中量营养元素
随着氮磷钾化肥用量的增加和作物产量的提高,土壤中作物需要的中量元素钙、镁、硫元素逐渐缺乏,中量元素的施用日益引起重视。中量营养元素不仅能提高作物的产量、品质,增强其抗病能力,而且对平衡协调土壤中的营养元素和改良土壤起到了良好的作用。
我们在施肥基本知识中已经提到,人们常把植物需要量占干物重0.1%以上的硫、钙、镁称为中量营养元素。植物吸收硫(S)的数量一般与磷(P)相近,因植物种类不同而有较大差异。这种差异可反应在植物籽粒的含硫量上,如禾本科在0.2%以下,豆科0.2%~0.3%,十字花科可高达1%。我国农民施用硫肥的历史可追溯到明代,但发展不快,近年土壤缺硫有增加的趋势。国外如孟加拉、印度等国土壤缺硫已比较严重,因而把硫称为继氮、磷、钾后的第四个大量营养元素。硫在植物体内的主要生理功能是:① 硫是胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的组成成分;② 硫与叶绿素的形成有关,严重缺硫时作物新叶黄化;③ 是维生素B1和一些酶的组分;④ 形成十字花科植物的糖苷油和洋葱、大葱、大蒜中的辛辣物质;⑤ 增加某些作物的抗寒、抗旱能力。
我国土壤全硫含量大多在100mg/kg~500mg/kg,南方土壤全硫中90%左右是有机态硫,北方土壤有机硫的比例稍低,约为60%左右。根据南方18个省10,041个土样和北方11个省(市)11459个土样测定有效硫的结果,约有30%的土样缺硫。各种土壤类型上均有含硫高的和含硫低的土样,但粘性母质发育的土壤含硫高于砂性母质发育的土壤。
植物吸收硫的形态是硫酸根(SO42-)和亚硫酸根(SO32-)。施用硫肥的增产效果,一般南方略高于北方,油菜、大豆和花生等略高于小麦、玉米和水稻。根据我们1996年~2000年和江西、湖北、河南、陕西、吉林、黑龙江6省合作,在水稻、玉米、小麦、油菜、大豆上做的99个田间施用硫肥试验结果,粮食作物增产5%~10%,油菜、大豆增产10%~15%,但不同地点和同一地点不同年份的增产效果不稳定。
我国土壤缺硫和施用硫肥的效果从总体上看不如磷、钾肥,其原因是由于农田生态系统中硫有多种来源。其中数量最大的是随化肥施入的硫。化肥中又以随同普通过磷酸钙(以下简称普钙)施入的硫数量最大。长期以来国产磷肥中普钙占总产量的70%以上,由化工部门的资料计算,1995~1998年的4年中,仅每年生产的普钙含硫达322.8万吨,加上硫酸铵和硫酸钾(包括进口)中的硫,合计通过化肥施入农田的硫,为每年348.2万吨。同时,有机肥中的硫每年达到144.0万吨。我国能源75%以上是煤,随同燃煤废气排入大气中的SO2沉降到地面的硫超过600万吨,但沉降到农田的不到10%,有64.4万吨。仅此三项(化肥、有机肥和大气沉降)我国农田硫的总投入量达到556.6万吨。按20亿亩耕地计算,每亩达到2.78kg,而一般认为每亩有3kg硫即可满足大部分作物的需要。这里还没有包括随灌溉水进入农田的硫。近年还有研究表明,在地下水位较高的地区,作物还可吸收利用地下水中的硫。当然,进入农田的硫也有各种损失途径,如随水土流失,随水流下渗等。可见农田硫的投入产出,是一个比较复杂的问题。但是,近年我国农田土壤缺硫有发展的趋势,这和以下原因有关:
钙是植物必需的营养元素,在植物体中的含量为干重的0.5% 左右,双子叶植物的含钙量平均在0.5%以上,单子叶植物平均在0.3%~0.5%。豆科作物和蔬菜是需钙量高的作物。在我国,农民也有施用含钙物料如石灰、石膏的习惯,但大多从改良土壤出发,很少考虑作物的钙营养问题。钙在植物体内的主要生理功能是:① 稳定细胞壁和细胞膜。钙与果胶酸结合,形成果胶酸钙,构成细胞壁的中胶层,使细胞与细胞连成组织,并使植物器官有一定的机械强度。细胞质膜外侧的钙,与类脂物质结合,提高膜的稳定性和对K+、Na+、Mg2+等吸收的选择性,并防止细胞内糖分、氨基酸等的外渗。② 钙是某些酶的组分。它与钙调蛋白(CAM)结合,能激活一些酶,并与细胞中的信息传递有关。③ 在细胞内的液胞中,钙与阴离子中和,对阴阳离子起平衡作用。有些植物在液胞中形成溶解度很低的草酸钙,有调节细胞的渗透作用。④ 钙能促进细胞壁的形成和细胞分裂,有利根的伸长和生长。⑤ 钙还有延缓植物衰老的作用。
植物从土壤中吸收钙的形态是Ca2+。土壤中的钙存在的形态有四种,即有机物中的钙、矿物态钙、代换性钙和土壤溶液中的钙。有机物中的钙只占土壤总钙量的0.1%—1%。有机物分解后可以被作物吸收。土壤矿物中的钙占总钙量的40%~90%,是钙的主要形态,但绝大部分不能直接被植物利用,是植物可利用钙的一个来源。土壤胶体表面吸附的代换性钙从几十到几百毫克每千克,与其他离子相比数量最多,是Mg2+的2~8倍,K+的10倍左右。大致以北纬33°为界线,33°以南为含钙低、盐基不饱和土壤;33°以北为盐基饱和土壤,在代换性阳离子中,75%~90%是钙离子,含钙丰富。可见钙营养和钙肥的研究工作,应侧重在南方,但也不是说北方不存在作物缺钙问题。单测土壤交换性钙,往往很难作为土壤钙营养的批标,因为钙的有效性还受钙饱和度,陪补离子等因素的影响。
不同植物对钙的需要量有很大差异。在当前种植业结构调整中,蔬菜和果树的缺钙问题值得特别重视。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先易腐烂、死亡。幼叶卷曲,叶缘开始变黄并逐渐坏死,如甘兰和莴苣等出现焦叶病,大白菜的“干烧心”,番茄、辣椒、西瓜等的脐腐病,苹果的苦痘病和水心病等。作物出现缺钙症状,甚至在含钙丰富的石灰性土壤上仍然可以出现缺钙症状,和钙的吸收、运输、分配有密切关系。首先,植物只有根尖一小部分(根毛区以下的幼嫩部分)能通过质外体途径吸收并短距离运输钙,使之到达根的中柱。而离根尖稍远部位的内皮层细胞形成木栓化组织(称为凯氏带),阻止了钙的质外体移动。而植物的整条根都可以吸收磷、钾。第二,钙进入中柱后的长距离运输主要在导管中进行。蒸腾作用旺盛,生长素产生多的部位对钙的竞争能力强。例如果树的新梢比果实往往能得到更多的钙。第三,钙进入植物体后,在某一部位一旦淀积下来,就难以通过韧皮部再转移到其他部位。
