豆类蔬菜科学施肥技术

**章科学施肥的基本知识 **节植物必需营养元素的概念、种类 一、概念 植物的组成十分复杂，一般新鲜植物中含水分75%～95%，干物质5%～25%。若把干物质煅烧，就可以证明组成植物的主要元素是碳、氢、氧、氮，它们约占干物质的95%。植物体燃烧后的残留部分称为灰分，占干物质的5%左右，主要元素有磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、钼、硼、氯、硅、钠、钴、硒、铝等。采用现代分析技术测定表明，在植物体内可以检出70余种矿质元素，化学元素周期表中，除惰性气体、铀后面元素以外的化学元素，包括贵金属金和银，几乎都能在植物体内找到，但是它们并非全部都是植物生长所必需的营养元素，实验证明，植物体内的营养元素的有无及含量多少，并不能判定营养元素是否是植物必需的，因为植物同时也会吸收一些它并不需要的元素，甚至有可能是有毒害作用的元素。 植物正常生命活动所必需，并同时符合下列条件的化学元素，才能称为植物必需营养元素。 1这种化学元素对所有植物的生长发育是不可缺少的。缺少这种元素，植物就不能完成其生命周期，对高等植物来说，即由种子萌发到再结出种子的过程。 2缺乏这种元素后，植物会表现出特有的症状，而且其他任何一种化学元素都不能代替其作用，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失。 3这种元素必须是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。 凡是同时符合以上3个条件者，均为必需营养元素。目前已证明为植物生长所必需的营养元素有：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、硼（B）、锌（Zn）、铁（Fe）、锰（Mn）、铜（Cu）、钼（Mo）、氯（Cl）共16种，现在也有学者提出镍（Ni）是第17种必需营养元素。 随着科学技术特别是分析化学技术的发展，在16种必需营养元素之外，还有一类营养元素，它们对某些植物的生长发育具有良好的作用，或为某些植物在特定条件下所必需，如藜科植物及芹菜需要钠，豆科植物根瘤固氮需要钴，蕨类植物和茶树需要铝，硅藻和水稻都需要硅，紫云英需要硒，多种农作物需要稀土等。但限于目前的科技发展水平，还没有证实它们是否是高等植物普遍所必需，人们称之为有益元素（Beneficial element）。 二、分类 植物所必需的营养元素虽然多达16种，但并不是等量地被植物所吸收，不同的营养元素在植物体内的含量不同。根据各种营养元素在植物体内的含量多少，可分为大量营养元素、中量营养元素和微量营养元素3类。 （一）大量营养元素 又叫常量营养元素，一般植物对它们的需要量较多，有碳、氢、氧、氮、磷、钾6种，它们的含量占作物干重的百分之几到千分之几，如一般作物含氮为干物重的03％～5％。 碳、氢、氧这3种元素可以从二氧化碳和水中获得，通过光合作用转化为简单的碳水化合物，再一步步生成淀粉、纤维素或生成氨基酸、蛋白质、原生质，还可能生成其他物质。一般认为，这些元素是非矿质元素。人们对这些元素不太容易控制。植物所需水分一般来自降水、地表水和地下水。干旱缺水时，人们可以通过灌溉补充一些水分，渍涝时挖渠排掉一部分过剩的水，在一定程度上调控植物需要的水。二氧化碳来自空气，人们除了对生长在温室中的植物能够补充一些二氧化碳外，对露天种植的作物还无法控制二氧化碳的供应。所以在考虑营养元素时一般不考虑它们。 氮、磷、钾三元素主要从土壤中获得，但土壤中可提供的有效含量又比较少，通常需通过施肥才能满足作物生长的需要。因此，被称为“作物生长三要素”或者“肥料三要素”。 （二）中量营养元素 一般植物对中量营养元素的需要介于大量营养元素和微量营养元素之间，主要是钙、镁、硫3种，它们的含量占植物干重的千分之几至万分之几。通常将含有这些元素的化合物，如石灰、石膏等，作为调节土壤反应和改善理化性质的改良剂。 （三）微量营养元素 一般植物对微量营养元素的需要量很少，主要包括铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯等7种，它们的含量占作物干重的千分之几到十万分之几。其中，铁为干物重的03％左右。大多数微量元素在植物体内不能转移和再被利用，微量元素的缺乏症状表现在新生组织上面。 第二节各种必需营养元素的生理功能 一、氮 氮对植物来说是一种生死攸关的养分，其供应可受人为控制。植株通常含有其干物质1%～5%的氮素，植物含氮量的多少因其种类、器官、发育时期不同而异，含氮量多的是豆科植物。氮常以硝酸盐和铵离子或尿素形态被植物吸收。在湿润、温暖、通气良好的土壤中以NO-3-N为主。氮在植物生命活动中占有重要的地位，故又称为生命元素。其作用如下。 （一）氮是构成蛋白质和核酸的成分 氮构成氨基酸，氨基酸构成蛋白质，蛋白质含氮16％～18%，蛋白质是构成原生质的基本物质。氮是含氮碱基的组分，碱基、戊糖又是核酸成分。通常核酸在细胞内与蛋白质结合，以核蛋白的形式存在，它们在植物生命活动和遗传变异过程中有特殊作用。 （二）氮也是植物体内叶绿素的组成部分 众所周知，绿色植物有赖于叶绿素进行光合作用，无论是叶绿素a，还是叶绿素b都含氮。氮素的丰缺与叶片中叶绿素的含量有着密切的关系，如果绿色植物缺少氮素，会影响叶绿素的形成，植物叶子发黄，光合作用下降，产量低。氮素供应充足，植物可以合成较多的叶绿素，提高产量。 （三）氮是许多酶和多种维生素的成分 酶是体内代谢作用的生物催化剂，植物体内生物化学反应的方向和速度均由酶系统所控制，缺少相应的酶，代谢作用就不能进行。酶是由蛋白质构成的。许多维生素也含氮，维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素B6等是辅酶的成分，缺氮后植物体内的代谢受影响。 当氮供应充足时，叶大而鲜绿，光合作用旺盛，叶片功能期延长，分枝（分蘖）多，营养体健壮，花多，产量高。生产上常施用氮肥，加速植株生长。但氮素不能施用过多，否则叶色深绿，生长剧增，营养体徒长，成熟期延迟。氮素较多，细胞质丰富而壁薄，易受病虫侵害，抵抗不良环境能力差，同时茎部机械组织不发达，易倒伏。氮肥供应不足，则植株矮小发黄，一般先从下部叶开始黄化，并逐渐向上部扩展，植物的根系比正常生长的根系色白而细长，但根量减少。严重缺氮时叶片变褐并且死亡。 二、磷 大多数植物体内磷的含量（P2O5）一般为植物干物重的01%～05%，远低于通常测出的氮和钾，但植物体内磷的含量因植物种类、生育期、组织器官等不同而异，植物种子中含磷较多。植物以吸收H2PO-4为主。磷对植物的重要性并不亚于氮，它的功能主要有以下三个。 （一）植物体内许多重要有机化合物的成分 1核酸和核蛋白 磷是核酸的主要组成元素。没有磷的供应，就不能形成核蛋白。核蛋白是细胞核和原生质的主要成分。它们是保持细胞结构稳定，进行正常分裂、能量代谢和遗传物质所必需的物质。核酸是核蛋白的主要组分，它们都含有磷酸。核酸既是基因信息的载体，又是生命活动的指挥者。它在植物个体发育、生长、繁殖、遗传和变异等生命过程中起着极为重要的作用。 2磷脂 磷脂是构成生物膜的重要物质，生物膜具有多种选择性功能。它对植物与外界介质进行物质交流、能量交流和信息交流有控制和调节的作用。 3腺苷三磷酸（ATP） ATP是高能含磷化合物，能量的传递者ATP能为生物体内物质合成、吸收养分、运动等提供能量。 4植素 植素是环己六醇磷酸酯的钙镁盐，是磷的一种贮藏形态，大部分积累在植物的种子内。植素参与调节籽粒灌浆和块茎生长过程中淀粉的合成。当植物接近成熟时，它能促进淀粉的合成；种子萌发时，它又可释放出磷酸供幼苗利用。由此可见，植素的形成和积累既有利于淀粉的合成，又可为后代贮备必要的磷源。 （二）能积极参与体内的代谢作用 1磷能加强光合作用并促进碳水化合物的合成与运转 在光合作用中，将光能转化为化学能，是通过光能磷酸化作用，把光能贮存在ATP的光能磷酸键中来实现的。在植物进行光合作用和呼吸作用时，都必须有磷参加；光合产物的运输也离不开磷。 