2024年10月新疆自考02676《作物栽培生理》章节串讲：作物的矿质营养生理与合理运筹（第五章）

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【导语】2024年10月新疆自考02676《作物栽培生理》章节串讲：作物的矿质营养生理与合理运筹（第五章）

第五章  作物的矿质营养生理与合理运筹

[学习目的与要求]

通过本章的学习,考生应理解作物的必需矿质元素及其主要生理功能,必需矿质元素的缺素症及其诊断;了解作物组织中的养分状况与生长发育的关系,作物对矿质元素吸收、运输和分配的特点、规律以及影响因素;掌握作物需肥特点与施肥指标及不同营养成分的合理配比原则,从而解决生产实践中如何提高肥效的问题。

内容提要

第一节  作物必需的矿质元素

一、作物必需的矿质元素及含量

植物体干物质灼烧后的残余物称为灰分,呈白色。灰分中所含的元素叫灰分元素,一般以氧化物、硫酸盐或磷酸盐等形式存在。因灰分元素来源于土壤矿物质,所以人们通常将灰分元素称为矿质元素。

灰分中几乎不含C、H、O和N。植物体中的C、H和0在灼烧过程中已以CO,和H2O的气态形式挥发,而N则以N₂(气态)和氮的氧化物形式被损失(CI和S在灼烧过程中也部分损失)。因灰分中不含N,N本身也不是土壤矿质成分,所以N不是矿质元素。但一般仍将N与矿质元素一起讨论,因它与矿质元素一样,也是通过根以相似的方式从土壤中吸收来的(生物固氮例外)。

虽然目前在植物体内鉴定出70多种元素,但它们并非都是植物生长发育的必需营养元素。要确定某元素是否为植物所必需,需满足以下3个条件:

(1)如缺乏该元素,则植物的生长发育不正常,不能完成其生活史;

(2)植物缺乏该元素时表现出特有的病症特征,如及时补充该元素,则植物逐渐转向正常,且其功能不能被其他元素所代替;

(3)该元素对植物的营养作用是直接的而非间接的(如使某些元素更有效或使有些元素更无效,或改变了环境条件所致)。

虽然必需元素在作物体内有含量多少之别,但它们都符合必需元素的三条标准,即它们的生理功能是同等重要的,且是其他元素所无法取代的。作物缺乏其中任何一种必需元素,都会患上特有的缺素症,不能正常生长发育,也不能完成其生活史。只是在生产实践中,有的元素易于缺乏,有的元素却不易缺乏。

根据必需元素在植物体内的含量多少,可将它们分为两类,即大量元素和微量元素。大量元素包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg和S共9种,一般占干物质重量的0.1%以上;其余则为微量元素,包括Fe、Mn,Zn、Cu、Mo、B、CI,一般占于物质重量的0.01%以下。

二、作物必需矿质元素的生理作用

必需矿质元素在作物体内一般有3方面生理作用:

一是细胞结构物质和某些代谢上的活性化合物的组成成分;

二是参与酶的活动，调节作物的新陈代谢;

三是起电化学作用,即起离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷的中和等作用。

大部分大量元素具备第一种作用，而大多数微量元素具有酶促功能。见表5-1。

必需矿质元素缺乏或过剩对植物的正常生长发育均有不利的影响,并在一定的部位表现出失调症状。在作物体内易于移动的、可被再利用的矿质元素,如N、P、K和Mg等,其缺素症最先出现的部位是老组织;而在作物体内不易移动的、难于被再利用的矿质元素,如Ca.S、Fe、Cu、Mn,Zn和B等缺乏时,其新组织最先出现症状。

1.大量元素

(1)肥料三要素:N、P、K的主要生理功能、缺乏与过多的症状及其对作物产量的影响;

(2)Ca、Mg、S的主要生理功能、缺乏的症状。

2.微量元素

微量元素的特点、各种微量元素的主要生理功能和缺乏症状。

3.有益元素与稀土元素

三、作物必需元素的缺素症及其诊断

缺乏任何一种必需元素,作物代谢就会发生障碍,从而在外形上表现出一定的症状,这就是所谓的缺素症。

引起缺素症的原因很多,可能是土壤中该营养元素的缺乏、或土壤反应不适(如pH值过高或过低)、营养成分之间的不平衡、土壤理化性质不良、气候条件不良或作物本身的原因等。及早发现缺素症状,可避免造成生产的重大损失。

各种缺素症的发病部位,因不同元素在植物体内的移动性而异。

移动性较大的元素,如N、P、K、Mg,病症先从老叶开始;移动性较小的元素,如S、Fe、Mn、B等,病症先从幼嫩部分开始,以此可以鉴别所缺元素。但不同作物的缺素症表现常有出入,有时易于混淆,须有一定的经验,才能正确判断。而且当出现缺素病症时,作物生育已受较大影响,此时确诊,再加补救,有些过晚。

应对每种元素缺乏的主要症状加以了解。下面列出作物缺素症状检索表,可与课文对照学习参考。

A.老叶或下部叶常呈病症,且病症局部化或全体化。

B.病症常遍及整株,下部叶片或多或少干枯或似烧焦,植株呈浅绿色或深绿色。

C.植株呈浅绿色,下部叶片呈黄色,秆成浅褐色,如生长晚期缺乏该元素,则茎短而细。(缺N)

C.C.植株呈深绿色,常发展成红色或紫色,下部叶片有时呈黄色,秆呈绿褐色或黑色,如生长晚期缺乏该元素,则茎短而细。(缺P)