含钙的物料种类较多,如石灰、石膏既有改良土壤,又有补钙的作用。普通过磷酸钙,重过磷酸钙、钙镁磷肥和钢渣磷肥,既是磷肥,又是含钙的肥料。这在生产中已经广泛使用。这里着重介绍水溶性钙肥硝酸钙。因工艺不同,硝酸钙常有两种产品,一种是四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O],含氮11.8%,含钙16.9%。另一种是十水硝酸钙(5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O),含氮15.5%,含钙19%。前者为结晶状,难以造粒,吸湿性很强。后者可以造粒,并加入防吸潮、防结块剂等,使之便于在农业上使用。这两种产品国内均已开始少量生产。1992年~1994年中国农科院土肥所在华北地区的大白菜、番茄、芹菜、黄瓜等蔬菜上做过37个土施硝酸钙和14个喷施硝酸钙(用的是十水产品)的试验,取得了减轻缺钙症状,增产增收的效果。1997年~1998年在苹果上曾用45Ca标记,做过喷施氯化钙的试验,证实喷钙的适宜时期是幼果形成一个月以内,氯化钙的浓度以0.25%~0.5%为宜,添加萘乙酸等生长调节剂有助于钙的吸收。钙宜直接喷在幼果上,可明显减轻苹果苦痘病,提高果实硬度和耐贮藏性,增加产量、改善品质。
镁在植物体中的含量一般高于硫而低于钙,占植物体干重的0.1%~0.6%。豆科植物的含镁量是禾本科植物的2~3倍。镁在植物体不同部位的分布,以种籽含镁较多,茎、叶次之,根系很少。这和钙在植物体中的分布不尽相同。镁的营养生理功能主要是:① 是叶绿素的组成分,成熟的叶片中,大约有10%的镁结合在叶绿素中。同时镁也参与叶绿体中CO2的同化作用,促进光合作用。② 参与蛋白质的合成。叶片中约有75%的镁结合在核糖体中,对核糖体的结构起稳定作用,而核糖体是蛋白质合成所必需的基本单元。③ 是多种酶的活化剂并参与一些酶的构成。因此,植物缺镁叶绿素减少,在下部叶片上先出现失绿症,光合作用减弱,碳水化合物和蛋白质的合成受到影响。
土壤中全镁的含量变幅很大,从0.1%至4%,平均为0.6%。自南往北,自东往西,土壤中镁的含量呈增加趋势,与钙的情况相似。例如南方土壤含镁量为0.06%~1.95%,平均0.5%左右;北方土壤为0.5%~2%,平均1%左右。而西北地区的栗钙土、棕钙土含镁(Mg)高达3%以上。土壤中镁的形态与钙一致。有机物中的镁只占土壤全镁的1%以下。矿物态镁以硅酸盐、碳酸盐等形态存在,并且常与钙伴生,例如白云石是CaCO3·MgCO3。矿物态镁占土壤全镁的70%~90%,不溶于水,但大多可溶于酸中。其中用稀酸可提取的酸溶性镁(不是代换性镁),可看作是植物有效镁的贮备和补充,可称为缓效性镁,可占全镁量的5%~25%,近年已引起研究者的重视。代换性镁是吸附在土壤胶粒表面,能够被其他阳离子代换下来的镁,占土壤全镁的1%~20%,平均为5%。存在于土壤溶液中的水溶性镁,每千克土壤只含有几个到几十个毫克,与水溶性钾不相上下。代换性镁与水溶性镁合称土壤有效(态)镁,是评价土壤镁素状况的重要指标。但国内外评价土壤缺镁的标准都不一致,我国常把土壤有效镁低于50mg/kg,或低于40mg/kg作为缺镁,需要施用镁肥。同时,还要考虑代换性镁占阳离子代换量的百分数(即代换性镁的饱和度),低于10%有缺镁可能。植物吸收的镁是Mg2+,土壤中的Mg2+与Ca2+、K+、NH4+离子有拮抗作用。一般认为代换性钙与代换性Mg2+之比(Ca/Mg)大于6.5,代换性钾与代换性Mg2+之比(K/Mg)大于0.4,容易产生缺镁。
由于镁是叶绿素的组分,缺镁常表现为叶片失绿。镁在植物体内易移动,失绿常从植株下部叶片开始。起初在叶尖或叶缘的叶脉间由淡绿变黄,进而向叶片基部扩展,但叶脉仍保持绿色。禾本科作物叶脉平行,失绿呈条状;双子叶植物叶脉为网状,失绿呈斑点状。在失绿过程中常出现紫色,严重时整个叶片干枯。不同作物缺镁的症状可有所不同。植物潜在缺镁时没有明显症状,要通过植株分析和施用镁肥的试验加以判断。
缺镁在我国南方较为常见。根据中国农科院土肥所衡阳红壤试验站和湖南、广西农科院土肥所近年分析1262个土样结果(用醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定),平均有效镁含量39.7mg/kg,其中砖红壤16.9,赤红壤25.6,红壤26.7mg/kg,均低于临界值(40mg/kg);水稻土69.6,棕色石灰土74.1,石灰性紫色土98.5mg/kg,均高于临界值。同一土壤类型中,砂质土含镁较低,粘质土含镁较高。近年所做的236个田间试验,甘蔗、花生、大豆、油菜、木薯、红麻等作物施用镁肥增产10.1%~39.1%,而粮食作物(水稻、玉米)施用镁肥的增产幅度较低,为4.6%~11.4%。不同蔬菜施用镁肥的反应不一。
与含钙肥料一样,目前含镁肥料的施用不普遍。除随同钙镁磷肥(含MgO 10%~15%)、钢渣磷肥(含MgO 2.1%~10%)、石灰等施入部分镁外,含镁肥料可大致分为难溶性含镁物料如菱镁矿、白云石和水溶性镁肥如氯化镁(MgCl2·6H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O)和硫酸钾镁(K2SO4·2MgSO4)等。前者是不溶的,以烧成石灰,做基肥施用为宜。后者可做基肥,也可做追肥,一般每亩用硫酸镁(MgSO4·7H2O)10~15kg,或每棵桔树穴施0.2~0.3kg,与土混匀。1%~2%的七水硫酸镁水溶液还可用于叶面施肥。
