錳元素對植物影響

1、關(guān)于錳元素對植物的影響第一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 錳的生理功能 錳作為一種化學元素，錳是在地殼中廣泛分布的元素之一。它的氧化物礦軟錳礦早為古代人們知悉和利用。但是，一直到18世紀的70年代以前，西方化學家們?nèi)哉J為軟錳礦是含錫、鋅和鈷等的礦物。18世紀后半葉，瑞典化學家T.O.柏格曼研究了軟錳礦，認為它是一種新金屬氧化物。于774年，甘英分離出了金屬錳。柏格曼將它命名為managnese(錳)。它的拉丁名稱manganum和元素符號Mn由此而來。 錳之所以成為植物不可缺少的必需營養(yǎng)元素，是因為它在植物體內(nèi)有不可代替的營養(yǎng)功能。錳在植物體中的主要功能是參與體內(nèi)的代謝。

2、第二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1.參與光合作用 錳是葉綠體的結(jié)構(gòu)部份,是維持葉綠體結(jié)構(gòu)所必須的微量元素。在光合電子傳遞系統(tǒng)中，錳參與氧化還原過程，是光系統(tǒng)(PS)中的氧化劑，直接參與PS的電子傳遞反應。缺錳直接影響植物光合產(chǎn)物的形成和干物質(zhì)的積累。缺錳對植物地上和地下部生長均會產(chǎn)生明顯的抑制，并使根冠比降低。 一、錳的生理功能第三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2錳參與酶的組成及對酶活性的調(diào)節(jié) 錳是許多酶的組成成分，而且錳對許多酶構(gòu)活性起重要的調(diào)節(jié)作用，特別是EMP和TCA循環(huán)中的各種酶。3促進氮素代謝 錳素對植物的氮素代謝有著顯著的影響,缺錳的葉片中游離氨基酸有所累

3、積,這種累積與蛋白質(zhì)的減少有關(guān),可能是由于缺錳影響到蛋白質(zhì)的合成所致。第四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 4有利于植物生長發(fā)育 在錳素的影響下,不僅對胚芽的延伸有刺激作用,而且加強了種子萌發(fā)時淀粉和蛋白質(zhì)的水解過程,使單糖和氨基酸的含量比未經(jīng)錳鹽處理的種子要高,對促進小麥和小稻種子的萌發(fā)以及幼苗的生長十分有利第五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5.錳對蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類代謝的影響 錳是許多膚酶的活化離子，錳可促進氨基酸合成膚鍵，有利于蛋白質(zhì)的合成。缺錳時各器官中可溶性碳水化合物的含量也顯著降低，這主要是由于光合作用受抑制引起的。缺錳時，葉綠體膜成分如糖脂、多聚不飽和

4、脂肪酸含量都降低，所以錳可以以Mn一SOD形式使膜中脂類免遭光氧化。目前對錳在脂類代謝中的功能仍不夠了解。第六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月6.錳影響細胞分裂和伸長 缺錳時細胞分裂和伸長都受到抑制，錳對細胞伸長的仰制程度比對細胞分裂大。缺錳時植株側(cè)根的形成完全停止。7.其他作用 錳可促進種子發(fā)芽和幼苗一早期生長，加速花粉萌發(fā)和花粉管的仲長，提高結(jié)實率。錳有利于維持植株的抗病蟲能力。在干旱條件下錳可以促進大豆的固氮作用，并可促進酰脲的降解。第七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 作物缺錳，首先在幼嫩葉片上失綠發(fā)黃，但葉脈和葉脈附近仍保持綠色，葉脈較清晰。嚴重缺錳時，葉面出現(xiàn)黑

5、褐色細小斑點，并逐漸擴大，散布于整個葉片。有些作物的葉片可能發(fā)生卷曲或凋萎；植物瘦小，花的發(fā)育不良，根系細弱。 玉米缺錳葉片表現(xiàn)為葉脈平行的葉肉組織變薄，葉片中脈的；兩側(cè)出現(xiàn)失綠條紋。 缺錳時，葉面噴灑1硫酸錳水溶液12次。 第八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 作物缺錳的外形診斷：作物缺錳癥狀主要是葉片上的失綠現(xiàn)象。早期缺錳，葉片的主脈和側(cè)脈附近的帶狀區(qū)域變成暗綠色，葉脈間為淺綠色的失綠葉斑，幼葉失綠變黃，但葉脈和葉脈附近保持綠色，脈紋較清晰。隨缺錳癥狀的加重，葉脈間淺綠色的失綠色逐漸擴大。嚴重缺錳時，脈間失綠區(qū)變?yōu)榛揖G色或灰白色，葉片薄，有些作物葉片可能皺折，卷曲或凋萎。 第九張

