钙镁硫营养与钙镁硫肥

钙镁硫营养与钙镁硫肥第1页/共80页第一节植物钙营养与钙肥一、钙的营养作用二、含钙肥料的种类和性质三、石灰肥料的作用和施用第2页/共80页一、钙的营养作用1.植物体内钙的含量与分布

2.植物对钙的吸收和运输

3.钙的生理功能

4.植物缺钙的典型症状第3页/共80页1.植物体内钙的含量与分布植物体内钙（Ca）含量为1-50g/kg，比镁多而比钾少。因植物种类、部位和器官的含钙量变幅很大。

双子叶植物>单子叶植物（双子叶植物细胞壁中的阳离子交换量大，因而含钙量较高，而单子叶植物含钙量较低）。豆科植物、甜菜、甘蓝等需钙较多，禾谷类植物、马铃薯等需钙较少。

地上部>根部；

茎叶（esp.老叶）>果实、籽粒；

同一叶片，老叶：边缘>中部；嫩叶：中部>边缘

大部分存在于细胞壁上（果胶质,R-coo-）。细胞中的钙主要分布在液泡中，细胞质中较少(<10-6M)，以防钙与磷酸形成沉淀。第4页/共80页第5页/共80页2.植物对钙的吸收和运输植物体内钙的形态因植株部位而异：Ca2+(incell)；当其被非扩散的有机阴离子（如羧基、羟基等，草酸、碳酸或磷酸）吸持后，则以草酸钙、碳酸钙或磷酸钙沉积在液泡中；在种子中以植素形态存在；细胞壁中以果胶酸钙。第6页/共80页2.植物对钙的吸收和运输钙进入植物细胞是通过钙离子通道被动扩散。为了控制细胞质中较低的钙浓度，细胞还需要通过Ca2+运转子主动地将钙排出细胞。

通过质外体途径输送Ca2+,内皮层一旦木栓化Ca2+就无法通过，因此根系吸收的Ca2+只限于根尖。

主要通过木质部运输，向上移动速度很大程度受蒸腾强度控制，当新根生长受阻（）或空气湿度过大，即使石灰性土壤中植物也会缺钙。第7页/共80页2.植物对钙的吸收和运输Ca2+在木质部导管中的移动不能但从蒸腾流来解释，因为Ca2+被细胞壁非扩散阴离子所吸收，导管圆柱体可看作的Ca2+交换柱，木质部组织中吸收的可被其它阳离子交换，这种交换有利于Ca2+向上运输。

移动除受质流和吸附作用影响外，还与体内IAA合成有关。叶片成熟后，蒸腾作用速度不变，而Ca2+流入叶片的数量明显减少，从蒸腾强度看嫩芽比老叶小，但Ca2+却优先向嫩芽移动。因为嫩芽IAA合成刺激了质子外流泵，增加了新的阳离子交换位，生长点成为Ca2+积累中心。用TIBA（2，3，5-三碘苯甲酸）喷苹果后，果实很快出现-Ca2+韧皮部Ca2+数量很少，向下移动速度很慢。即使生长点已出现-Ca2+，老叶中Ca2+的也很难供应生长点需要。

第8页/共80页3.钙的生理功能1）稳定细胞膜:钙能把生物膜表面的磷酸盐、磷酸酯与蛋白质的羧基桥接起来，从而稳定生物膜结构，保持细胞膜对离子的选择性吸收的功能。钙对生物膜的稳定作用在植物对离子的选择性吸收、生长、衰老、信息传递以及植物的抗逆性等方面有重要作用。概括起来有以下四个方面：第9页/共80页1）稳定细胞膜:1、提高生物膜的选择吸收能力；如果缺钙，或原生质膜上的Ca2+被重金属离子或质子所取代，即可发生细胞质外渗，选择性吸收能力下降的现象。严重缺钙时，原生质膜结构彻底解体。2、增强对环境胁迫的抵抗能力（减轻重金属及酸性毒害，对盐害、冻害、干旱、热害和病虫害的抗性增强）；3、维持细胞分隔化作用，减弱乙烯的生物合成，防止植物早衰；

4、提高作物品质：储藏器官发育初期，Ca2+含量较低时，细胞原生质膜的通透性增加，有利于糖等有机物质经韧皮部向储藏器官中转运；防止成熟果实腐烂、利于储存。第10页/共80页2）稳固细胞壁

