2022年土壤肥料学总结肥料部分重点笔记2.docx
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1、第六章植物养分概论 二、植物养分学的主要领域植物养分学: 讨论植物对养分物质的吸取、运输、 转化和利用的规律及植物与外环境之间的养分物质和能量交换的科学;植物养分学与多个学科交叉,目前其主要领域包括如下:1. 植物矿质养分生理学2. 根际微生态系统中的物质环境及其调控3. 逆境植物养分生理学4. 作物产量生理学5. 植物养分生态学6. 植物矿质养分遗传学7. 植物土壤养分8. 肥料学与优化平稳施肥三、植物养分学的讨论方法1. 田间生物方法1) 最基本的讨论方法2) 接近于生产条件3) 比较客观地反映农业实际4) 结果对生产更有实际的和直接的指导意义5) 其他试验结果在应用于生产以前,都应当通过
2、田间试验的检验2. 模拟讨论方法通常叫盆栽试验或培育试验特点:在人工严格的掌握条件下,在特定的养分环境下对植物的养分问题进行讨论;优点:便于调控水、肥、气、热和光照等因素,有利于开展单因子的讨论和开展在田间条件下难于举办的探干脆试验;-结果都停留在理论阶段,只有通过田间试验进一步检验,才能应用于生产;方法:土培、砂培和水培(溶液培育)等3. 植物根系和根际讨论方法根系: 摄取、运输和储存养分物质以及合成一系列有机化合物的器官,是植物的地下生长部位;根系讨论近年来进展快速;主要领域有:根系生态学、根系生理学、根系解剖学根际是受植物根系生理活动的影响,在物理、化学和生理学特点上不同于原土体的特殊区
3、域, 是土壤 - 植物根 - 微生物三者相互作用的场所;根际讨论在理论及生产实践上都有重大意义;4. 生物统计和生物数学的方法在近代植物养分讨论中, 数理统计已成为指导试验设计、检验试验数据资料不行缺少的手段和方法;优点: 能正确对试验方法进行设计和讨论试验误差显现的规律性, 从而确定误差的估量方法,帮忙试验者评定试验结果的牢靠性, 能客观地熟悉试验资料, 合理地判定试验结果,从而做出正确的科学结论;近态:运算机技术的应用 - 数学模拟、数学模型其它: p166-1675. 近代物理化学、生物化学和仪器分析方法6. 核技术讨论方法7. 酶学诊断法8. 植物养分诊断与调查讨论法其次节植物的养分成
4、分一、植物的组成和必需养分元素的概念植物新奇植物中含水分75%95%,干物质含量 5% 25%,干物质中有机质占绝大部分,约占干物重的 95%,主要元素为 C、H、O、N 四种,灰分中主要是各种金属氧化物、磷酸盐及氯化物等,亦称矿质元素,包括P、 K、Ca、 Mg、S、 Fe、Mn、Zn、 Cu、Mo、B、Cl 、Si 、Na、Se、 Al 、Hg、Se 等,这些化学元素的含量和种类要受到土壤的物质组成,植物种类,气候条件,栽培技术等多种因素的影响;必需养分元素的概念判定植物必需的养分元素应当满意以下三个标准 :(1) 这种元素对植物的养分生长和生殖生长是必要(2) 缺少该元素植物会显示出特殊
5、的症状(缺素症),满意这一元素,该症状消逝而复原正常;(3) 这种元素必需对植物起直接养分作用,而不是间接作用;某一化学元素只有符合这三条标准才能确定为植物必需的养分元素;三、必需养分元素的一般养分功能K.Mengle 和 E.A.Kirkby把植物必需养分元素分为四组,1. 有机体的主要组分: C、 H、O、N 和 S2.P 、B( Si )3.K ( Na 、Mg、Mn、Cl 4.Fe 、Cu、Zn、Mo其主要养分功能如见p170第三节植物对养分的吸取离子从土壤进入植物体内包括离子向根迁移和根对养分别子的吸取两个过程一、养分别子向根表的迁移三种方式:1. 截获: 植物根系纵横交叉分布于土壤
6、中,与土粒亲密接触而吸取的养分,这一养分过程称为根系截获;对于氮、磷、钾来讲,根系截获量占总养分吸取量的百分之几;2. 质流离子态养分仍可通过质流的方式到达根表;植物的蒸腾作用, 消耗了根际四周土壤中的水分, 使其含水量降低,促进了根际以外的水分向根表流淌,以补充水分的消耗,溶解在土壤水中的养分也会随之而到达根表,这种现象,称之为“质流”;3. 扩散当根系对养分的吸取大于养分由质流方式迁移到根表的速率,这时根表面养分别子浓度下降, 根际土壤中养分浓度也不同程度地削减,根际与四周土体之间产生浓度梯度,高浓度养分向低浓度扩散,土体中的养分向根表迁移,这种现象称之为“扩散”;二、植物对离子态养分的吸
