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了解土壤生态与作物生长所需要的17种营养元素实现农业科学管理

 文豪学者 2020-10-12
了解土壤生态与作物生长所需要的17种营养元素实现农业科学管理

在植物营养中,作物生长需要基础性17种元素。其中大量元素是C、H、O、N、P、K;中量元素是Ca、Mg、S、Si;微量元素是Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl。除了碳氢氧作物可以从外界主动吸收外,每一个元素在作物营养生长中发挥着不可取代的地位和作用。可是每一个元素的作用你都知道吗?

1.氮(N)

氮占植物干物重1—3%。植物吸收的氮以无机氮为主(NO-3,NO-2,NH+4),有时也吸收简单的有机氮,如尿素(CO(NH2)2)和氨基酸的等。氮在植物生命活动具有重要的作用,因为它是许多化合物的组分;

(1)遗传物质——核酸;

(2)生物催化剂——酶;

(3)酶活性调节物质——维生素,辅基,辅酶,激素;

(4)细胞膜的骨架——磷脂;

(5)光受体——叶绿素,光敏素;

(6)能量载体——ADP,ATP等;

(7)渗透物质——脯氨酸,甜菜碱。 缺氮时,较老的叶片先退绿变黄,有时在茎,叶柄或老叶上出现紫色。严重缺氮时,叶片脱落,植株矮小。氮素在体内的代谢特点是可以移动,可再利用,(当植株)缺氮时,老叶中的氮素转移到新生组织,满足组织对氮素的需要,因此,缺氮症状首先表现在老叶上(老叶退绿变黄)。

2.磷(P)

磷在植物生命活动中也起着非常重要的作用。植物主要以H2PO-4的形式吸收磷。在低PH值下,以吸收H2PO-4为主,在高PH值下以吸收HPO2--为主。磷也是许多重要化合物的组分:

(1)遗传物质——核酸;

(2)膜的骨架——磷脂;

(3)酶活性调节者——磷酸辅基,辅酶(FAD,NAD,FMN,NADP等)和维生素等;

(4)能量载体——ATP,ADP等;

(5)调节物质运输(磷酸蔗糖);

(6)调节PH值。

缺磷的症状:叶片暗绿,茎叶出现红紫色。磷在植物体内的代谢特点是可以移动,可再利用,所以缺磷症状首先表现在老叶上。

3.钾(K)

钾也是植物体内的重要元素,是体内必需元素中唯一的正一价金属离子,在体内呈离子态。钾在体内的主要作用是调节作用:

(1)调节气孔开闭;

(2)调节根系吸水和水分向上运输(根压);

(3)渗透调节;

(4)调节酶活性——许多酶的活化剂,如谷胱甘肽合成酶,琥珀酸CoA合成酶,淀粉合成酶,琥珀酸脱氢酶,果糖激酶,丙酮酸激酶等60多种酶;

(5)平衡电性:在氧化磷酸化中,K+与Ca2+做为H+的对应离子平衡H+荷,在光合磷酸化中,K+与Mg2+做为H+的对应离子,平衡H+的电荷;

(6)调节物质运输(韧皮部含有大量的K+)。钾的缺素症状:叶尖与叶缘先枯萎,逐渐呈烧焦状。另一个主要症状:钾在体内是可移动的,可再利用,缺钾症状首先出现在老叶上。

4.钙(Ca)

植物离子形式(Ca2+)吸收钙。钙的主要生理作用有:

(1)化合物组分——果胶酸钙;

(2)结构组分——膜,染色体;

(3)酶的活化剂——ATP水解酶,琥珀酸脱氢酶;

(4)第二信使——细胞内信息的重要传递者——单独或与CaM一起调节许多酶的活性;

(5)平衡电性:与K+一起平衡H+(线粒体)。缺Ca症状:生长点坏死,植株呈簇生状,叶尖与叶缘变黄,枯焦坏死。Ca在体内不易移动,缺Ca+症状首先表现在新生叶片上。

5.镁(Mg)

镁的主要生理作用:

(1)叶绿素的组分;

(2)在光合磷酸化中作为H+的对应离子,平衡电性;

(3)酶的活化剂-----Rubisco,PEPCase等;

(4)调节蛋白质合成(促进核糖体大小亚基结合)。缺镁症状:叶脉间缺绿,有时呈红紫色,镁可在体内移动,缺镁症状首先表现在老叶上。

6.硫(S)

植物主要以SO42-形式吸收硫。硫是许多重要化合物的组分,具有改善作物果实品质的作用:

(1)蛋白质(含硫氨基酸,半胱氨酸,蛋氨酸);

(2)膜的组分——硫脂;

(3)电子传递体的组分——Fd,Fe-s;

(4)维生素(硫胺素Vb1,泛酸VB3)。缺硫的主要症状:植株矮小,叶片而黄,易脱落。硫在体内难移动,因此缺硫症状首先表现在新叶上。

7.硅(Si)

(1)提高作物的光合作用:硅提高水稻、大小麦、甘蔗等禾本科作物的光合效率,其机理是淀积在表皮细胞中的硅使植株挺拔,叶片与茎杆夹角变小,改善了植株的受光势,提高了植株对光的截获与利用。