植物细胞壁中有丰富的Ca2+结合位点，绝大部分钙与细胞壁中的果胶质结合，其生理意义为：

（1）增强细胞壁结构与细胞间的粘结作用；

（2）对膜的透性和有关的生理生化过程起调节作用。

在苹果果实的贮藏组织中，结合在细胞壁上的钙可高达总钙量的90％。缺钙后细胞壁合成受阻，抑制茎尖、根尖等分生组织中细胞分裂。同时，缺钙造成细胞壁解体，细胞易受病菌的侵染。第11页/共80页3）促进细胞的伸长和根系生长

缺钙会破坏细胞壁的粘结联系，抑制细胞壁的形成；同时不能形成细胞板，出现双核细胞现象；细胞无法正常分裂，最终导致生长点死亡。第12页/共80页4）参与信息传递

当某种信号达到细胞时，质膜对Ca2+通透性瞬间增加。当细胞质中Ca2+浓度增加到一定阈值时，它会与一种钙调蛋白(Calmodulin，CAM)结合，形成Ca-CAM复合体，使CAM成为激活态。这种激活态的CAM可以进一步激活植物体内多种关键酶，如磷脂酶，NAD激酶、Ca2+-ATP酶等，进而使细胞产生与信号相对应的生理的反应，如细胞分裂、物质合成等。第13页/共80页5调节渗透作用在有液泡的叶细胞内，大部分的Ca2+存在于液泡中，它对液泡内一阴阳离子的平衡有重要贡献。第14页/共80页6）具有酶促作用Ca2+对细胞膜上结合的酶（Ca-ATP酶）非常重要。的主要功能是参与离子和其它物质的跨膜运输。第15页/共80页4.植物缺钙的典型症状由于钙在细胞壁、细胞膜中的关键作用，同时也由于钙主要通过木质部运输，受蒸腾作用影响大，老叶中钙的再利用程度低，故缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先出现缺素症，易腐烂死亡，幼叶卷曲畸形，叶缘开始变黄并逐渐坏死。在缺钙时，植株生长受阻，节间较短，因而一般较正常生长的植株矮小，而且组织柔软。第16页/共80页4.植物缺钙的典型症状肉质果实的蒸腾量一般都比较小，缺钙使果实发育受阻，番茄、辣椒、西瓜等出现脐腐病，苹果出现苦痘病和水心病。甘蓝、莴苣和白菜出现叶焦病；番茄、辣椒和西瓜出现脐腐病；苹果出现苦痘病和水心病。第17页/共80页第18页/共80页第19页/共80页第20页/共80页第21页/共80页Ca2+的运输与蒸腾作用紧密相关，水分和钙的运输呈现明显的昼夜节律性变化，也决定了钙在植物体内的运输具有单向性，在北方富含钙的石灰性土壤上植物会出现生理性缺钙。第22页/共80页二、含钙肥料的种类和性质第23页/共80页1.生石灰又称烧石灰，主要成分CaO90%~96%，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：CaCO3

→

CaO+CO2CaMg(CO3)2→CaO+MgO+2CO2

中和土壤酸性的能力很强，可以迅速矫正土壤酸度。杀虫、灭草、土壤消毒。第24页/共80页2.熟石灰

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。

CaO+H2O→Ca(OH)2+热量

主要成分Ca(OH)2，中和土壤酸性的能力比生石灰弱。第25页/共80页3.碳酸石灰：

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。溶解度小，中和土壤酸性的能力较缓和而持久。生石灰和熟石灰贮存中易吸收水和CO2。第26页/共80页其它钙肥4.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。还含有Si、Mg。5.其它含钙的化学肥料：钙是很多常用化肥的副成分。

中和土壤酸性，消除毒害；

促进土壤有益微生物的活动，增加土壤中有效养分；

改善土壤物理性状。

第27页/共80页三、石灰肥料的作用和施用

合理的石灰用量依土壤性质、作物种类、石灰肥料的种类、气候条件、施用目的及施用技术等而定。（1）作物种类：如茶树是典型的耐酸作物，不需施用石灰；水稻、黄瓜、南瓜、荞麦、甘薯、烟草等耐酸中等，要施用适量石灰；大麦、小麦、玉米、番茄、甜菜等耐酸较差，要重视施用石灰。第28页/共80页三、石灰肥料的作用和施用

