第三章 土壤养分

第三章土壤养分第1页，课件共26页，创作于2023年2月教学目的明确植物生长的必需营养元素种类和植物营养规律，掌握植物根系与根外器官对养分吸收、运输和利用特点，了解合理施肥应遵循的基本原理：养分归还学说，最小养分律和报酬递减律，掌握确定施肥量、施肥时期和施肥方法的基本技术。了解肥料在土壤中的转化与肥料有效性的关系。掌握常用肥料的使用方法。第2页，课件共26页，创作于2023年2月6.1植物必需营养元素一、植物必需营养元素概念（一）植物体内元素的组成新鲜植物体=水+干物质。水占鲜体75~95％，干物质占5~25％。干物质经灼烧后，有机物质被氧化分解、逸出。不挥发的残留部分为灰分。成分包括磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo）、硼(B)、氯(Cl)、硅(Si)、钠(Na)、钴(Co)、铝(Al)、镍(Ni)、钒(V)、硒(Se)等。第3页，课件共26页，创作于2023年2月（二）植物必需营养元素的概念通过营养液培养法来确定植物必需营养元素。方法是在培养液中系统地减去植物灰分中某些元素，而植物不能正常生长发育，这些缺少的元素，无疑是植物营养中所必需的。1939年阿诺（Arnon）和斯吐特（Stout）提出了高等植物必需营养元素判断的三条标准：第一，如缺少某种营养元素，植物就不能完成其生活周期；第二，如缺少某种营养元素，植物呈现专一的缺素症，其它营养元素不能代替它的功能，只有补充它后症状才能减轻或消失；第三，在植物营养上直接参与植物代谢作用，并非由于它改善了植物生活条件所产生的间接作用。第4页，课件共26页，创作于2023年2月当某一元素符合这三条标准的，则称为必需营养元素。目前确定了以下17种高等植物必需营养元素：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、铁（Fe）、锰（Mn）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）、硼（B）、氯（Cl）和镍（Ni）。第5页，课件共26页，创作于2023年2月根据需要量不同分为：大量营养元素、中量营养元素和微量营养元素。（1）大量营养元素——一般占植株干物质重量的百分之几十到千分之几。它们是碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）6种。（2）微量营养元素——含量只占植株干物质重量的千分之几到十万分之几。它们是铁（Fe）、硼（B）、锰（Mn）、铜（Cu）、锌（Zn）、钼（Mo）、氯（Cl）、镍（Ni）8种。中量营养元素——含量占植株干物质重量的百分之几到千分之几，它们是钙（Ca）、镁(Mg)、硫（S）3种。第6页，课件共26页，创作于2023年2月二、必需营养元素的一般生理功能分组：1、构成植物活体的结构物质和生活物质的营养元素，它们是C、H、O、N、S。2、P、B在植物细胞中，它们或无机形态存在或与醇结合形成酯类。3、K、Na、Ca、Mg、Mn和Cl在植物细胞中以离子形态存在于汁液中，或被吸附在非扩散的有机阴离子上。4、Fe、Cu、Zn和Mo、（Ni）主要以螯合形态存在于植物中。第7页，课件共26页，创作于2023年2月三、肥料三要素指N、P、K3种元素，原因：1、植物需要量多；2、收获时带走较多，以残茬和根的形式归还给土壤的比例小，不到10％。3、需要通过肥料的形式补充给土壤，以供植物吸收利用。人们就称它们为“肥料三要素”或“植物营养三要素”或“氮磷钾三要素”。第8页，课件共26页，创作于2023年2月四、必需营养元素与植物生长1、对植物的生理和营养功能各不相同，但对植物生长发育都是同等重要的，不可代替。2、缺少时影响植物的生长发育，并表现出特有的症状。例如玉米缺锌时呈现“白苗病”，严重时不抽雄穗；油菜缺硼时，严重时幼苗死亡，轻者呈现“花而不实”症。第9页，课件共26页，创作于2023年2月6.2

植物对养分的吸收一、根系对养分的吸收（一）根吸收养分的部位根吸收养分最活跃的部位是根尖以上的分生组织区，大致离根尖1cm。幼嫩根吸收能力比衰老根强根毛因其数量多、吸收面积大、有粘性、易与土壤颗粒紧贴而使根系养分吸收的速度与数量成十倍、百倍甚至千倍地增加。第10页，课件共26页，创作于2023年2月（二）根可吸收的养分形态有气态、离子态和分子态3种。1、气态养分有：二氧化碳、氧气、二氧化硫和水汽等。2、离子态养分：阳离子、阴离子。阳离子：NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Cu2+、Zn2+等；阴离子：NO2-、H2PO4-、HPO42-、SO42-、H2BO3-、B4O72-、M0O42-、Cl-等。第11页，课件共26页，创作于2023年2月（三）土壤养分向根部迁移的方式截获、扩散和质流。1、截获——指植物根在土壤中伸长并与其紧密接触，使根释放出的H+和HCO3-与土壤胶体上的阴离子和阳离子直接交换而被根系吸收的过程。