2023年微量元素肥料与现代农业生产.doc

微量元素肥料与现代农业生产 1、微量元素肥料与农作物生长 地球上自然存在的元素有82种，其余的为 人工合成。然而植物体内却有60余种化学元素，到目前为至，被证明是必需元素的有20多种。在必须元素中，C、H、O三种元素占植物体干重的95%以上，它们主要来源于空气和水。N、P、K占植物体干重的千分之几或百分之几，它们主要来源于土壤和空气。这两类元素对作物来说需要量大，称为大量元素；Ca、Mg、Sn、Si的含量约为作物干重的千分之几，称为中量元素。而含量在0.001-0.0001%的元素为微量元素。大量元素和中量元素早已为人们所熟知并已进入正常使用，而微量元素因其量“微〞一直处于被遗忘的角落，直到最近几十年，才被人们逐步认识，其量虽“微〞，但和大量元素一样各自承当着生命过程的重要角色。微量元素是酶、维生素、激素的重要组成局部，直接参与有机体的代谢过程，一旦缺少，轻那么影响农作物生长发育，造成减产欠收，重那么颗粒无收。农业科学家把必需元素肥料的这种相互关系归纳为肥料的三大定律：〔1〕同等重要律，即大量元素与微量元素同等重要，缺一不可；〔2〕不可代替律，各种营养元素不能相互代替，缺什么元素肥料就必须施用什么元素的肥料；〔3〕最小养分律，要保证作物正常生长发育并获得高产，必须满足它需要的一切营养元素，其中一个达不到需要的数量，生长就会受到影响，产量就会受到最少营养元素的限制。 作为植物生长的必须微量元素，还必须具备三个条件，〔1〕这种元素是完成作物生长周期所不可缺少的，；〔2〕缺少时表现出专一的缺素症，只有补充后才能恢复正常生长，其它元素不能代替；〔3〕在作物营养上具有直接作用的结果，而并非由于该元素改善了作物生长条件所产生的间接效果。满足以上称为微量元素。需要向土壤补充这种微量元素的物质叫微量元素肥料。 到目前为至，按照上述三种原那么，被世界公认的微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl等七种元素。 必需营养元素的平衡供给，是农作物持续高产的根本保证，土壤营养元素能按农作物需要平衡供给，植物就会按比例吸收，产量就高，肥料利用率也高，反之产量就低，肥料利用率也低，而某一元素吸收过多，那么可引起代谢紊乱。偏施N肥，作物病害增加，容易引起Fe、Ca、Mg、K、S的缺乏而造成减产，同时，蔬菜中亚硝酸盐含量升高，对人体健康不利；P过多就会引起Zn、Fe、Cu、Mg的缺乏。德国科学家李希比最早提出最小营养分律：当营养环境中缺乏某个必须营养元素时，作物产量首先受到这个元素制约，产量那么随着它的增加而提高。如果把农作物所需要的各种元素比做组成木桶的木板，那么这个木桶的盛水量，决定于那块最短的木板。由此可见，并不因其量“微〞，而认为是其“微〞缺乏道，它是农业生产可持续开展的重要因素。 美国是世界上生产和施用微量元素肥料最多的国家，产品达50余个，产量近200kL/u。前苏联仅次于美国，其次是日本、德国。我国微量元素肥料生产起步较晚，1960年开始试验研究，1970年农业部和中国科学院相继发现作物有缺Zn、B、Mn的病症引起重视，1980-1981年配有微量元素的复合肥进行田间试验，取得了明显增产效果。1981年国家经委联合召开全国第一次微量元素肥料会议，从此微量元素的开展步入正常轨道，微量元素肥料成为肥料家族的重要成员，在化肥工业中占有一席之地。 2、微量元素在自然界的循环 土壤是植物所需微量元素的天然宝库，植物从土壤中吸收必须的养分，维持其生命运动过程，并存储于茎、叶、果实中。植物的果实作为动物的食品，微量元素那么从植物转移到动物体内，一局部随粪便排除体外，最终归还土壤。动物的一局部成为人的食品，一局部死亡后尸体腐烂，其微量元素又进入土壤，如此形成了一个自然循环体系。 