植物营养与施肥.ppt

土壤肥料学土壤肥料学（肥料部分）（肥料部分）资源与环境学院资源与环境学院资源与环境学院资源与环境学院 刘春生刘春生刘春生刘春生CSCS第六章第六章植物营养与施肥原理植物营养与施肥原理 肥料是植物的粮食，是农业生产的基础资料之一，要实现农业生产的优质高效及农业的可持续性发展，需要合理施肥，培肥土壤，也就需要了解作物的营养特性及肥料方面的专门知识，因而需要学习肥料学。按组成可把肥料分为三大类：铵态氮肥：NH3.H2O NH4HCO3 (NH4)2SO4 氮肥 硝态氮肥：NaNO3 Ca(NO3)2 NH4NO3 酰胺态氮肥：CO(NH2)2 水溶性磷肥：过磷酸钙 重过磷酸钙 磷肥 弱酸溶性磷肥：钙镁磷肥 沉淀磷肥 化学肥料 难溶性磷肥：磷矿粉 骨粉 钾肥：硫酸钾 氯化钾 微肥：ZnSO4 Na2B4O7.H2O CuSO4 FeSO4.7H2O肥料 化成：磷酸二氢钾 磷酸氢二铵 复合(混)肥：混成：各种作物专用肥 生物肥料：磷细菌肥 生物钾肥 固氮菌肥 有机肥料：人畜粪尿 厩肥 绿肥 杂肥 基肥种肥追肥 含义播前或定植前施用播前或定植前施用的肥料的肥料播播时时或定植或定植时时施用的施用的肥料肥料生生长过长过程中施用的程中施用的肥料肥料 目的满满足作物全生育期足作物全生育期对对养分的要求养分的要求满满足作物苗期足作物苗期对对养分养分的要求的要求满满足作物各生育期足作物各生育期对对养分要求养分要求施用原则培肥土培肥土,供养分供养分易吸收易吸收 ,无毒害无毒害促生促生长长，不，不过劲过劲肥料种类有机肥有机肥为为主，主，迟迟效及不易流失的效及不易流失的化肥化肥充分腐熟的有机肥，充分腐熟的有机肥，速效化肥速效化肥化肥化肥为为主主，腐熟的有机肥腐熟的有机肥施用方法结结合深耕撒施，集合深耕撒施，集中施、中施、条施、穴施条施、穴施拌种，拌种，浸种，浸种，沾秧根沾秧根，穴施穴施根外追肥，根外追肥，条施、穴施条施、穴施第一节第一节 植物的营养成分植物的营养成分 一、植物体内元素组成及含量一、植物体内元素组成及含量 水分水分 7595新鲜作物新鲜作物 C（1）H（3）O（2）N（4）9599 干物质干物质 （525）灰分元素灰分元素Ca K Si P S Cl Al Na Fe （15）灰分元素：灰分元素：将作物干物质进行煅烧后，将作物干物质进行煅烧后，C H O N以气体形态挥发（气态元素）残留以气体形态挥发（气态元素）残留下的不挥发的物质称下的不挥发的物质称灰分灰分，灰分中的元素，灰分中的元素称灰分元素。称灰分元素。植物体中元素有七十多种，含量相差很植物体中元素有七十多种，含量相差很大，这与：大，这与：植物的种类有关，如：盐生植物含钠多、植物的种类有关，如：盐生植物含钠多、豆科植物含氮多、水稻含硅多，马铃薯、豆科植物含氮多、水稻含硅多，马铃薯、甜菜含钾多；甜菜含钾多；环境有关，如：红壤土上的植物含铝多；环境有关，如：红壤土上的植物含铝多；施肥可以增加植物体内该元素的含量。施肥可以增加植物体内该元素的含量。二、植物必需的营养元素二、植物必需的营养元素 自然界的元素在植物体内几乎都能自然界的元素在植物体内几乎都能找到，但并非全部必需。判断植物必需找到，但并非全部必需。判断植物必需营养元素的营养元素的三条标准三条标准：1.缺少这种元素，作物生长发育受阻，不能完缺少这种元素，作物生长发育受阻，不能完成生活周期。成生活周期。2.缺少这种元素，作物出现某些特定症状，只缺少这种元素，作物出现某些特定症状，只有补充该元素才能恢复正常或预防。有补充该元素才能恢复正常或预防。3.