植物營養(yǎng)與施肥原理

關(guān)于植物營養(yǎng)與施肥原理第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)植物的營養(yǎng)成分

一、植物體的組成1.水分

一般為70%～95%。幼嫩植株>衰老植株。葉片>莖稈>種子。2.干物質(zhì)

新鮮植株除去水分的部分就是干物質(zhì)，其中有機質(zhì)占植物干重的90%～95%，礦物質(zhì)占5%～10%。

第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、植物必需的營養(yǎng)元素1.植物必需營養(yǎng)元素

1939年，Arnon&Stout提出了三條標準：（1）不可缺少性。該元素對所有植物的生長發(fā)育是不可缺少的。缺乏這種元素植物就不能完成其生命周期，對高等植物來說，即由種子萌發(fā)到再結(jié)出種子的過程。（2）不能代替性。缺乏這種元素后，植物會表現(xiàn)出特有的癥狀，而且其他任何一種化學(xué)元素均不能代替其作用，只有補充這種元素后癥狀才能消失。（3）作用直接性。這種元素必須是直接參與植物的新陳代謝，對植物起直接的營養(yǎng)作用，而不是改善環(huán)境的間接作用。

16種：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl。后13種主要從土壤中獲得，稱之為土壤養(yǎng)分。有些元素是部分高等植物生活所必需的營養(yǎng)元素。如Si、Co、Se等，我們稱之為有益元素。第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.植物必需營養(yǎng)元素分組大量元素：含量在0.1%以上（占干重）的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S，共9種。其中N、P、K被稱為“植物營養(yǎng)三要素”或“肥料三要素”。微量元素：含量在0.1%以下（占干重）的元素。包括Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl。植物營養(yǎng)元素的同等重要律和不可代替律。第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.必需營養(yǎng)元素的生理功能（1）包括C、H、O、N和S。是構(gòu)成有機質(zhì)的主要成分，也是酶促反應(yīng)中原子團的必需元素。（2）包括P、B、（Si）。以無機離子或酸分子的形態(tài)被植物吸收，并可與植物體內(nèi)的羥基化合物進行酯化反應(yīng)。（3）包括K、（Na）、Ca、Mg、Mn和Cl等。以離子態(tài)被植物吸收，并以離子態(tài)存在于細胞的汁液中，或被吸附在非擴散的有機離子上。（4）包括Fe、Cu、Zn和Mo等。主要以配位態(tài)存在于植物體內(nèi)，構(gòu)成酶的輔基。第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)植物對養(yǎng)分的吸收

一般包括以下4個過程：養(yǎng)分由土體向根表的遷移；養(yǎng)分從根表進入根內(nèi)自由空間，并在細胞膜外表面聚集；養(yǎng)分跨膜進入原生質(zhì)體；養(yǎng)分由根部運輸?shù)降厣喜俊５诹?，共五十二頁?022年，8月28日一、根系吸收養(yǎng)分的形態(tài)和部位

1.根系主要吸收離子態(tài)養(yǎng)分。還能吸收少量分子態(tài)養(yǎng)分和簡單的有機態(tài)養(yǎng)分，如：CO2、H2O、O2、尿素、氨基酸、磷脂類化合物等。2.根系吸收養(yǎng)分的主要部位是根毛區(qū)。實驗證明：吸收養(yǎng)分最活躍、數(shù)量最多的是根毛區(qū)，因其數(shù)量多，吸收面積大，俗話說：“一支根毛一張嘴”。第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、土壤養(yǎng)分向根表遷移

1．截獲。養(yǎng)分在土壤中不經(jīng)過遷移，而是根系生長過程中，直接從與根系接觸的土壤顆粒表面吸收養(yǎng)分，類似于接觸交換。2．質(zhì)流(集流)。植物的蒸騰作用和根系吸水造成根表土壤與土體之間出現(xiàn)明顯的水勢差，土壤水分由土體向根表流動，土壤溶液中的養(yǎng)分隨著水流向根表遷移，稱為質(zhì)流（集流）。一般質(zhì)流運送養(yǎng)分的距離較長，NO3—、Cl—、SO42—、Ca2+、Mg2+等養(yǎng)分以質(zhì)流為主。3．?dāng)U散。當(dāng)根系截獲和質(zhì)流不能向植物提供足夠的養(yǎng)分時，在根系表面出現(xiàn)一個養(yǎng)分耗竭區(qū)，使土體與根表產(chǎn)生了一個養(yǎng)分濃度梯度，養(yǎng)分就沿著這個養(yǎng)分濃度梯度由土體向根表遷移，這就是養(yǎng)分擴散作用。50%以上的P和K通過擴散方式遷移。