我们在施肥基本知识中已经提到,人们常把植物需要量占干物重0.1%以上的硫、钙、镁称为中量营养元素。植物吸收硫(S)的数量一般与磷(P)相近,因植物种类不同而有较大差异。这种差异可反应在植物籽粒的含硫量上,如禾本科在0.2%以下,豆科0.2%~0.3%,十字花科可高达1%。我国农民施用硫肥的历史可追溯到明代,但发展不快,近年土壤缺硫有增加的趋势。国外如孟加拉、印度等国土壤缺硫已比较严重,因而把硫称为继氮、磷、钾后的第四个大量营养元素。硫在植物体内的主要生理功能是:① 硫是胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的组成成分;② 硫与叶绿素的形成有关,严重缺硫时作物新叶黄化;③ 是维生素B1和一些酶的组分;④ 形成十字花科植物的糖苷油和洋葱、大葱、大蒜中的辛辣物质;⑤ 增加某些作物的抗寒、抗旱能力。
我国土壤全硫含量大多在100mg/kg~500mg/kg,南方土壤全硫中90%左右是有机态硫,北方土壤有机硫的比例稍低,约为60%左右。根据南方18个省10,041个土样和北方11个省(市)11459个土样测定有效硫的结果,约有30%的土样缺硫。各种土壤类型上均有含硫高的和含硫低的土样,但粘性母质发育的土壤含硫高于砂性母质发育的土壤。
植物吸收硫的形态是硫酸根(SO42-)和亚硫酸根(SO32-)。施用硫肥的增产效果,一般南方略高于北方,油菜、大豆和花生等略高于小麦、玉米和水稻。根据我们1996年~2000年和江西、湖北、河南、陕西、吉林、黑龙江6省合作,在水稻、玉米、小麦、油菜、大豆上做的99个田间施用硫肥试验结果,粮食作物增产5%~10%,油菜、大豆增产10%~15%,但不同地点和同一地点不同年份的增产效果不稳定。
我国土壤缺硫和施用硫肥的效果从总体上看不如磷、钾肥,其原因是由于农田生态系统中硫有多种来源。其中数量最大的是随化肥施入的硫。化肥中又以随同普通过磷酸钙(以下简称普钙)施入的硫数量最大。长期以来国产磷肥中普钙占总产量的70%以上,由化工部门的资料计算,1995~1998年的4年中,仅每年生产的普钙含硫达322.8万吨,加上硫酸铵和硫酸钾(包括进口)中的硫,合计通过化肥施入农田的硫,为每年348.2万吨。同时,有机肥中的硫每年达到144.0万吨。我国能源75%以上是煤,随同燃煤废气排入大气中的SO2沉降到地面的硫超过600万吨,但沉降到农田的不到10%,有64.4万吨。仅此三项(化肥、有机肥和大气沉降)我国农田硫的总投入量达到556.6万吨。按20亿亩耕地计算,每亩达到2.78kg,而一般认为每亩有3kg硫即可满足大部分作物的需要。这里还没有包括随灌溉水进入农田的硫。近年还有研究表明,在地下水位较高的地区,作物还可吸收利用地下水中的硫。当然,进入农田的硫也有各种损失途径,如随水土流失,随水流下渗等。可见农田硫的投入产出,是一个比较复杂的问题。但是,近年我国农田土壤缺硫有发展的趋势,这和以下原因有关:
钙是植物必需的营养元素,在植物体中的含量为干重的0.5% 左右,双子叶植物的含钙量平均在0.5%以上,单子叶植物平均在0.3%~0.5%。豆科作物和蔬菜是需钙量高的作物。在我国,农民也有施用含钙物料如石灰、石膏的习惯,但大多从改良土壤出发,很少考虑作物的钙营养问题。钙在植物体内的主要生理功能是:① 稳定细胞壁和细胞膜。钙与果胶酸结合,形成果胶酸钙,构成细胞壁的中胶层,使细胞与细胞连成组织,并使植物器官有一定的机械强度。细胞质膜外侧的钙,与类脂物质结合,提高膜的稳定性和对K+、Na+、Mg2+等吸收的选择性,并防止细胞内糖分、氨基酸等的外渗。② 钙是某些酶的组分。它与钙调蛋白(CAM)结合,能激活一些酶,并与细胞中的信息传递有关。③ 在细胞内的液胞中,钙与阴离子中和,对阴阳离子起平衡作用。有些植物在液胞中形成溶解度很低的草酸钙,有调节细胞的渗透作用。④ 钙能促进细胞壁的形成和细胞分裂,有利根的伸长和生长。⑤ 钙还有延缓植物衰老的作用。
植物从土壤中吸收钙的形态是Ca2+。土壤中的钙存在的形态有四种,即有机物中的钙、矿物态钙、代换性钙和土壤溶液中的钙。有机物中的钙只占土壤总钙量的0.1%—1%。有机物分解后可以被作物吸收。土壤矿物中的钙占总钙量的40%~90%,是钙的主要形态,但绝大部分不能直接被植物利用,是植物可利用钙的一个来源。土壤胶体表面吸附的代换性钙从几十到几百毫克每千克,与其他离子相比数量最多,是Mg2+的2~8倍,K+的10倍左右。大致以北纬33°为界线,33°以南为含钙低、盐基不饱和土壤;33°以北为盐基饱和土壤,在代换性阳离子中,75%~90%是钙离子,含钙丰富。可见钙营养和钙肥的研究工作,应侧重在南方,但也不是说北方不存在作物缺钙问题。单测土壤交换性钙,往往很难作为土壤钙营养的批标,因为钙的有效性还受钙饱和度,陪补离子等因素的影响。
不同植物对钙的需要量有很大差异。在当前种植业结构调整中,蔬菜和果树的缺钙问题值得特别重视。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先易腐烂、死亡。幼叶卷曲,叶缘开始变黄并逐渐坏死,如甘兰和莴苣等出现焦叶病,大白菜的“干烧心”,番茄、辣椒、西瓜等的脐腐病,苹果的苦痘病和水心病等。作物出现缺钙症状,甚至在含钙丰富的石灰性土壤上仍然可以出现缺钙症状,和钙的吸收、运输、分配有密切关系。首先,植物只有根尖一小部分(根毛区以下的幼嫩部分)能通过质外体途径吸收并短距离运输钙,使之到达根的中柱。而离根尖稍远部位的内皮层细胞形成木栓化组织(称为凯氏带),阻止了钙的质外体移动。而植物的整条根都可以吸收磷、钾。第二,钙进入中柱后的长距离运输主要在导管中进行。蒸腾作用旺盛,生长素产生多的部位对钙的竞争能力强。例如果树的新梢比果实往往能得到更多的钙。第三,钙进入植物体后,在某一部位一旦淀积下来,就难以通过韧皮部再转移到其他部位。
