硝酸钾、碳酸钾少量。常用的含钾肥料窑灰钾肥氯化钾硫酸钾草木灰磷酸二氢钾硝酸钾盐卤含钾矿物可溶性钾矿难溶性钾矿分离提纯分解提纯钾肥产品KCl,K2SO4含钾矿物生产钾肥的示意图

氯化钾光卤石(KCl·MgCl2·

6H2O) KCl钾石盐(KCl·NaCl) KCl

硫酸钾明矾石、钾镁盐 K2SO4

氯化钾 K2SO4溶解结晶法浮选法煅烧制造方法加工(一)成分和性质：一、氯化钾Potassiumchloride(KCl)

Themostcommonpotassiumfertilizer,90%oftotalKfertilizersintheworld.

含K2O60%左右，含Cl47.6％；含有少量的钠、钙、镁、溴和硫等元素，因此有时也带淡黄或紫红等颜色。呈白色或淡黄色或紫红色结晶；易溶于水的速效性钾肥，呈化学中性；有吸湿性，久存会结块；一种生理酸性肥料。

中性土壤中，K+与胶体上的Ca2＋产生代换作用，形成CaCl2，因为CaCl2溶解度大，易引起Ca的淋失，如长期使用，会使土壤板结。由于KCl的生理酸性，会使土壤变酸，所以要配施石灰，防止酸化。石灰性土壤有大量CaCO3，可以中和酸性，不致变酸。(二)在土壤中的转化

酸性土壤中：K+H+H+[土壤胶粒]+2KCl[土壤胶粒]K++HClK+与胶体上的H+、Al3+产生离子交换，使H+浓度升高，再加上生理酸性的影响，使pH值迅速下降，而且大量Al3+存在易产生铝毒，所以应配施石灰和有机肥。

中性或石灰性土壤中：K+[土壤胶粒]Ca2++2KCl[土壤胶粒]K++CaCl2(1)阳离子交换反应(2)土壤对钾的固定晶格固定：在土壤干湿交替影响下，速效性钾进入2:1型粘土矿物晶片层间而被固定的现象。K+在粘土矿物上的不同位点（p-位置）（e-位置）（i-位置）

(3)钾的释放和淋失

钾的释放：过程：非交换性钾 有效性钾影响因素：

①粘土矿物种类：固钾强的，释放钾慢

②田间水分状况：持续淹水，土壤溶液中有效 钾增加；暴晒和冻融，可以促进土壤含钾 矿物的风化，特别是对被晶格固定的钾的 释放有好处，因此土壤速效钾含量增加。结果：土壤中有效钾增加。

钾的淋失： 影响因素：气候条件、土壤性质等

旱地淋失量一般占吸收量的20％；

多雨地区和代换量低的砂土淋失量较多。所以钾肥一次用量不宜过多。

(养分在土壤中的移动性：NO3->K>P)

(三)施用可作基肥、追肥施用，不宜作种肥。作基肥时在酸性和中性土壤上应与磷矿粉、有机肥、石灰等配合施用，一方面防止酸化，另一方面促进磷矿粉中磷的有效化。KCl含有C1-，对于忌氯作物以及盐碱地不宜施用。对马铃薯、甘薯、甜菜、柑桔、烟草、茶树等的产量和品质有不良影响，不宜多用。氯化钾特别适于棉花、麻类等纤维作物。

由于氯可以减少茎内同化产物向外转移，有助于纤维的形成，并提高其质量。?氯化钾的性质氯化钾(KCl)含K2O50～60％，纯品为白色结晶，含少量杂质时呈微黄色，粉红色等，易溶于水，吸湿性小，物理性状良好，化学性质稳定。青海盐湖钾肥股份有限公司

——“盐桥”牌氯化钾氯化钾二、硫酸钾Potassiumsulfate

(K2SO4)(一)成分与性质含K2O50%～54%左右，为白色结晶，溶于水，是生理酸性肥料。(二)在土壤中的转化 与KCl相似。但在中性土壤中的Ca2+形成的产物为CaSO4，溶解度比CaCl2小，对土壤脱钙程度也较小，酸化速度比氯化钾缓慢。在土壤中的转化

