1、李晓林材料,第一节 植物生长发育与营养元素,李晓林材料,一、 植物生长的营养元素,其他元素,（一）植物体内元素的组成,李晓林材料,（二）植物必需营养元素,1.概念： 营养元素：是指植物体所需要的化学元素。 植物营养：是指植物体从外界环境中吸取其生长发育所需要的物质并用以维持其生命活动。 植物必需营养元素：对于植物生长具有必需性、不可替代性和作用直接性的化学元素。2.确定必需营养元素的三条标准* 必要性：缺少这种元素植物就不能完成其生命周期 不可替代性：缺少这种元素后，植物会出现特有的症状，而其它元素均不能代替其作用，只有补充这种元素后症状才会减轻或消失。 直接性：这种元素是直接参与植物的新陈代
2、谢，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。,李晓林材料,非必需营养元素中一些特定的元素，对特定植物的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，这些元素为有益元素。例：豆科作物-钴；藜科作物-钠；硅藻和水稻-硅,李晓林材料,目前 国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。,Mn,B,Fe,S,N,C,O,H,Ca,K,P,Cu,Cl,Zn,Mg,Mo,李晓林材料,分组原则：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素、中量元素和微量营养元素。一般以占干物质重量的0.1%为界线。大量营养元素含量占 干物重的0.1%以上，包
3、括C、H、O、N、 P、K6种，中量元素Ca、Mg、S3种; 微量营养元素含量一般在0.1%以下，包括 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等7种 来源：碳和氧来自空气中的二氧化碳氢和氧来自水其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤。由此可见，土壤不仅是植物生长的介质，而且也是植物 所需矿质养分的主要供给者。,必需营养元素的分组和来源,李晓林材料,正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量,元素 符号 mol/克（干重 ） mg/kg %,Mo 0.001 0.1 -,Cu 0.1 0.6 -,Zn 0.30 20 -,Mn 1.0 50 -,Fe 2.0 100 -,B 2.0 20 -,Cl
4、3.0 100 -,S 3.0 - 0.1,P 60 - 0.2,Mg 80 - 0.2,Ca 125 - 0.5,K 250 - 1.0,N 1000 - 1.5,O 30000 - 45,C 40000 - 45,H 60000 - 6,钼 铜 锌 锰 铁 硼 氯 硫 磷 镁 钙 钾 氮 氧 碳 氢,李晓林材料,K.Mengel和E.A.Kirkby把植物必需营养元素分为四组： 第一组：植物有机体的主要组分，包括C、H、O、N和S； 第二组： P、B(Si)都以无机阴离子或酸分子的形态被植物吸收，并可与植物体中的羟基化合物进行酯化作用； 第三组：K、(Na)、Ca、Mg、Mn、Cl，这些离
5、子有的能构成细胞渗透压，有的活化酶，或成为酶和底物之间的桥接元素； 第四组：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni，这些元素的大多数可通过原子价的变化传递电子。,(三）必需营养元素生理功能,李晓林材料,十六种营养元素同等重要，具有不可替代性； N、P、K素有“肥料三要素”之称；有益元素对某些植物种类所必需，或是对某些植物的生长发育有益。,需要注意的问题,李晓林材料,必需营养元素与植物生长,植物吸收的必需营养元素保持一定的数量和比 例，植物才能健康生长发育。 生产上，往往需要通过施肥来调节，使之符合植物的需要，这就是土壤养分的平衡。 人为施肥造成的养分比例不平衡，称为养分比例失调。 养分比例失调会严重影响
6、植物对其他营养元素的吸收和体内代谢过程，最后导致产量降低，品质下降。,李晓林材料,碳、氢、氧,碳、氢、氧是植物有机体的主要组分。它们占植物干物重的90%以上，是植物体内含量最多的几种元素。 碳、氢、氧的主要生理功能： 1、可形成多种碳水化合物，是细胞壁的重要组分； 2、可构成植物体内各种生活活性物质，为代谢活动所必需；3、是糖、脂肪、酚类化合物的组成份。碳水化合物是植物营养的核心物质。,李晓林材料,C,C,（1）碳的营养功能 ：光合作用必不可少的原料。（2）补充碳素养分的重要性：在温室和塑料大棚栽培中，增施CO2肥料是不可忽视的一项增产技术。,李晓林材料,NH4HCO3 + H2SO4 - C