人 动物、 植物 土壤 图1 微量营养元素在自然界的循环 在自然界循环体系中，植物营养体系是一种低水平的物质循环，依靠干物质的残花、落叶、动物的粪便、尸体等自然物质归还土壤。在这一循环中只有局部参与循环，还有一局部因为各种因素，变为植物不能吸收的矿物质，原始的平衡不断遭到破坏。随着世界人口的迅速膨胀和人类生活水平的迅速提高，人们需要从土壤中获得比过去更多更好的粮、棉、油、菜、果等各种农作物产品。土壤中的微量元素与其它元素一样，已无法满足这种迅速增长的需要。N、P、K等常量元素的大量使用，更加剧了这种原始平衡的破坏，人类只有设法向土壤补充日益贫乏的微量营养元素，才可能维持这种平衡，以保证土壤能为作物正常生长提供足够的微量元素。所以，及时适量地施用微量元素肥料，成为维持这种平衡的重要手段。 动植物所必须的微量元素，大局部是相似的。 动植物所必需的营养元素 元素 高等植物 人和动物 常量元素 C、H、O、N、Ca、P、Mg、K、S、Si C、H、O、N、Ca、P、Mg、K、S、Na、Cl 微量元素 B、Cl、Mu、Sn、Mn、Cu、Zn、V、Cu、Fe Fe、P、Br、Co、I、Ni、Cu、Se、Sn、Mn、V、As、Mo、Cr、Al、Zn、Ba、Sr 土壤微量元素的缺乏，常引起植物体含量的缺乏。植物含量的缺乏将引起动物和人体微量元素的缺乏，最终导致人类疾病的发生，形成恶性循环。类似这种情况在国外都有发生。1960年初期，在伊朗有一种青春期营养侏儒综合症，病人身体矮小、肝脏肿大、食欲低下、贫血、性发育不良。经科学考察发现，原来这一地区的土壤缺锌，这些病人以当地谷物为主食，加上食物中大量的植酸盐和纤维更影响了微量旬元素的吸收利用，使这一 类地区都发生了有锌缺乏引起的营养性侏儒综合症。土壤中严重缺乏某种元素时，常常导致一些地方性疾病的发生。 表2、食物中微量元素补给与人体健康的关系 元素 适量的作用 量缺乏的影响 量过多的影响 铜 血红蛋白的生成，血红球成熟，细胞内氨化代谢正常 贫血，心脏肥大、婴儿发育慢 低血压、呕血、巷疸 锌 活化碳酸纤酶、羟基陇酶，有益皮肤、骨骼、生殖。 骨骼发育不良，伤口愈合慢。 恶心、呕吐、腹泻、便血。 锰 活化精氨酸酶、磷酸酶、羟化酶 骨骼生长不良，生殖功能紊乱。 肌肉活动不协调，神经衰弱。 铁 形成血红蛋白、肌红蛋白，帮助氧气运输。 贫血 肠道出血，肝大 由此可见，土壤中可给性营养元素是否充足、平衡，关系到农作物能否稳产高产，更关系到这个循环中人和动物的健康，某一元素的缺乏都可引起生理机能的破坏。一些兴旺国家的经验告诉我们，不仅应该将作物从土壤中吸走的营养归还土壤，而且应该把土壤肥力提高到与植物生理特性和经济制度相适应的最高水平，而微量元素的补给尚为到达相应的水平。 由于生态学、环境科学、生物地球化学、酶学、地方病学的开展，微量元素已成为土壤科学的生长点。土壤是保持微量元素平衡的首要环节，是微量元素参与自然循环的出发点，向土壤补充微量元素肥料，已成为现代农业集约生产的重要标志。 3、土壤及农作物缺乏微量元素的原因 4、微量元素在植物体内的生理功能 4、1微量元素的吸收形态 植物只能吸收能溶于水的显离子态或鳌合态的元素。 土壤中不溶于水含微量元素的各种盐类和氧化物，那么不能被植物吸收，所以以离子态施入土壤的微量元素极易与土壤中的 CO、PO、SiO等固定，成为难溶性的盐，金属鳌合物那么可防止这一现象的发生。 4、2锌的生理作用 锌参与生长素〔吲哚乙酸〕的形成，催化二氧化碳的水合作用，促进碳水化合物向繁殖器官输送。锌是多种酶如谷氨酸脱氢酶、苹果脱氢酶、二肽酶、磷脂酶的的组成成分，他们对植物体的物质水解、氧化复原过程和蛋白质合成起重要作用。缺锌引起光合作用降低，氮素代谢紊乱，氨的大量积累、植株失绿。锌素营养与核糖核酸的形成有密切关系，缺锌那么核糖核酸减少，植株生长发育不良，产量降低。 