2促进氮素的代谢 磷是氮素代谢过程中一些重要酶的组成元素，缺磷时氮素代谢明显受阻。磷还能提高豆科植物根瘤菌的固氮活性，增加固氮量。 3促进脂肪的形成 油脂是由碳水化合物转化而来的，糖是合成脂肪的原料，糖的合成和转化都需要磷。与脂肪代谢密切相关的辅酶A就是含磷的酶。 （三）具有提高抗逆性和适应外界环境条件的能力 1磷能提高植物的抗旱、抗寒和抗病能力 磷能提高植物细胞中原生质胶体的持水能力，减少细胞失水，从而能提高植物的抗旱性。同时还能增加细胞中可溶性糖和磷脂的含量，因此它也能提高植物的抗寒能力。越冬蔬菜增施磷肥，可减轻冻害，安全越冬。磷素营养充足可使植株生长健壮，减少病菌侵染，增加抗病性。 2磷能增加植物对外界酸碱的缓冲能力 植物体内的无机磷酸盐，能形成缓冲系统，从而使细胞原生质具有抗酸碱变化的能力。这种缓冲作用在pH值为6～8时*大，因而在盐碱地上增施磷肥可提高植物的抗碱力。酸性土壤增施磷肥可减轻植物受铝、铁、锰的毒害。 缺磷时，植株体内累积NO3--N，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，植株幼芽和根部生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株特别矮小，叶色暗绿。如果供磷不足，能使细胞分裂受阻，生长停滞；根系发育不良，叶片狭窄，叶色暗绿，严重时变为紫红色。 三、钾 作物生长所需的第三种大量养分是钾。植株中钾浓度一般为1%～4%，甚至高达5%，有时还可能会更高。与氮、硫、磷及其他几种植物养分不同，钾不与其他元素结合生成诸如原生质、脂肪和纤维素等植物大分子，不是植物体内有机化合物的成分，主要呈离子状态存在于植物枝叶中，或吸附在原生质胶粒的表面，其功能主要是催化作用。 在土壤溶液中以K+形态被吸收。土壤钾以数种形态存在，对植物速效的钾只占土壤全钾的很小一部分。钾是活动性元素，出现短缺时衰老组织中的钾会转移到幼嫩分生组织中。一年生植物缺钾症状常首先出现于低位叶片，随着缺乏加剧，渐次波及顶部。 （一）钾促进叶绿素的合成，参与光合作用产物的运输 钾能促进光合作用产物向贮藏器官中的运输，特别是对于没有光合作用功能的器官，它们的生长和养分的贮存，主要靠地上部所同化的产物向根或果实的运送，例如马铃薯、萝卜、胡萝卜等以块茎、直根为收获物的蔬菜在缺钾条件下，虽然地上部生长得很茂盛，但往往不能获得满意的产量。有资料表明含钾高的叶片比含钾低的叶片多转化光能50%～70%。因而在光照不好的条件下，钾肥的效果就更显著。 （二）钾利于蛋白质的合成 钾是多种酶的活化剂，能促进蛋白质合成。钾供应不足时，植物体内蛋白质的合成下降。当严重缺钾时，植物组织中原有的蛋白质有可能被分解，引起氮素代谢紊乱。 （三）钾能促进豆科植物根瘤菌的固氮能力 在钾充足的条件下，有更多的光合产物向根部运输，从而保证了根瘤菌对能量和碳素营养的需求。 （四）钾能增强抗逆性 钾能增加原生质胶体的亲水性，使植物有较强的持水能力，增强植物抗旱性。由于钾能增强糖的贮备和增加细胞渗透压，因而也提高了植物的抗寒性。钾能提高植物体内纤维素含量，促进维管束发育，增加细胞壁机械组织强度，从而使茎秆强壮、增强了抗倒伏和抗病能力。 （五）钾能改善产品品质 钾改善蔬菜品质不仅表现在提高产品的营养成分上，而且也表现在能延长产品的贮存期，以及减少在运输过程中的损耗。钾能使蔬菜有更好的外观，汁液含糖量和酸度都有所改善，使产品风味更浓，全面提高产品的商品价值。 （六）钾能促进植物经济用水 钾能促进水分从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞移动。气孔开张和关闭可控制植物的蒸腾作用。所以，供钾充足时，有利于作物有效地利用土壤水分，并保持在体内，减少水分蒸腾作用。 缺钾时，植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差。首先从老叶的尖端和边缘开始发黄，并渐次枯萎，叶面出现小斑点，进而干枯或呈焦枯状，*后叶脉之间的叶肉也干枯，并在叶面出现褐色斑点和斑块。