植物营养与施肥教案

第一章植物营养与施肥原则

第一节植物的营养成分

一、植物体内的元素组成及其含量

气态元素、灰分元素

二、植物必需的营养元素

高等植物必需营养元素判断的三条标准

17中必需营养元素

大量元素与微量元素划分的界限，有益元素

肥料三要素

营养元素的同等重要性和不可替代性

三、必需营养元素的作用

第二节植物对养分的吸收

植物吸收养分的形态：离子态，部分小分子态和有机态

一、根系对养分的吸收

（一）养分向根表的迁移：截获、质流、扩散（不同养分离子的主要迁移方式；各种方式的影响因素）

1、截获：根系在土壤中伸长的过程中与养分离子直接接触交换吸收的过程

影响因素：根系体积、养分浓度

由于根系体积只占土壤体积的1％～4％，通过该方式获取的养分很少，大约只占根系吸收养分总量的0.2％～10％

2、扩散：土壤中的养分离子从高浓度向低浓度的运动称为扩散

影响因素：浓度差、土壤湿度、扩散系数

不同养分离子的扩散系数（cm2/s）土壤与水中的扩散速率相差2～3个数量级

养分离子NO3－Cl－K＋PO43－

水中 1.92×10-5 2.03×10-5 1.98×10-50.89×10-5

湿润土壤中0.5×10-6~10-70.5 0.01-0.24 0.00001-0.001

根系吸收的钾、磷有50％以上是通过该方式获得的

3、质流：土壤中的养分离子随水流动到达根表的过程

影响因素：植物蒸腾，离子浓度

考质流提供的磷钾较少，硝酸根、硫酸根、氯、镁、钙等养分较多。

（二）根系对无机养分的吸收

1、质外体中养分离子的移动

质外体：植物体内共质体以外的所有空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部空腔等

动力：浓度梯度和电化学势梯度

方式：离子扩散、离子交换

离子扩散：简单扩散（水分自由空间）

杜南扩散（杜南空间）

离子交换：根系与土壤溶液之间的交换

根系与土壤颗粒之间的交换

2、养分的跨膜运输

主动运输与被动运输两种类型

（1）被动运输：离子顺电化学势梯度进行的扩散运动

方式：简单扩散、离子通道

①简单扩散：溶液中的离子由高浓度的地方向低浓度的地方扩散，其动力是浓度差（主要影响因素），离子可以通过膜上的类脂、载体或者膜上的含水孔隙被吸收

②离子通道：离子或者水分通过膜上具有选择性功能的孔道蛋白进行运输，影响因素是孔道蛋白的孔道大小及其表面电荷密度

（2）主动运输：离子逆电化学势梯度需要消耗能量的运输方式

方式：载体运输与离子泵运输

①载体运输：动力是ATP

②离子泵运输：H+—ATP酶，每水解1分子的A TP，泵出2个H+

3、影响根系养分吸收的因素

（1）光照

绿色植物利用光能，同化CO2形成碳水化合物，并把光能转变为化学能A TP，为养分的吸收提供能量。因此，光照的强弱直接影响作物体内的新陈代谢，也就影响养分的吸收。并且根系的生长靠地上部供应能量和碳水化合物，光照不足，影响根系地生长，也影响根系对养分的吸收。

（2）、土壤温度

温度影响土壤养分的有效性，微生物的活性，根系的活力和吸收能力。

根系生长的最适温度为15-25℃。在一定范围内温度升高有利于养分吸收，但是过高的温度会降低酶活性从而影响养分吸收

对养分的吸收来说，在一定的范围内随温度提高，呼吸作用增强，吸收养分的速率增加，吸收数量也增加。当温度下降时植物的呼吸作用减弱，养分的吸收数量也随知减少。但温度超过40℃，根系老化，酶蛋白的活性下降，养分吸收数量就明显减少。

低温对阴离子吸收的影响大于阳离子。温度对磷钾吸收的影响比氮明显。研究表明，土壤温度低于10℃时，根系对磷的吸收比较困难，因此，对越冬类作物上要增施磷钾肥、特别是磷肥，以提高其抗寒能力。另外，不同植物对温度的反应也不同。

（3）、土壤水分

水分是生命活动的重要因素，其对植物吸收养分的影响是多方面的。

A. 土壤水分是根系生长的必要条件；

B. 土壤水分是养分和施入肥料的溶剂，只有溶解在土壤水分中的养分才能被作物根系吸收，在土壤中迁移。

C 土壤水分是土壤中有机养分矿化和无机养分转化的必要条件

D. 土壤养分在土体内的迁移、植物的被动吸收与土壤水分密切相关。

E. 土壤水分影响土壤中离子的溶解度、土壤氧化还原状况，也间接影响离子的吸收。

水作为养分的溶剂影响养分溶解、扩散和土壤通气状况

田间持水量的70％～80％最适于作物吸收养分

（4）、土壤通气条件

土壤通气条件主要从以下三个方面影响植物对养分的吸收：

A. 影响根系的呼吸作用通气条件良好的条件下，能使根部供氧状况良好，并能使呼吸产生的CO2从根迹散失，这对根系的正常发育、根的有氧代谢和离子的吸收都有十分重要的意义。

B. 影响有毒物质的产生通气良好，有氧呼吸增加；通气不良的嫌气条件，无氧呼吸增加，有机质分解部完全，产生中间产物和有毒物质。

C. 影响土壤养分的形态和有效性养分的有效化和无效化过程都是在微生物的作用下完成的，如硝态氮、铵态氮的转化、有机质的矿化等。不同的通气条件土壤养分的存在形态不同，有效性不同。

如在水田淹水的条件下，磷的有效性高，这主要是因为淹水条件下土壤中的Fe3+还原为Fe2+，氧化条件下主要以Fe3+离子存在，形成难溶性的FePO4，磷的有效性降低。因此水旱轮作中磷肥主要施在旱田上。

一般要求大田的土壤孔隙度为5％（旱田），蔬菜地10％孔隙度。

表1-通气条件对土壤养分形态和有效性的影响

还原态营养元素氧化态

CH4、CO C CO2、HCO3-NH4+、N2、NO N NO2-、NO3-

H2S S SO42-、SO32-

PH3、H2PO2-P H2PO4-、HPO42-

Fe2+Fe Fe3+

Mn2+Mn Mn4+、Mn3+

Cu+Cu Cu2+

通气状况能够影响根系氧呼吸、土壤Eh、养分形态及其转化（矿质化和腐殖化），二氧化碳含量

调节通气性：深翻耕地，中耕松土，形成良好结构

（5）、土壤酸碱度

A. 影响土壤养分的有效性

如pH大于7的土壤，钙离子含量度，会出现缺铁、锌的现象。

随土壤pH提高，铁、锌、铜、锰的有效性降低，钼的有效性增加，硼在中性范围内有效性最高。磷的有效性也是在pH6-7.5的范围内最高。

B. 影响阴阳离子的吸收

影响养分吸收形态、养分存在形态、养分外渗（pH降低，养分外渗增强）

（6）、土壤溶液中养分的浓度：一定浓度范围内，随土壤养分浓度的增加，吸收量增加。（7）植株养分状况：根系养分吸收受到植株养分需求的反馈调节

二、叶片对养分的吸收

（一）叶片的结构与功能

组成：表皮组织、叶肉组织以及输导组织

气孔是表皮细胞分化出来的，是与外界进行气体交换、水分蒸腾的主要通道，植物脱光气孔吸收气态养分如：二氧化碳、二氧化硫、氧气、氨气等