4、3硼的生理作用 硼参与碳水化合物在植物体内的分配与运转，缺硼叶片中的光合产物运输不出去而使叶片增厚；硼参与细胞壁的形成，可促进分生组织迅速生长，缺硼对根尖和茎尖的细胞分化和伸长受阻，以至枯萎；硼对花粉萌发、花粉管生长和受精过程以及种子形成都有激发作用和较大影响，缺乏那么产生油菜“花儿不实〞、麦类“小花不孕〞和棉花“蕾而不花〞的现象；硼促进维生素丙1抗坏血酸的形成，可提高植物抗性。缺硼易发生洋芋疮痂病、甜菜腐心病、萝卜褐腐病、红薯褐斑病、芹菜折茎病等。 4、4铁的生理作用 铁酶常居于某些重要氧化复原酶结构上的活性部位，起电者子传递作用，促进各类物质代谢中的氧化复原反响；铁参与叶绿素的形成，同时影响所有能扑获光能的器官，包括叶绿体、叶绿素蛋白络合物、类胡萝卜素以及与此相结合的电子载体，缺铁那么叶片失绿；铁参与硝酸与亚硝酸的复原作用，铁氧蛋白是豆科作物根瘤菌中豆血红素的成分，铁又是Fe-Mo固氮酶的成分，缺铁时，生物固氮量减少，植株矮小，呼吸作用的传递体如细胞色素〔包括a、b、c〕含有铁，如缺铁呼吸作用受阻，影响ATP的形成；铁也是磷酸蔗糖的活化剂，缺铁影响蔗糖的形成。 4、5钼的生理作用 钼参与共生固氮 和蛋白质的形成，钼是硝酸复原酶的组成成分，促进植物体内NO3-N转变成NH-N。在合成蛋白质的整个过程中，钼都有作用；钼也是固氮酶的组成成分，钼-铁蛋白起固氮作用，而钼处于固氮活性中心部位，所以，钼营养对共生固氮细菌和自生固氮细菌都具有特殊意义，豆科作物含钼较多，且多集中于根瘤内，钼素不仅能促进根瘤的产生和开展，还直接影响根瘤菌的固氮活性。缺钼豆科作物的根瘤发育不良，根瘤小而少，固氮能力弱。 4、6锰的生理作用 锰参与光合系统中的光分解，与细胞膜牢固结合的锰是光合系统中Ⅱ中电子供体的主要局部。锰能提高植株的呼吸强度，可增加二氧化碳的同化，也可促进碳水化合物的水解；锰能调节植物体内的氧化复原过程，如植物体吸收硝酸态氮时，锰起复原剂作用，而在吸入铵态氮时，那么起氧化剂作用，；锰是核糖核酸酶的活化剂，又是二肽酶、精氨酸酶的活化剂，它能促进氨基酸合成肽键，有利于氨基酸的合成，它也能使肽键水解，生成氨基酸，输送到新生器官和生殖器官，再合成为蛋白质。锰还能促进种子萌发和幼苗早期生长，它不仅对胚芽鞘延伸有刺激作用，而且加快种子内淀粉和蛋白质的水解过程，促使单糖和氨基酸的供给及时，对幼苗生长有利。 4、7铜的生理作用 铜在叶绿体的含量相当高，对叶绿素和其它算色素起稳定作用，并参与植物的光合作用，铜是叶绿体蛋白质体兰素的组成成分，质体兰素是构成联结光合作用的两个光化系统的电子输送键的一局部。含铜的酶能催化分子氧中两个原子的复原反响，一个氧原子羟化，而另一个氧原子那么生成水。含铜酶有催化脂肪酸的去饱和作用和羟化作用。铜参与蛋白质和碳水化合物的代谢，缺铜那么植株体内的DNA的含量低，复原糖的含量也低，有抗酸和天门冬酰铵积累，因而影片失绿枯黄，铜参与豆血红蛋白的合成作用。 4、8微量元素于酶的活性 近代研究证明，植物体内微量元素多为酶和辅酶的组成成分，具有多种生理功能，在物质代谢中起催化作用，铁蛋白起电子传递作用，钼-铁蛋白起固氮作用，而且只有两者同时存在才能起固氮作用，而有些时候，它们中的两个或两个以上的元素，又可能在一个生化工程中起作用。 5、 6、 7、微量元素的合理施用 微量元素依靠自然循环补充，已无法适应现代农业高产稳产的需要，合理补充在自然循环中造成的不平衡是不可缺少的重要手段。植物缺素的表现以及现代化手段快速土壤分析，给合理施用微量元素肥料提供了科学依据。合理实用微量元素肥必须注意以下问题： 〔1〕根据土壤的具体情况，测土施肥，有的放矢。如前所述，测土施肥是施肥的前提。搞好土地勘查是科学施肥的根底，应根据土壤中微量元素的丰缺程度来决