该元素在植物营养生理上表现出直接的效果，该元素在植物营养生理上表现出直接的效果，而不是改善了植物生长的环境条件而产生的而不是改善了植物生长的环境条件而产生的间接效果。间接效果。目前认为植物必需营养元素有目前认为植物必需营养元素有16种种（大量元素（大量元素9种，微量元素种，微量元素7种）：种）：大量营养元素大量营养元素 主要吸收形态主要吸收形态 主要来源主要来源 在干物质中的含量（）在干物质中的含量（）C CO2 大气大气 45 H H2O 土壤水土壤水 45 O CO2 O2 大气和土壤空气大气和土壤空气 6 N NH4+NO3-土壤土壤 1.5 P H2PO4-HPO42-土壤土壤 0.2 K K+土壤土壤 1.0 S SO42+土壤土壤 0.1 Ca Ca2+土壤土壤 0.5 Mg Mg2 土壤土壤 0.2微量营养元素微量营养元素种类种类 吸收形态吸收形态 含量含量 主要来源主要来源Cl Cl-0.01 土壤Fe Fe3 Fe2 0.01 土壤Mn Mn2+0.005 土壤B BO33-B4O72-0.002 土壤Zn Zn2+0.002 土壤Cu Cu+Cu2+0.0006 土壤Mo MoO42-0.00001 土壤 十六种必需的营养元素不能缺少，但不一定都需十六种必需的营养元素不能缺少，但不一定都需要通过施肥补充。要通过施肥补充。C H O：过去认为大气中取之不尽，用之不竭。过去认为大气中取之不尽，用之不竭。现在保护地施现在保护地施CO2肥肥:2NH4HCO3+H2SO4 (NH4)2SO4+2CO2+2H2ON P K:土壤中含量少（相对），作物需要多，需施土壤中含量少（相对），作物需要多，需施肥补充肥补充，称称肥料三要素肥料三要素。S Ca Mg:北方土壤一般够用，施磷肥时有所补充北方土壤一般够用，施磷肥时有所补充Fe Mo Cu Zn B Mn Cl:一般土壤够用，但随产量提高需补充一般土壤够用，但随产量提高需补充Zn B Fe等。等。三、营养元素的同等重要性和不可替代律三、营养元素的同等重要性和不可替代律作物必需的营养元素有十六种，它们含量相作物必需的营养元素有十六种，它们含量相差几十到几十万倍，但它们对作物所起的作差几十到几十万倍，但它们对作物所起的作用是同等重要和不可替代的。氮不能代替磷，用是同等重要和不可替代的。氮不能代替磷，磷不能代替钾。磷不能代替钾。各种营养元素既具有各自的生理功能、不可各种营养元素既具有各自的生理功能、不可替代，又需要相互协调，有适当的配比，生替代，又需要相互协调，有适当的配比，生产上可见到单施氮肥或单施磷肥的增产效果产上可见到单施氮肥或单施磷肥的增产效果不如二者配合的好。即：两种元素配合施用不如二者配合的好。即：两种元素配合施用的增产效果大于这两种养分分施的增产之和，的增产效果大于这两种养分分施的增产之和，这叫交互作用这叫交互作用(连应效应连应效应)。四、必需元素的作用四、必需元素的作用1、构成作物活体的结构物质及生活物质、构成作物活体的结构物质及生活物质:C H O N S Ca Mg 如纤维素、半纤维素、木质素、果胶等如纤维素、半纤维素、木质素、果胶等 蛋白质、氨基酸、核酸、脂类、叶绿素等蛋白质、氨基酸、核酸、脂类、叶绿素等2、加速作物体内代谢、加速作物体内代谢:Zn Cu Mn Cl Mo B Fe Ca Mg K.是酶的辅是酶的辅基或活化基基或活化基 3、对作物具特殊功能的元素、对作物具特殊功能的元素:K Ca Mg.调节渗透势，增强抗逆性调节渗透势，增强抗逆性 第二节第二节 植物对养分的吸收植物对养分的吸收 植物对养分的吸收是一个复杂的过程，植物对养分的吸收是一个复杂的过程，植物吸收养分的器官主要是根系，其植物吸收养分的器官主要是根系，其次是叶片。