（2）土壤性质：土壤酸性强，活性铝、铁、锰的浓度高，质地粘重，耕作层厚时石灰用量适当多些。旱地的用量应高于水田。坡度大的上坡地要适当增加用量。

（3）石灰肥料种类及其它条件：中和能力强的石灰或同时施用其他碱性肥料时可少施。降雨量多的地区用量应大些。撒施，中和全耕层或结合绿肥压青或稻草还田的用量大些。第29页/共80页施用方法

石灰可作基肥和追肥，不能作种肥。撒施力求均匀，防止局部土壤过碱或未施到。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。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，还会减少作物对钾的吸收，反而不利于作物生长。第30页/共80页注意事项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。第31页/共80页确定石灰用量的方法

（1）根据土壤交换性酸或水解性酸度计算法（2）根据土壤中阳离子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最为实用，因为影响石灰用量的因素很多，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。浸提出的酸用Ca(OH)2标准液滴定，计算石灰的用量。第32页/共80页举例100g土壤样品浸提液需要1.25mmolCa(OH)2才能中和，则每hm2所需的石灰为：M=1.25X74X2250000X1000/1000/100/1000/2=2081.2kg2081.2/2=1040.6kg第33页/共80页第二节植物镁营养与镁肥一、植物镁营养

二、镁肥的种类和性质

三、镁肥的施用

第34页/共80页一、植物镁营养1.植物体内镁的含量

2.植物对镁的吸收和运输3.镁的生理功能4.缺镁典型症状

第35页/共80页1.植物体内镁的含量植物体内镁的含量比K、Ca低，约为0.5-7g/kg，正常植物的成熟叶片中大约有10%的镁结合在叶绿素a和叶绿素b中，75%的镁结合在核糖体中，其余的15%呈游离态、或结合在各种酶或细胞的阳离子结合部位（如蛋白质的各种配位基团，有机酸，氨基酸和细胞壁自由空间的阳离子交换部位）上。当植物叶片中的镁含量低于2g/kg时则可能缺镁。在种子中，镁与植酸相结合。第36页/共80页镁在植物体内的分布规律1、豆科植物地上部分的含镁量是禾本科植物的2-3倍；

2、种子含镁较多，茎、叶次之，而根系很少；

3、生长初期，镁大多存在于叶片中，结实期则以植酸盐的形式贮存在种子中；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。第37页/共80页2.植物对镁的吸收和运输

吸收形式：主要Mg2+。吸收方式：被动吸收为主，温度、光照、加入呼吸抑制剂的影响？过干、过湿条件对镁吸收不利，与蒸腾有关。Mg2+吸收受其它离子影响。在氮肥中引起缺镁的严重程度依：(NH4)2SO4>CO(NH2)2>NH4NO3>Ca(NO3)2,K+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+等对由拮抗作用，施K、Ca肥时易缺镁。第38页/共80页3.镁的生理功能

叶绿素的中心原子镁的主要功能是作为叶绿素a和叶绿素b卟啉环的中心原子，当镁原子同叶绿素分子结合后，才具备吸收光量子的必要结构，才能有效地吸收光量子进行光合碳同化反应。第39页/共80页叶绿素的结构

第40页/共80页3.镁的生理功能多种酶的活化剂在ATP酶催化ATP水解的反应中，镁首先在ATP或ADP的焦磷酸盐结构和酶分子之间形成一个桥梁，形成稳定性较高的Mg-ATP复合体，在然后在ATP酶的作用下，这个复合体能把高能磷酰基转移到肽链上去。同时，在ATP的合成过程中，也需要镁将ADP和酶进行桥接。第41页/共80页pH值、镁(3mmol/L)及钾(50mmol/L)

对玉米根细胞质膜ATP酶活性的影响

第42页/共80页3.镁的生理功能在C3植物光合作用中，叶绿体基质中的RUBP羧化酶(1,5-二磷酸核酮糖羧化酶)催化CO2的同化反应,而该酶的活性取决于pH值和镁的浓度。当镁和该酶结合后，它对CO2的亲和力增加，转化速率提高。镁也能激活谷胱甘肽合成酶和PEP羧化酶。第43页/共80页3.镁的生理功能调节蛋白质的合成

