氯对植物生长的影响及含氯化肥的合理施用氯是植物必须元素氯
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氯对植物生长的影响及含氯化肥
的合理施用
一、氯是植物必须元素
氯是植物的第16个必须元素,排在微量元素的第七位,一般植物的含氯量在0.2%~2%(干物质计),含氯10%的也不少见。
在植物营养学中氯是植物的必须元素,但直到1954才被确定。氯主要以Cl-的形式被植物吸收。在植物体内也主要是以Cl-的形式存在,其在植物体内移动性非常强,只有少量在植物体内被结合进有机物,例如Cl4-IAA是一种内源生长素类激素。对促进植物生长有非常重要的作用,但植物对氯的吸收很少,仅需m g·L-1,而盐生生物含氯相对较高,约70~100 m g·L-1。
在光合作用中Cl-参加水的光解,叶和根细胞分裂也需要Cl-的参与,Cl-还与K+等离子一起参与渗透式的调节,如与K+和苹果酸一起调节气孔开闭。缺氯时,叶片萎焉,失绿坏死,最后变为褐色;同时根系生长受阻、变粗,根尖变为棒状。
氯离子的主要功能:
①、适当的氯能促进K+和NH4+的吸收,当然当氯离子浓度高时,将会影响NO3-和H2PO4-的吸收。这就表明氯对阴阳离子态养份吸收的促进或抑制作用,也取决于氯的浓度和比例。
②、由于特殊的理化性质,氯离子(Cl-)在维持细胞渗透压、保持电荷平衡中起着重要作用。例如在根系养分吸收的过程中,Cl-通过自身浓度变化来维持共质体内外渗透压,和电荷的平衡。调节气孔保卫细胞的开闭,维持细胞膨胀压也起着非常重要的作用,从这点来看,其有一定调节抗旱能力。
③、参与光合作用中水的光解反应(非常重要),起辅助作用,使光合磷酸化增强。
④、提高豆科作物的结瘤固氮,可以激活一些酶类。可以与某些有机物结合,对植物生长有促进作用。
⑤、有一些报导说可以氯离子可以提高抗病能力,我也翻阅了两篇文献,但都未表明氯对病害有直接作用,有可能通过营养平衡,或者离子平衡来缓解病害。
二、土壤中的氯
土壤中的氯主要来自肥料、降水、海水、含氯灌溉水,含氯地下水及含氯农药和母质等。农家有机肥中含氯2 mg/kg。研究结果表明:中国主要农区耕地土壤含量平均为59.4 mg/kg,其中含氯量低于100 mg/kg的样本数占总样本数的90.7%,含氯量低于50 mg/kg和25 mg/kg 的样本数分别占总样本数的72.1%和40.3%,结果表明:中国不同地域土壤中含氯有较大差别。华北地区潮土、褐土等含氯量中等水平,土壤含氯量平均值为69.5 mg/kg,草甸土平均 31.7 mg/kg,盐渍土平均607.1 mg/kg,碱土296.1 mg/kg。华北地区褐土垂直分布特点:主要分布在耕层0~20cm,但从上至下各层次的含氯量差异小于30 mg/kg,随土壤层次的加深,含氯量明显下降,在一定层次时则稳定在较低的含氯水平。土壤氯的移动和积累:Cl-在土壤中移动的主要方式是扩散和淋失。长期试验表明:氯的年积累率是一个常数,而不是累加效应;氯的积累与耕地的水分状况有关。旱地大于水浇地,水浇地大于水田(如天津的蔬菜试验进行了7年13季,0~60 cm的土层氯离子无积累,这与菜地浇水次数多、量大有关),为避免氯离子积累,含氯化肥和非含氯化肥应交替使用。
以下是一些地区的氯含量,我做的一些小结,以供参考。
表一、我国部分地区土壤含氯量
地区土壤性质含氯量备注
华北地区潮土、褐土 69.5 mg/kg 平均值
