1.植物和土壤中的微量营养元素

         微量营养元素是植物需要量微少的元素，其含量占植物干物质的0.1%以下，一般为0.02%～0.0002%。其含量虽少，但却是植物生长发育所必需的也可成为提高作物产量和品质的养分限制因子。大量营养元素在植物体内参与构成植物机体的成分，如蛋白质、淀粉、脂肪、纤维素、木质素等，而微量营养元素是在大量营养元素形成上述有机物质的过程中起催化或(和)促进作用，而本身并不被固定在机体的组成成分中。它们起促进植物体内新陈代谢作用，是各种生理功能的活化剂——酶或辅酶的成分，或存在于维生素、生长素中。因此，常把大量营养元素称为结构物质，而把微量营养元素称为活性物质。我们之所以在微量元素中间加上“营养”二字，是指植物必需的铁、锌、硼、锰、钼、铜和氯7种营养元素，而不包括其他的微量元素以及稀土元素等。
我们现在以锌和硼为例，阐明微量元素的重要作用。锌是植物体内一些酶和辅酶的组成成分。例如含锌的碳酸酐酶在叶绿体中能催化CO₂的水合作用，生成重碳酸盐和氢离子，促进CO₂的固定。实践也证明，作物喷施锌肥后能提高光合强度，增加干物质积累。锌参与植物体内生长素吲哚乙酸的合成。植物缺锌生长素含量下降，导致生长停滞，在果树上出现叶片变小，节间缩短的小叶簇生症状——小叶病。锌还参加叶绿素的形成，缺锌使叶脉间出现失绿现象。硼参与植物体内糖的运输与代谢，缺硼时叶片中糖分积累。硼可促进分生组织的生长和细胞壁的形成，缺硼根尖和茎生长点生长停止、萎缩，侧芽丛生。硼对花器的发育有重要影响，缺硼使花药和花丝萎缩，花粉粒发育不全，对花粉的萌发和花粉管的伸长产生不良影响，使油菜“花而不实”、棉花“蕾而不花”、花生“果而无仁”和麦类产生“不稔症”。
微量营养元素主要是对植物的需要量(植物体内的正常含量)而言。它们在土壤中的含量差异很大。例如铁在土壤中的总量很高，可占土壤重量的1～6%。而其他微量营养元素在土壤中的含量则较低，只有万分之几到百万分之几，例如它们的平均含量大约锰为710，锌为100，硼为64，铜为22，而钼仅为1.6mg/kg。另外，土壤中的微量营养元素能否满足作物的需要，不取决于其总量，而取决于其有效态的含量。土壤中微量营养元素的形态大致有以下几种：① 水溶态的，即土壤溶液中的微量营养元素，和交换态的，即土壤粘土矿物或腐殖质吸附的微量营养元素，是对植物有效的，但它们的含量较低。② 螯合态的，也是对植物有效的。③ 有机结合态的，对植物仅部分有效。④次生矿物和原生矿物中的微量营养元素对植物是基本无效的。
土壤中微量营养元素含量的高低，主要是由成土母质、施肥等自然条件和人为措施决定的，而它的有效性还受一些土壤因素的影响。例如土壤的酸碱度。铁、锰、硼、锌的有效性在碱性土壤中都降低，唯有钼相反，在碱性条件下有效性明显增加。土壤的氧化－还原电位对有些微量营养元素的有效性有影响：铁、锰在氧化－还原电位高时，有效性降低；而在还原条件下成低价的铁、锰，有效性大大提高。土壤有机质对微量营养元素的有效性也有一定影响，但情况比较复杂，突出的例子是对铜的固定作用。在有机质含量很高的土壤上植物常发生缺铜。另外，土壤中微生物的活力对微量营养元素的有效性也有影响，常因好气或嫌气条件而定。

2.我国微量营养元素缺乏的土壤和地区

植物微量营养元素的主要来源是土壤。土壤是否缺乏某一种或几种元素，可通过形态诊断、化学诊断和田间试验来确定。尤其是通过土壤的化学测试，划定某一种微量营养元素的丰缺指标和临界值，对指导施肥有实用价值。1979年～1999年的全国第二次土壤普查，分析了129,256个土样，对我国各地的微量元素丰缺情况有了更进一步的全面了解。我国不同地区耕地土壤各种微量营养元素缺乏的比例见表2-5。
表2-5 我国耕地微量营养元素缺乏的比例(%)

区域	耕地面积百万hm2	有效B   ≤0.5	有效Mo≤0.15	有效Zn≤0.5	有效Fe≤4.5	有效Mn≤5	有效Cu≤0.2
华北	26.1	93.4	100.0	73.7	23.3	26.8	1.2
东北	22.0	79.4	33.8	56.0	14.6	10.3	1.9
长江中下游	25.9	74.7	19.8	18.2	1.5	3.1	18.1
华南	8.0	67.5	59.7	27.6	1.6	10.5	12.7
西南	20.6	48.5	38.8	1.0	2.0	0.7	0.3
黄土高原	18.3	47.0	83.0	75.1	46.4	24.5	2.2
青藏高原	1.7	0.1	37.2	20.9	-	1.0	-
西北	15.1	56.7	82.2	67.6	24.0	37.6	7.5
合计	137.7	68.1	59.8	45.7	16.2	15.4	5.8