作为核糖体亚单位联结的桥接元素，镁可以稳定核糖体的结构，为蛋白质的合成提供场所。当镁的浓度低于10mM时,核糖体亚单位便失去稳定性,核糖体分解成小分子的失活颗粒。蛋白质合成中需要镁的过程还包括RNA聚合酶的活化、氨基酸的活化、多肽链的启动和多肽链的延长反应第44页/共80页4.缺镁典型症状

缺镁突出表现是叶绿素含量下降，并出现失绿症。由于镁在韧皮部的移动性较强，缺镁症状常常首先表现在老叶上，如果得不到补充，则逐渐发展到新叶。第45页/共80页4.缺镁典型症状1、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，还会出现大小不一的褐色或紫红色斑点严重时整个叶片坏死。禾本科植物缺镁时，叶基部叶绿素积累出现暗绿色斑点，严重缺镁时，叶尖出现坏死斑点。

2、叶绿体数目减少，片层结构变形，质体基粒数减少，形状不规则，分隔减少或不存在。缺镁叶片中蛋白态氮的比例降低。第46页/共80页3、缺镁对光合作用本身影响较小，但明显影响叶绿体中淀粉的降解、糖的运输和韧皮部蔗糖的卸载，因而降低光合产物从“源”（如叶）到“库”的运输速率。缺镁会导致根冠比降低。

4、贮藏组织的淀粉含量和谷物的单穗粒重均下降。豆科植物根瘤中碳水化合物供应量下降，从而降低固氮率。

5、沙质土壤（淋失）、酸性土壤（淋失、H+、Al3+拮抗）、K+和NH4+含量较高的土壤（拮抗）容易出现缺镁第47页/共80页第48页/共80页第49页/共80页第50页/共80页第51页/共80页第52页/共80页第53页/共80页第54页/共80页第55页/共80页二、镁肥的种类和性质镁肥按溶解性的差异大致可分为3类:水溶性固体镁肥、微溶性固体镁肥和液态镁肥。

常用的水溶性固体镁肥列于表1，硫镁矾和硫酸钾镁主要产于德国Stassfurt,Halfort,Neuhof和Hessen等地。美国Carlsbad有硫酸钾镁矿蕴藏。我国迄今未发现这种矿藏。第56页/共80页第57页/共80页微溶性固体镁肥

以白云石应用最广泛,菱镁矿、轻烧氧化镁(非方镁石)也时有应用。这些物料主要适用于酸性土壤,既调整了酸度,也补充了镁源。液态镁肥

在有些情况下,特别是在无土栽培和叶面施肥中,作物的镁营养是以液态提供的,此类镁肥列于表3。第58页/共80页第59页/共80页三、镁肥的施用镁肥的效应与土壤供镁水平密切相关。土壤的含镁(MgO)量约1~40g/kg，多数在3~25g/kg之间，主要受成土母质、气候、风化和淋失程度等影响。一般北方土壤含镁量都在10g/kg以上。西北的栗钙土和棕钙土可以高达20g/kg以上。南方除紫色土以外，含镁量都较少，如红壤氧化镁含量为0.6%~3g/kg，交换性镁饱和度(交换性镁占阳离子交换量的百分数)仅有40g/kg左右，一般不能满足果树的需要。据报道：土壤交换性镁饱和度60~100g/kg以下，或是交换性镁60mg/kg土以下，许多果树已感到镁不足。镁肥可用作基肥或追肥。一般每hm2施硫酸镁180~225kg。应用根外追肥纠正缺镁症状效果快，但肥效不持久，应连续喷施几次。例如为克服苹果缺镁症，可在开始落花时，每隔14d喷洒2%硫酸镁溶液3~5次，其效果比土壤施肥快。第60页/共80页镁肥应首先施用在缺镁的土壤

土壤交换性镁的含量能较好地反应土壤供镁状况，对许多植物来说，60mg/kg为缺镁临界值。土壤交换性镁饱和度（%）也是衡量土壤供镁能力的指标，其数值依作物对镁的需求而异：需镁较多的一些牧草，可能要求12%~15%以上，对于大多数作物为6%~10%，豆科作物不小于6%一般作物不能低于4%。另外，土壤供镁状况还受其它阳离子的影响，当交换性Ca/Mg比值大于20时，易发生缺镁现象；交换性K/Mg比值，一般要求在0.4~0.5之间；故钾肥与石灰施用量过大会诱发作物缺镁。我国红壤地区的土壤含镁量为0.06%~0.3%，交换性镁为60~120mg/kg，往往不能满足作物的需要。在酸性土、高度淋溶的土壤、沼泽土、砂质土上施用镁肥，效果比较显著。第61页/共80页施于需镁较多的作物上

