【教学课件】第八章植物营养与肥料部分.ppt

1,复习回顾1、2,成土因素成土过程土壤剖面典型农业土壤的剖面层次典型森林土壤的剖面层次土壤退化的三种类型是指（）（）和（）。一般最基本的三个土壤发生层次（）（）和（）,粘化过程熟化过程钙化过程潴育化过程,2,土壤分布规律,1.水平地带性2.垂直地带性3.土壤区域地带性：显域土:如红壤、黄壤、棕壤、褐土.隐域土：如沼泽土、盐碱土等.泛域土：分布于任何地带的隐域土,3,复习回顾,根外营养离子协助作用必须营养元素的判断标准？,根系吸收矿质养分的过程,5,植物必需营养元素有 种，有益元素？根系获取养分的方式:、和。植物吸收养分的方式有 和。,返回,复习回顾,本章 植物的营养成分（植物必需营养元素）植物对养分的吸收影响植物吸收养分的环境条件(元素间的相互关系)植物的营养特性（施肥的关键时期）合理施肥的基本原理,7,第二篇 肥料基础理论,植物营养与肥料 内容结构,第8章 植物营养与施肥原理第9章 植物氮素营养与氮肥第10章 植物磷素营养与磷肥施用第11章 植物钾素营养与钾肥第12章 植物钙镁硫硅营养及其肥料施用第13章 植物微素营养及其肥料第14章 有机肥料第15章 复混肥第16章 新型肥料与施肥新技术,按组成可把肥料分为三大类：,铵态氮肥：NH3.H2O NH4HCO3(NH4)2SO4 氮肥 硝态氮肥：NaNO3 Ca(NO3)2 NH4NO3 酰胺态氮肥：CO(NH2)2 水溶性磷肥：过磷酸钙 重过磷酸钙 磷肥 弱酸溶性磷肥：钙镁磷肥 沉淀磷肥 化学肥料 难溶性磷肥：磷矿粉 骨粉 钾肥：硫酸钾 氯化钾 微肥：ZnSO4 Na2B4O7.H2O CuSO4 FeSO4.7H2O肥料 化成：磷酸二氢钾 磷酸氢二铵 复合(混)肥：混成：各种作物专用肥 生物肥料：磷细菌肥 生物钾肥 固氮菌肥 有机肥料：人畜粪尿 厩肥 绿肥 杂肥,10,第八章 植物营养与施肥原理,第一节 植物的营养成分及养分的吸收第二节 影响植物吸收养分的环境条件 第三节 植物的营养特性 第四节 合理施肥的基本原理,作业与复习思考题,参考文献,11,8.1 植物的营养成分及养分的吸收,重点：植物必需的营养元素及标准；根系对养分的吸收及叶部吸收的作用。难点：根系吸收、运输离子态养分的机制植物的元素组成植物必需营养元素根部、叶部营养,p166,一.植物的元素组成,7595水分,525干物质,p166,13,其他元素,必需营养元素非必需营养元素 有益元素 其它元素,植物的营养成分,14,二.植物必需营养元素,（一）标准1.判断的三条标准:1.缺乏某元素，不能完成生活周期必要性；2.缺乏出现特有的症状，只有补充缺乏的元素，症状才能减轻或消失专一性；3.起直接营养作用直接性。,p167,15,2.有益元素（“农学必需元素”）,非必需营养元素中对某些植物生育有益或必需的一些元素。Na、Si、Co、Se例：豆科作物-钴；藜科作物-钠；硅藻和水稻-硅黄芪、紫云英 Se,（2）有益元素的种类和功能元素名称 主要生理功能 主要受益植物 硅增强植物的硬度 禾本科植物(如水稻、小麦、大麦)钴维生素B12合成 豆科固氮植物调节酶或激素活性(必需)钠参与C4或CAM光合途径 C4或CAM类 代替钾参与细胞渗透压植物(如甜菜等)调节、部分酶激活 钒促进氮代谢一般植物促进铁吸收 铝（尚未明确）喜酸性植物(如茶树),17,盐土中生长的植物含Na多,18,酸性、微酸性土壤上的植物含Al多南北茶,19,水稻、小麦等禾谷类作含Si多,20,块根块茎马铃薯、甘薯含K多,21,豆科作物含N多N肥加工厂,22,1.种类 目前确定的高等植物所必需营养元素有17种。,（二）必需营养元素的组成,23,2.分组和来源,大量元素(0.1%以上),C、H、O 非矿质元素（天然营养元素）来自空气和水,N、P、K 植物营养三要素 或肥料三要素,Ca、Mg、S 中量元素,Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、Ni,微量元素(0.1%以下),矿质元素来自土壤,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 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,3.