大多數(shù)情況下，質(zhì)流和擴散是根系獲得養(yǎng)分的主要途徑。第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日從表中可以看出：N、Ca、Mg、S向根表運移的方式以集流為主，而P、K以擴散為主。第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日三、養(yǎng)分在細胞膜外表面的聚集a.幼嫩根系b.成熟根系（有凱氏帶生成）兩種方式：共質(zhì)體途徑和質(zhì)外體途徑返回“長距離運輸”第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日四、養(yǎng)分的跨膜吸收

1．離子的被動吸收。通過擴散作用進行，不需要消耗能量。（1）簡單擴散。也叫自由擴散。當(dāng)外部溶液濃度大于細胞內(nèi)部濃度時，離子可以通過擴散作用由細胞外進入細胞內(nèi)。當(dāng)細胞內(nèi)外的養(yǎng)分濃度達到平衡時，這種擴散吸收就停止了。（2）杜南平衡。原生質(zhì)中的蛋白質(zhì)分子帶有電荷，且固定在細胞內(nèi)成為不擴散基，因而引起了陰、陽離子在細胞膜內(nèi)外分布的不平衡。有利于陽離子在根細胞內(nèi)積累。第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日2．離子的主動吸收

植物細胞逆濃度（化學(xué)勢、電化學(xué)勢）梯度，消耗代謝能量，有選擇性地吸收養(yǎng)分的過程叫做主動吸收。其機理有兩種假說。（1）載體學(xué)說。一般認為生物膜上含有被稱為載體的分子，其主要作用是運輸離子穿過細胞膜。它能與某些特定的蛋白質(zhì)分子結(jié)合，透過膜運輸離子；或者是一些蛋白質(zhì)，通過改變其在膜中的形狀和位置運輸離子。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）離子泵學(xué)說。離子泵是存在于細胞膜上的一種蛋白質(zhì)，它在有能量供應(yīng)時可使離子在細胞膜上逆電化學(xué)勢梯度主動吸收。離子泵能在介質(zhì)中離子濃度非常低的情況下吸收和富集離子，從而使細胞內(nèi)離子的濃度與外界環(huán)境中相差很大。第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日有人認為，有機養(yǎng)分的吸收是由膜上透過酶作為載體而運入細胞的，須消耗能量，屬主動吸收。Wheeler和Hanchey發(fā)現(xiàn)植物細胞也和動物一樣，有“胞飲”作用，需要能量。

植物對有機養(yǎng)分的吸收第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日五、根系吸收的養(yǎng)分向地上部運輸

首先進入木質(zhì)部導(dǎo)管，然后再向上運輸。1．短距離運輸。也叫橫向運輸。指養(yǎng)分由根的外表皮穿過皮層進入中柱的過程。（1）質(zhì)外體途徑。Ca2+、Mg2+等在共質(zhì)體的移動性很差，主要通過質(zhì)外體途徑運輸。（2）共質(zhì)體途徑。K+、H2PO4—、NO3—、SO42—和Cl—等離子主要是通過共質(zhì)體途徑運輸?shù)?。示意圖第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2．長距離運輸(縱向運輸)

（1）木質(zhì)部運輸。水和無機離子通過木質(zhì)部向地上部輸送。主要機制是質(zhì)流，動力是蒸騰作用和根壓。（2）韌皮部運輸。其運輸特點是雙向運輸，一般是向“生理庫”輸送養(yǎng)分。受蒸騰作用的影響很小。（3）木質(zhì)部和韌皮部之間的養(yǎng)分轉(zhuǎn)移。通過轉(zhuǎn)移細胞來實現(xiàn)的。

第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日營養(yǎng)元素按其在韌皮部中移動性的難易程度分為三組。第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日六、植物葉部對養(yǎng)分的吸收(根外營養(yǎng))