次是叶片。养分从土壤进入植物体内包括两个养分从土壤进入植物体内包括两个过程：一是养分向根表的迁移，二是过程：一是养分向根表的迁移，二是根系对养分离子的吸收根系对养分离子的吸收 （一）土壤养分向根部的迁移（一）土壤养分向根部的迁移 1、截获截获：植物根系与土壤中各：植物根系与土壤中各养分直接接触时获取养分的方养分直接接触时获取养分的方式。式。影响因素影响因素:根系体积、养分浓度根系体积、养分浓度 因根系与土壤所占体积相比，一般因根系与土壤所占体积相比，一般只有只有14，该方式获取养分较少。，该方式获取养分较少。2、扩散扩散：土壤中的养分离子从：土壤中的养分离子从高浓度向低浓度的运动叫扩散。高浓度向低浓度的运动叫扩散。影响因素：浓度差、土壤湿影响因素：浓度差、土壤湿度、扩散系数度、扩散系数 扩散系数单位：扩散系数单位：cm2/s10-5不同养分离子的扩散系数：不同养分离子的扩散系数：养分离子养分离子 水中水中 湿润土壤湿润土壤 NO3-_N 1.92 0.5 Cl-2.03 0.5 K+1.98 0.010.24 PO43-0.89 0.000010.0013、质流质流：土壤中养分离子随水：土壤中养分离子随水流动到达根表的过程叫质流。流动到达根表的过程叫质流。与植物蒸腾作用有关；与离子与植物蒸腾作用有关；与离子浓度有关，但不成正比。浓度有关，但不成正比。质流、扩散和截获这三种方式是同时质流、扩散和截获这三种方式是同时存在并相互作用的。存在并相互作用的。磷以扩散为主，氮、钙、镁以质流为磷以扩散为主，氮、钙、镁以质流为主；铜、锰、铁、锌主要是扩散；主；铜、锰、铁、锌主要是扩散；硼以质流和扩散各占一半；硼以质流和扩散各占一半；钼含量低时以扩散为主，含量高时以钼含量低时以扩散为主，含量高时以质流为主。质流为主。（二）根部对无机态养分的吸收（二）根部对无机态养分的吸收 养分通过各种途径到达根表后，经过养分通过各种途径到达根表后，经过各种复杂的生化过程，各种复杂的生化过程，养分吸收进入到根养分吸收进入到根细胞中细胞中(离子通过质流、扩散、或截获进入离子通过质流、扩散、或截获进入根细胞的根细胞的自由空间自由空间)，再进一步转移进入到，再进一步转移进入到地上部分。地上部分。1、被动吸收、被动吸收 定义：膜外养分顺浓度梯度（分子）定义：膜外养分顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、不需消耗代或电化学势梯度（离子）、不需消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地）进谢能量而自发地（即没有选择性地）进入原生质膜的过程。入原生质膜的过程。特点：特点：不需能量，无选择性，顺浓不需能量，无选择性，顺浓 度梯度进行。度梯度进行。2、主动吸收主动吸收定义：膜外养分逆浓度梯度或电化学势梯度、需要 消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。特点：消耗能量、选择吸收、逆浓度梯特点：消耗能量、选择吸收、逆浓度梯度度二、叶部对养分的吸收（根外营养）二、叶部对养分的吸收（根外营养）（一）根外营养的机制（一）根外营养的机制 根外营养是作物吸收养分的另一种方式；根外营养是作物吸收养分的另一种方式；根外营养的部位是茎叶，主要是叶；根外营养的部位是茎叶，主要是叶；叶部吸收可通过植物叶片的角质层上的裂叶部吸收可通过植物叶片的角质层上的裂缝进入；缝进入；叶背面是比较疏松的海绵组织，细胞间隙叶背面是比较疏松的海绵组织，细胞间隙大，孔道细胞多，吸收养分比上表皮快。