硼：我国耕地缺硼（用沸水浸提，姜黄素比色测定的有效硼≤0.5mg/kg）的面积最大，占68.1%，主要分布在两大片：一片分布在东南部的红壤上，主要土壤有砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和紫色土，包括福建、广东、江西南部、浙江西部和南部以及四川一部分。在花岗岩及其他酸性火成岩和片麻岩、砂岩发育的土壤有效硼常低于0.25mg/kg。另一片分布在华北和西北地区的黄土母质和黄河冲积物发育的土壤上，主要土壤有土娄土、黄绵土、潮土，褐土和棕壤也可能缺硼。但盐土中硼丰富。黑龙江的草甸土、白浆土也往往缺硼。对于硼敏感的作物有油菜、棉花、小麦、柑桔等。
钼：缺钼(草酸——草酸铵溶液提取，催化极谱法测定，临界值为0.15mg/kg)的耕地占59.8%，也有两大片，和缺硼的地区相似。一片为南方的砖红壤、赤红壤和红壤地区，虽然土壤全钼含量较高，但是因土壤酸性的影响，有效钼含量低。另一片是黄土和黄河冲积物发育的各种土壤，全钼和有效钼含量均偏低，形成了另一个缺钼区。豆科作物(如紫云英、苕子、苜蓿、大豆、花生等)施用钼肥有良好的效果。
锌：缺锌(用DTPA溶液浸提，原子吸收分光光度计测定，≤0.5mg/kg)的耕地面积占45.7%。我国有效锌含量低的土壤主要是石灰性土壤，主要分布在北方，如栗钙土、棕钙土、灰钙土以及黄绵土、土娄土、褐土、潮土、石灰性紫色土等。缺锌的水稻土主要为石灰性和中性水稻土，沼泽区的水稻土和滨海地区的水稻土也可能缺锌。对锌敏感的作物有玉米、水稻等粮食作物和苹果、梨等果树。
铁、锰、铜：耕地缺铁、锰、铜的面积比较小。土壤的丰缺指标和临界值没有经过严格的生物试验，用以指导施肥其结果不很理想。缺铁、缺锰的土壤主要分布在北方石灰性土壤地区，南方酸性土壤一般不缺铁、锰。一些生长在石灰性土壤上的落叶果树(桃、苹果、山楂等)在高温多雨季节新生叶片常有缺铁的失绿现象。麦类作物(小麦、大麦、燕麦)和甜菜对缺锰敏感。我国大多土壤含铜丰富，不存在大面积连片的缺铜地区。瘠薄的山坡地、风沙土、冷浸田和新开垦的沼泽地、泥炭土容易缺铜。
氯：氯是作物必需的营养元素，一般土壤含量丰富，少有缺乏，但近年发现在云南、贵州局部地区土壤含氯低，施用含氯化肥有好的效果。
由以上材料可知，我国缺硼、缺钼的土壤主要分布在东部，南、北均有。而缺锌、锰、铁的土壤主要为北方的石灰性土壤。从总体上看，微量营养元素的缺乏，以北方较为普遍。施用微量营养元素肥料，是平衡施肥中值得重视的问题。

3.对微量营养元素缺乏的敏感作物及其缺素症状

植物由于某种微量营养元素供应不足，产生生理失调，严重时往往会表现出一些缺乏的症状，在国外的资料中常称为植物的“生理病害”，以区别于由某些病原菌感染而引起的“病理病害”，同时，把这种缺素引起的症状称为植物的“饥饿症状”。根据症状的不同，可以判别缺素的种类，称为形态诊断。在实践中有些元素缺乏的症状相似，有时因为不止一种元素缺乏而产生复合症状，造成区分的困难。在一般情况下，微量营养元素的中、轻度缺乏，常常不表现明显的症状，但已经造成作物减产，施肥有增产效果。这时就需要采取土壤和植株分析的化学诊断方法加以确定。
硼：大部分双子叶植物比单子叶植物需要较多的硼，因而对缺硼敏感，例如紫花苜蓿、三叶草、油菜、花椰菜、甘蓝、萝卜、甜菜等都是对硼敏感的作物，而麦类作物、水稻等是对硼不敏感的作物。缺硼的典型症状有甜菜、萝卜根部的“心腐病”、“褐心病”，油菜的“花而不实”，棉花的叶柄出现环带和“蕾而不花”等。小麦虽然需硼量低，但在土壤缺硼时也可产生不结实的情况。
钼：钼对豆科作物根瘤的形成和固氮作用有关，因而容易缺钼，十字花科植物和柑桔也对缺钼敏感。对缺钼不敏感的作物有小麦、大麦、玉米、水稻等。大豆缺钼时植株矮小，从下部叶片开始叶色变淡绿，叶片上有许多细小灰褐色斑点，叶片发皱，向下卷曲，根瘤发育不良。十字花科作物如花椰菜缺钼时幼叶出现水渍状斑点，继而黄化、坏死，叶片生长过程中破裂，几乎没有叶肉而仅留中脉，成为尾鞭状，称为“鞭尾症”。
锌：对缺锌敏感的作物有水稻、玉米和苹果、梨、桃、柑桔等果树，对缺锌不敏感的作物有小麦、大麦、燕麦、豌豆等。有报道，由于缺锌作物减产50%时，可能没有任何可见症状。也就是说作物有了可见症状，减产已十分严重。由于锌参与植物体内生长素的合成，并与叶缘素的形成有关，因此，缺锌常表现植株矮小，节间缩短，叶片小，簇生，叶片出现淡绿色、黄白色或白色，并可影响根系的生长。这些症状在缺锌的稻田较为普遍，农民称为“坐蔸”、“僵苗”或“稻缩苗”，在玉米上称“白化苗”，在果树上称“小叶病”。
锰：对缺锰敏感作物有燕麦、小麦、花生、大豆等，不敏感的作物有玉米、水稻等。在四川盆地曾观察到典型的小麦缺锰，其症状是在老叶叶片中部沿中脉出现许多细小的淡黄色或白色斑点，并逐步连成线状、片状，致使叶片中部干枯下垂。而这时叶尖部分基本上仍是绿色。随着麦苗生长，症状逐渐从下部叶片发展到上部叶片。缺锰严重时在旗叶上也有白色条纹，甚至全株枯死。病情较轻的新叶基本正常，下部老叶仍有发黄现象。
铁：对缺铁敏感的有花生、大豆、草莓、苹果、梨、桃和柑桔等。单子叶植物如玉米、小麦等很少缺铁，其原因是由于它们的根可分泌一种能螯合铁的有机物——麦根酸，活化土壤中的铁，增加对铁的吸收利用。由于铁在植物体内难移动，又是叶绿素形成的必需元素，所以缺铁常见的症状是幼叶的失绿症。开始时叶色变淡，进而叶脉间失绿黄化，叶脉仍保持绿色。缺铁严重时整个叶片变白，并出现坏死的斑点。一些生长在石灰性土壤上的落叶果树(桃、苹果、山楂等)在高温多雨季节新生叶片常有缺铁的失绿现象。