7、O2,李晓林材料,李晓林材料,H,（1）氢的营养功能：许多重要有机化合物的组分；在许多重要生命物质的结构中氢键占有重要地位；许多重要的生化反应，如光合和呼吸，都需要H+，同时 H+也为保持细胞内离子平衡和稳定pH所必需。（2）H+过多对植物的毒害：不适宜的氢离子浓度，会伤害细胞原生质的组分，影响植物的生长发育。,氢,李晓林材料,（1）氧的营养功能,O,植物体内氧化还原过程中，氧为有氧呼吸所必需，在呼吸链的末端，O2是电子和质子的受体。,李晓林材料,退 出,生理功能：蛋白质、核酸、磷脂、酶、植物激素、叶绿素、维生素、生物碱生物膜的组成成份。 氮素缺乏：株小，叶黄，茎红，根少，质劣。老叶先病。 氮
8、素过量：贪青徒长，开花延迟，产量下降。,氮的生理功能,氮过剩,氮缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,李晓林材料,退 出,磷的生理功能,生理功能：植素、核酸、磷脂、酶、腺甘磷酸组成成分。促进糖运转。参与碳水化合物、氮、脂肪代谢。提高植物抗旱性和抗寒性。 磷素缺乏：株小，根少，叶红，籽瘪，糖低。老叶先发病。,磷缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,退 出,生理功能：酶的活化剂，促进光合作用、糖代谢、脂肪代谢、蛋白质合成，提高植物抗寒性、抗逆性、抗病和抗倒伏能力。 钾素缺乏：株小，缺绿
9、。老叶先发病。,钾的生理功能,钾缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,退 出,钙：细胞壁结构成分，提高保护组织功能和植物产品耐贮性，与中胶层果胶质形成钙盐参与形成新细胞，促进根系生长和根毛形成增加养分和水分吸收。 镁：叶绿素的构成元素，许多酶的活化剂。 硫：蛋白质和许多酶的组成成分，参与呼吸作用、脂肪代谢和氮代谢和淀粉合成。组成维生素B1、辅酶A和乙酰辅酶A等生理活性物质。,钙、镁、硫的生理功能,钙缺乏,镁缺乏,硫缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,
10、退 出,铁：吡咯形成酶的活化剂，叶绿素分子和铁氧还蛋白组分，参与电子传递，细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、琥珀酸脱氢酶的组分，影响呼吸作用和ATP的形成。 铜：多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、吲哚乙酸氧化酶组份影响氧化还原过程和呼吸作用，叶绿体内酶成分影响光合作用，参与脂肪酸的去饱和作用和羟基化作用。,铁、铜的生理功能,铜缺乏,铁缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,退 出,锌：水解酶的组分参与物质水解，氧化还原反应和蛋白质合成及光合作用，促进吲哚和丝氨酸合成色氨酸。 锰：呼吸酶的活化剂参与三羧酸循环，羟胺还原酶组分影响硝酸还原作
11、用，通过Mn2+和Mn4+的变化影响Fe3+和Fe2+的转化调整植物体内有效铁的含量，参与光合作用中水的光解。,锌、锰的生理功能,锰缺乏,锌缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,退 出,硼：形成硼-糖络合物促进糖类运输，促进花器官发育，抑制酚类化合物合成，保证分生组织细胞分化。 钼：硝酸还原酶组份促进硝态氮还原，固氮酶成分影响生物固氮，抑制磷酸脂和磷酸酶水解影响无机磷向有机磷的转化。,硼、钼的生理功能,硼缺乏,钼缺乏,C,H,O,N,K,Ca,Mg,S,Fe,Cu,Zn,Mn,B,Mo,P,营养元素生理功能,李晓林材料,退
12、 出,根系吸养的部位：分生区根毛区,（一）根对养分的吸收,二、 植物对养分的吸收,根系吸收,李晓林材料,根系吸收养分的特点,吸收养分的形态：气 态-CO2、O2、水汽。离子态-NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、NO3、H2PO4、SO42、MnO42、Cl。分子态-尿素、氨基酸、酰胺、生长素、维生素、抗生素。,吸收养分的形态：气 态-CO2、O2、水汽。离子态-NH4+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、NO3、H2PO4、SO42、MnO42、Cl。分子态-尿素、氨基酸、酰胺、生长素、维生素、抗生素。 根系吸收养分的特点：吸水与吸肥不成比例单盐毒害作