华北地区草甸土 31.7 mg/kg 平均值
华北地区盐渍土607.1 mg/kg 平均值(滨海地区,盐碱土壤华北地区碱土296.1 mg/kg 平均值条件下应特别注意)西南地区四川钙质紫色土48.0 mg/kg 范围为(10~128)mg/kg
西南地区四川中性紫色土37.1 mg/kg 范围为(9~96)mg/kg
西南地区四川酸性紫色土13.6 mg/kg 范围为(6~47)mg/kg
成都平原潮土47.8 mg/kg 范围为(18~105)mg/kg
湖北潮土28.7 mg/kg 范围为(11~68)mg/kg
陕西南郑黄褐土40.3 mg/kg 范围为(19~157)mg/kg
南方地区贵州乌江红黄壤 5.1 mg/kg 范围为(2~15)mg/kg
南方地区江西红壤13.4 mg/kg 范围为(4~25)mg/kg 根据多年的研究结果,提出了植物的土壤氯容量概念,即以植物的耐氯临界值减去土壤含氯量之差值作为植物土壤氯容量。所以某个地区某种作物的氯容量越大,则施用含氯化肥的可能性和用量越大,效果越好,反之亦然。
综上所述,不同作物类型、不同土壤区域、施用不同含氯化肥,概括起来可分为以下三种基本类型。
I型:中、低含氯量土壤 (50~150 mg/kg),绝大多数作物都可以按照作物氮、钾需要施用NH4Cl 、KCl肥;只有耐氯力很弱的莴苣、烤烟等不宜施用 NH4C1,但可适量施用KC1。
Ⅱ型:高含氯量土壤(200~300 mg/kg),多数作物可以施用 NH4Cl、KC1;耐氯力弱的作物不宜施用含氯化肥。
Ⅲ型:含氯量特别高的土壤(400~600 mg/kg),多数作物不宜施用含氯化肥;只有耐氯力特别强的作物(甜菜、菠菜、谷子等)可以施用NH4C1、KCl;耐氯力强的作物可以适量施用KCl。
应当着重指出,根据作物的土壤氯容量选择含氯化肥种类和品种,也是非常重要的。在土壤含氯量<50 mg/kg地区,氯容量>100 mg/kg的作物都可以按作物钾素营养需要施用KC1。如烤烟、薯类、果树等耐氯力弱的作物都可以按其需钾量施用KC1。
三、过量Cl-(主要指氯容量为负值时)对植物生长的影响
一般情况下,氯不会对植物生长产生影响,但应特别注意一些滨海地区,盐碱土壤,以及对氯较为敏感的植物等条件下施用氯应特别注意。不同的植物对氯有不同吸收阀值,所以氯元素对植物的伤害,是一个非常综合性的问题,得考虑到土壤中的氯离子含量,土壤的水分含量,土壤pH,植物的耐氯性等各个方面。
许多文献报导过施用氯素过量而造成植物氯中毒现象。不利影响如下:
①、Cl-能抑制硝酸根(NO3-)与磷酸二氢根(H2PO4-)的吸收,有研究认为根系在吸收以上两种离子的过程中,氯离子(Cl-)比它们更具优势。所以以浓度的优势使得以上两种离子吸收不利,产生拮抗现象。这点金安世,Cram W J J等人以报道过。
②、Flower认为,高氯可抑制脱氢酶活性,而脱氢酶是植物代谢过程中非常重要的酶,所以有可能引起植物的代谢紊乱,氯也可以抑制(NR)硝酸还原酶活性,提高过氧化物酶活性,前者是植物对氮素吸收的重要酶,所以高氯会抑制作物的对氮素的吸收。而过氧化物酶是植物在遭受伤害时体内的保护酶类,所以证明高氯已经使植物收到了伤害,同时过高的过氧化物酶能使植物体内的一些激素发生分解,细胞停止生长,从而限制了植物的发育过程。
③、高氯能破坏植物体内一些细胞及亚细胞结构的破坏:例如线粒体内膜模糊,脊结构