4.微量营养元素肥料的种类和施用技术

国内外生产的微量营养元素肥料种类和品种繁多，性质各异，其分类方法也有多种。例如按化合物类型划分为无机微肥和有机微肥，它们包括易溶性无机盐、玻璃体肥料、络合物和螯合物等。按养分组成划分为单质微肥、复合微复和混合微肥。但大数情况是按所含的微量营养元素划分为硼肥、钼肥、锌肥等。我国目前常用的微肥及其成分和主要性质见表2-6。
目前我国应用的微量营养元素肥料绝大部分为上表所列的含单一营养元素的无机物。但目前国内外还有一类有机微量营养元素肥料，它是由人工或天然的有机螯合物与锌、锰、铁螯合而成的螯合微肥。具有螯合作用的人工化合物有乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐，二乙三胺五乙酸(DTPA)等，天然化合物有腐殖酸等。产品有螯合锌(如ZnEDTA，Zn NaEDTA)、螯合铁(如Fe EDTA)等。这类微肥在土壤中溶于水却不离解，既能被植物吸收利用，又不发生不利于植物吸收利用的化学反应。因此它的农用效果应该优于无机的微量元素肥料。但由于价格昂贵，目前只有少量用于叶面喷施。另外，除含单一营养元素的无机微肥料外，国内还生产过十多种含微量营养元素的复混肥，如硼镁磷肥、含硼磷铵、含钼普钙等，这都有待工艺和农艺相结合，发展适宜的品种。
表1-6  常用微量营养元素肥料

元素	肥料名称	分子式	养分含量％	外观及在水中的溶解性
硼	硼酸	H3BO3	17	白色结晶或粉末，易溶
硼	硼砂	Na2B4O7·10H2O	11	白色结晶或粉末，溶于热水
钼	钼酸铵	(NH4)6Mo7O24·4H2O	50～54	无色或淡黄绿色结晶，易溶
钼	钼酸钠	Na2MoO4·2H2O	35～39	白色粉末，易溶
锌	一水硫酸锌	ZnSO4·H2O	35	白色粉末，易溶
锌	七水硫酸锌	ZnSO4·7H2O	23	无色结晶，易溶
锌	氯化锌	ZnCl2	48	白色粉末，易溶
锌	氧化锌	ZnO	78	白色粉末，难溶
锰	硫酸锰	MnSO4·H2O	31	白色或淡红色结晶，易溶
锰	碳酸锰	MnCO3	33～34	玫瑰色结晶或棕色粉末，难溶
锰	氯化锰	MnCl2·4H2O	27	玫瑰色结晶，易溶
铁	硫酸亚铁	FeSO4·7H2O	16～18	兰绿色结晶，易溶
铜	硫酸铜	CuSO4·5H2O	24～25	兰色或兰绿色结晶，易溶

微量营养元素肥料的施用技术还是比较复杂的。首先，微量营养元素缺乏的土壤不象缺乏大量元素那样普遍。这就要求我们根据以上所提供的可能缺乏的土壤和地区，利用上述形态和化学诊断的方法，加以判别。第二，不同的作物，甚至同一种作物的不同品种，对微量营养元素缺乏的敏感程度不一样。第三，微肥用少了效果不明显，用多了容易产生毒害。除了掌握缺乏某种微量营养元素的土壤和对某种元素敏感的作物外，施用方法和时间也很重要。微肥可用作基肥、种肥和追肥。用作基肥的量不象氮、磷、钾肥料那样大，锌肥(七水硫酸锌)在粮食作物上每亩用1－2kg，锰肥(硫酸锰)用2－4kg，硼肥(硼砂)用0.4－0.5kg，钼肥(钼酸铵)仅用10－25g，一般在严重缺乏某种微量营养元素的地块才做基肥施用。由于用量少，可以和大量元素肥料、土或有机肥混合施用，或用水溶解后，喷在有机肥上，随有机肥一同施用。微肥做种肥主要是用于拌种或浸种。拌种按每千克种子用锌肥5g，或钼肥2－3g，用适量水溶解，用喷雾器喷在种子上，或将溶液与种子放在同一容器中搅拌，晾干后播种。浸种可用0.02－0.05％的硫酸锌或硼砂溶液，浸泡时间小麦、玉米为6－12小时，水稻可浸泡1－2昼夜。追肥可土施，但更为常用的是喷施。通常用0.1－0.3％的七水硫酸锌或硼砂，0.1－0.2％的硼酸，或0.05－0.1%的钼酸铵溶液喷施2次以上。对一年生作物，在苗期至开花期每隔7－10天喷1次。果树在花蕾期和花期喷施。水溶性微肥可作基肥、种肥和追肥，难溶性微肥常用作基肥。微肥的用量和浓度，在没有经过试验的情况下不可随意增加，以免产生毒害。