(2)提高根系活性:硅提高根系的活性表现在硅可使水稻根系的白根数增加,提高水稻根系的ɑ-萘胺氧化力,增强水稻根的泌氧能力,提高根的脱氢酶活性,从而减轻厌氧条件下还原性有害、有毒物质如Fe2+、Mn2+、H2S等对根系的危害。

(3)提高抗倒伏能力:由于淀积在表皮细胞壁中的硅形成角硅双层,茎杆的机械强度增加,使植株拔,可有效地防止水稻、大小麦等作物的倒伏现象,在恶劣气候如台风袭击等情况下这种作用尤其明显。

(4)增强抗病能力:硅提高作物的抗病性已是不争的事实。硅对水稻的三大病害(稻瘟病、纹枯病、白叶枯病)和胡麻叶斑病,小麦的锈病和赤霉病具有显著的抗性。硅钙肥可显著减轻水稻的螟虫、稻飞虱和大小麦的蚜虫危害,可提高黄瓜、冬瓜、甜瓜、西瓜等葫芦科物对真菌病害如霜霉病、腐霉病、白粉病的抵抗力,减轻番茄脐腐病的发病率。然而硅提高作物抗病性的机制尚未搞清楚。长期以来,人们一直认为沉积在乳突体、表皮细胞壁或受真菌侵染部位的硅对植物起着天然的'机械或物理屏障'作用,硅的积累与寄主细胞的抗病或系统抗病。

(5)提高植物的抗逆能力:硅显著提高植物对生物胁迫(如上述的抗病性)和非生物胁迫(即环境胁迫,如铁、锰、铝等重金属毒害、盐害、干旱胁迫等)的抗(耐)性。

(6)抑制作物的蒸腾作用,提高水分利用率:淀积在表皮细胞壁中的硅所形成的角硅又层可抑制水分蒸腾作用,有利于作物经济用水。对于发展节水农业有重要意义。

(7)提高作物产量、改善品质:水稻、大小麦、玉米、甘蔗等禾本科作物,黄瓜、冬瓜、西瓜、甜瓜等胡芦科作物以及.番茄、大豆、草莓、棉花等作物对硅钙肥也有较明显的反应。甘蔗、甜菜、甜瓜施用硅钙肥后可显著提高含糖量,番茄施用硅钙肥后可提高维生素C含量。增产的机理应该是综合性的效果(促进生长、提高高光合作用,促进对养分的吸收,提高对养分的利用率。提高抗倒状、抗病性等)。

(8)促进对养分的吸收,改善体内养分平衡:硅可以通过促进或抑制作物对某些必需营养元素的吸收与运输从而改善作物体内的养分不平衡状况。

8. 铁(Fe)

植物主要以Fe2+螯合物的形式吸收铁。铁的主要性质是化合价可变,Fe2+/Fe3+,因此铁作为电子传递体而起作用。

(1)酶的组分---CAT,POD,抗氰氧化酶,细胞色素氧化酶;

(2)电子传递体的组分,Fd,F-S,Cyt等;

(3)酶活性的调节者-----叶绿素合成的必需因子。缺Fe症状:叶脉间缺绿,严重时整个叶片变为黄白色,铁在体内不易移动,缺Fe症状首先表现在老旪上。

9. 锰(Mn)

锰的生理作用:

(1)放氧复合体组分;

(2)酶的活化剂,如转磷酸基酶(已糖激酶),脱氢酶(a-酮戊二酸脱氢酶),硝酸还原酶,二肽酶;

(3)叶绿素生物合成的必需因子。

缺锰症状:先是叶脉间缺绿,然后出现坏死斑点。症状先出现在新叶上(不易移动)。

10. 铜(Cu)

植物以Cu2+形式吸收铜。铜的主要性质是可进行化合价变化,Cu2+/Cu+。它的主要作用是作为氧化还原反应的电子传递体。

(1)酶的组分—SOD抗坏血酸氧化酶,多酚氧化酶,细胞色素氧化酶;

(2)电子传递组分—PC。缺铜的症状:叶尖变白坏死,然后沿叶脉向叶基部发展,叶片易脱落。铜在体内不易移动,缺铜症状首先表现在老叶上。

11. 锌(Zn)

锌的主要生理作用:酶的组分,如色氨酸合成酶,碳酸酐酶;各种生长激素的组成元素。

缺锌症状:叶脉间缺绿,玉米出现花叶病,果树易得小叶病,生长素合成受阻,老叶先出现症状。

12. 硼(B)

硼的主要作用:

(1)与生殖器官形成有关,缺硼时花粉母细胞四分体形成受阻;绒毡层组织破坏发育不良;

(2)参与受精过程,硼促进花粉萌发和花粉管伸长;

(3)硼促进糖的运输(与糖形成复合体);

(4)抑制CTK合成。

缺硼时,油菜花而不实,麦类穗而不实,棉花蕾而不花,块根内部形成褐斑,如甜菜的心腐病。萝卜的褐心病。

13. 钼(Mo)

钼的主要生理作用:硝酸还原酶的组分。

14. 氯(Cl)

(1)参与光合作用 在光合作用中,氯作为锰的辅助因子参与水的光解反应。

(2)调节气孔运动 氯对气孔的开张相关闭有调节作用。

(3)抑制病害发生 施用含氯肥料对抑制病害的发生有明显作用。

(4)其它作用:作物体内氯的流动性很强,输送速度较快,能迅速进入细胞内,提高细胞的渗透压和膨压

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