大，孔道细胞多，吸收养分比上表皮快。（二）叶部吸收的影响因素：（二）叶部吸收的影响因素：1、溶液的组成（养分种类）：、溶液的组成（养分种类）：钾肥钾肥 KClKNO3KH2PO4 氮肥氮肥 尿素尿素硝态氮肥硝态氮肥铵态氮肥铵态氮肥 硝酸钾进入体内时间硝酸钾进入体内时间 1小时小时 氯化钾进入体内时间氯化钾进入体内时间 30分钟分钟 硫酸镁进入体内时间硫酸镁进入体内时间 20分钟分钟 氯化镁进入体内时间氯化镁进入体内时间 15分钟分钟 铵态氮进入体内时间铵态氮进入体内时间 2小时小时 硝态氮进入体内时间硝态氮进入体内时间 15分钟分钟2、溶液的浓度及反应溶液的浓度及反应 在一定范围内，养分进入叶片的速率在一定范围内，养分进入叶片的速率和数量随和数量随浓度的提高而增加。浓度的提高而增加。溶液酸性，吸收负离子多，有利于溶液酸性，吸收负离子多，有利于H2PO4-、SO42-、BO33-、NO3-吸收。吸收。溶液碱性，吸收阳离子多，有利于溶液碱性，吸收阳离子多，有利于K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+吸收。吸收。3、溶液与叶面接触时间、溶液与叶面接触时间 时间少，吸收不完全，无风时间少，吸收不完全，无风傍晚好，遇雨重喷，营养液加傍晚好，遇雨重喷，营养液加湿润剂。湿润剂。4、叶子部位、叶子部位 叶背面有气孔，易吸收；叶叶背面有气孔，易吸收；叶正面液体易存留，注意喷施。正面液体易存留，注意喷施。5、作物种类、作物种类双子叶植物：双子叶植物：叶片大，角质层薄，有利吸收叶片大，角质层薄，有利吸收单子叶植物：单子叶植物：稻、麦、谷子等作物叶片小、稻、麦、谷子等作物叶片小、厚、加大喷施浓度厚、加大喷施浓度（二）根外营养特点：（二）根外营养特点：1、直接供给植物养分，提高肥料利用率（无土壤、直接供给植物养分，提高肥料利用率（无土壤中的固定作用）；中的固定作用）；2、用量少、用量少:NPK1%3，是土壤施用的，是土壤施用的1/5 1/10；3、有利于作物后期和密植作物的追肥；、有利于作物后期和密植作物的追肥；4、吸收快，转化快能及时满足植物需要；、吸收快，转化快能及时满足植物需要；:32P肥示肥示踪表明踪表明5分钟后各器官有分钟后各器官有PO43-；5、是施肥的辅助性方法，需和主要措施配合。、是施肥的辅助性方法，需和主要措施配合。第三节第三节 影响作物吸收养分的环境条件影响作物吸收养分的环境条件一、光照和温度一、光照和温度在一定范围内，养分吸收随温度增加在一定范围内，养分吸收随温度增加而加快，温度过高，酶变性失活。而加快，温度过高，酶变性失活。温度影响：温度影响：ATP（三磷酸腺苷三磷酸腺苷）生成量；）生成量；养分移动速度；养分移动速度；根系酶活性。根系酶活性。低温时，阴离子吸收的影响比阳离子低温时，阴离子吸收的影响比阳离子明显，如明显，如:NO3-NH4+,这可能与阴离这可能与阴离子主要是主动吸收有关，因子主要是主动吸收有关，因ATP少。少。越冬作物施水溶性磷，与温度低、磷越冬作物施水溶性磷，与温度低、磷扩散系数小、以阴离子吸收有关。扩散系数小、以阴离子吸收有关。影响顺序：影响顺序：PO33-NH4+K+SO42-Mg2+Cl-Ca2+二、通气二、通气大气地面含氧量大气地面含氧量20.34，土壤空，土壤空气含氧量气含氧量1020，正常情况下，正常情况下够用，但如果含水过多、通气不畅，够用，但如果含水过多、通气不畅，造成氧气下降。造成氧气下降。棉花在棉花在O2小于小于3、玉米小于、玉米小于6生长受影响。生长受影响。