5.有益元素肥料

随着农业科学的发展与分析化学技术的进步，在16种必需的营养元素之外，人们陆续发现还有一些有益元素，它们不是所有植物所必需，但是对有些植物的生长发育有良好作用，或为某些植物在特定条件下所必需，被称为“有益元素”，其中包括硅、钠、钴、硒、镍、铝等。近年来国内外研究较多，应用较广的是硅和硅肥。以下主要介绍硅与硅肥。
土壤中的硅含量极为丰富，植物可利用的是水溶态硅酸。试验研究已经确定土壤中有效硅禾植株中含硅量临界值，可供施用硅肥参考。
硅肥通常由工业废渣制成，它的有效成分是枸溶性的硅酸钙。
硅在不同植物体内的含量变化非常之大。栽培植物可按SiO₂含量高低分为三类：含硅高的作物如水稻，为5％～20％；含硅量中等的禾本科作物如小麦、大麦、燕麦，平均为2％～4％；含硅量低的是豆科及其他双子叶植物，含量在1％以下。土壤中硅的含量虽然很高，但溶解度很低。植物从土壤中吸收的是溶于水中的离子态或分子态的硅酸。硅在植物体内的长距离运输仅限于在木质部的导管中进行，蒸腾作用强的部位能得到较多的硅。硅主要存在于质外体(细胞间)，当水分蒸发后硅酸沉积于蒸腾流的末端，例如叶片上、下表皮细胞的外壁。硅在植物体中的确切生理功能目前尚不清楚，但它有以下的作用：① 参与细胞壁的组成。硅与植物体内的果胶酸、多糖醛酸等有较高亲和力，形成稳定的、溶解度低的硅酸复合物沉积在木质化的细胞壁上，与木质素一同增强组织的机械强度和稳固性，加强植物抵御病虫入侵的能力。② 影响光合作用和蒸腾作用。植物叶片的硅化细胞较之绿色细胞更易让散射光透过，能增加阳光的吸收。同时在田间条件下，如水稻等硅充足时，叶片直立，植株的受光姿态好。硅化物质淀积在叶片的细胞壁上，与角质层一道，能减弱蒸腾作用，使植物能更好利用水分。③ 硅与其他养分的相互作用。施用硅肥可以调节植物对氮、磷的过量吸收，例如，提高水稻的硅氮比可提高水稻的耐高氮能力，减轻由于偏施氮肥而引起的贪青、晚熟和倒伏。水稻在淹水条件下施用硅肥能促进根系的氧化能力，抑制对铁、锰的过量吸收，减轻铁、锰毒害。水稻施用硅肥后茎秆粗壮，清秀挺拔，病虫害轻，谷黄粒饱。施用硅肥有改善农产品色、香、味的效果。
土壤中的硅含量极为丰富，土壤全硅(SiO₂)含量为50％～70％，平均60％左右。土壤中的硅主要是无机硅，包括矿物态、胶体态和水溶态三种形态。矿物态硅主要是石英和硅酸盐矿物，难溶于水。胶体态硅通常以二氧化硅水合物(SiO₂·nH₂O)表示，它较易溶于水，但经脱水结晶后又可生成石英。水溶态硅是植物可以利用的硅酸(H₄SiO₄)，也常以SiO₂表示其数量。土壤有效硅的测定，通常用1mol/L的醋酸——醋酸钠缓冲液(pH4)提取，加显色剂后用分光光度法测定。其临界值一般认为是100mg/kg左右(SiO₂)。根据中国科学院南京土壤所在我国南方水稻土上的研究结果。红砂岩、花岗岩、轻质第四纪红色粘土、浅海沉积物发育的水稻土有效硅一般低于80mg/kg，属供硅能力低的土壤；粘质第四纪红色粘土发育的水稻土供硅能为中等，有效硅一般在120mg/kg；玄武岩、长江冲积物和湖积物以及紫色页岩发育的水稻土供硅能力高，有效硅含量在200mg/kg以上。但也有土壤有效硅在200～300mg/kg水平，施用硅肥仍然有效的例子。水稻成熟期茎叶中含硅量(SiO₂)低于10％施硅有效，可作为水稻缺硅的植株诊断指标。
通常硅肥都由以枸溶性硅酸钙为主的工业废渣制成。它是一种以含硅酸钙为主的微碱性的玻璃体、枸溶性矿物肥料，不溶于水，可溶于酸，其外观因原料不同，呈灰白色、灰褐色或黑色粉末。它无味、无毒、无腐蚀性、不吸潮、不结块、不变质。它没有明确的分子式，其主要代表式为CaSiO₃、CaSiO₄、Mg₂SiO₄、Ca₃Mg(SiO₂)₂，故也称硅钙肥或硅钙镁肥。国外对硅肥的SiO₂含量和颗粒细度有规定。我国还没有国家硅肥专业技术标准，只有生产厂家的企业标准。
硅肥在日本已经有40多年的使用历史，在朝鲜和我国台湾使用也比较普遍，主要用于水稻。我国大陆硅肥的少量生产和使用开始于20世纪70年代中，由于硅肥产品的规格不一，用量也不相同。含有效硅(SiO₂)50％～60％的硅酸钠每亩用量为6～10kg，而热电厂的粉煤灰每亩可用100～150kg。施用时期均以基施或作物生长前期施用效果较好，水稻作追肥应在分蘖期末至拔节期前，最迟不要超过拔节期。

