《歡迎大家》PPT課件.ppt

ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 歡迎大家 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 單玉華 博士 環(huán)境科學與工程學院Tel 797952813013714318E mail shanyuhua 2004 2005第二學期 土壤肥料學SoilScienceandFertilizers ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理 1肥料與施肥的基本概念 2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素 3施肥與植物生長 4施肥與農業(yè)生態(tài) 5植物對養(yǎng)分的吸收 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 問題 什么是肥料 肥料的定義 1 肥料及其分類 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 討論 如何正確理解肥料的定義 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 養(yǎng)分供求關系 供 求供 求供 求 無須施肥 須用肥料補充 在實際應用中 肥料的定義應理解為 凡能直接或間接地補充環(huán)境養(yǎng)分供應不足的任何物質 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 肥料的分類與特性 肥料 有機肥料Organicfertilizer化學肥料ChemicalfertilizerInorganicfertilizerMineralfertilizer微生物肥料Microbefertilizer 商品肥料 自然肥料 農家肥料 養(yǎng)分完全 但含量低養(yǎng)分釋放速度慢 但肥效穩(wěn)長改良土壤 提高地力改善土壤的有機營養(yǎng)改善作物的碳素營養(yǎng) 養(yǎng)分含量高 但種類單純養(yǎng)分釋放速度快 但后效短部分化肥長期施用可影響土質長期大量施用化肥可引起環(huán)境問題 地下水污染 表層水富營養(yǎng)化等 通過微生物生命活動的產物改善植物營養(yǎng) 直接提供的養(yǎng)分量十分有限輔助性肥料 不能代替有機肥及化肥的作用 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 施肥的基本目的 補充土壤養(yǎng)分供應的不足 以滿足作物正常生長發(fā)育對養(yǎng)分的需求 自然需求 作物對養(yǎng)分的需求 特定需求 合理施肥 通過施肥調節(jié)植物的自然營養(yǎng)過程 以獲得理想的產量或經濟效益 即施肥并非簡單地滿足作物對養(yǎng)分的自然需求 2 施肥及其基本環(huán)節(jié) ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 施肥環(huán)節(jié) 在種植作物之前結合土壤耕作而施用的肥料 其著眼點為作物生長的全程 以有機肥料為主 在作物播種或移栽時施用 著眼點為苗期 以化肥為主 在作物生長過程中施用 其作用為調節(jié)植物營養(yǎng) 主要用化肥 將肥料配成一定濃度的營養(yǎng)液 借助噴霧器械噴灑于作物地上部的一種施肥方法 基肥 種肥 追肥 根外追肥 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 肥料的發(fā)展趨勢 國外肥料發(fā)展歷程 3 肥料與施肥技術的發(fā)展趨勢 第一代 單質低濃度化肥 如硝酸鈣 第二代 單質高濃度化肥 如尿素 第三代 化成復合肥料 如磷酸銨 第四代 混成復合肥料 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 高效化 不斷提高肥料中養(yǎng)分的濃度復合化 提高復合肥料在化肥中的比例液體化 發(fā)展液體肥料緩效化 延緩肥料施用后養(yǎng)分釋放的速度 化學肥料發(fā)展趨勢 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 施肥技術的多樣性 土壤施肥 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 隨水灌溉施肥 fertigation ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity FertilizerInjection ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity Potassiumapplicationmap Phosphorusapplicationmap ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 