肥料三要素 three essentials of fertilizer N、P、K Why?4.植物营养元素的同等重要律和不可代替律,26,三.植物的根部营养,植物对养分吸收养分进入植物体内的过程.,根系对养分的吸收养分在植物体内的运转和利用,p168,（一）根吸收养分的部位和形态,1.吸收部位离根尖10以内根段吸收养分最多即根尖的根毛区。2.吸收养分的形态,气态,离子态：,有机分子态,28,（二）土壤养分向根表迁移的途径,一般有三个途径：即截获、扩散和质流。1.截获（Interception）植物根系与土壤养分直接接触而获取养分的方式。实质：接触交换数量：约占（0.210%）,p169,29,2.质流（Mass flow）,定义：土壤中养分随水流动到达根表的方式。长距离的养分迁移方式。推动力是蒸腾作用所引起的水势差 影响因素：蒸腾作用和离子浓度迁移的离子：氮(硝态氮)、钙、镁以质流为主.,p169,30,3.扩散（Diffusion）,定义 养分从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。推动力是养分浓度差 影响因素：迁移的离子：磷、钾、氮短距离养分的迁移方式（0.1-15）.,p169,植物根获取土壤养分的模式图(1.截获 2.质流 3.扩散),土壤养分向根表面迁移,32,问题：,植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面？1.截获：钙、镁(少部分)2.质流：氮(硝态氮)、钙、镁、硫3.扩散：氮、磷、钾,33,（三）根部对无机态养分的吸收,养分由根系表面进入细胞质膜内有两个途径,p170,（三）根部对无机态养分的吸收,被动吸收定义：顺浓度梯度吸收养分的过程。特点：不需能量，无选择性顺浓度梯度进行.机理:道南扩散和离子交换,p170,根系与土壤溶液中的阳离子交换示意图,H+K+根 H+K+Ca2+NH4+根 Ca2+4H+H+NH4+H+H+H+,养分进入质外体（自由空间）了解,养分离子能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入质外体也被称作自由空间。到达根系表面的养分必须穿过自由空间，才能进入细胞膜。对于植物的吸收和运输而言，植物体分为二部分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。,p171,38,2.主动吸收,定义：养分离子逆浓度梯度进入植物细胞内的现象特点：消耗能量选择吸收逆浓度梯度机理:载体学说和离子泵学说,p170,养分进入共质体,养分需要通过原生质膜才能进入共质体原生质膜的特点：具有选择透性的生物半透膜原生质膜的结构：“流动镶嵌模型”原生质膜是一个具有精密结构的屏障，对不同的物质具有不同的透性。一些亲脂性非极性分子或不带电的极性小分子能溶于双层磷脂层中，因而能以扩散的形式透过质膜。而极性大分子或带电离子则要借助膜上的某些物质才能透过。这种借助膜上物质进行穿透的过程叫运输（transport）。对植物而言，习惯上也叫吸收（absorption）。,40,生物膜的流动镶嵌模型：,载体学说,42,（四）植物根系对有机态养分的吸收,1.根系吸收有机养分的特点：脂溶性越强，越容易吸收（脂质假说）小分子有机物易透过膜，大分子有机物难透过膜（分子筛假说）有被动吸收，也有主动吸收现象胞饮作用2.植物可吸收的有机态养分的种类：氨基酸、酰胺、植酸等。,五、植物叶部对养分的吸收,（一）根外营养 植物通过叶部吸收养分的现象.机理：被动吸收和主动吸收（二）根外营养特点：直接吸收；用肥经济:吸收速度快辅助性的施肥方法。,p173,44,（三）适宜根部追肥的条件,1.基肥严重不足，明显脱肥现象；2.出现营养缺素症；3.植株过密，无法开沟施肥；4.