13、用和离子间拮抗作用选择性吸收-生理酸性盐，生理碱性盐，生理中性盐。,退 出,根系吸收,吸收特点,养分吸收,养分接触,李晓林材料,根系与土壤养分的接触,截取：根系伸展于土壤中直接获取养分的方式。因土壤颗粒与根的接触面积有限，截取量约占根系吸收养分总量的10。 离子扩散：由于根系吸收养分造成根表土壤溶液中养分浓度相对降低，根表土壤与周围土体之间产生养分浓度梯度使土壤养分沿着浓度梯度由周围土体向根表土壤运动。是短距离内补充根表土壤养分的重要因素。 质流：由于植物蒸腾作用引起的土壤养分随土壤水分由周围土体向根表土壤运动的养分迁移方式。是长距离内补充根表土壤养分的重要因素。,退 出,根系吸收,吸收特点,
14、养分吸收,养分接触,李晓林材料,退 出,根系与土壤养分的吸收,根系吸收养分的过程：养分进入自由空间养分通过原生质膜-被动吸收，主动吸收，胞饮作用。养分进入输导组织 被动吸收：由于膜内外浓度差和电位差的作用而使离子由膜外向膜内运动的过程 。 主动吸收：在提供能量的前提下，离子逆化学势和浓度梯度进入细胞的过程 。 胞饮作用：质膜内陷包围营养物质小囊泡脱落游离于细胞质内的过程 。,根系吸收,吸收特点,养分吸收,养分接触,李晓林材料,退 出,叶部营养（根外营养）：植物通过叶片或幼茎等器官吸收养分的过程。 叶片吸收液体养分：角质层-细胞壁-细胞膜-细胞质 叶片吸收CO2：大气-气孔-细胞间隙-叶绿体 叶
15、部营养的特点：直接吸收，转化迅速，促进代谢，经济有效。,（二）叶片对养分的吸收,植物对养分的吸收,叶面吸收,李晓林材料,（三）营养元素间的相互关系,植物对养分的吸收,离子间的拮抗作用：溶液中一种离子的存在抑制植物对另一种离子吸收的作用。原因：位置竞争（K+ Ca2+ Cl- I- OH-）数量竞争拮抗：Ca-Mg P-Zn K-Zn K-Fe Ca-B 离子间的协调作用：溶液中一种离子的存在促进植物对另一种离子吸收的作用。协调：Ca-K K-B P-Mo,退 出,元素作用,李晓林材料,根系吸收养分：温度（1525） 通气（正相关）土壤酸碱反应 土壤水分根的营养特性。 叶片吸收营养：溶液组成 浓
16、度反应叶片湿润（0.51小时） 叶片类型（角质膜厚薄） 喷施部位（新叶）,（四）影响植物吸收养分的环境条件,植物对养分的吸收,退 出,影响因素,李晓林材料,植物营养的阶段性,一、不同作物的营养特点 1、数量：作物需16种必需元素是通性；但作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； 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； 油菜、甜菜需硼多； 大豆、马铃薯需钙多； 水稻需硅多。,李晓林材料,植物营养的阶段性：植物营养期-植物通过根系从土壤中吸收养分的整个时期。植物营养连续性-植物不间断地从土壤中吸收养分的特性。植物营养阶段性-植物不同生
17、长阶段对营养的种类、数量和比例的要求不同。 营养吸收规律：低-高-低。 作物营养关键期：作物营养临界期-对某种养分缺乏敏感且受损害，即使实施也很难纠正的时期。营养最大效率期-植物对营养的需要最多、吸收最快、增产效率最高的时期。 注意：不同植物、不同营养元素的营养关键期和营养最大效率期不同。,（五）作物各生育期的营养特性,植物对养分的吸收,退 出,营养特性,李晓林材料,（一）合理施肥基本原理,三、合理施肥 的基本原理,李比希（德国化学家）：养分归还学说-植物以不同的方式从土壤中吸收矿质养分和氮素，为了保持土壤肥沃，就必须把作物收获物所带走的矿质养分和氮素，以肥料的形式归还给土壤，才不致使土壤贫瘠
18、。（施 肥） 最小养分率-植物为了生长必须吸收各种养分，决定作物产量的是土壤中相对含量最小的营养元素，一定限度内产量随这个因素的增减变化，无视这个因素，即使再增加其它营养成分也难以提高作物产量。（施什么肥） 米采利希（德国化学家）：报酬递减率-从一定的土壤所获得的报酬随着向该土地投入的劳动力和资本数量的增加而的所增加，但随着投入的单位劳力和资本的增加，报酬的增加量却在逐渐减少。（施多少肥）,退 出,施肥原理,李晓林材料,植物矿质营养学说,李比希1840年发表了题为“化学在农业和生理学上的应用”著名论文，提出了植物矿质营养学说，并否定了当时流行的腐殖质营养学说。,李晓林材料,1. 植物矿物质营养