微量营养元素肥料和有益元素肥料

1.植物和土壤中的微量营养元素

微量营养元素是植物需要量微少的元素，其含量占植物干物质的0.1%以下，一般为0.02%～0.0002%。其含量虽少，但却是植物生长发育所必需的也可成为提高作物产量和品质的养分限制因子。大量营养元素在植物体内参与构成植物机体的成分，如蛋白质、淀粉、脂肪、纤维素、木质素等，而微量营养元素是在大量营养元素形成上述有机物质的过程中起催化或(和)促进作用，而本身并不被固定在机体的组成成分中。它们起促进植物体内新陈代谢作用，是各种生理功能的活化剂——酶或辅酶的成分，或存在于维生素、生长素中。因此，常把大量营养元素称为结构物质，而把微量营养元素称为活性物质。我们之所以在微量元素中间加上“营养”二字，是指植物必需的铁、锌、硼、锰、钼、铜和氯7种营养元素，而不包括其他的微量元素以及稀土元素等。
我们现在以锌和硼为例，阐明微量元素的重要作用。锌是植物体内一些酶和辅酶的组成成分。例如含锌的碳酸酐酶在叶绿体中能催化CO₂的水合作用，生成重碳酸盐和氢离子，促进CO₂的固定。实践也证明，作物喷施锌肥后能提高光合强度，增加干物质积累。锌参与植物体内生长素吲哚乙酸的合成。植物缺锌生长素含量下降，导致生长停滞，在果树上出现叶片变小，节间缩短的小叶簇生症状——小叶病。锌还参加叶绿素的形成，缺锌使叶脉间出现失绿现象。硼参与植物体内糖的运输与代谢，缺硼时叶片中糖分积累。硼可促进分生组织的生长和细胞壁的形成，缺硼根尖和茎生长点生长停止、萎缩，侧芽丛生。硼对花器的发育有重要影响，缺硼使花药和花丝萎缩，花粉粒发育不全，对花粉的萌发和花粉管的伸长产生不良影响，使油菜“花而不实”、棉花“蕾而不花”、花生“果而无仁”和麦类产生“不稔症”。
微量营养元素主要是对植物的需要量(植物体内的正常含量)而言。它们在土壤中的含量差异很大。例如铁在土壤中的总量很高，可占土壤重量的1～6%。而其他微量营养元素在土壤中的含量则较低，只有万分之几到百万分之几，例如它们的平均含量大约锰为710，锌为100，硼为64，铜为22，而钼仅为1.6mg/kg。另外，土壤中的微量营养元素能否满足作物的需要，不取决于其总量，而取决于其有效态的含量。土壤中微量营养元素的形态大致有以下几种：① 水溶态的，即土壤溶液中的微量营养元素，和交换态的，即土壤粘土矿物或腐殖质吸附的微量营养元素，是对植物有效的，但它们的含量较低。② 螯合态的，也是对植物有效的。③ 有机结合态的，对植物仅部分有效。④次生矿物和原生矿物中的微量营养元素对植物是基本无效的。
土壤中微量营养元素含量的高低，主要是由成土母质、施肥等自然条件和人为措施决定的，而它的有效性还受一些土壤因素的影响。例如土壤的酸碱度。铁、锰、硼、锌的有效性在碱性土壤中都降低，唯有钼相反，在碱性条件下有效性明显增加。土壤的氧化－还原电位对有些微量营养元素的有效性有影响：铁、锰在氧化－还原电位高时，有效性降低；而在还原条件下成低价的铁、锰，有效性大大提高。土壤有机质对微量营养元素的有效性也有一定影响，但情况比较复杂，突出的例子是对铜的固定作用。在有机质含量很高的土壤上植物常发生缺铜。另外，土壤中微生物的活力对微量营养元素的有效性也有影响，常因好气或嫌气条件而定。

2.我国微量营养元素缺乏的土壤和地区

植物微量营养元素的主要来源是土壤。土壤是否缺乏某一种或几种元素，可通过形态诊断、化学诊断和田间试验来确定。尤其是通过土壤的化学测试，划定某一种微量营养元素的丰缺指标和临界值，对指导施肥有实用价值。1979年～1999年的全国第二次土壤普查，分析了129,256个土样，对我国各地的微量元素丰缺情况有了更进一步的全面了解。我国不同地区耕地土壤各种微量营养元素缺乏的比例见表2-5。
表2-5 我国耕地微量营养元素缺乏的比例(%)

区域	耕地面积百万hm2	有效B   ≤0.5	有效Mo≤0.15	有效Zn≤0.5	有效Fe≤4.5	有效Mn≤5	有效Cu≤0.2
华北	26.1	93.4	100.0	73.7	23.3	26.8	1.2
东北	22.0	79.4	33.8	56.0	14.6	10.3	1.9
长江中下游	25.9	74.7	19.8	18.2	1.5	3.1	18.1
华南	8.0	67.5	59.7	27.6	1.6	10.5	12.7
西南	20.6	48.5	38.8	1.0	2.0	0.7	0.3
黄土高原	18.3	47.0	83.0	75.1	46.4	24.5	2.2
青藏高原	1.7	0.1	37.2	20.9	-	1.0	-
西北	15.1	56.7	82.2	67.6	24.0	37.6	7.5
合计	137.7	68.1	59.8	45.7	16.2	15.4	5.8