7、取养分别子被植物吸取而进入植物细胞内的方式包括被动吸取和主动吸取;凡是进入根细胞内需要消耗能量、逆化学势梯度吸取称主动吸取;养分别子进入根细胞内不需供应能量、顺化学势梯度吸取称为被动吸取;(一)被动吸取1. 概念:又称非代谢吸取,是一种顺电化学势梯度的吸取过程,不需消耗能量;特点: 1.顺电化学势梯度2. 没有挑选性3. 不消耗能量2. 方式(1) 简洁扩散:当细胞或根系中养分的浓度低于外界环境时,离子较易进入根中,并在很短时间内与外界溶液达到平稳,发生被动吸取;(2) 杜南扩散:植物吸取离子的过程中,即使细胞内某些离子是浓度已经超过外界溶液离子浓度, 外界离子仍能向细胞内移动,这是由于植物细
8、胞是质膜具有半透性,在细胞内含有带负电荷的蛋白质分子(R-),它虽然不能扩散到细胞外,但能够与阳离子形成相应的盐,如与 Na+生成 NaR;(二)主动吸取:概念:养分别子逆电化学势梯度进入植物细胞内的现象;它需要消耗生物代谢能量;特点: 1.养分逆电化学势梯度积存2. 吸取被代谢抑制剂(如KCN)所抑制,吸取需要消耗代谢供应的能量;3. 不同溶质之间有竞争;4. 吸取浓度与细胞外的浓度梯度呈线性关系,吸取具有饱和性;5. 吸取具有挑选性;6. 温度系数高载体学说和离子泵学说1. 载体学说一般认为, 载体是生物膜上能携带离子穿过膜的蛋白质或其他物质;当无机离子跨膜运输时, 离子第一要结合在膜上,
9、 这一结合过程与底物和酶的结合原理相同;尽管对载体的真正性质及类型熟悉很少,但大多数人认为载体是类脂分子,它可以透过生物膜, 在膜内扩散才能强, 可能是磷脂的衍生物或是具有脂类特性的肽;有的资料认为, 载体可能是质膜上存在的某些蛋白质,也可能是酶, 它能与某些特定的蛋白质分子相结合,透过膜运输离子;或是一些在膜内常常发生构型变化的蛋白质分子在它转变其外形及位置时,使离子运输过膜;载体学说是以酶的动力学为其理论依据的;载体学说能够比较圆满的从理论上说明关于离子吸取中的三个基本问题,即:(1) 离子的挑选性吸取;(2) 离子通过质膜以及在质膜上的转移(3) 离子吸取与代谢的关系;载体运输的机理有几
10、种不同的模型,即:载体带着离子在膜内扩散的扩散模型;载体蛋白变构使载体与底物的亲和力儿童将离子释放到膜内的变构模型; 和载体带着离子在质膜上旋转将离子“甩”进质膜内的旋转模型; 在这些作用机理中, 常用扩散模型和变构模型来说明离子的主动运输(吸取) ;总之对物质的跨膜运输来说,一般的养分物质,特殊是离子,运输的主要动力是引起跨膜电位梯度的 H+ ATP酶;离子吸取与 ATP 酶活性之间有很好的相关性;2. 离子泵学说+.质膜上存在致电的 ATP酶质子泵( H ATP酶),H ATP酶水解 ATP,释放能量,向膜外分+泌 H ,从而产生跨膜的电化学梯度(pH 梯度和电位差) H( = pH+ )
11、, H 即是+其它离子越膜进入细胞的驱动力;在 H 驱动下,阳离子即可通过单向转递体(运输蛋白+或离子通道)进入细胞;阴离子和中性分子通过H偶联的共向转递体进入细胞;三、影响养分吸取的因素1. 光照直接影响光合产物的数量,而植物的光和产物(如糖及碳水化合物)被运输到根部,能为矿质养分的吸取供应必需的能量及受体;2. 温度由于根系对养分的吸取主要以来于根系呼吸作用所供应的能量状况,而呼吸作应过程中一系列的酶促反映对温度又特别敏锐,所以, 温度对养分的吸取也有很大的影响;一般在638的范畴内, 养分吸取随温度上升使体内酶钝化,从而削减了可结合养分别子载体的数 目,同时高温使细胞膜透性增大,增加了矿