B.B.病症常局部化,下部叶片呈花斑或缺绿,有或没有死斑，下部叶片很少或没有干焦。

C.叶片有花斑或缺绿,典型的呈红色,如棉花,有时有死斑,叶尖和叶缘弯曲或向上卷成杯状,茎细。(缺Mg)

C.C.叶片有花斑或失绿,带有或大或小的死斑。

D.死斑小,常在叶脉间,叶缘最显著,茎细。(缺K)

D.D.斑点普遍,迅速扩大,常在叶脉间,最后延及次级甚至初级叶脉。叶厚,基部节间较短。(缺Zn)

A.新叶或芽内叶片呈病症,病症局部化。

B.顶芽死亡,随之嫩叶的尖端或基部弯曲。

C.顶芽的嫩叶初呈典型钩状,最后自叶尖和叶缘向内死亡,以至该部后来长成切截状,最后茎部在顶芽处死亡。(缺Ca)

C.C.顶芽嫩叶的基部变浅绿色,最后在此破裂,生长晚期，叶捻曲,茎部最后在顶芽处死亡。(缺B)

B.B.顶芽常活,嫩叶或芽中叶片萎蔫或缺绿,具有或不具有死斑,叶脉浅绿或深绿。

C.嫩叶永久萎蔫(尖端干枯症状),没有斑点或显著的缺绿病,当晚期严重缺乏时,茎尖和幼苗顶部下的小枝或茎部常不能直立。(缺 Cu)

C.C.嫩叶不萎蔫,缺绿叶片上散布死斑或没有。

D.死斑散布全叶,细叶脉通常呈绿色,产生格子形或网形症状。(缺Mn)

D.D.死斑不常有,缺绿可能包括或不包括叶脉,使叶脉呈浅绿色或深绿色。

E.嫩叶叶脉和叶脉之间的组织呈浅绿色。(缺S)

E.E.嫩叶缺绿,主脉典型绿色,茎短而细。(缺Fe).

要注意区分矿质元素的缺素症与病虫危害以及不良气候条件所引起的作物生长异常症状。

了解缺乏元素不同而缺乏症状相似的疑似症状以及两种(或几种)元素同时或相继缺乏的重叠症。

第二节 作物对矿质元素的吸收

一、作物组织中的养分状况与生长的关系

作物组织中矿质元素的浓度与生长发育和产量有很密切的关系。养分严重缺乏时,产量极低;养分适当时,产量最高;养分浓度如继续提高,产量并不增加,却浪费肥料;如养分更多,则产生毒害,产量反而下降。

当某元素严重缺乏时,施用该元素可促进植物生长或使产量增加,但在干物质中该元素的浓度有时反而稍有降低;当养分供应再增加时,可能出现生长(干物质)增加且缺乏元素的浓度亦增高，一直到临界缺乏水平。在临界缺乏水平和奢侈消耗之间是养分供应的适宜范围。在奢侈消耗范围内,进一步再供应养分,对生长不起作用，而元素吸收量仍继续增高;再多供应养分,使组织中养分浓度继续增高,但由于浓度过高,且养分间失去平衡便产生毒害作用,使生长反而下降。植物组织内养分含量不是固定不变的,分析时应加以注意。

二、作物对矿质元素的吸收

根吸收矿质元素的部位主要在根尖,而根毛区则是最活跃的区域。

三、影响根系对矿质元素吸收的因素

1.土壤 pH 值,尤其是根际土壤的pH值:影响根表面的荷电情况和矿质元素的存在状态(有效性)

2.温度:影响集流和酶活性

3.土壤通气状况:对根系呼吸作用和土壤微生物的活动产生影响

4.光照:影响光合作用、酶与代谢途径和蒸腾作用

5.土壤溶液浓度:防止生理干旱

6.离子间的相互作用;促进作用与拮抗作用

第三节  作物对矿质元素的运输和分配

一、矿质元素的运输

矿质元素在作物体内的运输途径和方式与水分运输有相似之处。其在根系的径向运输是通过共质体和质外体交替进行的,而从根到茎、叶的纵向运输主要是通过导管进行的,同时也存在韧皮部运输以及二者交替进行的状况。

矿质元素的运输途径：

径向运输：共质体途径、质外体途径

纵向运输：导管、韧皮部、转移细胞

二、矿质元素的分配和再分配

1.与作物生长阶段和矿质元素的性质有关

2.N、P、K分配和转移的特点

第四节  作物优质高产施肥的生理基础

一、作物的需肥特点

作物在生长发育过程中对某种养分的要求特别敏感。养分过多或过少,或元素间数量不平衡,将对作物造成极大的损害。这种损害即使以后补足养料也难纠正,这个时期就称为作物该养分的营养临界期。不同作物对不同元素的临界期不同。

作物在生长发育过程中,所吸收的某种养分能发挥其最大效能的时期,称为作物该养分的最大效率期。这一时期,作物生长迅速，吸收养分能力特别强,如能及时满足作物对养分的需要,产量提高效果将非常显著。不同作物对不同养分的最大效率期并不一致。

施肥指标：

形态指标：

生理指标：营养元素含量、叶绿素含量、天冬酰胺含量、淀粉含量、酶活性

不同作物的需肥特点:

(1)需肥量有别;

(2)对肥料形态的要求不同;

(3)不同器官的矿质元素含量有别;

(4)不同生育期对矿质元素的吸收和作用不同。

二、不同营养成分的合理配比

1.无机营养与有机营养的平衡

2.矿质元素的相对平衡及N、P、K的比例

3.碳、氮有机养料的相对平衡

4.有机肥料与无机肥料的关系及有机肥料的优点

三、提高肥效的若干措施

1.适当灌溉

2.改善土壤条件

3.适当深施、光照、种植密度

四、根外施肥:意义、特点、注意事项

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