（一）葉片吸收養(yǎng)分的機理水生植物：葉片陸生植物：葉表皮細胞外的蠟質(zhì)層和角質(zhì)層。蠟質(zhì)層疏水性強，水及無機離子可通過其上的間隙到達角質(zhì)層。角質(zhì)層上有外質(zhì)連絲，是葉片吸收養(yǎng)分的通道，由此進入細胞壁，進而到達原生質(zhì)膜。(二)葉面營養(yǎng)的特點1.優(yōu)點：見效快，效率高；防止土壤對養(yǎng)分的固定；在特殊情況下是一種有效的補肥方式。2.缺點：施肥量有限，肥效短暫，需多次噴施。第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日（三）影響葉面營養(yǎng)的因素

1.葉片類型。

水生植物>旱生植物；單子葉植物>雙子葉植物；溫室大棚植物>大田作物。2.營養(yǎng)液的種類、濃度與PH值。

氮素：尿素>硝酸鹽>銨鹽；鉀素：KCl>KNO3>KH2PO4。一定濃度范圍內(nèi)，提高養(yǎng)分濃度有利于養(yǎng)分吸收。一般酸性溶液有利于陰離子的吸收，堿性溶液有利于陽離子的吸收。3.葉片對養(yǎng)分的吸附能力。4.噴施時間。

上午露水干后，或太陽落山前，或無風(fēng)的陰天。第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日第三節(jié)影響植物吸收養(yǎng)分的因素

一、影響植物吸收養(yǎng)分的內(nèi)在因素遺傳基因?；蛐筒煌闹参镂震B(yǎng)分的能力也不同。通過選育吸收難溶性養(yǎng)分能力很強，耐低營養(yǎng)的高產(chǎn)品種，就可以提高肥效，減少施肥量。如果樹在石灰性土壤中缺Fe是很普遍的，可以選育根系還原力強，分泌H+或檸檬酸較多的砧木，可以把土壤中的難溶性Fe轉(zhuǎn)變?yōu)橛行e，供果樹吸收，從而消除缺Fe癥。

第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、影響植物吸收養(yǎng)分的外在因素1.光照光照是植物養(yǎng)分吸收和同化的原動力提供能量物質(zhì)（ATP）；激活硝酸還原酶加速NO3—轉(zhuǎn)化為NH4+等。光照間接影響根系對養(yǎng)分的吸收和運輸影響通過質(zhì)流到達根表的養(yǎng)分數(shù)量。第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

溫度影響根系的生長和根系活力，從而影響根系吸收養(yǎng)分。2.溫度溫度對大麥吸收K離子的影響第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日水溫對水稻吸收礦質(zhì)養(yǎng)分的影響第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日溫度降低對水稻、小麥等作物吸收養(yǎng)分有明顯影響，其中以N、P、K最為突出。因此，在寒冷地區(qū)的冬季作物增施氮肥、磷肥，或者追施灰土雜肥和草木灰等，都有良好的效果。在溫度高的南方，高溫對水稻吸收養(yǎng)分不利，水稻日灌夜排的水分管理措施有利于根部吸收養(yǎng)分。運用第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.通氣有利于土壤有機養(yǎng)分礦化，對根系吸收有利。土壤通氣，氧氣充足，根系呼吸旺盛，釋放能量多，促進根系吸收養(yǎng)分。避免產(chǎn)生有毒還原性物質(zhì)，如Fe2+、H2S和有機酸等。第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日大麥離體根培養(yǎng)在不同氧張力下吸收磷的情況第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日

調(diào)節(jié)措施：旱地中耕松土，施用有機肥；水田前期淺水勤灌、中期排水曬田、后期干濕交替等。運用第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.土壤PH值影響根細胞表面的電荷狀況影響?zhàn)B分的形態(tài)和有效性影響土壤微生物的種類和活性，從而影響有機養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日5.土壤Eh值