有两个特点：第一，土壤固相上交换性离子可以与根系表面离子养分直接进行交换，而不一定通过土壤溶液达到根表面。第二，根系生长时直接获得的养分是有限的，一般只占植物吸收总量的0.2~10%，远远不能满足植物的生长需要。第12页，课件共26页，创作于2023年2月2、扩散——是由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。动力——浓度梯度。原因（1）植物不断从吸收养分，造成土体与根际土壤浓度梯度；（2）施肥造成根表土壤和土体之间的养分浓度差异。第13页，课件共26页，创作于2023年2月（3）质流——是因植物蒸腾、根系吸水而引起水流中所携带的溶质由土壤向根部流动的过程。土壤中含有的多种水溶性养分随着水分的流动带到根的表面，为植物获得更多的养分提供了有利条件。一般认为，在长距离时，质流是补充养分的主要形式；而在短距离内，扩散作用则更为重要。第14页，课件共26页，创作于2023年2月（四）根部对无机养分的吸收1、被动吸收又称非代谢吸收养分可通过扩散、质流等方式进入根细胞。特点：不需要消耗能量，无选择性。2、主动吸收又称为代谢吸收，是一个逆电化学势梯度吸收的过程。特点：消耗能量，有选择性，植物对养分的吸收强度与其代谢作用密切相关。第15页，课件共26页，创作于2023年2月（五）根部对有机养分的吸收植物根系不仅能吸收无机养分，也能吸收有机态养分。主要是吸收那些分子量小，结构比较简单的有机物。第16页，课件共26页，创作于2023年2月二、根外器官对养分的吸收植物通过地上部分器官吸收养分和进行代谢的过程，称为根外营养。只是一种辅助方式，把肥料配成一定浓度的溶液，喷洒在植物叶、茎等地上器官上，称根外追肥。（一）根外营养的机理根外营养的主要器官是茎和叶，其中叶的比例更大。现在多认为：根外营养的机制可能是通过角质层上的裂缝和从表层细胞延伸到角质层的外质连丝，使喷洒于植物叶部的养分进入叶细胞内，参与代谢过程。第17页，课件共26页，创作于2023年2月（二）根外营养的特点1、直接供给植物养分，防止养分在土壤中的固定和转化。如磷、锰、铁、锌等；某些生理活性物质，如赤霉素、B9等，施入土壤易于转化，采用根外喷施就能克服这种缺点。2、养分吸收转化比根部快，能及时满足植物需要。3、促进根部营养，强株健体。改善了植物对根部有机养分的供应，增强根系吸收水分和养分的能力。4、节省肥料，经济效益高。第18页，课件共26页，创作于2023年2月（三）影响根外营养效果的因素1、溶液的组成2、溶液的浓度及反应如果主要供给阳离子时，溶液调至微碱性，反之供给阴离子时，溶液应调至弱酸性。3、溶液湿润叶片的时间保持叶片湿润的时间在30min至1h内吸收的速度快、吸收量大；喷施时间最好在傍晚无风的天气下进行。4、叶片与养分吸收双子叶植物＞单子叶植物，叶片结构：叶子表面的表皮组织下是栅状组织，比较致密；叶背面是海绵组织，比较疏松、细胞间隙较大,孔道细胞也多，喷施叶背面养分吸收快些。5、喷施次数及部位新叶＞老叶，生产中应掌握在2~3次为宜。第19页，课件共26页，创作于2023年2月6.3影响植物吸收养分的条件一、植物吸收养分的基因型差异1、植物形态特征对吸收养分的影响2、植物生理生化特性对吸收养分的影响3、植物生育特点对吸收养分的影响二、环境因素对植物吸收养分的影响1、光照4、酸碱度2、温度5、水分3、通气6、离子间的相互作用第20页，课件共26页，创作于2023年2月6.4施肥的基本原理第21页，课件共26页，创作于2023年2月第22页，课件共26页，创作于2023年2月第一节土壤与植物氮素营养及化学氮肥一、土壤氮素的含量与形态1、土壤氮素的含量土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、温度和降水量等影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及灌溉等措施的影响。东北黑土地区为最高，旱地2.63±1.04g/kg，水田2.58±0.77g/kg。黄土高原和黄淮海平原旱地分别为0.70±0.28g/kg和0.63±0.29g/kg及水田0.93±0.29g/kg为最低。一般农业土壤耕层氮素含量在0.5~3.0g/kg之间。第23页，课件共26页，创作于2023年2月2、土壤氮素的形态土壤氮素：无机态氮、有机态氮1）无机态氮：固定态铵、交换性铵、土壤溶液中的铵、硝态氮、亚硝态氮、氧化亚氮，占土壤全氮1%—10%。2）有机态氮——氨基酸、氨基糖土壤全N的90%以上。二、土壤N素的转化与有效性1、氮素的矿化——土壤有机态氮在土壤微生物的参与下分解形成铵或氨的作用。第24页，课件共26页，创作于2023年2月2、硝化作用——是指土壤中的铵或氨在微生物的作用下氧化为硝酸盐的过程。硝酸盐不仅比铵的移动性大得多，极易流失，而且在嫌气条件下，或者局部嫌气条件下，又易通过反硝化作用而损失，再则硝化过程中也常有N2O的逸失。控制施入土壤中的铵态氮肥和尿素肥料的硝化作用有利于提高利用率。影响硝化作用的因素主要有土壤的水、气、热条件、pH、施入肥料的种类和数量、耕作制度和植物根系等。