周二读书会 20 | 植物必需的营养元素

「周二读书会」是在2020农历年前，沃土可持续农业发展中心组织各个田间学校的农夫代表一起线上读书的活动。

大家想一起读一些农业专业书籍，保持每周一次的读书分享节奏，每次通过线上交流讨论本周学习的心得。

各位农夫们一起结合自己的实践碰撞交流，看看当实践遇到理论会迸发出怎样的火花，同时也探索下关于生态农业线上共学的方法与路径。

   

周二读书会进入第六章，第一节是学习植物营养与施肥的基本原理。

本章围绕植物营养的基本规律，介绍植物必须的营养元素的概念和分组，植物根系和其他器官对养分吸收、运输和利用的特点及影响因素。

· 必须补充说明一下：关于植物的营养规律，人类一直在认识的路上，以前认为对的，有的已经被推翻，现在对的，未来未必全对，大家可以抱着存疑的心态，到实践中去验证。

 

——几乎所有元素在植物体内都能找到——

新鲜植物体由水和干物质组成，干物质又分为有机质和矿物质两部分。

水分占75%~95%，干物质占5%~25%。干物质中有机质约占90%~95%，矿物

质等占5%~10%。

现代的分析技术研究表明，在植物体内可检出70多种矿质元素，几乎所有自然界里的存在元素在植物体内部都能找到。

植物体内矿质元素可以在植物煅烧后的灰分里找到，如下图：

 

 

——不同植物矿质元素种类、数量、分布等均不同——

由于植物种类和品种的差别，以及气候条件、土壤肥力、栽培技术的不同，都会影响植物体内元素的组成。如盐土中生长的植物含有钠，酸性红黄壤土壤含有铝，海水中生长的还带含有较多碘等。

从植物种类上看，小麦、水稻等禾谷类植物中含硅多，马铃薯、甘薯中含钾多，豆科植物中富含氮和钾。

从不同器官比较，籽粒中氮磷含量比秸秆高，而茎秆中的钙、硅、氯、钠、钾多于籽粒。

这就说明植物体内吸收的元素，一方面受植物体基因所决定；另一方面还受环境条件所影响。

这也同时说明，植物体内所含的灰分元素并不全部都是植物生长发育所必需的，有些元素可能是偶然被植物吸收，甚至还能大量积累；但是植物对于有些元素的需要虽然极微，然而那却是植物生长不可缺少的营养元素。

因此植物体内元素可以分为必需营养元素和非必需营养元素。

 

——17种植物必需营养元素是如何确定的——

科学研究中确定那些元素是植物必需营养元素的方法是通过“营养液培养法”，即用营养液培养植物，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，就证明这些缺少的元素就是植物必需营养元素。具体包括三条标准如下：

 

按必须营养元素在植物体内含量分组如下：

 

除必需营养元素外，随着现代的科学研究和分析化学的进步，人们还发现有益元素。

有益元素，是指在17种必需营养元素之外的虽非植物必需但对一些植物生长具有良好作用的元素，主要有硅、钠、钴、硒、铝等。

· 硅对水稻的生长发育非常重要，如果缺硅，水稻甚至可能绝收。硅对植物抵抗多种逆境胁迫有重要作用。

· 甜菜是喜钠植物，在缺钠情况下会表现出典型的缺素症状。

· 钴对于豆科植物根瘤固氮和动物营养非常有益。

· 黄芪、剑莎草、金鸡菊等植物只能生长在富硒土壤上。

可见，人们对于植物需要的营养元素，以及不同营养元素与植物生长发育甚至品质的关系，也是在不断的认识和发展中。

 

——肥料三要素氮、磷、钾——

在17种必需营养元素中，碳、氢、氧是植物从空气和水中取得的。

氮素除豆科植物可以从空气中直接固定外，一般植物是从土壤中取得，其余13种都是从土壤中吸取的。

在土壤的各种营养元素之中，除碳、氢、氧外，氮、磷、钾三种元素是植物需要量和收获时所带走较多的营养元素，而它们通过残茬和根的形式归还给土壤的数量却又是最少的，一般归还比例（以根茬落叶归还的养分量占该元素吸收总量的百分数）还不到10%，而一般土壤中所含可被利用的这三种元素也比较少。

因此，氮磷钾成为制约植物产量的重要元素，需要通过肥料的形式补充给土壤，人们称为“植物营养三要素”或者“氮磷钾三要素”。

自19世纪以来，人们非常重视研究三要素的增产增质作用，这就促进了氮磷钾化肥工业的迅速发展，补充土壤氮磷钾养分的亏缺，提高了产量。

——同等重要律和不可替代律——

 

随着人们对于氮磷钾的高度重视，其他营养元素的价值逐渐被忽略，且随着氮磷钾大量元素的越来越多的被使用，甚至超量使用，产量提升，同时对土壤其他营养元素的消耗也增大了，但微量元素并没有对等的肥料资源补充（受限于人类对于微量元素的认识和自然界矿产资源的有限）。

近些年不断出现植物生长不良、病虫害增加等现象，人们也称之为“土壤退化”。

 

植物在整个生育期中需要吸收各种必需营养元素，且数量有多有少。不同的必需营养元素对植物生理和营养的功能不同，但对植物生长发育同等重要，任何一种营养元素的特殊功能不能被其他营养元素所代替，这就叫营养元素的同等重要律和不可替代律。

 

 

——反思与小结——

人类对于自然的认识在不断的发展中，每个时代在其资源条件背景下的认识有它的突破，也有它的制约，我们一直处在认识自然的过程中。

现代科学研究中的植物必需营养元素，基于现代的研究水平和分析检测水平而定的。本书中指出，现代分析技术手段下可以检测除70多种营养元素，其中按照营养液培养法确定17种必需营养元素，其中氮、磷、钾为三大营养元素。

 

人们在逐渐的分析、聚焦的过程中也容易失去整体观，现行农业中层出不穷的问题就是明证。

我觉得这不是科学的错误，是实践的偏差。

因此，我们学习技术也要了解技术的适用范围和制约点，不能以偏概全。

 

植物必需的营养元素是受限于当前人类的认识水平的，但也是有价值的，积极的应用可以指导生产。

另一方面，我们在生产实践中也要考虑到未被认知的部分，比如化肥并不能制造出植物所需的所有营养元素，但未被认识的或者未被生产的元素在自然界里也是存在的，那就是自然生产的有机物（植物秸秆、动物粪便等），我们可以使用有机物制作有机肥补充更加全面的微量元素等。