12、质养分是被动溢泌;这是高温引起植物对矿质元 素的吸取速率下降的主要缘故,低温往往使植物是代谢活性降低,从而削减养分的吸取量;3. 土壤通气土壤的通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸取:一是根系的呼吸作用;二是有毒物质的产生;三是土壤养分的外形和有效性;通气良好的环境, 能使根部供氧状况良好, 并能促使呼吸产生的二氧化碳从根际散失;这一过程对根系正常发育、根的有氧代谢以及离子的呼吸都具有特别重要是意义;根部有氧呼吸所需要的氧气主要是有根际土壤空气供应的;水稻的活体根在有氧和缺氧的条件下, 其呼吸强度大体相同; 离体根在缺氧是条件下,呼吸强度在短时间没急剧减小;4. 土壤 PH土壤反映对植物根
13、系吸取离子的影响很大;PH 对离子的影响主要是通过根表面;特殊是细胞壁上的电荷变化及其与K+,Cu2+,Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的;pH 转变了介质中 H+ 和 OH-的比例,并对植物的养分吸取有很显著的影响;当外界溶液 pH 值较低时, 抑制可植物对 NH4+-N的吸取; 而介质 pH 较高时, 就会抑制 NO3-N 的吸取, 而对 NH4+-N的数量有所增加;5. 土壤水分水分是养分溶解、迁移的介质,土壤中肥料的溶解、有机肥的矿化、养分的迁移都离不开水分6. 离子间的相互作用影响植物对不同离子的吸取,其中比较重要的有颉颃(xi h ng )作用和协同作用五、叶部对养分的吸取叶部吸
14、取养分, 称叶部养分或根外养分, 叶部吸取养分的外形和根部相同;对于植物所需的大量养分元素来讲,叶部养分是补充根部养分的一种帮助手段,而对于大部分微量养分元素来说,叶部养分是补充养分的主要方式之一;第四节 植物对养分的运输与利用质外体和共质体的概念对于植物的吸取和运输而言,植物体可以分为二部分:1) 质外体( Apoplast )指细胞原生质膜以外的空间,包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管;2) 共质体( Symplast )指原生质膜以内的物质和空间,包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等;胞间连丝相邻细胞之间的原生质丝,是细胞之间物质运输的主要通道;第七章 肥料的合理安全施用第一节 肥料合理施用
15、的基本原理一、矿质养分学说(李比希) 植物的原始养分是矿物质;意义:为植物的养分学科的快速进展奠定了基础;二、养分归仍学说(李比希)1. 要点:随着作物的每次收成,必定要从土壤中取走大量养分,假如不正确地归仍土壤的养分,地力就将逐步下降,要想复原地力就必需归仍从土壤中取走的全部养分2. 意义:强调施肥的重要性;养分归仍学说这个学说是 19世纪德国杰出的化学家李比希提出的,也叫养分补偿学说;其主要论点是;作物从土壤带走养分, 土壤中的养分将越来越少, 因此,要复原地力就应当向土壤施加养分, 归仍从土壤中拿走的全部东西,不然产量就会下降;养分归仍学说作为施肥基本原理是正确的;它转变了过去局限于低水
16、平的生物循 环,通过增施肥,扩大了这种物质循环,从而为提高产量供应了物质基础;但它也存在不足和片面的地方: 1、有重点地归仍养分是对的,但全部归仍就是不经济和不必要的,假如土壤耕层积存了丰富的养分,在一段时间内地某些养分可以削减或不施;2、没有看到豆科作物有固氮作用; 此学说片面地认为作物轮换只能减缓土壤耗竭和更加和谐地利用土壤现存的养分而已; 3、施加灰分是必要的,但忽视了增施氮肥;施加灰分只着眼于磷钾等矿质元素上, 也应同时强调增施氮肥和厩肥,生产实践证明,氮肥的增产作用是显著的,仅靠自然归仍仍是不够的, 总之养分归仍学说在生产实践中不断充实和完善,在指导施肥方面作用更大;3. 归仍养分的