4 現代農業(yè)對施肥的基本要求 高產高效優(yōu)質環(huán)境友好 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理 1肥料與施肥的基本概念 2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素 3施肥與植物生長 4施肥與農業(yè)生態(tài) 5植物對養(yǎng)分的吸收 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 1植物的營養(yǎng)元素 地球化學元素 必需元素有益元素完全無用元素 營養(yǎng)元素 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 必需元素 essentialelement 的判定標準 該元素為所有植物所必需 缺少則植物不能完成其生活周期 缺少該元素 植物出現專一的缺素癥狀 只有補充該元素 才能緩解或消除癥狀 其它任何元素都不能替代 該元素直接參與植物的營養(yǎng)過程 而不是間接地改善環(huán)境條件 1 1必需元素 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 正常 缺磷 缺鉀 缺氮 缺鎂 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 缺鐵 缺鋅 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 必需元素的種類 目前已經發(fā)現并已得到公認的植物必需元素共有16種 C H O N P K Ca Mg S Fe B Mn Zn Cu Mo Cl 大量元素 macro element 9種 在植物體內的含量一般高于1 1000 微量元素 micro element 7種 在植物體內的含量一般低于1 1000 中量元素 大量元素 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 從植物的生長介質中除去某元素以確定其必需性 分析植物體的化學組成 元素必需性的研究方法 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 同等重要性與平衡吸收 各種必需元素不論其含量高低 在植物營養(yǎng)中的地位是同等重要的 且因各自的生理功能不同 相互間不能替代 同種植物體內各種營養(yǎng)元素的含量是相對穩(wěn)定的 換言之 植物是按一定比例吸收各種營養(yǎng)元素的 植物按比例吸收各種營養(yǎng)元素的現象稱為平衡吸收 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 定義只為某些植物必需或對作物生長發(fā)育可起有益作用的一類礦質元素的總稱 種類與作用Na 有親鈉植物與疏鈉植物之分 對糖用甜菜等是必需的 鈉有部分替代鉀的作用 在鉀供應不足時更為明顯 Si 單子葉植物硅的含量為雙子葉植物的10 20倍 硅是水稻不可缺少的元素 Co 是豆科植物共生固氮所不可缺少的 1 2有益元素 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity C H O N P K Ca Mg S Fe B Mn Zn Cu Mo Cl 來自大氣 水 來自土壤 礦質元素 在土壤 作物間的供求矛盾相對較小 在土壤植物間的供求矛盾大 常需施肥補充 通常被稱為 肥料三要素 問題 所有必需元素在植物營養(yǎng)中的地位是同等重要的 它們在農業(yè)上是否也同等重要 1 3肥料三要素 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理 1肥料與施肥的基本概念 2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素 3施肥與植物生長 4施肥與農業(yè)生態(tài) 5植物對養(yǎng)分的吸收 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 1肥料在作物生產中的作用 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity PAR 380 720nm 占太陽總輻射47 49 PAR理論利用率 28 一般農田 0 5 3 Minerals 1肥料在作物生產中的作用 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 早在20世紀30年代 德國科學家就對增施肥料在歐洲糧食生產中的作用做過估計 如果把糧食增產量看作100 化肥的貢獻占50 品種占30 其它管理措施占20 聯(lián)合國糧農組織 FAO 的統(tǒng)計資料表明 發(fā)展中國家通過施用化學肥料可使糧食單產提高55 57 總產量提高30 左右 嚴小龍等 1997 建國以來 