19、学说要点： （1840年） 土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用，并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质在分解时所形成的矿物质。 意义：理论上，否定了当时流行的“腐殖质学说”，说明了植物营养的本质；是植物营养学新旧时代的分界线和转折点，使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础；实践上促进了化肥工业的创立和发展；推动了农业生产的发展。,李晓林材料,19世纪中、后期，磷肥和钾肥生产先后建立并得到发展；20世纪初合成氨生产出现，氮肥生产迅速发展。在农业产量的增加份额中，有4060归功于化肥的施用。,植物矿物质营养学说具有划时
20、代的意义,李晓林材料,养分归还学说,人类在土壤上种植作物并把这些产物拿走的同时，也将土壤中的养分带走，从而土壤所含的养分将会愈来愈少，这就必然会使地力逐渐下降。因此，要恢复地力就必须归还从土壤中拿走的东西，不然就难以指望再获得过去那样高的产量。,李晓林材料,养分归还学说要点 -随着作物的每次收获（包括籽粒和茎杆）必然要从土壤中取走大量养分； -如果不归还养分给土壤，地力必然会逐渐下降； -要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部东西；,李晓林材料,养分归还学说意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用 养分归还方式：一是通过施用有机肥料， 二是通过施用无机肥料。二者各有优缺点，若能配合施用则可取长补
21、短，增进肥效，是农业可持续发展的正确之路。,李晓林材料,在未来农业发展过程中，养分归还的主要方式是“合理施用化肥”，而不是 “只需施用有机肥料”。 (Why?),因为，施用化肥是提高作物单产和扩大物质循环的保证，目前，农作物所需氮素的70是靠化肥提供的，因而合理施用化肥是现代农业的重要标志。我国几千年传统农业的特点就是有机农业，其特征是作物单产低，因此不符合人口增长的需求。考虑到有机肥料所含养分全面兼有培肥改土的独特功效，充分利用当地一切有机肥源，不仅是农业可持续发展的需要，而且也是减少污染和提高环境质量的需要。,李晓林材料,最小养分律（1843年） 要点：-作物产量的高低受土壤中相对含量最低
22、的养分所制约。也就是说，决定作物产量的是土壤中某种对作物需要来说相对含量最少而非绝对含量最少的养分； -最小养分不是固定不变的，而是随条件而变化的； -继续增加最小养分以外的其它养分，不但难以提高产量而且还会降低施肥的经济效益。 意义：指出作物产量与养分供应上的矛盾，表明施肥要有针对性，应合理施肥李比希是植物营养学科杰出的奠基人,李晓林材料,最小养分律示意图,最小养分随条件而变化的示意图,李晓林材料,年代，我国农田土壤普遍缺氮,年代，磷成为限制作物产量提高最小养分,年代，土壤中钾的耗竭加剧， 我国长江以南，钾转化为最小养分,年代以后，土壤中微量元素的缺乏严重阻碍 作物产量的提高，微量元素成为最
23、小养分，其中 缺乏面积较大的微量元素主要是是锌、硼、钼。,李晓林材料,肥料报酬递减律,报酬递减律是世纪后期由欧洲的经济学家杜尔哥和安德森同时提出的经济学上一个基本法则。 内容：从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增加而有所增加，报酬的增加却在逐渐减少。,李晓林材料,米采利希提出： -在其它技术条件相对稳定的前提下，随着施肥量的渐次增加，作物产量也随之增加，但作物的增产量却随施肥量的增加而呈递减趋势； -如果一切条件都符合理想的话，作物将会产生出某种最高产量；,李晓林材料,在施肥实践中，要避免施肥的盲目性，提高利用率，发挥肥料的最大经济效益。,李晓林材料,（二）施肥方式,基
24、肥,种 肥,追 肥,施肥目的：提供营养，改善土壤理化性质。 施肥方法：根部施肥，种子施肥，叶面喷肥。 施肥方式：基肥，种肥，追肥。,退 出,施肥方式,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,退 出,1. 基 肥,基肥定义：播种或定植前结合土壤耕作翻入土中的肥料，亦称底肥。 基肥作用：培肥地力，改良土壤，建造良好环境；提供养分，满足植物整个生长期要求。 基肥用量：总施肥量一半肥效持久 用肥种类：有机肥（主）化学肥料（辅助） 施肥方法：结合深耕，集中施用，混合施用。,基 肥,种 肥,追 肥,施肥方式,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,2. 种 肥,种肥定义：播种或定植时施于种子、幼苗附近或与种子