通气影响吸收的原因：通气影响吸收的原因：1、根系的有氧呼吸；、根系的有氧呼吸；2、土壤的、土壤的Eh（氧化还原电位）氧化还原电位）；3、养分的形态及转化；、养分的形态及转化；4、二氧化碳含量。、二氧化碳含量。深翻整地、中耕松土、形成良好结构深翻整地、中耕松土、形成良好结构等都有利于通气，促进吸收。等都有利于通气，促进吸收。三、酸碱反应三、酸碱反应影响吸收形态：影响吸收形态：COOH COOH H+R 利于吸收阴离子利于吸收阴离子 R NH3+NH2 OH-COO-H2O R 利于吸收阳离子利于吸收阳离子 NH2四、土壤水分四、土壤水分 各种养分溶解在水中方可吸收，土各种养分溶解在水中方可吸收，土 壤水分太多，造成通气不畅。壤水分太多，造成通气不畅。田间持水量的田间持水量的7080有利于吸有利于吸 收。收。水分影响：水分影响：养分溶解；养分溶解；养分扩散；养分扩散；土壤通气。土壤通气。五、养分状况五、养分状况 养分浓度：在一定浓度范围内，随浓养分浓度：在一定浓度范围内，随浓度增加养分吸收增加，过多烧伤根系度增加养分吸收增加，过多烧伤根系（生理干旱）。（生理干旱）。六、离子间的关系六、离子间的关系 对抗（对抗（拮抗拮抗拮抗拮抗、颉颃）作用：颉颃）作用：一种离子的存在能降低另一种离子的吸收。一种离子的存在能降低另一种离子的吸收。离子间的关系是复杂的，一种条件下对离子间的关系是复杂的，一种条件下对 抗，另一种条件下可能相助。抗，另一种条件下可能相助。植物营养与施肥原理植物营养与施肥原理 一、植物营养植物营养 植物生长发育从环境中吸收营养物植物生长发育从环境中吸收营养物质，施肥是满足作物营养的手段。要质，施肥是满足作物营养的手段。要合理施肥，就要研究作物需要什么营合理施肥，就要研究作物需要什么营养元素，作物怎样吸收这些元素以及养元素，作物怎样吸收这些元素以及植物营养的特性？植物营养的特性？1、数量：植物需、数量：植物需16种必需元素是通性；种必需元素是通性；但植物不同所要求的数量不同：但植物不同所要求的数量不同：块根、块茎类作物如：马铃薯、甘蔗需钾多；块根、块茎类作物如：马铃薯、甘蔗需钾多；以收获叶子为主的蔬菜、茶、桑需氮多；以收获叶子为主的蔬菜、茶、桑需氮多；豆类作物能固氮，需氮少，需磷、钾多；豆类作物能固氮，需氮少，需磷、钾多；油菜、甜菜需硼多；油菜、甜菜需硼多；大豆、马铃薯需钙多；大豆、马铃薯需钙多；水稻需硅多。水稻需硅多。（一）植物的营养共性和个性（一）植物的营养共性和个性2、比例：各种作物对不同营养的要、比例：各种作物对不同营养的要 求有一定适宜比值，如：求有一定适宜比值，如：Ca/B：甜菜甜菜100 大豆大豆500 烟草烟草1200Fe/Mn：大豆大豆1.53.5 小麦小麦2.5K/Mg 8 烟草缺镁症烟草缺镁症P/Zn 400 马铃薯缺锌马铃薯缺锌作物每生产作物每生产100斤籽粒需斤籽粒需N:P2O5:K2O约为约为3：1：3斤。斤。3、形态：植物营养特性不同，对营、形态：植物营养特性不同，对营 养元素的形态有特殊要求养元素的形态有特殊要求 马铃薯：以马铃薯：以NH4+_N为好，马铃薯喜为好，马铃薯喜S，施氮肥应优，施氮肥应优 选选(NH4)2SO4，不宜用，不宜用NH4Cl。忌忌Cl作物：茶、烟草、柑桔、甜菜、甘薯、甘作物：茶、烟草、柑桔、甜菜、甘薯、甘 蔗、蔗、葡萄等。葡萄等。甜菜：甜菜：以以NO3-_N为好，因喜为好，因喜Na，施用氮肥优选，施用氮肥优选 硝酸钠。硝酸钠。烟草：烟草：硝酸根有利燃烧，硝酸根有利燃烧，NH4+促进芳香族挥发油促进芳香族挥发油 形成形成（香味），优选（香味），优选NH4NO3。