硼：我国耕地缺硼（用沸水浸提，姜黄素比色测定的有效硼≤0.5mg/kg）的面积最大，占68.1%，主要分布在两大片：一片分布在东南部的红壤上，主要土壤有砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和紫色土，包括福建、广东、江西南部、浙江西部和南部以及四川一部分。在花岗岩及其他酸性火成岩和片麻岩、砂岩发育的土壤有效硼常低于0.25mg/kg。另一片分布在华北和西北地区的黄土母质和黄河冲积物发育的土壤上，主要土壤有土娄土、黄绵土、潮土，褐土和棕壤也可能缺硼。但盐土中硼丰富。黑龙江的草甸土、白浆土也往往缺硼。对于硼敏感的作物有油菜、棉花、小麦、柑桔等。
钼：缺钼(草酸——草酸铵溶液提取，催化极谱法测定，临界值为0.15mg/kg)的耕地占59.8%，也有两大片，和缺硼的地区相似。一片为南方的砖红壤、赤红壤和红壤地区，虽然土壤全钼含量较高，但是因土壤酸性的影响，有效钼含量低。另一片是黄土和黄河冲积物发育的各种土壤，全钼和有效钼含量均偏低，形成了另一个缺钼区。豆科作物(如紫云英、苕子、苜蓿、大豆、花生等)施用钼肥有良好的效果。
锌：缺锌(用DTPA溶液浸提，原子吸收分光光度计测定，≤0.5mg/kg)的耕地面积占45.7%。我国有效锌含量低的土壤主要是石灰性土壤，主要分布在北方，如栗钙土、棕钙土、灰钙土以及黄绵土、土娄土、褐土、潮土、石灰性紫色土等。缺锌的水稻土主要为石灰性和中性水稻土，沼泽区的水稻土和滨海地区的水稻土也可能缺锌。对锌敏感的作物有玉米、水稻等粮食作物和苹果、梨等果树。
铁、锰、铜：耕地缺铁、锰、铜的面积比较小。土壤的丰缺指标和临界值没有经过严格的生物试验，用以指导施肥其结果不很理想。缺铁、缺锰的土壤主要分布在北方石灰性土壤地区，南方酸性土壤一般不缺铁、锰。一些生长在石灰性土壤上的落叶果树(桃、苹果、山楂等)在高温多雨季节新生叶片常有缺铁的失绿现象。麦类作物(小麦、大麦、燕麦)和甜菜对缺锰敏感。我国大多土壤含铜丰富，不存在大面积连片的缺铜地区。瘠薄的山坡地、风沙土、冷浸田和新开垦的沼泽地、泥炭土容易缺铜。
氯：氯是作物必需的营养元素，一般土壤含量丰富，少有缺乏，但近年发现在云南、贵州局部地区土壤含氯低，施用含氯化肥有好的效果。
由以上材料可知，我国缺硼、缺钼的土壤主要分布在东部，南、北均有。而缺锌、锰、铁的土壤主要为北方的石灰性土壤。从总体上看，微量营养元素的缺乏，以北方较为普遍。施用微量营养元素肥料，是平衡施肥中值得重视的问题。

3.对微量营养元素缺乏的敏感作物及其缺素症状

植物由于某种微量营养元素供应不足，产生生理失调，严重时往往会表现出一些缺乏的症状，在国外的资料中常称为植物的“生理病害”，以区别于由某些病原菌感染而引起的“病理病害”，同时，把这种缺素引起的症状称为植物的“饥饿症状”。根据症状的不同，可以判别缺素的种类，称为形态诊断。在实践中有些元素缺乏的症状相似，有时因为不止一种元素缺乏而产生复合症状，造成区分的困难。在一般情况下，微量营养元素的中、轻度缺乏，常常不表现明显的症状，但已经造成作物减产，施肥有增产效果。这时就需要采取土壤和植株分析的化学诊断方法加以确定。
硼：大部分双子叶植物比单子叶植物需要较多的硼，因而对缺硼敏感，例如紫花苜蓿、三叶草、油菜、花椰菜、甘蓝、萝卜、甜菜等都是对硼敏感的作物，而麦类作物、水稻等是对硼不敏感的作物。缺硼的典型症状有甜菜、萝卜根部的“心腐病”、“褐心病”，油菜的“花而不实”，棉花的叶柄出现环带和“蕾而不花”等。小麦虽然需硼量低，但在土壤缺硼时也可产生不结实的情况。
钼：钼对豆科作物根瘤的形成和固氮作用有关，因而容易缺钼，十字花科植物和柑桔也对缺钼敏感。对缺钼不敏感的作物有小麦、大麦、玉米、水稻等。大豆缺钼时植株矮小，从下部叶片开始叶色变淡绿，叶片上有许多细小灰褐色斑点，叶片发皱，向下卷曲，根瘤发育不良。十字花科作物如花椰菜缺钼时幼叶出现水渍状斑点，继而黄化、坏死，叶片生长过程中破裂，几乎没有叶肉而仅留中脉，成为尾鞭状，称为“鞭尾症”。
锌：对缺锌敏感的作物有水稻、玉米和苹果、梨、桃、柑桔等果树，对缺锌不敏感的作物有小麦、大麦、燕麦、豌豆等。有报道，由于缺锌作物减产50%时，可能没有任何可见症状。也就是说作物有了可见症状，减产已十分严重。由于锌参与植物体内生长素的合成，并与叶缘素的形成有关，因此，缺锌常表现植株矮小，节间缩短，叶片小，簇生，叶片出现淡绿色、黄白色或白色，并可影响根系的生长。这些症状在缺锌的稻田较为普遍，农民称为“坐蔸”、“僵苗”或“稻缩苗”，在玉米上称“白化苗”，在果树上称“小叶病”。
锰：对缺锰敏感作物有燕麦、小麦、花生、大豆等，不敏感的作物有玉米、水稻等。在四川盆地曾观察到典型的小麦缺锰，其症状是在老叶叶片中部沿中脉出现许多细小的淡黄色或白色斑点，并逐步连成线状、片状，致使叶片中部干枯下垂。而这时叶尖部分基本上仍是绿色。随着麦苗生长，症状逐渐从下部叶片发展到上部叶片。缺锰严重时在旗叶上也有白色条纹，甚至全株枯死。病情较轻的新叶基本正常，下部老叶仍有发黄现象。
铁：对缺铁敏感的有花生、大豆、草莓、苹果、梨、桃和柑桔等。单子叶植物如玉米、小麦等很少缺铁，其原因是由于它们的根可分泌一种能螯合铁的有机物——麦根酸，活化土壤中的铁，增加对铁的吸收利用。由于铁在植物体内难移动，又是叶绿素形成的必需元素，所以缺铁常见的症状是幼叶的失绿症。开始时叶色变淡，进而叶脉间失绿黄化，叶脉仍保持绿色。缺铁严重时整个叶片变白，并出现坏死的斑点。一些生长在石灰性土壤上的落叶果树(桃、苹果、山楂等)在高温多雨季节新生叶片常有缺铁的失绿现象。