遭遇自然灾害或严重伤害；5.深根系植物。微量元素，是常用的一种施用手段,45,（四）叶部营养的影响因素,1.喷施部位及次数叶片类型 一般双子叶植物单子叶叶的年龄：幼叶比老叶吸收能力强叶片结构看：背面正面均匀喷于叶、花、果上，尤其是叶片的背面移动性差，增加喷肥的次数，尤其是新叶，单子叶要加大浓度,p173,46,营养元素的移动性与再利用程度的关系,2.溶液浓度及pH,浓度：一般养分进入叶片的速度和数量随浓度升高而升高大量元素 0.52%微量元素 0.020.5%pH,如供给A+，则pH应微碱性,如供给A-，则pH应微酸性,在中性范围内,p173,48,3.喷施时间,湿润时间越长越好（0.5h1h）,措施,喷施时间的选择无风傍晚或阴天,添加湿润剂0.10.2洗涤剂或中性皂,（如中性洗衣粉25-40g/60kg溶液）,p173,49,4.养分种类,不同溶液组成叶片吸收速度不同钾肥 KClKNO3KH2PO4氮肥 尿素硝态氮肥铵态氮肥 尿素进入叶片速度是其它离子的10-20倍,p173,50,根外营养注意问题,（1）注意营养液的种类，浓度，PH值要适合植物要求；（2）喷施时间；（3）喷施部位；（4）喷施次数。,如何提高根外追肥的效果？,51,六.离子间的相互作用,1.离子协助作用一元素促进植物对另一元素吸收。表现：阴离子与阳离子之间如NO3-、SO42-等对阳离子的吸收有利,维茨效应 二价或三价阳离子对一价阳离子，如Ca2+、Mg2+、Al3+等能促进K+、NH4+的吸收,p177,52,2.离子拮抗作用,介质中某一离子存在能抑制另一离子的吸收 表现：阳离子与阳离子之间或阴离子间 MgCa，NO3-PO43-SO42-，P Zn拮抗作用和协同作用可发生在两元素之间，也可发生在三种元素之间。均可能有有利或不利两方面。,p146,返回,53,小结：,内容及重点：植物的营养成分（植物必需营养元素）植物对养分的吸收（吸收的机理）根系对养分的吸收叶部对养分的吸收离子间的相互作用,54,8.2 影响植物吸收养分的环境条件,外因（环境因素）,光照温度水分和通气条件酸碱度离子浓度,p174,一.介质中的养分浓度（适宜）,要求土液中养分浓度维持在适宜水平。过低：吸收困难；过高：造成盐害。,KCl和NaCl浓度对离体大麦根吸收K+和Na+速率的影响,p145,二.温度（呼吸作用）,在适宜温度范围内，温度增加，植物吸收养分速度快，数量多；638范围内，温度升高，吸收养分速度加快（呼吸作用增强，吸收养分能力随着加强）最适土壤温度 1525,三.光照光合作用：光合磷酸化ATP影响养分的吸收。光合作用（养分的主动吸收）,四.土壤水、气状况,溶剂影响养分浓度，从而影响养分吸收。养分补给；养分淋失 影响土壤养分的有效性，间接地影响养分的吸收。通气有利于有氧呼吸，产生ATP，有助于养分的吸收,田间持水量的6080%，水、气协调,五.土壤的氧化还原状况,如Eh低，养分呈还原态，除NH4+、Fe2+、Mn2+外，许多养分的还原态对植物吸收是无效，甚至是有害的。六.土壤反应（pH）pH 改变了介质中H+和OH-的比例，影响植物吸收离子种类和数量。最适pH范围 6.57.0（）,营养元素土壤中有效含量 较多时的pH范围氮 5.58.0钾、钙、镁 6.0磷 5.57.0硫 5.5铁、锰、锌 铜、钴 6.0硼 5.07.0总的来说，pH5.57.0时，各种养分的有效性均较高,pH值,土壤反应和植物有效养分含量的关系,微量元素的有效性,土壤pH,5 6 7 8,Zn、Fa、B、Mn、Cu,Mo,微量元素的有效性和土壤pH的关系,返回,外部溶液的pH及Ca2+的供应对大麦根K+净吸收率的影响,返回,64,8-3 植物的阶段性,一.植物营养的共性和个性二.植物不同生育期的营养特性三.植物营养与根系特性重点：主要掌握营养临界期、最大效率期两个重要的施肥时期,一.植物各生育期对养分的要求,生长期植物营养期：,p356,连续性阶段性,二.植物营养关键时期,1营养临界期某种养分缺乏、过多或比例不当对植物生长影响最大的时期。