含钙的物料种类较多,如石灰、石膏既有改良土壤,又有补钙的作用。普通过磷酸钙,重过磷酸钙、钙镁磷肥和钢渣磷肥,既是磷肥,又是含钙的肥料。这在生产中已经广泛使用。这里着重介绍水溶性钙肥硝酸钙。因工艺不同,硝酸钙常有两种产品,一种是四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O],含氮11.8%,含钙16.9%。另一种是十水硝酸钙(5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O),含氮15.5%,含钙19%。前者为结晶状,难以造粒,吸湿性很强。后者可以造粒,并加入防吸潮、防结块剂等,使之便于在农业上使用。这两种产品国内均已开始少量生产。1992年~1994年中国农科院土肥所在华北地区的大白菜、番茄、芹菜、黄瓜等蔬菜上做过37个土施硝酸钙和14个喷施硝酸钙(用的是十水产品)的试验,取得了减轻缺钙症状,增产增收的效果。1997年~1998年在苹果上曾用45Ca标记,做过喷施氯化钙的试验,证实喷钙的适宜时期是幼果形成一个月以内,氯化钙的浓度以0.25%~0.5%为宜,添加萘乙酸等生长调节剂有助于钙的吸收。钙宜直接喷在幼果上,可明显减轻苹果苦痘病,提高果实硬度和耐贮藏性,增加产量、改善品质。
镁在植物体中的含量一般高于硫而低于钙,占植物体干重的0.1%~0.6%。豆科植物的含镁量是禾本科植物的2~3倍。镁在植物体不同部位的分布,以种籽含镁较多,茎、叶次之,根系很少。这和钙在植物体中的分布不尽相同。镁的营养生理功能主要是:① 是叶绿素的组成分,成熟的叶片中,大约有10%的镁结合在叶绿素中。同时镁也参与叶绿体中CO2的同化作用,促进光合作用。② 参与蛋白质的合成。叶片中约有75%的镁结合在核糖体中,对核糖体的结构起稳定作用,而核糖体是蛋白质合成所必需的基本单元。③ 是多种酶的活化剂并参与一些酶的构成。因此,植物缺镁叶绿素减少,在下部叶片上先出现失绿症,光合作用减弱,碳水化合物和蛋白质的合成受到影响。
土壤中全镁的含量变幅很大,从0.1%至4%,平均为0.6%。自南往北,自东往西,土壤中镁的含量呈增加趋势,与钙的情况相似。例如南方土壤含镁量为0.06%~1.95%,平均0.5%左右;北方土壤为0.5%~2%,平均1%左右。而西北地区的栗钙土、棕钙土含镁(Mg)高达3%以上。土壤中镁的形态与钙一致。有机物中的镁只占土壤全镁的1%以下。矿物态镁以硅酸盐、碳酸盐等形态存在,并且常与钙伴生,例如白云石是CaCO3·MgCO3。矿物态镁占土壤全镁的70%~90%,不溶于水,但大多可溶于酸中。其中用稀酸可提取的酸溶性镁(不是代换性镁),可看作是植物有效镁的贮备和补充,可称为缓效性镁,可占全镁量的5%~25%,近年已引起研究者的重视。代换性镁是吸附在土壤胶粒表面,能够被其他阳离子代换下来的镁,占土壤全镁的1%~20%,平均为5%。存在于土壤溶液中的水溶性镁,每千克土壤只含有几个到几十个毫克,与水溶性钾不相上下。代换性镁与水溶性镁合称土壤有效(态)镁,是评价土壤镁素状况的重要指标。但国内外评价土壤缺镁的标准都不一致,我国常把土壤有效镁低于50mg/kg,或低于40mg/kg作为缺镁,需要施用镁肥。同时,还要考虑代换性镁占阳离子代换量的百分数(即代换性镁的饱和度),低于10%有缺镁可能。植物吸收的镁是Mg2+,土壤中的Mg2+与Ca2+、K+、NH4+离子有拮抗作用。一般认为代换性钙与代换性Mg2+之比(Ca/Mg)大于6.5,代换性钾与代换性Mg2+之比(K/Mg)大于0.4,容易产生缺镁。
由于镁是叶绿素的组分,缺镁常表现为叶片失绿。镁在植物体内易移动,失绿常从植株下部叶片开始。起初在叶尖或叶缘的叶脉间由淡绿变黄,进而向叶片基部扩展,但叶脉仍保持绿色。禾本科作物叶脉平行,失绿呈条状;双子叶植物叶脉为网状,失绿呈斑点状。在失绿过程中常出现紫色,严重时整个叶片干枯。不同作物缺镁的症状可有所不同。植物潜在缺镁时没有明显症状,要通过植株分析和施用镁肥的试验加以判断。
缺镁在我国南方较为常见。根据中国农科院土肥所衡阳红壤试验站和湖南、广西农科院土肥所近年分析1262个土样结果(用醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定),平均有效镁含量39.7mg/kg,其中砖红壤16.9,赤红壤25.6,红壤26.7mg/kg,均低于临界值(40mg/kg);水稻土69.6,棕色石灰土74.1,石灰性紫色土98.5mg/kg,均高于临界值。同一土壤类型中,砂质土含镁较低,粘质土含镁较高。近年所做的236个田间试验,甘蔗、花生、大豆、油菜、木薯、红麻等作物施用镁肥增产10.1%~39.1%,而粮食作物(水稻、玉米)施用镁肥的增产幅度较低,为4.6%~11.4%。不同蔬菜施用镁肥的反应不一。
与含钙肥料一样,目前含镁肥料的施用不普遍。除随同钙镁磷肥(含MgO 10%~15%)、钢渣磷肥(含MgO 2.1%~10%)、石灰等施入部分镁外,含镁肥料可大致分为难溶性含镁物料如菱镁矿、白云石和水溶性镁肥如氯化镁(MgCl2·6H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O)和硫酸钾镁(K2SO4·2MgSO4)等。前者是不溶的,以烧成石灰,做基肥施用为宜。后者可做基肥,也可做追肥,一般每亩用硫酸镁(MgSO4·7H2O)10~15kg,或每棵桔树穴施0.2~0.3kg,与土混匀。1%~2%的七水硫酸镁水溶液还可用于叶面施肥。
1. 硫及含硫肥料
根据大量土样分析结果,约有30%样本缺硫。农田中硫有多种来源,主要是过磷酸钙、有机肥和大气沉降,近年硫的投入有所减少,过磷酸钙、磷石膏和硫磺是廉价的硫源。施用硫肥粮食作物可增产5%~10%,油菜、土豆可增产10%~15%。我们在施肥基本知识中已经提到,人们常把植物需要量占干物重0.1%以上的硫、钙、镁称为中量营养元素。植物吸收硫(S)的数量一般与磷(P)相近,因植物种类不同而有较大差异。这种差异可反应在植物籽粒的含硫量上,如禾本科在0.2%以下,豆科0.2%~0.3%,十字花科可高达1%。我国农民施用硫肥的历史可追溯到明代,但发展不快,近年土壤缺硫有增加的趋势。国外如孟加拉、印度等国土壤缺硫已比较严重,因而把硫称为继氮、磷、钾后的第四个大量营养元素。硫在植物体内的主要生理功能是:① 硫是胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的组成成分;② 硫与叶绿素的形成有关,严重缺硫时作物新叶黄化;③ 是维生素B1和一些酶的组分;④ 形成十字花科植物的糖苷油和洋葱、大葱、大蒜中的辛辣物质;⑤ 增加某些作物的抗寒、抗旱能力。