我國化肥的投入與糧食產出間的關系也基本符合這一規(guī)律 李生秀 1999 1肥料在作物生產中的作用 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity FertilizerConsumption ValueIndexofCropProduction RelationshipbetweenValueindexofcropproductionandfertilizerconsumptionperarablehectarein41countries FAO 1肥料在作物生產中的作用 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 2植物營養(yǎng)特性與施肥 營養(yǎng)期 種子營養(yǎng) 根系老化 生長期 生育期 種子萌發(fā) 成熟 營養(yǎng)生長 生殖生長 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 速率 生育期 營養(yǎng)期 養(yǎng)分吸收 生長 作物營養(yǎng)臨界期 作物營養(yǎng)最大效率期 作物營養(yǎng)臨界期 該時期作物需要的養(yǎng)分數量并不多 但很迫切 一旦發(fā)生養(yǎng)分短缺或比例失調會對作物生長產生難以彌補的嚴重影響 一般出現在苗期 作物營養(yǎng)最大效率期 該時期作物對養(yǎng)分的吸收速率及需求數量均為一生中最大 養(yǎng)分在該時期發(fā)揮的營養(yǎng)效率最高 最小養(yǎng)分律的含義 由德國化學家李比希提出 他認為 植物的生長量或產量受環(huán)境中最缺少的養(yǎng)分的限制 并隨之增減而增減 環(huán)境中最缺少的養(yǎng)分稱為最小養(yǎng)分 這一規(guī)律應用于除養(yǎng)分以外的其它生活因子時也成立 稱為限制因子律 最小養(yǎng)分律圖解 3作物生長與養(yǎng)分供應間的數量關系 3 1最小養(yǎng)分律 應用最小養(yǎng)分律時應注意的問題 最小養(yǎng)分系指環(huán)境中相對于植物需求而言最缺少的養(yǎng)分 并非植物體內或環(huán)境中含量最少的養(yǎng)分 最小養(yǎng)分與非最小養(yǎng)分間的關系并非固定不變 在一定條件 如施肥 下可以相互轉化 如增施非最小養(yǎng)分 盲目施肥 不僅不能提高作物產量 反會造成肥料浪費及環(huán)境污染 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 產量 施肥量關系與最小養(yǎng)分律 產量 或生長量 最小養(yǎng)分 A 最小養(yǎng)分 B 最小養(yǎng)分 C Y a bX 最小養(yǎng)分律 作物產量與施肥量間呈直線關系 單位肥料的增產量不變 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 式中 x 施肥量y 產量或生長量A 極限產量或生長量C 常數 x y A 米采利希方程 作物產量隨施肥量增加而提高 但單位肥料增產量下降 3 2米采利希 Mitscherish 方程 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 3 3費佛爾 Pfeiffer 方程 費佛爾方程 作物產量隨施肥量增加而提高直到施肥量達到對作物生長有害程度為止 但單位肥料增產量下降 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 最小養(yǎng)分律認為 單位肥料的增產量不隨施肥量變化 而由米采利希及費佛爾方程可知 隨施肥量的增大 單位肥料的增產量下降 即施肥存在報酬遞減現象 報酬遞減現象是在其它技術不變的條件下產生的 因而克服該現象的積極途徑為 全面改善生產技術條件 但由于在特定的生產階段同時改善技術條件是很困難的 因而該現象又是不可避免的 3 4施肥中的報酬遞減現象 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理 1肥料與施肥的基本概念 2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素 3施肥與植物生長 4施肥與農業(yè)生態(tài) 5植物對養(yǎng)分的吸收 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 1施肥對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響 1 正面影響增加農作物產量 改善農產品品質 提高地力 改良土壤 重要的減災措施 凈化空氣 增加有機質 增加 平衡養(yǎng)分 矯正pH 洪澇 凍害 增加CO2同化量1噸養(yǎng)分消耗24噸CO2 同時釋放18噸O2 可供36人呼吸一年 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 