25、混播、幼苗混施的肥料。 基肥作用：提供营养，创造环境，满足苗期养分需求。 基肥用量：适量。 用肥种类：腐熟有机肥速效化肥 施肥方法：拌 种 醮 根 浸 种 条 施穴 施 盖种肥,基 肥,种 肥,追 肥,退 出,施肥方式,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,3. 追 肥,追肥定义：作物生长发育期间施用的肥料。 追肥作用：补充营养，促进生长，提高作物产量与品质。 追肥用量：适量。 用肥种类：腐熟有机肥速效化肥（硫酸铵，硝酸铵，尿素） 施肥方法：深施覆土 撒施灌水 随水浇施根外施肥,基 肥,种 肥,追 肥,退 出,施肥方式,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,（三）施肥方法,条 施：是开沟条施肥
26、料后覆土。一般在肥料较少的情况下施用，玉米、棉花及垄栽红薯多用条施。,撒 施：是把肥料均匀撒于地表，然后把肥料翻入土中。凡是施肥量大的或密植植物如小麦、水稻、蔬菜等封垄后追肥以及根系分布广的植物都可采用撒施法。,退 出,施肥方法,三、合理施肥 的基本原理,穴 施：是在播种前把肥料施在播种穴中，而后覆土播种。果树、林木多用穴施法。,分层施肥：将肥料按不同比例施入土壤的不同层次内。随水浇施。在灌溉（尤其是喷灌）时将肥料随灌溉水而施入土壤的方法。,根外追肥：把肥料配成一定浓度的溶液，喷洒在植物叶面，以供植物吸收。,李晓林材料,（三）施肥方法,拌种和浸种：拌种是将肥料与种子均匀拌和后一起播入土壤。浸种
27、是用一定浓度的肥料溶液来浸泡种子，待一定时间后，取出稍晾干后播种。,退 出,施肥方式,三、合理施肥 的基本原理,蘸秧根：对移栽植物如水稻等，将磷肥或微生物菌剂配制成一定浓度的悬浊液，浸蘸秧根，然后定植。,盖种肥：开沟播种后，用充分腐熟的有机肥或草木灰盖在种子上面的施肥方法。具有供给幼苗养分、保墒和保温作用。,李晓林材料,（三）施肥方法,环状施肥：常用于果园施肥，是在树冠外围垂直的地面上，挖一环状沟，深、宽各3060cm，施肥后覆土踏实。来年再施肥时可在第一年施肥沟的外侧再挖沟施肥，以逐年扩大施肥范围。,退 出,施肥方法,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,（三）施肥方法,放射状施肥：是在距树
28、木一定距离处，以树干为中心，向树冠外围挖48条放射状直沟，沟深、宽各50cm，沟长与树冠相齐，肥料施在沟内，来年再交错位置挖沟施肥。,退 出,施肥方法,三、合理施肥 的基本原理,李晓林材料,四、 配方施肥技术,配方施肥：综合运用现代农业科技成果，根据作物需肥规律、土壤供肥性能与肥料效应，在以有机肥为基础的条件下，提出氮、磷、钾和微量元素的适当用量、比例及相应的施肥措施。配 方-肥料计划用量施 肥-配方在生产中执行依 据-作物营养特性，土壤条件，气候条件，肥料性质。,退 出,方 法,步 骤,配方施肥,李晓林材料,退 出,1. 方 法,配 方施 肥,地力分区配方法：地力分区，地力配方。 目标产量配
29、方法：养分平衡法，地力差减法。 田间试验配方法：通过田间试验与统计分析，确定肥料种类、用量和比例与作物产量之间的关系，从而确定最优肥料配合比例的方法。 有机肥料计量法：依据肥料的种类、成份和腐熟程度和供肥能力以及作物的用肥特点计量施用各种肥料。,养分平衡,地力差减,方 法,步 骤,配方施肥,李晓林材料,退 出,养分平衡法,配 方 施 肥,养分平衡,地力差减,方 法,步 骤,配方施肥,李晓林材料,退 出,地力差减法,配 方施 肥,养分平衡,地力差减,方 法,步 骤,配方施肥,李晓林材料,退 出,加强领导，组织部门协调。 选定配方方法，制定配方方案。 搞好技术培训，选定简明易懂的推广方法。 建立适
30、应农业区域特点的综合性配方施肥体系。,配 方施 肥,2. 步 骤,方 法,步 骤,配方施肥,李晓林材料,退 出,配 方施 肥,3. 计 算,配方施肥,某菜农计划番茄产量每667平方米5000kg，不施氮区（空白区）每667平方米番茄产量为5000kg，计划每667平方米用土粪2000kg作基肥（含0. 5%，利用率20%），问该菜农实现计划产量应施多少kg尿素（含N46%，利用率35%）？,作物目标产量需氮量：50000.45/10022.5（kg）,土壤供氮量：10000.45/1004.5（kg）,有机肥供氮量：20000.5%20%2（kg）,尿素用量：（22.54.5 2）/（46%35%）99.4（kg）,