4.微量营养元素肥料的种类和施用技术

国内外生产的微量营养元素肥料种类和品种繁多，性质各异，其分类方法也有多种。例如按化合物类型划分为无机微肥和有机微肥，它们包括易溶性无机盐、玻璃体肥料、络合物和螯合物等。按养分组成划分为单质微肥、复合微复和混合微肥。但大数情况是按所含的微量营养元素划分为硼肥、钼肥、锌肥等。我国目前常用的微肥及其成分和主要性质见表2-6。
目前我国应用的微量营养元素肥料绝大部分为上表所列的含单一营养元素的无机物。但目前国内外还有一类有机微量营养元素肥料，它是由人工或天然的有机螯合物与锌、锰、铁螯合而成的螯合微肥。具有螯合作用的人工化合物有乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐，二乙三胺五乙酸(DTPA)等，天然化合物有腐殖酸等。产品有螯合锌(如ZnEDTA，Zn NaEDTA)、螯合铁(如Fe EDTA)等。这类微肥在土壤中溶于水却不离解，既能被植物吸收利用，又不发生不利于植物吸收利用的化学反应。因此它的农用效果应该优于无机的微量元素肥料。但由于价格昂贵，目前只有少量用于叶面喷施。另外，除含单一营养元素的无机微肥料外，国内还生产过十多种含微量营养元素的复混肥，如硼镁磷肥、含硼磷铵、含钼普钙等，这都有待工艺和农艺相结合，发展适宜的品种。
表1-6  常用微量营养元素肥料

元素	肥料名称	分子式	养分含量％	外观及在水中的溶解性
硼	硼酸	H3BO3	17	白色结晶或粉末，易溶
硼	硼砂	Na2B4O7·10H2O	11	白色结晶或粉末，溶于热水
钼	钼酸铵	(NH4)6Mo7O24·4H2O	50～54	无色或淡黄绿色结晶，易溶
钼	钼酸钠	Na2MoO4·2H2O	35～39	白色粉末，易溶
锌	一水硫酸锌	ZnSO4·H2O	35	白色粉末，易溶
锌	七水硫酸锌	ZnSO4·7H2O	23	无色结晶，易溶
锌	氯化锌	ZnCl2	48	白色粉末，易溶
锌	氧化锌	ZnO	78	白色粉末，难溶
锰	硫酸锰	MnSO4·H2O	31	白色或淡红色结晶，易溶
锰	碳酸锰	MnCO3	33～34	玫瑰色结晶或棕色粉末，难溶
锰	氯化锰	MnCl2·4H2O	27	玫瑰色结晶，易溶
铁	硫酸亚铁	FeSO4·7H2O	16～18	兰绿色结晶，易溶
铜	硫酸铜	CuSO4·5H2O	24～25	兰色或兰绿色结晶，易溶

微量营养元素肥料的施用技术还是比较复杂的。首先，微量营养元素缺乏的土壤不象缺乏大量元素那样普遍。这就要求我们根据以上所提供的可能缺乏的土壤和地区，利用上述形态和化学诊断的方法，加以判别。第二，不同的作物，甚至同一种作物的不同品种，对微量营养元素缺乏的敏感程度不一样。第三，微肥用少了效果不明显，用多了容易产生毒害。除了掌握缺乏某种微量营养元素的土壤和对某种元素敏感的作物外，施用方法和时间也很重要。微肥可用作基肥、种肥和追肥。用作基肥的量不象氮、磷、钾肥料那样大，锌肥(七水硫酸锌)在粮食作物上每亩用1－2kg，锰肥(硫酸锰)用2－4kg，硼肥(硼砂)用0.4－0.5kg，钼肥(钼酸铵)仅用10－25g，一般在严重缺乏某种微量营养元素的地块才做基肥施用。由于用量少，可以和大量元素肥料、土或有机肥混合施用，或用水溶解后，喷在有机肥上，随有机肥一同施用。微肥做种肥主要是用于拌种或浸种。拌种按每千克种子用锌肥5g，或钼肥2－3g，用适量水溶解，用喷雾器喷在种子上，或将溶液与种子放在同一容器中搅拌，晾干后播种。浸种可用0.02－0.05％的硫酸锌或硼砂溶液，浸泡时间小麦、玉米为6－12小时，水稻可浸泡1－2昼夜。追肥可土施，但更为常用的是喷施。通常用0.1－0.3％的七水硫酸锌或硼砂，0.1－0.2％的硼酸，或0.05－0.1%的钼酸铵溶液喷施2次以上。对一年生作物，在苗期至开花期每隔7－10天喷1次。果树在花蕾期和花期喷施。水溶性微肥可作基肥、种肥和追肥，难溶性微肥常用作基肥。微肥的用量和浓度，在没有经过试验的情况下不可随意增加，以免产生毒害。