17、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, 如能协作施用就可取长补短, 增进肥效, 是农业可连续进展的正确之路,但李比希对有机肥的作用估量不足;三、最小养分律(李比希)1. 要点:作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约;也就是说,打算作物产量的是土壤中相对质量分数最少的养分,最小养分会随条件变化而变化,假如增施不含最小养分的肥料,不但难以增产,仍会降低施肥的效益;2. 意义:强调施肥要有针对性最小养分定律这是指产量高低受作物最感缺乏的养分制约,在肯定程度上产量随这种养分的增减而变化;在施肥实践中应把握以下几点:1、最小养分是指土壤中相对含量最少,不是土壤中肯定含
18、量最少的那种养分;2、最小养分不能用其他养分代替,即使其他养分增加再多,也不能提高产量;3、最小养分是变化的,它是随作物产量水平和化肥供应数量而变的; 4、最小养分不是单一的作用,也必需同进改善影响作物生育的其它因素和其他营养元素;我国在 20最小养分是相对于作物来说, 世纪 50岁月氮素最感不足,土壤供应才能最差的某种养分;施用氮肥作物快速提高;60最小养分也常变化, 岁月磷素不足成了增产的限制因素, 施用磷肥作物明显增产;70岁月我 南方缺钾的问题又突出表现出来;80岁月在某些地区和地块,锌、硼、锰等微量元素成了最小养分,所以,要用进展的观点来认识最小养分律, 抓住不同时期、 不同作物、
19、不同地点的主要冲突, 打算施用什么肥料; 但是, 随着农业生产的进展, 土壤往往从一种进展到多种养分不足,在增施土壤中最小养分时,仍要同时施用土壤中其它不足的养分,甚至改善影响作物生育的其它因素,化肥的肥效才能充 分发挥;四、同等重要律与不行代替律16 种植物必需虽然含量差别很大,然而对于植物的生长发育及各种生命代谢活动都是同等重要;缺某一种元素只能补充该因素而不能补充其他元素来代替;五、酬劳递减律1. 含义: 在技术条件相对稳固的情形下,随着投入量的增加,酬劳是增加的,但随单位投入量的增加,酬劳的增加却是依次递减的;2. 意义:揭示了作物产量与施肥量之间的一般规律;第一次用函数Y=A1-e-
20、cx关系反映了肥料递减规律;使肥料使用由体会型、定型化走向了定量化;3. 完善(费佛尔) : Y=b0+b1x+b2x2按酬劳递减律,过量施肥会造成经济效益下降;因此在施肥时要挑选相宜用量,施少了就化肥增产的潜力尚未发挥出来,施过多了虽可能获得高产量,但运算经济效益, 很可能是多了化肥的成本,增产不增收产品收的不少,但按价格运算却赔了钱;因子综合作用律它是指作物的增产是由于影响作物生长发育和各种因子综合作用的结果,如水分、温度、养分、空气、作物品种、以及耕作条件等,所以,施肥措施必需与其它农业技术措施亲密协作, 就是其它生产因子不变的条件下,肥料养分间的协作施用, 也应当因地制宜地加以运用,两
21、种或两种以下的肥料协作使用,产生的综合作用要比单一肥料复杂得多;其次节 肥料合理施用的原就主要考虑:1. 作物养分特性2. 土壤和气候条件3. 肥力和茬口特性3. 作物养分需求的阶段性植物在生长发育过程中, 要连续不断地从外界吸取养分,以满意生命活动的需要, 这是植物养分的连续性;植物吸取养分的一般规律是前期缓慢,随时间推移并逐步上升,达到最大点,而后又逐步下降;不同的植物以及在不同的生育期,需要肥料的种类和数量有肯定差异,合理的施肥需要考虑植物的养分特点、土壤条件及气候因素,最大限度地满意植物各个时期对养分的需求;植物养分临界期在作物生长发育过程中, 常有一个阶段对某种养分需要的肯定数量虽然
22、不多,但要求却很迫切,此时假如不能满意作物对该种养分的要求,作物的生长发育将会受到严峻影响;也就是说,错过了这个时期,即使大量补给含有这种养分的肥料,也基本无效;这个时期称为作物养分的临界期P185作物养分临界期和强度养分期是作物养分中的两个关键时期,保证关键时期有适量的养分供应, 对提高作物产量有重要意义;但是, 作物养分的各个阶段是相互联系、彼此影响的, 前一阶段养分状况的好坏会影响下一阶段作物的生长与施肥成效;除临界期和强度养分期外,在其它发育阶段中,依据苗情或长相适当地供应养分有时也是必要的;依据作物养分的连续性和阶段性的特点,在农业生产中, 不仅应施足基肥, 为作物整个生育期中养分的
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