水稻：水稻：优选优选NH4Cl，因，因S形成形成H2S毒害根系，毒害根系，Cl 抑制亚硝化细菌的活性。抑制亚硝化细菌的活性。（二）植物营养的阶段性和连续（二）植物营养的阶段性和连续性性作物营养的阶段性：作物的生育期不作物营养的阶段性：作物的生育期不同，所要求养分的数量和比例不完全同，所要求养分的数量和比例不完全相同。各生育期有不同的营养特点，相同。各生育期有不同的营养特点，就是作物营养的阶段性。就是作物营养的阶段性。两个关键时期：作物的一生中苗期吸两个关键时期：作物的一生中苗期吸收养分少，随生育进展，对养分吸收收养分少，随生育进展，对养分吸收增加，结实期达高峰，以后吸收减少增加，结实期达高峰，以后吸收减少甚至外渗。有两个施肥的关键时期：甚至外渗。有两个施肥的关键时期：（1）作物营养的临界期：）作物营养的临界期：作物生长作物生长发育过程中的某一时发育过程中的某一时期对某种养分要求的绝对数量虽不期对某种养分要求的绝对数量虽不多，但很迫切，这时养分过多或过多，但很迫切，这时养分过多或过少，对作物的生长发育起显著的不少，对作物的生长发育起显著的不良作用，这个时期称作物营养的临良作用，这个时期称作物营养的临界期。界期。NPK营养的临界期：营养的临界期：磷：磷：冬小麦：冬小麦：分蘖始期分蘖始期 玉米：玉米：三叶期三叶期 棉花：棉花：23叶期叶期氮：氮：冬小麦：冬小麦：分蘖期分蘖期 玉米：玉米：幼穗分化期幼穗分化期 棉花：棉花：现蕾初期现蕾初期钾：钾：水稻水稻：分蘖期分蘖期（2）植物营养的最大效率期：）植物营养的最大效率期：是指植物生长阶段中所吸收的某种养分能是指植物生长阶段中所吸收的某种养分能发挥最大增产效能的时期。此时期一般出发挥最大增产效能的时期。此时期一般出现在作物生长发育的旺盛期。这个时期根现在作物生长发育的旺盛期。这个时期根系吸收养分的能力最强，植株生长迅速，系吸收养分的能力最强，植株生长迅速，生长量大，需肥量最多，因此为使作物高生长量大，需肥量最多，因此为使作物高产，应及时补充养分。产，应及时补充养分。比如：氮：比如：氮：玉米玉米：大喇叭抽穗期：大喇叭抽穗期 棉花：盛花期棉花：盛花期 油菜、大豆油菜、大豆：开花期开花期作物营养有各自的阶段性，但作物营养有各自的阶段性，但各生育期又是连续的，前阶段各生育期又是连续的，前阶段的营养状况直接影响后一阶段的营养状况直接影响后一阶段的施肥数量和时期，所以应相的施肥数量和时期，所以应相互联系，灵活运用。互联系，灵活运用。二、合理二、合理施肥施肥的原则的原则1、植物营养特性与施肥营养特性与施肥 植物营养特性是指植物在生长发育过程中，依靠外界环境获得营养物质构建其有机体，以完成新陈代谢和整个生活周期的能力和特点。2、土壤条件与施肥、土壤条件与施肥植物生长土壤中，而肥料中的养分，一旦施入到土壤中，就不断进行有效化和无效化的相互转化过程。因此，施肥就必须考虑土壤，了解土壤中养分的基本状况及土壤性质对养分转化的影响。3、平衡施肥与满足最小养分的、平衡施肥与满足最小养分的原则原则 植物正常生长要从土壤中吸收各种必需的矿物质养分，为了保持土壤肥力，应向土壤中施用植物取走的养分，保持土壤的养分平衡。4、化肥与有机肥相结合的原则、化肥与有机肥相结合的原则 目前，广泛使用化肥，有机肥使用少，但不是有机肥重要性下降，而是应该有机肥为基础，有机肥与化肥相结合的原则。思 考 题 1.必需营养元素的种类有哪些？其判断标准是什么？2.大量元素、微量元素有那些？3.植物如何吸收无机养分的？4.营养有哪些特点？5.影响养分吸收的外界因素？6.营养临界期和最大效率期？为什么它们是施肥的关键时期？7.施肥的原理有哪些？如何确定施肥量？