第7章植物营养与施肥原理

6植物营养与施肥的基本原理本章提要：本章围绕植物营养的基本规律，介绍植物必需营养元素的概念及其分组，植物根系与根外器官对养分吸收、运输和利用特点及影响其吸收与分配的基因型差异和环境因素。

了解合理施肥应遵循的三项基本原理，即养分归还学说，最小养分律和报酬递减律，掌握确定施肥量、施肥时期和施肥方法的三项技术。

6.1 植物必需营养元素6.1.1 植物必需营养元素概念6.1.1.1 植物体内元素的组成新鲜植物体=水+干物质。

水占鲜体75~95％，干物质占5~25％。

干物质=有机质+矿物质。

干物质中有机物占90~95％，5~10％是无机物。

干物质经灼烧后，有机物质被氧化分解、逸出。

不挥发的残留部分为灰分。

成分包括磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo）、硼(B)、氯(Cl)、硅(Si)、钠(Na)、钴(Co)、铝(Al)、镍(Ni)、钒(V)、硒(Se)等。

植物体内可检出70多种矿质元素。

植物体内吸收的元素，一方面受植物的基因所决定；另一方面还受环境条件所影响。

植物体内的元素可分为必需营养元素和非必需营养元素。

6.1.1.2 植物必需营养元素（essential element）的概念通过营养液培养法来确定植物必需营养元素。

方法是在培养液中系统地减去植物灰分中某些元素，而植物不能正常生长发育，这些缺少的元素，无疑是植物营养中所必需的。

如省去某种元素后，植物照常生长发育，则此元素属非必需的。

1939年阿诺（Arnon）和斯吐特（Stout）提出了高等植物必需营养元素判断的三条标准：第一，如缺少某种营养元素，植物就不能完成其生活周期；第二，如缺少某种营养元素，植物呈现专一的缺素症，其它营养元素不能代替它的功能，只有补充它后症状才能减轻或消失；第三，在植物营养上直接参与植物代谢作用，并非由于它改善了植物生活条件所产生的间接作用。

当某一元素符合这三条标准的，则称为必需营养元素。

植物营养与施肥平衡的核心原理植物如同人类一样，需要各种各样的营养物质来维持生长、发育和繁殖。

这些营养物质在植物体内发挥着不同的功能，从构建细胞结构到参与各种生理生化反应。

施肥平衡则是确保植物能获取到适量且比例合适的各种营养元素的关键，这其中蕴含着诸多核心原理。

一、植物必需营养元素的种类与功能植物需要多种营养元素，其中大量元素包括氮、磷、钾。

氮是植物体内许多重要有机化合物的组成成分，如蛋白质、核酸等。

氮素充足时，植物枝叶繁茂，叶片浓绿。

磷参与植物体内能量代谢、遗传物质的组成等过程。

缺乏磷时，植物生长迟缓，叶片可能会呈现暗绿色甚至发紫。

钾在调节植物细胞渗透压、促进光合作用产物的运输等方面有着重要作用。

缺钾的植物叶片边缘容易发黄、焦枯。

除了大量元素，植物还需要微量元素，如铁、锰、锌、铜、硼、钼、氯等。

虽然这些元素植物需要量极少，但它们在植物体内同样不可或缺。

例如，铁是植物叶绿素合成所必需的元素，缺铁会导致叶片失绿黄化。

硼对植物的生殖生长影响很大，缺硼时植物花而不实。

二、营养元素的相互关系协同作用不同营养元素之间存在协同作用。

例如，氮和磷配合施用时，能够促进植物根系的生长发育。

氮为根系生长提供物质基础，磷则有助于根系细胞的分裂和分化。

钾与氮的协同作用能提高植物的抗逆性，在适量钾的存在下，植物对氮的吸收和利用效率更高。

拮抗作用某些营养元素之间会有拮抗作用。

比如钙和钾，当土壤中钾离子浓度过高时，可能会抑制植物对钙的吸收。

这是因为它们在离子通道的吸收过程中存在竞争关系。

过量的锌也可能会影响植物对铁的吸收，因为它们在植物体内的转运机制有部分重叠。

三、土壤肥力与施肥平衡土壤是植物获取营养元素的重要来源。

土壤肥力状况直接影响植物对营养元素的吸收。

肥沃的土壤含有丰富的有机质、大量元素和微量元素。

随着农业生产的不断发展，土壤肥力常常因为过度耕种、不合理施肥等原因而下降。

土壤的缓冲能力土壤具有一定的缓冲能力，能够在一定范围内调节土壤溶液中营养元素的浓度。

第七章土壤与植物氮素营养及化学氮肥第一节土壤氮素营养一、土壤中氮素的来源及其含量（一）来源1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料2. 动植物残体的归还3. 生物固氮4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N(二)、土壤氮素的含量1 土壤氮素的含量土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、气候等影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及灌溉等措施的影响。

我国自然植被下土壤表土中氮素的含量与有机质含量密切相关。

我国土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南增加一般农业土壤耕层氮素含量在0.5-3.0g/kg之间。

较高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。

表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。

(三)、土壤中氮的形态1. 无机氮吸附态土壤胶体吸附(1～2％) 固定态2：1型粘土矿物固定水溶性速效氮源<全氮的5%2. 有机氮水解性缓效氮源占50～70%(>98%) 非水解性难利用占30～50%离子态土壤溶液中（1）土壤无机态氮:位于粘土矿物晶层间的固定态铵是数量最大的一部分。