5.有益元素肥料

随着农业科学的发展与分析化学技术的进步，在16种必需的营养元素之外，人们陆续发现还有一些有益元素，它们不是所有植物所必需，但是对有些植物的生长发育有良好作用，或为某些植物在特定条件下所必需，被称为“有益元素”，其中包括硅、钠、钴、硒、镍、铝等。近年来国内外研究较多，应用较广的是硅和硅肥。以下主要介绍硅与硅肥。
土壤中的硅含量极为丰富，植物可利用的是水溶态硅酸。试验研究已经确定土壤中有效硅禾植株中含硅量临界值，可供施用硅肥参考。
硅肥通常由工业废渣制成，它的有效成分是枸溶性的硅酸钙。
硅在不同植物体内的含量变化非常之大。栽培植物可按SiO₂含量高低分为三类：含硅高的作物如水稻，为5％～20％；含硅量中等的禾本科作物如小麦、大麦、燕麦，平均为2％～4％；含硅量低的是豆科及其他双子叶植物，含量在1％以下。土壤中硅的含量虽然很高，但溶解度很低。植物从土壤中吸收的是溶于水中的离子态或分子态的硅酸。硅在植物体内的长距离运输仅限于在木质部的导管中进行，蒸腾作用强的部位能得到较多的硅。硅主要存在于质外体(细胞间)，当水分蒸发后硅酸沉积于蒸腾流的末端，例如叶片上、下表皮细胞的外壁。硅在植物体中的确切生理功能目前尚不清楚，但它有以下的作用：① 参与细胞壁的组成。硅与植物体内的果胶酸、多糖醛酸等有较高亲和力，形成稳定的、溶解度低的硅酸复合物沉积在木质化的细胞壁上，与木质素一同增强组织的机械强度和稳固性，加强植物抵御病虫入侵的能力。② 影响光合作用和蒸腾作用。植物叶片的硅化细胞较之绿色细胞更易让散射光透过，能增加阳光的吸收。同时在田间条件下，如水稻等硅充足时，叶片直立，植株的受光姿态好。硅化物质淀积在叶片的细胞壁上，与角质层一道，能减弱蒸腾作用，使植物能更好利用水分。③ 硅与其他养分的相互作用。施用硅肥可以调节植物对氮、磷的过量吸收，例如，提高水稻的硅氮比可提高水稻的耐高氮能力，减轻由于偏施氮肥而引起的贪青、晚熟和倒伏。水稻在淹水条件下施用硅肥能促进根系的氧化能力，抑制对铁、锰的过量吸收，减轻铁、锰毒害。水稻施用硅肥后茎秆粗壮，清秀挺拔，病虫害轻，谷黄粒饱。施用硅肥有改善农产品色、香、味的效果。
土壤中的硅含量极为丰富，土壤全硅(SiO₂)含量为50％～70％，平均60％左右。土壤中的硅主要是无机硅，包括矿物态、胶体态和水溶态三种形态。矿物态硅主要是石英和硅酸盐矿物，难溶于水。胶体态硅通常以二氧化硅水合物(SiO₂·nH₂O)表示，它较易溶于水，但经脱水结晶后又可生成石英。水溶态硅是植物可以利用的硅酸(H₄SiO₄)，也常以SiO₂表示其数量。土壤有效硅的测定，通常用1mol/L的醋酸——醋酸钠缓冲液(pH4)提取，加显色剂后用分光光度法测定。其临界值一般认为是100mg/kg左右(SiO₂)。根据中国科学院南京土壤所在我国南方水稻土上的研究结果。红砂岩、花岗岩、轻质第四纪红色粘土、浅海沉积物发育的水稻土有效硅一般低于80mg/kg，属供硅能力低的土壤；粘质第四纪红色粘土发育的水稻土供硅能为中等，有效硅一般在120mg/kg；玄武岩、长江冲积物和湖积物以及紫色页岩发育的水稻土供硅能力高，有效硅含量在200mg/kg以上。但也有土壤有效硅在200～300mg/kg水平，施用硅肥仍然有效的例子。水稻成熟期茎叶中含硅量(SiO₂)低于10％施硅有效，可作为水稻缺硅的植株诊断指标。
通常硅肥都由以枸溶性硅酸钙为主的工业废渣制成。它是一种以含硅酸钙为主的微碱性的玻璃体、枸溶性矿物肥料，不溶于水，可溶于酸，其外观因原料不同，呈灰白色、灰褐色或黑色粉末。它无味、无毒、无腐蚀性、不吸潮、不结块、不变质。它没有明确的分子式，其主要代表式为CaSiO₃、CaSiO₄、Mg₂SiO₄、Ca₃Mg(SiO₂)₂，故也称硅钙肥或硅钙镁肥。国外对硅肥的SiO₂含量和颗粒细度有规定。我国还没有国家硅肥专业技术标准，只有生产厂家的企业标准。
硅肥在日本已经有40多年的使用历史，在朝鲜和我国台湾使用也比较普遍，主要用于水稻。我国大陆硅肥的少量生产和使用开始于20世纪70年代中，由于硅肥产品的规格不一，用量也不相同。含有效硅(SiO₂)50％～60％的硅酸钠每亩用量为6～10kg，而热电厂的粉煤灰每亩可用100～150kg。施用时期均以基施或作物生长前期施用效果较好，水稻作追肥应在分蘖期末至拔节期前，最迟不要超过拔节期。