一般在生育前期（幼苗期）2最大效率期指某种养分能够发挥最大增产效能的时期一般在营养和生殖生长并进期。植物营养的两个关键时期，是施肥关键期，对提高产量有重要意义。施足基肥、重视种肥和适时追肥。,67,8-4合理施肥的基本原理,一.合理施肥的基本理论二.施肥技术重点：施肥基本原理的内涵及施肥量的确定方法,68,一.合理施肥的基本理论,（一）养分归还学说（法国化学家李比希）1.主要内容随着作物收获，从土壤中带走某些营养物质导致肥力下降。维持一定产量水平，需要恢复肥力。肥力的恢复根本方法是施肥。2.指导作用需要施肥 通过施肥补偿养分亏损。,从土地取去的东西全部归还？,69,(二）最小养分律（李比希）,1.要点：最小养分是指相对含量最小而非绝对量最少 产量的高低受土中最小养分制约。最小养分会随条件变化而变化增施非最小养分是无效的2.指导作用强调施肥要有针对性即“施用什么肥”。,最小养分律示意图,最小养分随条件而变化的示意图,71,（三）限制因子律（布来克曼）,最小养分律的扩大和延伸1.主要内容：作物丰产是各种因子（水分，养分，温度，空气，光照，品种，耕作措施等）综合作用的结果，其中必有一个起主导作用的限制因子，产量也在一定程度上该种限制因子的制约。2.指导作用意义：施肥既要考虑各种养分供应状况，又要注意与生长有关的环境因素。,72,（四）报酬递减律反映投入与产出关系,1.含义：在技术条件相对稳定的情况下，总产量随施肥量的增加而增加，但单位施肥量的增产量却是依次递减。,73,报酬递减律示意图,Y=A(1-e-cx),74,施肥量与边际产量的关系,Y=b0+b1x+b2x2,75,3.施肥实践中的指导作用,计量施肥改进施肥技术，提高肥效。简言之：施多少肥报酬递减律告诫我们施肥要有限度，不是施肥越多越增产，超过合理施肥量上限就是盲目施肥,76,二、施肥量的确定方法,（一）计量施肥（配方施肥）是根据作物的需肥规律，土壤供肥特性与肥料效应，在以有机肥为基础的前提下，产前提出氮、磷、钾和微肥的适宜用量和比例及其相应的施肥技术,p184,（二）施肥量的确定方法,作物种类及品种、产量水平、土壤肥力状况、肥料种类、施肥时期以及气候条件等。1.定性的丰产指标法简单易行，但比较粗糙。低级：施用养分量=2需养分量中级：施用养分量=需养分量高级：一般不施,p184,2.肥料效应函数法,通过试验拟合肥料效应方程，计算施肥量方法较复杂，不易掌握。其数学模型为：abxcx2b0b1xb2x2b3z+b4z2+b5xz边际产量：Y 边际收益=边际成本边际收益：Y.PY 边际成本:X.PX平均产量：施肥增产量/施肥量,p185,一元肥料增产效应的经济分析,第二阶段 第三阶段 第一阶段 A y0 边际产量 D 平均产量 0 施肥量 x,c,B,80,经济最佳施肥量：,边际产量=边际成本时，利润最大 yPyxPx y/xPx/Py 微分得：dy/dxPx/Py,81,abxcx2dy/dx=b+2cx因为dy/dxPx/Py 所以b+2 cx0Px/Py,一元方程求导：,82,即达到最高产量时边际产量等于零的施肥量.dy/dx0 b+2 cx0 b，c为已知值，代入可求出x即最高产量的施肥量。即：,求最高产量时的施肥量,3.养分平衡法（目标产量法）,目标产量根据土壤肥力水平确定。建议：前三年最高产量目标产量或前三年平均产量基础上增加10%-15%作为目标产量。,P376,84,3.目标产量法：,计算公式：式中：F：施肥量(千克/公顷)；Y：目标产量(千克/公顷)；C：单位产量的养分吸收量(千克)；S：土壤供应养分量(千克/公顷)；N：所施肥料中的养分含量()；E：肥料当季利用率()。,p184,肥料的利用率：植物吸收来自所施肥料的养分数量占施肥量的百分率。,100%,所施肥料中该元素的总量,无肥区植物地上部分该元素的吸收量,施肥区植物地上部分的该元素的吸收量,肥料利用率=,例：某农户麦田前三年的平均产量365kg/1/15hm2，该地块无氮对照区小麦的产量150kg/1/15hm2，试估算实现小麦的计划产量，1/15hm2需要NH4HCO3(N17%)多少公斤，NH4HCO3利用率30%。