我国土壤全硫含量大多在100mg/kg~500mg/kg,南方土壤全硫中90%左右是有机态硫,北方土壤有机硫的比例稍低,约为60%左右。根据南方18个省10,041个土样和北方11个省(市)11459个土样测定有效硫的结果,约有30%的土样缺硫。各种土壤类型上均有含硫高的和含硫低的土样,但粘性母质发育的土壤含硫高于砂性母质发育的土壤。
植物吸收硫的形态是硫酸根(SO42-)和亚硫酸根(SO32-)。施用硫肥的增产效果,一般南方略高于北方,油菜、大豆和花生等略高于小麦、玉米和水稻。根据我们1996年~2000年和江西、湖北、河南、陕西、吉林、黑龙江6省合作,在水稻、玉米、小麦、油菜、大豆上做的99个田间施用硫肥试验结果,粮食作物增产5%~10%,油菜、大豆增产10%~15%,但不同地点和同一地点不同年份的增产效果不稳定。
我国土壤缺硫和施用硫肥的效果从总体上看不如磷、钾肥,其原因是由于农田生态系统中硫有多种来源。其中数量最大的是随化肥施入的硫。化肥中又以随同普通过磷酸钙(以下简称普钙)施入的硫数量最大。长期以来国产磷肥中普钙占总产量的70%以上,由化工部门的资料计算,1995~1998年的4年中,仅每年生产的普钙含硫达322.8万吨,加上硫酸铵和硫酸钾(包括进口)中的硫,合计通过化肥施入农田的硫,为每年348.2万吨。同时,有机肥中的硫每年达到144.0万吨。我国能源75%以上是煤,随同燃煤废气排入大气中的SO2沉降到地面的硫超过600万吨,但沉降到农田的不到10%,有64.4万吨。仅此三项(化肥、有机肥和大气沉降)我国农田硫的总投入量达到556.6万吨。按20亿亩耕地计算,每亩达到2.78kg,而一般认为每亩有3kg硫即可满足大部分作物的需要。这里还没有包括随灌溉水进入农田的硫。近年还有研究表明,在地下水位较高的地区,作物还可吸收利用地下水中的硫。当然,进入农田的硫也有各种损失途径,如随水土流失,随水流下渗等。可见农田硫的投入产出,是一个比较复杂的问题。但是,近年我国农田土壤缺硫有发展的趋势,这和以下原因有关:
- 高浓度不含硫或很少含硫肥料(如尿素、磷酸铵、重过磷酸钙)的增加,含硫肥料(如普钙、硫酸铵)用量和比重的下降;② 有机肥料用量下降;③ 煤烟排放逐步得到治理;④作物产量提高。
2. 钙及含钙肥料
土壤中钙含量丰富,作物缺钙,除少数酸性土壤外,主要是吸收、运输和分配问题。施用石灰和石膏有改良土壤和为作物补钙的作用。水溶性钙肥主要有硝酸钙和氯化钙,可在作物急需补钙时施用。钙是植物必需的营养元素,在植物体中的含量为干重的0.5% 左右,双子叶植物的含钙量平均在0.5%以上,单子叶植物平均在0.3%~0.5%。豆科作物和蔬菜是需钙量高的作物。在我国,农民也有施用含钙物料如石灰、石膏的习惯,但大多从改良土壤出发,很少考虑作物的钙营养问题。钙在植物体内的主要生理功能是:① 稳定细胞壁和细胞膜。钙与果胶酸结合,形成果胶酸钙,构成细胞壁的中胶层,使细胞与细胞连成组织,并使植物器官有一定的机械强度。细胞质膜外侧的钙,与类脂物质结合,提高膜的稳定性和对K+、Na+、Mg2+等吸收的选择性,并防止细胞内糖分、氨基酸等的外渗。② 钙是某些酶的组分。它与钙调蛋白(CAM)结合,能激活一些酶,并与细胞中的信息传递有关。③ 在细胞内的液胞中,钙与阴离子中和,对阴阳离子起平衡作用。有些植物在液胞中形成溶解度很低的草酸钙,有调节细胞的渗透作用。④ 钙能促进细胞壁的形成和细胞分裂,有利根的伸长和生长。⑤ 钙还有延缓植物衰老的作用。
植物从土壤中吸收钙的形态是Ca2+。土壤中的钙存在的形态有四种,即有机物中的钙、矿物态钙、代换性钙和土壤溶液中的钙。有机物中的钙只占土壤总钙量的0.1%—1%。有机物分解后可以被作物吸收。土壤矿物中的钙占总钙量的40%~90%,是钙的主要形态,但绝大部分不能直接被植物利用,是植物可利用钙的一个来源。土壤胶体表面吸附的代换性钙从几十到几百毫克每千克,与其他离子相比数量最多,是Mg2+的2~8倍,K+的10倍左右。大致以北纬33°为界线,33°以南为含钙低、盐基不饱和土壤;33°以北为盐基饱和土壤,在代换性阳离子中,75%~90%是钙离子,含钙丰富。可见钙营养和钙肥的研究工作,应侧重在南方,但也不是说北方不存在作物缺钙问题。单测土壤交换性钙,往往很难作为土壤钙营养的批标,因为钙的有效性还受钙饱和度,陪补离子等因素的影响。
不同植物对钙的需要量有很大差异。在当前种植业结构调整中,蔬菜和果树的缺钙问题值得特别重视。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先易腐烂、死亡。幼叶卷曲,叶缘开始变黄并逐渐坏死,如甘兰和莴苣等出现焦叶病,大白菜的“干烧心”,番茄、辣椒、西瓜等的脐腐病,苹果的苦痘病和水心病等。作物出现缺钙症状,甚至在含钙丰富的石灰性土壤上仍然可以出现缺钙症状,和钙的吸收、运输、分配有密切关系。首先,植物只有根尖一小部分(根毛区以下的幼嫩部分)能通过质外体途径吸收并短距离运输钙,使之到达根的中柱。而离根尖稍远部位的内皮层细胞形成木栓化组织(称为凯氏带),阻止了钙的质外体移动。而植物的整条根都可以吸收磷、钾。第二,钙进入中柱后的长距离运输主要在导管中进行。蒸腾作用旺盛,生长素产生多的部位对钙的竞争能力强。例如果树的新梢比果实往往能得到更多的钙。第三,钙进入植物体后,在某一部位一旦淀积下来,就难以通过韧皮部再转移到其他部位。
