5-植物的钾素营养与钾肥 浙江大学植物营养课件

促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔变 小，机械组崐织内细胞排列整齐。
7. 抗早衰
延长籽粒灌浆时间，增加千粒重；
8. 减轻水稻受还原性物质的危害
钾能改善水稻“乙醇酸代谢途径”，提 高根系氧化力，使根际Eh升高，防止H2S、 过量Fe2+、Mn2+和有机酸等物质的危害。
三、植物对钾(K＋)的吸收和运输
以水溶性无机盐存在细胞中 离子态为主
以钾离子态吸附在原生质膜表面 并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， 随植物生长中心转移而转移，即再 利用率高。
主要分布在代谢最活跃的器官和 组织中，如幼芽、幼叶、根尖等。
二、钾的营养功能
(一) 促进酶的活化
在生物体内，钾作为60多种酶（包括合成酶类、 氧化还原酶类、转移酶类）的活化剂，能促进多种 代谢反应。
3. 抗寒性
★ 钾能促进植物形成强健的根系和粗壮的木质部导管
★ 提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白和各种 阳离子的含量。因此能提高细胞的渗透势，增强抗 旱能力，并能使冰点下降，减少霜冻危害，提高抗 旱性
★ 充足的钾还有利于降低呼吸速率和水分损失，保护 细胞膜的水化层，增强植物对低温的抗性。
4. 抗盐害
2. 植物种类
(速效性钾)
需钾循序：向日葵、荞麦、甜菜、玉米 >
油菜、豆科作物 > 禾谷类作物、禾本科牧草
3. 介质的离子组成 如：钙促进钾的吸收
铵抑制钾的吸收
4. 土壤水气条件 如果水分不足会使K+的活度下降，
降低了K+的扩散；水分过多使通气不良，作物吸钾 能力受到抑制
(三) 运输
通过木质部和韧皮部向上运输，也可由韧皮部
（3）土壤温度
温度提高会增加土壤溶液中的钾。非交换性钾 的释放随温度的升高而增加。热带地区土壤含钾矿物 风化程度高，提供的钾少。提高土壤温暖度，还能促 进植物对钾的吸收。
（4）干湿交替
干燥引起粘土矿物晶格收缩，从而使钾以非交 换态固定。淹水提高土壤溶液中的钾浓度。
（5）土壤pH
酸性很强的土壤通常固定钾的能力弱，酸性土壤 施用石灰，会增加钾的固定。
1. 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
2. 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
钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响
14 C涂抹部位 占总标记物的％
有钾 无钾
标记叶的叶片 54.3 95.4 标记叶的叶鞘 14.3 3.9 标记叶的节 9.7 0.6 标记叶上部的叶和节 1.9 0.1 标记叶节以下的茎 20.1 0.04
(µm) 12
19
2
(七) 促进有机酸的代谢
钾参与植物体内氮的代谢，木质部运输中钾离 子是硝酸根离子的主要陪伴离子。当硝酸根离子被 还原为氨后，钾与苹果酸根结合为苹果酸钾，并可 重新转移到根部。
(八) 增强作物的抗逆性
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、抗倒伏等的能 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。
部位 含K 2O 作物 部位 含K 2O
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 叶片 1.81
1.10
块根 2.28
0.40 糖用甜菜 根
2.13
1.60
块茎 5.01
0.20 烟草 茎 2.80
1.30
叶片 4.10
2. 形态
*总标记物为100％
(Hartt, 1970)
(五) 促进氮素吸收和蛋白质的合成
1. 提高作物对氮的吸收和利用
表现：促进NO3-的还原和运输 供钾充足，能促进硝酸还原酶的诱导合
成，并能增强其活性，有利于硝酸盐的还原；
钾能加快NO3-由木质部向叶片的运输， 减少NO3-在根系中还原的比例。
2. 促进蛋白质和核蛋白的形成
影响钾固定的因素： 土壤矿物类型：蛭石、水化云母强，蒙脱石固定小 土壤水分状况：水分多有利于钾的扩散。 土壤酸碱度：砖红壤、赤红壤固定能力弱 铵离子:竞争
3、影响土壤中钾有效性的主要因素
（1）粘土矿物组成
2：1型粘土矿物固定能力大于1：1型；粘粒含量 高的土壤大于砂性土壤
（2）土壤水分
土壤中家以扩散方式迁移到根表面，，水分的多 少影响钾离子的迁移速度。低土壤含水量限制钾的扩 散，降低钾的有效性。
蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作为 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(tRNA)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+。
向下运至根部。
CO2
苹果酸钾
K+
PEP
NH3 地
K + NO3
上
部
韧皮部 苹果酸钾
叶绿体在光下形成H+ 梯度和阳离子流
(三) 改善能量代谢
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)
蚕豆 ＋K
3.70
216
－K 1.00
143
菠菜 ＋K
5.53
295
－ K 1.14
185
向日葵 ＋K
4.70
102
－K 1.60
68
(四) 促进糖代谢
3.9
───────────────────────
*单位为μmolC2H2/g根瘤/h
86.9 109.9
(Gomes, 1986)
(六)参与细胞的渗透调节，促进水分吸收
1. 参与细胞渗透调节作用，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。
198
150 125-374
340
0.5-46.5g/kg 之间。 分布规律：风化强的土壤含钾低于风化弱的 土壤，砂性土壤低于粘性土壤
(二) 形态
分为矿物态钾、缓效态钾以及速效态钾
1. 矿物态钾 占全钾量的90%~98%，存在于微斜长石、正斜长
石和白效态钾 约占全钾量的2%，最高可达6%。主要为晶层固定
（6）氮磷肥料