计划产量：365+36510%=401.5kg400kg计划产量所需养分量=4003/100=12 kg土壤供肥量=1503/100=4.5kg,87,（三）合理施肥的方式与方法,1.施肥的方式与方法基肥种肥追肥,施肥方法,施肥时间,目的作用,肥料情况,有效施法,基肥,播种或定植前,培肥改良土壤,供给作物养分,占全量的,2/3,有机肥为主,结合深耕施用,条施或穴施,多种肥料混合,种肥,播种或定植时,供给幼苗养分,改善苗床性状,少量,腐熟有机肥,速效性化肥,菌肥,拌种、蘸秧根,浸种、盖种、,条施或穴施,追肥,生长发育期间,及时补充养分,适量,速效性化肥,腐熟有机肥,深施覆土,撒施结合灌水,随水浇施法,根外追肥,（二）表1 施肥方法及其相应的施肥方式,89,2.现代施肥方法1)喷施多元微肥2)喷施多功能叶面肥3)灌溉施肥：喷灌、滴灌4)二氧化碳施肥,90,蔬菜喷灌施肥,91,蔬菜滴灌施肥,92,大棚蔬菜二氧化碳施肥,93,3、合理施肥的指标和要求 高产指标 优质指标 5项指标 高效指标 环保指标 培肥指标,当前国家提出的发展高产、优质、高效农业的基本要求,发展可持续农业和提高环境质量要求,94,4、防止化肥污染的措施,因土因植物施肥；有机肥与化学肥料配合施用；发展复合肥料，减少肥料杂质；实行配方施肥，提高肥料的利用率。,95,5、肥料合理施用的原则,因气候、因土、因作物以及轮作制度合理分配肥料。基肥、追肥和种肥的配合施用有机肥与化肥的配合施用氮、磷、钾肥的配合施用大量元素与化肥的配合施用,96,本章 小结主要内容：植物的营养成分（植物必需营养元素）植物对养分的吸收（吸收的机理）养分在植物体内的运输影响植物吸收养分的环境条件(元素间的相互关系)植物的营养特性（施肥的关键时期）合理施肥的基本原理,97,施肥方法施肥量的确定方法,作业与思考题,1.必需营养元素的种类及评定条件？植物营养临界期和最大效率期2.土壤养分到达根系表面的方式与影响因素有哪些？3.什么叫被动吸收和主动吸收？它们的主要区别是什么？4.为什么要对植物进行根外营养？试述根外营养的特点与影响因素？,5.最小养分率与最小养分6.作物吸收养分的两个关健时期是什么？有什么特点？对指导施肥有何意义？7.合理施肥的原则是什么？8.根外营养的条件、吸收部位？如何提高根外追肥的效果？9.防止化肥污染的措施。10.合理施肥的指标和要求11.现代施肥方法有哪些？,练习题,植物营养三要素是、和。当土壤缺乏三要素时，植物将先在部位出现缺素症状。养分从土壤迁移至植物根系的途径有、和等三种。养分到达根表后，先进入，然后跨膜进入.植物的有益元素中，对水稻、对大豆、对甜菜有好处。土壤溶液中养分离子间的相互作用表现为和。施肥技术中，根据施肥时期的不同，施肥方法主要有、和 三种。酸性土施用微量元 素，的有效性较高而 的有效性则较差。,二、选择题,根际pH值主要受植物吸收的养分离子种类的影响,当吸收的()(A.阳离子;B.阴离子)较多时,根际pH值将下降;而根际Eh值主要与植物种类有关,如水稻根际Eh值与土体比较则()(A.较高；B.相同；C.较低)。光照和温度对植物吸收养分的影响主要是通过影响()(A.离子的形态；B.离子的浓度；C.能量的供应)而起作用的。土壤类型在地球表面自北而南呈有规律的更替，这种土壤分布规律称为。a土壤的纬度地带性 b 土壤的垂直地带性 c土壤的非地带性分布 d土壤的经度地带性 6.目前已确定的植物必需营养元素有（）种。A、15；B、18；C、21；D、17,选用课本：土壤肥料学(中国农大）参 考 书：植物营养与肥料（浙农大）农业化学（总论）（中国农大）植物营养学（上、下册）参考期刊：植物营养与肥料 土壤与肥料 磷肥与复合肥 Journal of Plant Nutrition Plant and Soil Fertilizer Research,103,参考书及网站：,植物营养学（上、下册）植物营养与肥料（浙农大）中国农业信息网四川农业大学土壤学精品课程华中农业大学土壤学精品课程http:/,