《土壤肥料学》PPT课件 (2)

(五)钾能促进植物经济用水
• 促进根系对水分的吸收 钾离子以高浓度累积在细胞中，因此，细胞壁渗透压增大，水分便从低浓度的土壤溶液 中向高浓度的根细胞中移动，直至渗透压和膨压达到平衡为止。
钾与气孔运动
钾能调节气孔的运动，有利于作物经济用水。 作物的气孔运动与渗透压、压力势有密切关系。
气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮 组织保卫细胞内各种离子的浓度
第三节 钾肥的种类、性质及施用
一、钾盐矿资源与钾肥制造原理
(一) 钾盐矿资源简介
1. 钾盐矿种类 钾矿床：明矾石、钾长石和光卤石 内陆盐湖钾盐矿：如察尔汗盐湖 沿海盐场的盐卤：我国沿海地区的盐场
钾矿床
钾矿石
钾盐矿
钾盐矿
原生钾盐在自然状态
下呈各种颜色。这是由于钾 盐中含有不同铁氧化物或粘 土等，但它们并不影响提炼 的钾肥的效果。
抗倒伏：促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔 变小，机械组织内细胞排列整齐。
抗早衰：延长籽粒灌浆时间，增加千粒重；
增强植物的抗逆性
抗旱性：增加钾离子的浓度 ，提高细胞的渗透势； 提高胶体对水的束缚能力，使细胞膜保持稳定的透性； 气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如； 促进根系生长，提高根冠比，增强作物吸水能力；
（六）增强植物的抗逆性
钾有多方面的抗逆功能，它能增强作物的抗旱、 抗高温、抗寒、抗病、抗盐、抗倒等的能力，从而 提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力。这对作物稳 产、高产有明显作用。
钾的营养功能
增强植物的抗逆性
抗盐类：稳定质膜中蛋白质分子上的S-H基，避免蛋白质 变性；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化；
处理 胱氨酸 蛋氨酸 酪氨酸 色氨酸 淀粉 可溶性糖
(％) (％) (％) (％) (％) (％)
-───────────────────── NP 0.18 0.14 0.36 0.121 44.9 9.36 NPK 0.20 0.20 0.42 0.135 46.5 10.40 ──────────────────────
──────────────────────
处理 地上部重量 单株根瘤数 单株根瘤重 固氮酶活性
(g/株)
(g)
(g)
───────────────────────
-K
9.05
54.7
3.0
86.
9
+K
12.50
60.8
3.9
109.
9
───────────────────────
*单位为μmolC2H2/g根瘤/hr
为活化剂。核酸的形成首先是核苷酸的合成， 它是由5—磷酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟 苷一磷酸(GMP)，这个过程的有关酶需要钾离 子激活。氨基酸活化后，由转移核糖核酸(tRN A)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸 (mRNA)，然后合成多肽，这一过程需要Mg2+ 、 K+。
供钾对大豆生长、根瘤和固氮酶活性的影响 ─
• 有些次生粘土矿物晶层(主要为2:1型粘土矿物)吸 水膨胀，使半径与晶格孔隙半径相当的K+进入晶 格的孔中，而当失水以后晶层收缩，落入孔穴中 的K+较难回复到自由状态，这种现象称为钾的晶 格固定作用。它难以与其它离子产生离子交换， 所以是非交换性钾。
K+在粘土矿物上的不同位点
K
Si -O四面体 Al-O八面体 Si -O四面体
3、钾水平高时体内酚类的合成增加，因为植物抗病能 力与体内酚化合物的生物合成量成正相关。因此，钾 充足可以提高抗病力。
施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响
──────────────────────
施K2O量 (kg/ha)
籽粒产量 (t/ha)
茎腐病发病率 (％)
──────────────────────
液泡 细胞质
K+ 浓
0
0
1
23
4
5
干物质含钾量（%）
植物组织含钾量变化对细胞质
和液泡中钾浓度影响
2. 形态
钾在植物体内以离子形态、水溶性盐 类或吸附在原生质表面等方式存在，而不是 以有机化合物的形态存在。
3. 分布
钾在植物体内具有较大的移动性，主 要分布在代谢最活跃的器官和组织中。