1施肥對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響 2 負面影響 土壤污染 水體富營養(yǎng)化 地下水污染 大氣污染 食品污染 化學污染生物污染物理污染 飲用水硝酸鹽含量標準 WHO 安全值 100mg L NOxCH4有機肥 生物污染 病菌 化學污染 重金屬 硝酸鹽 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 土壤 植物 動物 人體 人體必需元素54種 這些元素最終來自土壤 2施肥與食物鏈2 1施肥對人體必需元素的影響 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 觀點 A Carrel 美國 第一個醫(yī)學諾貝爾獎獲得者 化學肥料只能提高作物產量 卻無法彌補土壤中日益枯竭的 全部元素 A Voisin 法國 農學家 化學肥料是人類近代史上最偉大的發(fā)明之一 但如果我們只考慮利用 而不注意保持土壤及農產品的生物品質 勢必將人類引向災難之路 Nicholas 美國 著名醫(yī)生 只有肥沃的土壤 才有人類永久的財富 A Howard 英國 有機農業(yè)倡導者 沒有良好的土壤就沒有人類健康的身體 主張用有機肥改良土壤 福崗 日本 自然農業(yè)倡導者 沒有肥沃的土壤 就沒有營養(yǎng)豐富的食品 也就沒有健康的身體 Shelton 美國 著名醫(yī)生 我們要改善食物營養(yǎng) 一定要包括改良土壤在內 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 2 2農產品中硝酸鹽含量與氮肥施用的關系 NO3 NO2 Dangerous 施用氮肥可使胡蘿卜 卷心菜 馬鈴薯等硝酸鹽含量提高0 5 1 5倍 玉米黑麥草等提高1 3 39倍 植物積累硝酸鹽的能力 葉菜類 根菜類 瓜果類 禾本科牧草 豆科牧草 莖 葉 根 種子 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 部分國家和地區(qū)磷礦 肥 中鎘含量 mg kg 2 3施肥與重金屬污染 ShanYuhuaCollegeofEnvironmentSciencesandEngineeringYangzhouUniversity 第一章植物營養(yǎng)與施肥的基本原理 1肥料與施肥的基本概念 2植物營養(yǎng)元素與肥料三要素 3施肥與植物生長 4施肥與農業(yè)生態(tài) 5植物對養(yǎng)分的吸收 5植物對養(yǎng)分的吸收 5 1植物的根際營養(yǎng)5 2養(yǎng)分離子的主動與被動吸收5 3植物根的結構與養(yǎng)分吸收的關系5 4植物的葉部營養(yǎng)與根外追肥 5植物對養(yǎng)分的吸收 5 1植物的根際營養(yǎng)5 2養(yǎng)分離子的主動與被動吸收5 3植物根的結構與養(yǎng)分吸收的關系5 4植物的葉部營養(yǎng)與根外追肥 根際 受植物根吸收與分泌作用共同影響的土壤微域范圍 是植物與土壤相互作用的場所 根際的大小 根 土界面不足1毫米或幾毫米范圍的微區(qū)土壤 其大小取決于根毛的長度 根際土壤與非根際土壤在理化性質及生物學特性上存在差異 存在于根際的有效養(yǎng)分稱為實際有效養(yǎng)分 而根際以外的有效養(yǎng)分則為潛在有效養(yǎng)分 根際的概念 根際的特點 根際pH N肥形態(tài) 共生固N 養(yǎng)分脅迫 植物的基因型差異等 根際pH與非根際pH存在差異 陽離子吸收量 陰離子吸收量 根際pH降低 陽離子吸收量 陰離子吸收量 根際pH升高 根際pH的改變對土壤中養(yǎng)分的有效性影響很大 但可以是有利的 也可以是不利的 陽離子 陰離子 H OH 根吸收陰陽離子的不平衡 pHvsAvailabilityofNutrients 4 04 55 05 56 06 57 07 58 08 59 09 510 0 StronglyAcid StronglyAlkaline Med Acid Slightly Acid VerySlightlyAcid VerySlightlyAlkaline SlightlyAlkaline Med Alkaline Phosphorus Potassium Calcium Magnesium Sulfur Iron Manganese Boron CopperandZinc Molybdenum Nitrogen 根際的特點 根際Eh 由于根的呼吸作用及根際微生物的生命活動需消耗氧氣 根際Eh一般較非根際土壤低 旱地土壤根際Eh都低于土體 一般可降低50 100mV 水稻根系具有較強的向土體泌氧能力 根際Eh高于土體 這一特性有利于水稻抵御還原性物質 Fe2 Mn2 H2S等 的毒害作用 根際的特點 根分泌物 根分泌物 滲出物 被動 分泌物 主動 粘膠質分解物與脫落物 影響?zhàn)B分的有效性 刺激根際微生物生長 根際微生物數量是非根際土壤的10 100倍 根際的特點 根際養(yǎng)分動態(tài) 5 1植物的根際營養(yǎng)5 2養(yǎng)分離子的主動與被動吸收