(与KCl相似)交换作用反应式：

[土壤胶粒]Ca2++K2SO4[土壤胶粒]K+K++CaSO4K+K+H+H+[土壤胶粒][土壤胶粒]+K2SO4+H2SO4结果：★中性和石灰性土壤上生成CaSO4，其溶解度比CaCl2小，使土壤脱钙程度较小，酸化速度比氯化钾缓慢；★酸性土壤上生成H2SO4，①使土壤pH值迅速下降；②易对植物产生铝毒；③使土壤板结。措施：配施石灰和有机肥（三）施用

适合各种作物和土壤，可作基肥、追肥、种肥及根外追肥。 在酸性土壤上应与有机肥、石灰等配合施用；在通气不良的土壤中尽量少用。氯化钾和硫酸钾的施用对忌氯作物如薯类、糖用作物、浆果类果树、茶树等，施氯化钾效果不佳，并会影响品质；而对于纤维作物效果较好。硫酸钾适于各种作物，尤其是喜硫植物。盐土上不宜用氯化钾。宽行作物以条施、穴施或沟施效果较好，窄行作物可以撤施。一般施K2O37.5～75公斤/公顷。硫酸钾的性质硫酸钾〔K2SO4〕含钾〔K2O〕50％，含硫18％。纯品为白色结晶，含少量杂质时呈微黄色，易溶于水，吸湿性小，物理性状良好，化学性质稳定。三、草木灰(plantash)1.烧制：草木灰是植物熏烧后的残灰

熏烧

——见烟不见火，其中90％的钾为K2CO3

若高温燃烧，则以K2SiO3为主

(K2CO3+SiO2

K2SiO3+CO2)2.成分和性质(1)成分：含有灰分元素，如Ca、Mg、P、 Fe和其它微量元素等。 其中Ca、K较多，P次之。草木灰影响草木灰成分的因素：①作物类型： 木灰含Ca、K、P较多 草灰含硅较多，K、P、Ca较少 稻壳灰养分含量最少②植物部位：幼嫩组织，K、P较多 衰老组织，Ca、Si较多③土壤、施肥、气候等草木灰的成分来源K2OP2O5CaO小灌木灰5.923.1425.1稻草灰8.090.595.9小麦秆灰13.80.405.9向日葵秆灰35.42.5518.5(2)性质：①深灰色粉末；②其中钾的形态以碳酸钾为主， 其次是硫酸钾和氯化钾， 都是水溶性钾，可被植 物直接吸收利用；③其中的磷是枸溶性磷，对作物是有效的；④呈化学碱性

(在酸性土壤上使用不仅能供钾，而且可以降低酸度，并可补充Ca、Mg等元素)草木灰3.施用适用于各种土壤，大多数作物可作基肥、追肥和根外追肥，也可作盖种肥

作追肥时可进行叶面撒施，这样不仅能供应养分，而且能防止和减轻病虫害的发生和危害。 作盖种肥可以保持土壤表面湿度，吸热增温，改善苗期营养，促苗早发，并可防止小鸟啄食种子

注意：草木灰是碱性肥料，不能与铵态氮肥、腐熟的有机肥料混合施用，以免造成氨的挥发损失。作物残茬、厩肥化学钾肥缓效性钾矿物

土壤中有效钾钾肥的当季利用率约为40%~70％土壤中有效钾增加和减少的途径：

作物吸收淋洗损失迳流损失固定四、钾肥的合理分配和施用（一）土壤供钾能力与钾肥的分配

土壤供钾水平是指土壤中速效性钾的含量和缓效性钾的贮藏量及其释放速度。

在供钾水平较低时，钾肥的肥效才明显表现。

土壤速效钾水平与当季 作物钾肥肥效的关系等级速效钾/mg·kg-1钾肥施用效果极低<33增产效果极显著