二、钾的营养功能
钾素过多
植物对钾的吸收具有奢侈吸收的特性，过量钾的供应，虽不易直接表现中毒症状，但可 影响各种离子间的平衡。
K
缺钾
图为缺钾的番茄叶片，其症状是叶缘和叶 脉间黄化，叶脉仍保持绿色。
K
K
K
K
K
钾利于果实着色 K
K
K
K
K
缺钾的大豆籽粒
第二节 土壤中钾的形态和转化
一、土壤中的钾素含量和形态 （一）含量
• 棉花缺钾时，苗期和蕾期主茎中部叶片首先出现叶 肉缺绿，进而转为淡黄色，叶表皮组织失水皱缩， 叶面拱起，叶缘下卷花铃期在主茎中上部叶的叶肉 呈黄色或黄白色花纹，继而呈红色，有人称之为黄 叶茎枯病或红叶茎枯病。严重时叶片焦枯脱落。
• 玉米缺钾时，所形成的果穗尖端呈空粒，如能够形 成籽粒也不充实，淀粉含量低。
气孔状态
张开 关闭
K
Cl- 渗透压
(10-14mol)
bar*
424
22
35
20
0
19
气孔孔径
(µ m) 12 2
钾的营养功能
• 钾通过影响气孔的开闭来调节水分蒸腾和二氧化 碳进入叶片的过程
在白天，通过光合磷酸化在保卫细胞中产生ATP ，K+活化ATPase，促使能量释放，促进包括K+在内 的养分的吸收，钾会在保卫细胞中以较高浓度积 累起来，此时由于渗透压增高，促使保卫细胞从 周围吸收更多的水分，随之膨压增加，使气孔开 放，从而有利于二氧化碳的进入，提高光合作用 的效率。
含
矿
量
物 风
化
（二）形态
分为矿物态钾、缓效态钾以及速效性钾(水溶性钾和交换性钾)。
1. 矿物态钾 占全钾量的90—98%，存在于微斜长石、正斜长石和白云母中，以原生矿物形态分
布在土壤粗粒部分。
2. 缓效态钾
• 占全钾量的2%～8%。主要存在于2：1型粘土矿 物晶层固定态钾和次生矿物如பைடு நூலகம்云母等以及部分 黑云母中的钾。
部位 含K2O 作物 部位 含K2O
籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆
0.61 水稻 籽粒 0.30
0.73
茎秆 0.90
0.90 马铃薯 块茎 2.28
1.10
叶片 1.81
0.40 糖用甜菜 根 2.13
1.60
块茎 5.01
0.20 烟草 叶片 4.10
1.30
茎 2.80
300 200 度 100
• 地壳中钾的含量(平均)约为2.3%，大部分土壤含 钾量为0.5～2.5%，平均为1.2%。红壤、砖红壤等 风化强烈，是含钾量最低的土壤种类。
• 我国地域性分布规律： 由北向南，由西向东渐减，
渐增 北
东南地区土壤多缺钾。
西
东
南 渐减
土壤中钾的含量和形态
土
(K) 1～3%
土 壤
壤
钾
中
主 要
钾
来
的
源 于
第一节 植物的钾素营养
一、植物体内钾的质量分数、形态与分布
1.质量分数
植物体内钾含量(K2O)一般为植株干重的 l％~5％，是植物体中含量最多的金属元素。
钾在体内的浓度比NO3--N、磷酸离子高 几十倍至百余倍，比外界钾离子高几倍至几十 倍。
主要农作物不同部位中钾的含量（%）
作物 小麦 棉花 玉米 谷子
1. 油料作物的含油量增加 2. 纤维作物的纤维长度和强度改善 3. 淀粉作物的淀粉含量增加 4. 糖料作物的含糖量增加 5. 果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加 6. 橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低
钾通常被称为“ 品质元素”
施钾对大麦品质的影响
──────────────────────
五、钾营养失调的症状
• 缺钾时，通常老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐 渐枯萎。在叶片上往往出现褐色斑点，甚至成为斑 块，但叶中部靠近叶脉附近仍保持原来的绿色。严 重缺钾时幼叶也会出现同样的症状。
• 禾谷类作物缺钾时，先在下部叶片上出现褐色斑点 ，严重缺钾时新叶也会出现这样的症状，然后枯黄 ，症状由下至上发展。水稻缺钾易出现胡麻叶斑病 的症状，发病植株新叶抽出困难，抽穗不齐。
(四)促进氮素吸收和蛋白质的合成
• 促进氮素吸收 钾能大大提高作物对氮的吸收利用，并很快变为蛋白质。钾充足，进入体内的氮较多，形 成的蛋白质较多；如果钾不足，体内蛋白质合成受到影响，而且原来的蛋白质产生分解 ，使非蛋白质氮相对增多，造成胺的累积，易产生胺毒。
•促进蛋白质和核蛋白的形成 蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作
钾的晶格固定