含钙的物料种类较多,如石灰、石膏既有改良土壤,又有补钙的作用。普通过磷酸钙,重过磷酸钙、钙镁磷肥和钢渣磷肥,既是磷肥,又是含钙的肥料。这在生产中已经广泛使用。这里着重介绍水溶性钙肥硝酸钙。因工艺不同,硝酸钙常有两种产品,一种是四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O],含氮11.8%,含钙16.9%。另一种是十水硝酸钙(5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O),含氮15.5%,含钙19%。前者为结晶状,难以造粒,吸湿性很强。后者可以造粒,并加入防吸潮、防结块剂等,使之便于在农业上使用。这两种产品国内均已开始少量生产。1992年~1994年中国农科院土肥所在华北地区的大白菜、番茄、芹菜、黄瓜等蔬菜上做过37个土施硝酸钙和14个喷施硝酸钙(用的是十水产品)的试验,取得了减轻缺钙症状,增产增收的效果。1997年~1998年在苹果上曾用45Ca标记,做过喷施氯化钙的试验,证实喷钙的适宜时期是幼果形成一个月以内,氯化钙的浓度以0.25%~0.5%为宜,添加萘乙酸等生长调节剂有助于钙的吸收。钙宜直接喷在幼果上,可明显减轻苹果苦痘病,提高果实硬度和耐贮藏性,增加产量、改善品质。
3. 镁及含镁肥料
在南方红壤地区作物缺镁较为常见,可施用含镁的钙镁磷肥和水溶的硫酸镁、氯化镁。镁在植物体中的含量一般高于硫而低于钙,占植物体干重的0.1%~0.6%。豆科植物的含镁量是禾本科植物的2~3倍。镁在植物体不同部位的分布,以种籽含镁较多,茎、叶次之,根系很少。这和钙在植物体中的分布不尽相同。镁的营养生理功能主要是:① 是叶绿素的组成分,成熟的叶片中,大约有10%的镁结合在叶绿素中。同时镁也参与叶绿体中CO2的同化作用,促进光合作用。② 参与蛋白质的合成。叶片中约有75%的镁结合在核糖体中,对核糖体的结构起稳定作用,而核糖体是蛋白质合成所必需的基本单元。③ 是多种酶的活化剂并参与一些酶的构成。因此,植物缺镁叶绿素减少,在下部叶片上先出现失绿症,光合作用减弱,碳水化合物和蛋白质的合成受到影响。
土壤中全镁的含量变幅很大,从0.1%至4%,平均为0.6%。自南往北,自东往西,土壤中镁的含量呈增加趋势,与钙的情况相似。例如南方土壤含镁量为0.06%~1.95%,平均0.5%左右;北方土壤为0.5%~2%,平均1%左右。而西北地区的栗钙土、棕钙土含镁(Mg)高达3%以上。土壤中镁的形态与钙一致。有机物中的镁只占土壤全镁的1%以下。矿物态镁以硅酸盐、碳酸盐等形态存在,并且常与钙伴生,例如白云石是CaCO3·MgCO3。矿物态镁占土壤全镁的70%~90%,不溶于水,但大多可溶于酸中。其中用稀酸可提取的酸溶性镁(不是代换性镁),可看作是植物有效镁的贮备和补充,可称为缓效性镁,可占全镁量的5%~25%,近年已引起研究者的重视。代换性镁是吸附在土壤胶粒表面,能够被其他阳离子代换下来的镁,占土壤全镁的1%~20%,平均为5%。存在于土壤溶液中的水溶性镁,每千克土壤只含有几个到几十个毫克,与水溶性钾不相上下。代换性镁与水溶性镁合称土壤有效(态)镁,是评价土壤镁素状况的重要指标。但国内外评价土壤缺镁的标准都不一致,我国常把土壤有效镁低于50mg/kg,或低于40mg/kg作为缺镁,需要施用镁肥。同时,还要考虑代换性镁占阳离子代换量的百分数(即代换性镁的饱和度),低于10%有缺镁可能。植物吸收的镁是Mg2+,土壤中的Mg2+与Ca2+、K+、NH4+离子有拮抗作用。一般认为代换性钙与代换性Mg2+之比(Ca/Mg)大于6.5,代换性钾与代换性Mg2+之比(K/Mg)大于0.4,容易产生缺镁。
由于镁是叶绿素的组分,缺镁常表现为叶片失绿。镁在植物体内易移动,失绿常从植株下部叶片开始。起初在叶尖或叶缘的叶脉间由淡绿变黄,进而向叶片基部扩展,但叶脉仍保持绿色。禾本科作物叶脉平行,失绿呈条状;双子叶植物叶脉为网状,失绿呈斑点状。在失绿过程中常出现紫色,严重时整个叶片干枯。不同作物缺镁的症状可有所不同。植物潜在缺镁时没有明显症状,要通过植株分析和施用镁肥的试验加以判断。
缺镁在我国南方较为常见。根据中国农科院土肥所衡阳红壤试验站和湖南、广西农科院土肥所近年分析1262个土样结果(用醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定),平均有效镁含量39.7mg/kg,其中砖红壤16.9,赤红壤25.6,红壤26.7mg/kg,均低于临界值(40mg/kg);水稻土69.6,棕色石灰土74.1,石灰性紫色土98.5mg/kg,均高于临界值。同一土壤类型中,砂质土含镁较低,粘质土含镁较高。近年所做的236个田间试验,甘蔗、花生、大豆、油菜、木薯、红麻等作物施用镁肥增产10.1%~39.1%,而粮食作物(水稻、玉米)施用镁肥的增产幅度较低,为4.6%~11.4%。不同蔬菜施用镁肥的反应不一。
与含钙肥料一样,目前含镁肥料的施用不普遍。除随同钙镁磷肥(含MgO 10%~15%)、钢渣磷肥(含MgO 2.1%~10%)、石灰等施入部分镁外,含镁肥料可大致分为难溶性含镁物料如菱镁矿、白云石和水溶性镁肥如氯化镁(MgCl2·6H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O)和硫酸钾镁(K2SO4·2MgSO4)等。前者是不溶的,以烧成石灰,做基肥施用为宜。后者可做基肥,也可做追肥,一般每亩用硫酸镁(MgSO4·7H2O)10~15kg,或每棵桔树穴施0.2~0.3kg,与土混匀。1%~2%的七水硫酸镁水溶液还可用于叶面施肥。
中量营养元素肥料
随着氮磷钾化肥用量的增加和作物产量的提高,土壤中作物需要的中量元素钙、镁、硫元素逐渐缺乏,中量元素的施用日益引起重视。中量营养元素不仅能提高作物的产量、品质,增强其抗病能力,而且对平衡协调土壤中的营养元素和改良土壤起到了良好的作用。1. 硫及含硫肥料