影響?zhàn)B分的形態(tài)和有效性

除NH4+、Fe2+和Mn2+以外，多數(shù)利用的氧化態(tài)養(yǎng)分，有的還原態(tài)養(yǎng)分甚至對植物有害，如H2S等。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日6.土壤水分影響作物根系的生長發(fā)育。當(dāng)旱地土壤含水量降到田間持水量的40%以下時，小麥、玉米等作物的根系生長就會受到抑制，根系活力下降。長時間漬水也會影響根系生長與養(yǎng)分吸收。影響土壤中養(yǎng)分的濃度、有效性和養(yǎng)分的遷移。影響土壤通氣性、土壤微生物活性、土壤溫度等，影響?zhàn)B分形態(tài)、轉(zhuǎn)化及其有效性。第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日7.離子間的相互作用離子間的拮抗作用。指溶液中某一離子存在或過多能抑制另一離子吸收的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在根系對離子的選擇性吸收，如K+、Rb+、Cs+之間，Ca2+、Sr2+與Ba2+之間，Cl—、Br—和I—之間，H2PO4—與Cl—之間，NO3—與Cl—之間。離子間的協(xié)助作用。是指溶液中某一種離子的存在有利于根系吸收另一些離子的現(xiàn)象。如陰離子（NO3—、H2PO4—和SO42—）對陽離子的吸收都具有一定的協(xié)助作用，Ca2+等多價陽離子對多種一價陽離子（如K+、Rb+、NH4+、Na+等）的吸收有協(xié)助作用。第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)植物的營養(yǎng)特性

一、植物營養(yǎng)的共性和特殊性1.植物營養(yǎng)的共性。16種必需營養(yǎng)元素是所有高等植物生長發(fā)育必需的，此乃共性。2.植物營養(yǎng)的特殊性（個性）。不同植物、不同品種和不同生育期所需要的養(yǎng)分有明顯的差異，個別作物甚至需要特殊的養(yǎng)分，此乃特殊性（個性）。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、植物營養(yǎng)的連續(xù)性和階段性

植物營養(yǎng)的連續(xù)性:植物生長發(fā)育要連續(xù)不斷地從外界吸收養(yǎng)分，土壤或營養(yǎng)液要不斷滿足其生命活動的需要。中間如有一段不能滿足，則影響其生長發(fā)育，致使產(chǎn)量降低。植物營養(yǎng)的階段性：植物各生育期對養(yǎng)分的種類、數(shù)量和比例有不同的要求。植物吸收養(yǎng)分的一般規(guī)律是：生長初期吸收養(yǎng)分的數(shù)量、強度都較低，隨著時間的推移，對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收量逐漸增加，到成熟期又趨于減少。第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日植物的營養(yǎng)期中的兩個關(guān)鍵時期：1.植物營養(yǎng)臨界期。是指某種養(yǎng)分缺乏、過多或養(yǎng)分間不平衡時，對植物生長發(fā)育影響最大的時期。如大多數(shù)作物的磷素營養(yǎng)臨界期多出現(xiàn)在幼苗期，或種子營養(yǎng)向土壤營養(yǎng)的轉(zhuǎn)折期。作物氮素營養(yǎng)和鉀素營養(yǎng)也在生育前期。2.植物營養(yǎng)最大效率期。是指某種養(yǎng)分能發(fā)揮其最大增產(chǎn)效果的時期。該時期是作物生長最旺、決定產(chǎn)量的關(guān)鍵時期，此時施肥能獲得最大經(jīng)濟效益，如玉米氮素營養(yǎng)最大效率期在喇叭口至抽穗初期，小麥在拔節(jié)至抽穗期，果樹一般在果實膨大期。第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日第五節(jié)合理施肥的基本原理

一、施肥的基本原理1.養(yǎng)分歸還學(xué)說(theoryofnutrientreturns)1840年提出了“養(yǎng)分歸還學(xué)說”：隨著作物每次種植與收獲，必然要從土壤中取走大量養(yǎng)分，使土壤養(yǎng)分逐漸減少，連續(xù)種植會使土壤貧瘠；為了保持土壤肥力，就必須將植物帶走的礦質(zhì)養(yǎng)分和氮素以施肥的方式歸還給土壤，對恢復(fù)和維持土壤肥力有積極意義。第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日N、P、K屬于歸還程度低的元素，需要重點補充；

Ca、Mg、S等養(yǎng)分屬于中度歸還，雖然植物地上部分所取走的數(shù)量大于根茬殘留給土壤的數(shù)量，但根據(jù)土壤和植物種類不同，施肥也應(yīng)有所區(qū)別。

高歸還度的Fe、Al、Mn等元素，其歸還比例甚至可以高達60%～70%，同時土壤中這些元素的含量也很豐富，一般情況下不必以施肥方式補充。第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.最小養(yǎng)分率(lawoftheminimum)