3.速效性钾（植物可利用的钾）
占全钾的0.l%～2%，其中交换性钾占90%，水溶性钾占l0%左右。
二、土壤中钾素的转化
矿物态钾 风化 缓效态钾 风化交换性钾 解吸 水溶性钾
晶格固定
吸附固定
分解 生物固定 分解
有机体中的钾
流失
各种形态的钾所占比例
影响钾固定的因素
➢ 粘土矿物种类：2:1型的蛭石>伊利石>蒙脱石，1:1型的高岭石几乎不固定钾 ➢ 土壤水分：干湿交替会促进钾的固定，干旱则固定的钾增多 ➢ pH值：中性和石灰性土壤比酸性土壤固定的钾要多 ➢ NH4+的多少： NH4+与K+离子竞争结合位置
2. 钾盐矿储量
世界钾矿储量（×106 t K2O）
国家
潜在储量
易利用储量
世界 俄罗斯 加拿大
德国 白俄罗斯
以色列 美国
26124.7 6800 1400 830 544 1200 290
5793 3000 1400 480 240 108
83
▼ 我国钾矿资源极贫乏，全国总储量约为2亿多吨 (折K2O约1亿多吨)
钾的营养功能
(三)促进糖代谢
• 淀粉合成酶是控制葡萄糖进入长链淀粉分子中的 连接速率的关键酶，钾充足时，可活化淀粉合成 酶，使单糖向合成蔗糖、淀粉方向进行；钾不足 时，植株内糖、淀粉水解为单糖。
• 钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成有 利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作 用。
• 钾还能促进光合产物向贮藏器官的运输，这不仅 能消除光合产物在叶部累积而抑制光合作用的继 续进行，还能使各组织生长发育良好。
(一)作为许多酶的活化剂
生物体内钾能作为60多种酶的活化剂，所以钾能促进多种代谢反应。
活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响
(二) 增强光合作用和促进光合产 物运输
• 钾能提高植物光合磷酸化作用，使单位重量叶绿体产生的ATP增加。
钾对叶绿体中ATP合成的影响
作物 干物质中K2O（%） ATP的数量（µmol/h/g.叶绿素）
抗高温：保持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢； 促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成； 调节气孔和渗透，提高作物对高温的忍耐能力；
钾能增强作物的抗病能力
1、供钾充足时，植物内可溶性氨基酸和单糖在体内积 累得很少，减少了病原菌的营养来源；
2、钾供应充足时，可使细胞壁增厚，表皮细胞硅质化 程度增加，因而抗病菌侵入的能力也相应增强；
蚕豆
3.70
216
1.00
143
菠菜
5.53
295
1.14
185
向日葵
4.70
102
1.60
68
钾与光合作用
K
钾能促进光合作用，提高CO2 的同化率。钾对光合作用的影 响是：
⑴钾能改善叶绿体的结构； ⑵钾能促进叶绿素的合成； ⑶钾能促进叶片对CO2的同化。
钾的营养功能
钾能促进光合作用产物的运输
钾能促进光合作用产物向贮藏器官中的运输， 增加“库”的贮存。对于没有光合作用功能的器官来 说，它们的生长及养分的贮存，主要靠同化产物从 地上部向根或果实中的运转。这一过程包括蔗糖由 叶肉细胞扩散到组织细胞内，然后被泵入 韧皮部， 并在韧皮部筛管中运输。钾在此运输过程中有重要 作用。
0
4.48
35
300
6.91
19
600
8.73
8
──────────────────────
三、植物对钾(K＋)的吸收
（一）主动吸收 占主导地位
具有自动调节功能 钾的
（二）被动吸收 吸
收
外界K＋浓度过高时， 速
率
吸收曲线呈“二重
图型”
被动吸收 主动吸收
钾离子浓度
四、钾对作物产量和品质的影响
钾充足，不但能使作物产量增加，而且可 以改善作物品质，如：
第四章 钾素营养与钾肥施用
钾作为肥料三要素之一,许多植物对钾的需求都 很大。就矿质营养元素而言,它在植物体内的含量近 似于氮。
农业生产实践证明，施用钾肥对提高作物产量和 改进品质均有明显的作用。
近二十年来，在中国的南北方，都有缺钾现象出 现。因此，钾营养也引起了人们的重视。
钾
主要内容
植物的钾素营养 土壤中的钾素及其转化 钾肥的种类、性质及其施用 钾肥的合理施用
(二) 钾肥制造简介
1. 历史与现状
历史：最原始的施钾方法是使用草木灰； 自1860年起，德国开采钾盐矿制得氯化钾和 硫酸钾，开始了钾肥的工业化生产。
目前，世界各国生产的钾95％用作肥料。 钾肥品种中，氯化钾约占95％，