根据大量土样分析结果,约有30%样本缺硫。农田中硫有多种来源,主要是过磷酸钙、有机肥和大气沉降,近年硫的投入有所减少,过磷酸钙、磷石膏和硫磺是廉价的硫源。施用硫肥粮食作物可增产5%~10%,油菜、土豆可增产10%~15%。我们在施肥基本知识中已经提到,人们常把植物需要量占干物重0.1%以上的硫、钙、镁称为中量营养元素。植物吸收硫(S)的数量一般与磷(P)相近,因植物种类不同而有较大差异。这种差异可反应在植物籽粒的含硫量上,如禾本科在0.2%以下,豆科0.2%~0.3%,十字花科可高达1%。我国农民施用硫肥的历史可追溯到明代,但发展不快,近年土壤缺硫有增加的趋势。国外如孟加拉、印度等国土壤缺硫已比较严重,因而把硫称为继氮、磷、钾后的第四个大量营养元素。硫在植物体内的主要生理功能是:① 硫是胱氨酸、蛋氨酸等含硫氨基酸的组成成分;② 硫与叶绿素的形成有关,严重缺硫时作物新叶黄化;③ 是维生素B1和一些酶的组分;④ 形成十字花科植物的糖苷油和洋葱、大葱、大蒜中的辛辣物质;⑤ 增加某些作物的抗寒、抗旱能力。
我国土壤全硫含量大多在100mg/kg~500mg/kg,南方土壤全硫中90%左右是有机态硫,北方土壤有机硫的比例稍低,约为60%左右。根据南方18个省10,041个土样和北方11个省(市)11459个土样测定有效硫的结果,约有30%的土样缺硫。各种土壤类型上均有含硫高的和含硫低的土样,但粘性母质发育的土壤含硫高于砂性母质发育的土壤。
植物吸收硫的形态是硫酸根(SO42-)和亚硫酸根(SO32-)。施用硫肥的增产效果,一般南方略高于北方,油菜、大豆和花生等略高于小麦、玉米和水稻。根据我们1996年~2000年和江西、湖北、河南、陕西、吉林、黑龙江6省合作,在水稻、玉米、小麦、油菜、大豆上做的99个田间施用硫肥试验结果,粮食作物增产5%~10%,油菜、大豆增产10%~15%,但不同地点和同一地点不同年份的增产效果不稳定。
我国土壤缺硫和施用硫肥的效果从总体上看不如磷、钾肥,其原因是由于农田生态系统中硫有多种来源。其中数量最大的是随化肥施入的硫。化肥中又以随同普通过磷酸钙(以下简称普钙)施入的硫数量最大。长期以来国产磷肥中普钙占总产量的70%以上,由化工部门的资料计算,1995~1998年的4年中,仅每年生产的普钙含硫达322.8万吨,加上硫酸铵和硫酸钾(包括进口)中的硫,合计通过化肥施入农田的硫,为每年348.2万吨。同时,有机肥中的硫每年达到144.0万吨。我国能源75%以上是煤,随同燃煤废气排入大气中的SO2沉降到地面的硫超过600万吨,但沉降到农田的不到10%,有64.4万吨。仅此三项(化肥、有机肥和大气沉降)我国农田硫的总投入量达到556.6万吨。按20亿亩耕地计算,每亩达到2.78kg,而一般认为每亩有3kg硫即可满足大部分作物的需要。这里还没有包括随灌溉水进入农田的硫。近年还有研究表明,在地下水位较高的地区,作物还可吸收利用地下水中的硫。当然,进入农田的硫也有各种损失途径,如随水土流失,随水流下渗等。可见农田硫的投入产出,是一个比较复杂的问题。但是,近年我国农田土壤缺硫有发展的趋势,这和以下原因有关:
- 高浓度不含硫或很少含硫肥料(如尿素、磷酸铵、重过磷酸钙)的增加,含硫肥料(如普钙、硫酸铵)用量和比重的下降;② 有机肥料用量下降;③ 煤烟排放逐步得到治理;④作物产量提高。
2.钙及含钙肥料
土壤中钙含量丰富,作物缺钙,除少数酸性土壤外,主要是吸收、运输和分配问题。施用石灰和石膏有改良土壤和为作物补钙的作用。水溶性钙肥主要有硝酸钙和氯化钙,可在作物急需补钙时施用。钙是植物必需的营养元素,在植物体中的含量为干重的0.5% 左右,双子叶植物的含钙量平均在0.5%以上,单子叶植物平均在0.3%~0.5%。豆科作物和蔬菜是需钙量高的作物。在我国,农民也有施用含钙物料如石灰、石膏的习惯,但大多从改良土壤出发,很少考虑作物的钙营养问题。钙在植物体内的主要生理功能是:① 稳定细胞壁和细胞膜。钙与果胶酸结合,形成果胶酸钙,构成细胞壁的中胶层,使细胞与细胞连成组织,并使植物器官有一定的机械强度。细胞质膜外侧的钙,与类脂物质结合,提高膜的稳定性和对K+、Na+、Mg2+等吸收的选择性,并防止细胞内糖分、氨基酸等的外渗。② 钙是某些酶的组分。它与钙调蛋白(CAM)结合,能激活一些酶,并与细胞中的信息传递有关。③ 在细胞内的液胞中,钙与阴离子中和,对阴阳离子起平衡作用。有些植物在液胞中形成溶解度很低的草酸钙,有调节细胞的渗透作用。④ 钙能促进细胞壁的形成和细胞分裂,有利根的伸长和生长。⑤ 钙还有延缓植物衰老的作用。
植物从土壤中吸收钙的形态是Ca2+。土壤中的钙存在的形态有四种,即有机物中的钙、矿物态钙、代换性钙和土壤溶液中的钙。有机物中的钙只占土壤总钙量的0.1%—1%。有机物分解后可以被作物吸收。土壤矿物中的钙占总钙量的40%~90%,是钙的主要形态,但绝大部分不能直接被植物利用,是植物可利用钙的一个来源。土壤胶体表面吸附的代换性钙从几十到几百毫克每千克,与其他离子相比数量最多,是Mg2+的2~8倍,K+的10倍左右。大致以北纬33°为界线,33°以南为含钙低、盐基不饱和土壤;33°以北为盐基饱和土壤,在代换性阳离子中,75%~90%是钙离子,含钙丰富。可见钙营养和钙肥的研究工作,应侧重在南方,但也不是说北方不存在作物缺钙问题。单测土壤交换性钙,往往很难作为土壤钙营养的批标,因为钙的有效性还受钙饱和度,陪补离子等因素的影响。
不同植物对钙的需要量有很大差异。在当前种植业结构调整中,蔬菜和果树的缺钙问题值得特别重视。缺钙植株的顶芽、侧芽、根尖等分生组织首先易腐烂、死亡。幼叶卷曲,叶缘开始变黄并逐渐坏死,如甘兰和莴苣等出现焦叶病,大白菜的“干烧心”,番茄、辣椒、西瓜等的脐腐病,苹果的苦痘病和水心病等。作物出现缺钙症状,甚至在含钙丰富的石灰性土壤上仍然可以出现缺钙症状,和钙的吸收、运输、分配有密切关系。首先,植物只有根尖一小部分(根毛区以下的幼嫩部分)能通过质外体途径吸收并短距离运输钙,使之到达根的中柱。而离根尖稍远部位的内皮层细胞形成木栓化组织(称为凯氏带),阻止了钙的质外体移动。而植物的整条根都可以吸收磷、钾。第二,钙进入中柱后的长距离运输主要在导管中进行。蒸腾作用旺盛,生长素产生多的部位对钙的竞争能力强。例如果树的新梢比果实往往能得到更多的钙。第三,钙进入植物体后,在某一部位一旦淀积下来,就难以通过韧皮部再转移到其他部位。