Liebig于1843年提出：“田間作物產(chǎn)量決定于土壤中最低的養(yǎng)分，只有補充了土壤中的最低養(yǎng)分才能發(fā)揮土壤中其他養(yǎng)分的作用，從而提高農(nóng)作物的產(chǎn)量”。這就是施肥的“木桶理論”。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展充分證明了這一原理的正確性。注意：（1）最小養(yǎng)分是指土壤中有效養(yǎng)分含量相對最少的養(yǎng)分（2）最小養(yǎng)分是可變的。（3）補充最小養(yǎng)分時，還應(yīng)考慮土壤中對作物生長發(fā)育必需的其他養(yǎng)分元素之間的平衡。第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.報酬遞減率（lawofthediminishingreturns）18世紀后期，和J.Anderson同時提出了報酬遞減率：在其他經(jīng)濟技術(shù)條件不變的情況下，隨著某項投資的增加，每單位量投資的報酬是遞減的。(a>b>c>d)第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日20世紀初，德國土壤化學(xué)家Mitscherlich通過燕麥施用磷肥的砂培試驗，得出了與報酬遞減率相似的結(jié)論。第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

報酬遞減率只反映在其他經(jīng)濟技術(shù)條件相對穩(wěn)定的情況下，某一限制因子（或最小養(yǎng)分）投入（施肥）和產(chǎn)出（產(chǎn)量）的關(guān)系。充分認識報酬遞減率，避免施肥的盲目性，提高肥料利用律，發(fā)揮肥料的最大經(jīng)濟效益。第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、施肥量的確定

1.定性的豐缺指標法

根據(jù)校驗研究所確定的“高”、“中”、“低”等指標等級確定相應(yīng)的施肥量。一般在“低”級時，施入的養(yǎng)分量是作物需要量的2倍在“中”級時，施肥量與作物需肥量相等在“高”級時，一般不施肥此法簡便易行，但比較粗糙。第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.目標產(chǎn)量法也叫養(yǎng)分平衡法。根據(jù)一定的產(chǎn)量要求計算肥料需要量。計算公式為：W=（U—NS）/（C*R）W——肥料需要量（㎏/hm2）；U——一季作物的養(yǎng)分總吸收量（㎏/hm2），U=產(chǎn)量*每㎏產(chǎn)量的養(yǎng)分需求量。目標產(chǎn)量一般根據(jù)當(dāng)?shù)厍叭曜魑锏钠骄a(chǎn)量加上一定的增產(chǎn)率（10%～15%）求得。NS——土壤供肥量（㎏/hm2），可視為不施某種養(yǎng)分小區(qū)的作物對該養(yǎng)分的吸收量。C——為肥料養(yǎng)分含量（%）。R——為肥料當(dāng)季利用率（%），應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卦囼灁?shù)據(jù)確定。第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日例：某農(nóng)戶麥田前3年平均產(chǎn)量為365kg/畝，該地塊無N對照區(qū)小麥產(chǎn)量為150kg/畝，現(xiàn)有碳銨和豬圈肥，試估算實現(xiàn)小麥計劃產(chǎn)量，每畝約需施用多少豬圈肥和碳銨？（實現(xiàn)100kg小麥子粒需純N3kg。N素需要量的2/3用豬圈肥作基肥施用，1/3用碳銨做追肥施用。優(yōu)質(zhì)豬圈肥含N0.5%，當(dāng)季利用率25%；碳銨含N17%，當(dāng)季利用率30%。）解：計劃產(chǎn)量=365*（1+10%）=401.5kg≈400kgU=400*3/100=12kg

NS=150*3/100=4.5kg

U—NS=12—4.5=7.5kg

應(yīng)施用豬圈肥（基肥）：（7.5*2/3）/（0.5%*25%）=4000kg

應(yīng)施用碳銨（追肥）：（7.5*1/3）/（17%*30%）=49kg

磷、鉀肥施用量依次類推。第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.肥料效應(yīng)函數(shù)法

單因素的肥料試驗結(jié)果可以用一元二次肥料效應(yīng)方程擬合：Y=a+bX+cX2，式中：Y為作物產(chǎn)量，X為肥料施用量，a、b、c為系數(shù)。二因素肥料試驗結(jié)果可用二元二次肥料效應(yīng)方程來擬合：Y=b0+b1X+b2X2+b3Z+b4Z2+b5XZ，式中：Y為作物產(chǎn)量，X為第一種肥料用量，Z為第二種肥料用量,XZ為兩種肥料的交互效應(yīng)，b0…..b5為系數(shù).在試驗的基礎(chǔ)上擬合肥