镁对多年生牧草、蔬菜、葡萄、烟草、果树及禾谷类作物中的黑麦，小麦等有良好的反应；对甜菜、橡胶、油橄榄、可可等也有效果。有资料报道，在福建省烟区，在交换性镁为53+/-0.23mg/kg的土壤上施用镁肥，烟草的产量和品质均有所提高。由于NH4+对Mg2+有拮抗作用，而硝酸盐能促进作物对Mg2+的吸收，因此，施用的氮肥形态影响镁肥的效果，不良影响程度为：硫酸铵＞尿素＞硝12铵＞硝酸钙。配合有机肥料、磷肥或硝态氮肥施用，有利于发挥镁肥的效果。

第62页/共80页按镁肥的种类选择施用

各种镁肥的酸碱性不同，对土壤酸度的影响不一，故在红壤上表现的效果不一致，肥效顺序为。碳酸镁＞硝酸镁＞氢化镁＞硫酸镁。镁肥可作基肥、追肥和根外追肥。水溶性镁肥宜作追肥，微水溶性则宜作基肥。每亩用镁量为1~1.5kg、在作物生育早期追施效果好。采用l%~2%MgSO4·7H2O溶液叶面喷施矫正缺镁症状，效果快，但不持久，应连续喷施多次。为克服苹果病害，可在开始落花前，每隔两周，连续3~5次喷2.0%硫酸镁溶液有良好效果。第63页/共80页第三节植物硫营养与硫肥

一、硫肥对作物生长发育的影响

(一)硫能提高作物产量与改善品质由于硫参与蛋白质以及特殊化合物如芥子油、蒜油等的合成，有些作物如十字花科，豆科，百合科等吸收硫特别多，施硫能提高产量与改善产品品质。据报道，在缺硫的土壤上施用硫肥使大豆增产5.74～16.54%。小麦、油菜、紫云英、水稻等增产幅度分别为5.0％～38.1%，5.0％～39.1％，7.9%～20.9％，5.0％～57.0％。第64页/共80页(一)硫能提高作物产量与改善品质

施硫不仅能提高蛋白质含量，还能改变其组分，如油菜施硫，其籽粒中粗蛋白质，胱氨酸、蛋氨酸等的含量都有所提高。第65页/共80页第66页/共80页(二)硫能改善豆科作物的固氮硫能改善豆科作物的固氮，提高饲料的营养价值生物固氮体系中铝铁蛋白，铁蛋白与铁氧还蛋白中都含有硫，施用硫肥能提高根瘤菌的着生量，增强豆科牧草的固氮能力，提高其固氮量，从而改善混合牧草地的牧草产量。第67页/共80页(三)硫能提高作物的耐寒、抗旱能力

施硫能增加原生质中硫氢基的数量，有利于维持膜的弹性和稳定性，明显增强作物的抗寒、抗旱能力。

第68页/共80页

二、硫肥的种类和性质第69页/共80页(一)生石膏即普通石膏，俗称白石膏。它由石膏矿直接粉碎而成，呈粉末状，主要CaSO4.2H20。微溶于水，粒细有利于溶解，供硫能力和改土效果也较高，通常以60号筛孔为宜。还有一种天然的青石膏矿石，俗称青石膏，可直接粉碎，过90号筛即可用CaS04．2H2O≥55％，CaO20.7%～21.9％，还含有铁、铝、镁、钾及锌、铜、锰、铝等，可用作水稻肥料。第70页/共80页(二)熟石膏熟石膏又称雪花石膏。它由生石膏加热脱水而成。其主要成分为CaSO41／2．H20，含硫(S)20.7％。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。第71页/共80页(三)磷石膏磷石膏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。主要成分为CaS04.2H20约占64％。其成分因产地而异，一般含硫(s)11.9％，P2050.7％～4.6%。江苏省盐城市的产品，含P2051％～1.8％，CaO30％～31.5％CaSO440％～43%,MgO0.1％～0.2％，Fe2O30