（1）土壤无机态氮交换性NH4+、溶液中NH4+和NO3-最易被植物吸收，一般为几个mg/kg，具有重要的农学意义。

土壤无机氮还包括NO2-,一些含氮气体，如NH3、N2O、NO、NO2等。

N2O是温室气体之一。

（2）土壤有机态氮一般情况下土壤有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。

土壤有机态氮的组成较为复杂，以前已分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、氨基糖，嘌呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及其衍生物、磷脂、各种胺、维生素等。

绝大多数有机态氮存在于土壤固相中，只有很少量的存在于土壤液相中。

(四)、土壤中氮的转化NH3 N2、NO、N2O矿化作用硝化作用生物固定有机质铵态氮硝态氮有机氮生物固定硝酸还原作用吸附态铵水体中的硝态氮或固定态铵（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）与生物固持作用矿化作用：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解生成氨的过程。

植物营养与施肥原则物质和能量的“ 大循环人类施肥活动根本目的是调节这一环节,向自然界获取更多的能量。

第一节植物的营养成分一. 植物体的组成植物体：水(75-95%) 干物质(5-25%) (占鲜体重)干物质：挥发性气态元素: C、H、O、N (90%以上) 不挥发物质(灰分) :P、K、Ca、Mg、S、Fe、 Mn、Cu、Zn、Mo、B、Cl、Si、Na、Co、 Al、Ni、V、Se等。

目前已在植物体内检出70余种矿质元素.盐土中生长的植物含Na多酸性土壤上的植物含Al多水稻、小麦等禾谷类作含Si多马铃薯、甘薯含K多豆科作物含N多二. 营养元素的分类(一) 必需营养元素营养元素在植物体内的含量不同，所引起的作用也不同，有些是偶然进入植物体内，有些元素在植物体内含量很少，但是是不可缺少的（溶液培养可以鉴别）必需营养元素的三个依据1. 如缺少某种营养元素,植物就不能完成生活史;2. 必须营养元素的功能不能由其它营养元素代替;3. 必须营养元素直接参与植物代谢作用.目前已发现16种必需营养元素:大量营养元素：C H O N P K Ca Mg S (占植物干重的0.1%以上)C ( 1800 )、 N(1804)、P ,K, Ca, Mg ,S ( 1938 )微量营养元素：Fe Mn Cu Zn B Mo Cl(一般占植物干重的0.1%以下)大量与微量没有严格的界限,随着环境的变化微量元素含量可超过大量元素含量。

两个重要的定律同等重要律:必需营养元素在植物体内不论数量多少都是同等重要的。

不可代替律:任何一种营养元素的特殊功能都不能为其它元素所代替。

(二)有益元素在16种营养元素之外，还有一类营养元素，它们对一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，但不是所有植物所必需，人们称之为“ 有益元素”。

其中主要包括： Si Na Co Se Ni Al 等。

水稻Si、固氮作物Co、甜菜Na等。

第7章植物生产与合理施肥教学目标：◆掌握：植物必需营养元素的种类，主要营养元素的生理作用及缺素症的诊断；常用化学肥料、有机肥料、复合肥料的种类、特点及施用方法。

◆理解：植物对矿质营养的吸收原理；主要营养元素在土壤中状况；配方施肥的基本原理与方法。

◆了解：常见植物缺乏症状。

◆学会：土壤速效N、P、K含量的测定；化学肥料的定性鉴定。

教学时数：14学时教学方法：理论讲授10学时、技能训练4学时教学内容：第一节植物生长发育与营养元素教学重点：◆植物必需营养元素的种类及一般生理作用。

◆确定植物必需营养元素的标准。

◆N、P、K在植物体内的生理作用及缺素症诊断。

◆配方施肥的基本原理、基本方法及施肥量的计算。

教学难点：◆主要营养元素缺乏症的诊断。

◆配方施肥基本方法及施肥量的计算。

一、植物生长发育必需的营养元素（一）植物必需营养元素1．概念碳、氢、氧、氮为能量元素或气态元素。

燃烧后残留下来的主要是磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、硼、氯、硅、钠、硒、铝等为矿质元素或灰分元素。

其中只有十几种是植物生长发育所必需的，称为必需营养元素。

2．判断标准确定植物必需营养元素应符合三条标准：①对所有植物完成其生活周期必不可少的；②其功能不能由其他元素代替，缺乏时会表现出特有的症状；③对植物起直接营养作用。

3．种类碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）、硫（S）、氯（Cl）、铁（Fe）、锰（Mn）、硼（B）、锌（Zn）、铜（Cu）、钼（Mo）。

4．类型碳、氢、氧、氮、磷、钾等为大量元素；铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯、镍等为微量元素；镁、钙、硫等为中量元素。

氮、磷、钾等为“肥料三要素”。

（二）植物矿质营养吸收原理1．植物吸收养分的形态2．植物根部营养（1）土壤中养分向根表迁移三种途径：截获、质流和扩散，其中质流和扩散是主要形式。

一般土壤中移动性大的离子中NO3－、Ca2＋、Mg2＋等主要通过质流迁移到根表；一般土壤中移动性小的离子如H2PO4－、K＋、Zn2＋、Cu2＋等以扩散移动为主。