氮肥促进植物的生长影响，促进对钾吸收。但在 土壤供钾较低的土壤上施用铵态氮肥，会阻碍晶层间 的钾释放，降低土壤 供钾能力。磷肥施用（磷酸铵） 促进钾的溶解。
第二节 植物的钾素营养
一、植物体内钾的含量、形态与分布
1. 含量 u 植物体内含钾 (K2O)：
为植株干重的0.3%~5% u 钾是植物体中含量最多的金属元素 u 钾在细胞质中的浓度相对稳定，为100~200 mmol·L-
（1）矿物态钾的转化 土壤钾主要来源于原生矿物的分解释放。
主要有扩散和分解两种机制，在酸性条件下主 要以分解为主，在中性条件下以扩散为主。
云母风化为粘土矿物的过程
（2）非交换性钾的释放
土壤速效钾的含量少，次生矿物内层的非交换 性钾在钾的供应中起主要作用。土壤非交换性钾 的释放受矿物结构特征、颗粒大小、水分含量土 壤溶液离子浓度、根际pH等影响。
态钾和存在于次生矿物如水云母和以及部分黑云母中。
3. 速效性钾
占全钾的l%~2%， 其中 交换性钾约占90%，水 溶性钾约占l0%
•速效性钾是植物可以利用的形态
二、土壤中钾素的转化
风化
矿物态钾
缓效态钾
晶格固定 风化
交换性钾 生物固定 吸附固定 解吸 分解 有机体中的钾
水溶性钾 生物固定
1、土壤中钾的释放
石灰性及中性砂页岩
长江中下游老冲积物
黄土
黄土
黄土状物质
2.2
37
3.1
42
14.3
460
3.8
64
9.5
163
7.1
90
10.6
75
20.3
483
14.3
315
17.0
930
18.5
1079
17.6
498-913
18.8
1724
速效钾 (mg/kg)
55 44 148 65
66 28 98
132
62
原因： K+
1. 全酶
酶蛋白＋辅酶
K+
2. K+易进入酶的活化部位
一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响
(二) 促进光能的利用，增强光合作用
1. 保持叶绿体内类囊体膜的正常结构
2. 促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷 酸化作用
3. 使NADP+ NADPH， 促进CO2同化
4. 影响气孔开闭，调节 CO2透入叶片和水分 蒸腾的速率
膨压是细胞扩张的动力，它从细胞内为细胞壁 的延伸或细胞分裂提供必需的压力。
2. 调控气孔运动
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
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
气孔状态
张开 关闭
K+
Cl-
(×10-14mol)
424 22
20
0
渗透压 气孔孔径
(bar) 35
（3）土壤钾的解吸
吸附在土壤表面的钾，在土壤溶液中钾浓度 减少或其它阳离子浓度增加时，转移到土壤溶液 的过程。
交换作用的强度受交换性钾的吸附位置、粘粒 矿物种类、陪伴离子及钾饱和度等影响。
2、土壤中钾的固定
钾的晶格固定作用：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+进入晶格的孔穴中，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。
• 我国地域性分布规律：由 北向南、由西向东渐减， 东南地区土壤多缺钾
渐增 北
西 南
东
渐减
土壤类型 砖红壤区
赤红壤区 红壤区 黄壤区
紫色土区 水稻土 褐土区 嵝土区 黑土区 漠土区
中国农区土壤钾素状况
主要成土母质
全钾(g/kg) 缓效钾(mg/kg)
玄武岩、凝灰岩 浅海沉积物
花岗岩、变质岩 花岗-片麻岩 红色粘土 红砂岩 砂页岩
★ 钾能稳定质膜中蛋白质分子上的-SH基，避免蛋白 质变性；
★ 防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化。
5. 抗病虫害
★ 植物体内可溶性氨基酸和单糖积累少，减少了病原 菌的营养来源；
★ 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；
★ 钾充足使体内酚类的合成增加，抗病力提高
6. 抗倒伏
1. 促进碳水化合物的合成
钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充 足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉 方向进行。
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。
2. 促进光合产物的运输
钾能促进光合产物向贮藏器官的运输，使各组 织生长发育良好。
3. 协调“源”与“库”的相互关系
1 (比硝酸根和磷酸根离子高几十倍至百余倍，比外 界有效钾高几倍至几十倍)。过多的钾几乎全部转移 到液泡中。
钾含量因作物种类和器官而异：
淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含 钾较多；禾谷类作物相对较低
谷类：茎秆>种子；
薯类：块根、块茎较高
－K
＋K
主要农作物不同部位中钾的含量 (%)
作物
小麦 棉花 玉米 谷子
3. 促进豆科根瘤菌的固氮作用
供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响
───────────────────────
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
＋K 12.50
60.8
第五讲 植物的钾素营养与钾肥
＋K
－K
主要内容
土壤中的钾素及其转化 植物的钾素营养 钾肥的种类、性质及其施用 钾肥的合理分配和施用
要求
了解 掌握 掌握 掌握
－
1
第一节 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
• 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。
(一) 吸收
1. 主动吸收 占主导地位,
具有自动调节功能 2. 被动吸收
外界K＋浓度过 高时，吸收曲线呈 “二重图型”
钾
的
吸
收
速
被动吸收
率
主动吸收
0.10 0.20 10.0 20.0 K+浓度
大麦在不同浓度的KCl 溶液中吸收K+的速率
(二) 影响植物吸收钾的因素
1. 土壤供钾状况
矿物态钾
缓效性钾 交换性钾 水溶性钾