含钙的物料种类较多,如石灰、石膏既有改良土壤,又有补钙的作用。普通过磷酸钙,重过磷酸钙、钙镁磷肥和钢渣磷肥,既是磷肥,又是含钙的肥料。这在生产中已经广泛使用。这里着重介绍水溶性钙肥硝酸钙。因工艺不同,硝酸钙常有两种产品,一种是四水硝酸钙[Ca(NO3)2·4H2O],含氮11.8%,含钙16.9%。另一种是十水硝酸钙(5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O),含氮15.5%,含钙19%。前者为结晶状,难以造粒,吸湿性很强。后者可以造粒,并加入防吸潮、防结块剂等,使之便于在农业上使用。这两种产品国内均已开始少量生产。1992年~1994年中国农科院土肥所在华北地区的大白菜、番茄、芹菜、黄瓜等蔬菜上做过37个土施硝酸钙和14个喷施硝酸钙(用的是十水产品)的试验,取得了减轻缺钙症状,增产增收的效果。1997年~1998年在苹果上曾用45Ca标记,做过喷施氯化钙的试验,证实喷钙的适宜时期是幼果形成一个月以内,氯化钙的浓度以0.25%~0.5%为宜,添加萘乙酸等生长调节剂有助于钙的吸收。钙宜直接喷在幼果上,可明显减轻苹果苦痘病,提高果实硬度和耐贮藏性,增加产量、改善品质。
3.镁及含镁肥料
在南方红壤地区作物缺镁较为常见,可施用含镁的钙镁磷肥和水溶的硫酸镁、氯化镁。镁在植物体中的含量一般高于硫而低于钙,占植物体干重的0.1%~0.6%。豆科植物的含镁量是禾本科植物的2~3倍。镁在植物体不同部位的分布,以种籽含镁较多,茎、叶次之,根系很少。这和钙在植物体中的分布不尽相同。镁的营养生理功能主要是:① 是叶绿素的组成分,成熟的叶片中,大约有10%的镁结合在叶绿素中。同时镁也参与叶绿体中CO2的同化作用,促进光合作用。② 参与蛋白质的合成。叶片中约有75%的镁结合在核糖体中,对核糖体的结构起稳定作用,而核糖体是蛋白质合成所必需的基本单元。③ 是多种酶的活化剂并参与一些酶的构成。因此,植物缺镁叶绿素减少,在下部叶片上先出现失绿症,光合作用减弱,碳水化合物和蛋白质的合成受到影响。
土壤中全镁的含量变幅很大,从0.1%至4%,平均为0.6%。自南往北,自东往西,土壤中镁的含量呈增加趋势,与钙的情况相似。例如南方土壤含镁量为0.06%~1.95%,平均0.5%左右;北方土壤为0.5%~2%,平均1%左右。而西北地区的栗钙土、棕钙土含镁(Mg)高达3%以上。土壤中镁的形态与钙一致。有机物中的镁只占土壤全镁的1%以下。矿物态镁以硅酸盐、碳酸盐等形态存在,并且常与钙伴生,例如白云石是CaCO3·MgCO3。矿物态镁占土壤全镁的70%~90%,不溶于水,但大多可溶于酸中。其中用稀酸可提取的酸溶性镁(不是代换性镁),可看作是植物有效镁的贮备和补充,可称为缓效性镁,可占全镁量的5%~25%,近年已引起研究者的重视。代换性镁是吸附在土壤胶粒表面,能够被其他阳离子代换下来的镁,占土壤全镁的1%~20%,平均为5%。存在于土壤溶液中的水溶性镁,每千克土壤只含有几个到几十个毫克,与水溶性钾不相上下。代换性镁与水溶性镁合称土壤有效(态)镁,是评价土壤镁素状况的重要指标。但国内外评价土壤缺镁的标准都不一致,我国常把土壤有效镁低于50mg/kg,或低于40mg/kg作为缺镁,需要施用镁肥。同时,还要考虑代换性镁占阳离子代换量的百分数(即代换性镁的饱和度),低于10%有缺镁可能。植物吸收的镁是Mg2+,土壤中的Mg2+与Ca2+、K+、NH4+离子有拮抗作用。一般认为代换性钙与代换性Mg2+之比(Ca/Mg)大于6.5,代换性钾与代换性Mg2+之比(K/Mg)大于0.4,容易产生缺镁。
由于镁是叶绿素的组分,缺镁常表现为叶片失绿。镁在植物体内易移动,失绿常从植株下部叶片开始。起初在叶尖或叶缘的叶脉间由淡绿变黄,进而向叶片基部扩展,但叶脉仍保持绿色。禾本科作物叶脉平行,失绿呈条状;双子叶植物叶脉为网状,失绿呈斑点状。在失绿过程中常出现紫色,严重时整个叶片干枯。不同作物缺镁的症状可有所不同。植物潜在缺镁时没有明显症状,要通过植株分析和施用镁肥的试验加以判断。
缺镁在我国南方较为常见。根据中国农科院土肥所衡阳红壤试验站和湖南、广西农科院土肥所近年分析1262个土样结果(用醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定),平均有效镁含量39.7mg/kg,其中砖红壤16.9,赤红壤25.6,红壤26.7mg/kg,均低于临界值(40mg/kg);水稻土69.6,棕色石灰土74.1,石灰性紫色土98.5mg/kg,均高于临界值。同一土壤类型中,砂质土含镁较低,粘质土含镁较高。近年所做的236个田间试验,甘蔗、花生、大豆、油菜、木薯、红麻等作物施用镁肥增产10.1%~39.1%,而粮食作物(水稻、玉米)施用镁肥的增产幅度较低,为4.6%~11.4%。不同蔬菜施用镁肥的反应不一。
与含钙肥料一样,目前含镁肥料的施用不普遍。除随同钙镁磷肥(含MgO 10%~15%)、钢渣磷肥(含MgO 2.1%~10%)、石灰等施入部分镁外,含镁肥料可大致分为难溶性含镁物料如菱镁矿、白云石和水溶性镁肥如氯化镁(MgCl2·6H2O)、硫酸镁(MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O)和硫酸钾镁(K2SO4·2MgSO4)等。前者是不溶的,以烧成石灰,做基肥施用为宜。后者可做基肥,也可做追肥,一般每亩用硫酸镁(MgSO4·7H2O)10~15kg,或每棵桔树穴施0.2~0.3kg,与土混匀。1%~2%的七水硫酸镁水溶液还可用于叶面施肥。