6、，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 作物錳含量可作為判斷土壤錳供給狀況和作物錳營養(yǎng)狀況的診斷指標。作物含錳量因種類、生長期、取樣部位和環(huán)境中錳含量的不同而有很大差異；但多數(shù)作物含錳量在20500毫克/千克之間，1000毫克/千克時可能受毒害。根據(jù)作物錳含量進行營養(yǎng)診斷時，應注意采樣時間和采樣部位的同一性。一般認為以葉片錳含量為指標最適宜，生長前期取樣易于發(fā)生差異。第十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 缺錳植株幼葉發(fā)黃，但葉脈保持深綠色,這與缺鐵相似,葉片柔軟下披，從葉緣向內(nèi)，脈間逐漸失綠呈條紋狀,新葉出現(xiàn)淡橄欖綠色并有輕微條紋 第十一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月小

7、麥缺錳癥狀：小麥缺錳早期葉片出現(xiàn)灰白色浸潤狀斑點，失綠首先出現(xiàn)在新葉上，新葉脈間褪綠黃化，葉脈綠色，隨后黃化部分逐漸褐變壞死，形成與葉脈平行的長短不一的短線狀褐色斑點，葉片變薄變闊，心葉黃化軟弱，易扭折 第十二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水稻缺錳新葉葉脈間呈條紋狀黃化，并出現(xiàn)淡灰綠色或灰黃色斑點，稱“灰斑病”，嚴重時葉身全部黃化，病斑呈灰白色壞死，葉片螺旋狀扭曲，破裂或折斷下垂第十三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月煙草缺錳葉片淡綠色。左圖為盆栽煙草缺錳癥（葉片錳含量18ppm）。第十四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年

8、6月 馬鈴薯缺錳葉脈間失綠后呈淺綠色或黃色，嚴重時脈間幾乎全為白色，并沿葉脈出現(xiàn)許多棕色小斑。最后小斑枯死、脫落，使葉面殘缺不全。第十六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、 缺錳癥狀 1、高度敏感作物豌豆、大豆、燕麥、小麥、高粱、馬鈴薯、甜菜、菠菜、萵苣、蕪菁、洋蔥、柑橘、桃、草莓等。2、中度敏感作物苜宿、三葉草、大麥、水稻、玉米、胡蘿卜、結(jié)球甘藍、白菜、芹菜、蘿卜、番茄等。3、不敏感作物棉花、黑麥、蘆筍、牧草等。第十七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、 缺錳癥狀 煙草缺錳時，煙株纖弱，莖稈細長，葉片變狹窄，缺錳首先在幼嫩部分出現(xiàn)，葉片軟而下披，脆弱易折，脈間退綠變黃

9、，葉脈及脈周緣仍保持綠色，沿主脈兩側(cè)葉肉出現(xiàn)條狀白色皰點，整葉不均勻退綠使其呈網(wǎng)狀，嚴重時出現(xiàn)黃褐色小班點，逐漸擴展分布于整個葉片上。退綠變黃部分漸變成褐色，進而轉(zhuǎn)為棕褐色。葉尖、葉緣枯焦卷曲，原來的黃褐色斑點擴大連結(jié)成片，直至壞死脫落，因錳是不能再利用元素，故施錳也不能使原有癥狀改變。 缺錳的防治采用直接噴施錳溶液是一種比較合理的方法，如果施用過多也會發(fā)生毒害作用。第十八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、 土壤中錳的狀況及有效性、土壤中錳的來源土壤中的錳主要來自于成土母巖，主要以二、三、四價陽離子形態(tài)存在, Mn2+是液相中占優(yōu)勢的形態(tài),除了結(jié)合在土壤表面的交換位以外,還可分別與

10、PO43-,SO42-,HCO3-,Cl-相結(jié)合而形成磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、氯化物等。 在土壤形成過程中這些礦物及遷移的錳就是土壤中錳的最初來源。 成土過程中植物的生長能把錳吸入體內(nèi)，成為有機質(zhì)殘體留在土壤中，由于土壤中富含粘土礦物，水合氧化物及有機質(zhì)，錳又可吸附在這些物質(zhì)上保存下來。除了這種天然的來源之外，通過人類的生產(chǎn)活動，也可把錳帶入土壤。第十九張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月土壤中錳含量 土壤錳的含量變幅很大,由痕跡10 000 mg/kg,平均為850 mg/kg,大多數(shù)土壤錳的含量為5001000 mg/kg。我國土壤中錳的含量為105 532 mg/kg,異常量最高9

11、478 mg/kg,平均含量為710 mg/kg。第二十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 、土壤中錳的形態(tài)土壤中錳大致可分為五種形態(tài)，即水溶態(tài)錳、交換態(tài)錳、有機態(tài)錳、礦物態(tài)錳和易還原態(tài)錳。（1）水溶態(tài)錳 主要指土壤溶液中的Mn2+(Mn3+在溶液中不穩(wěn)定,易發(fā)生歧化反應)。在石灰性土壤中水溶態(tài)錳很少,而不易測出。在水稻土中則較豐富,漬水后Mn2+較多,Mn3+和Mn4+減少,其含量多少與漬水時間的長短有關(guān)。但是, Mn2+易遭淋洗而損失或向較深的層次移動。一般將水溶態(tài)錳與交換態(tài)錳一起討論,稱之為土壤可溶性錳。水溶態(tài)錳含量極低,變幅為110-3110-9mol/L,并與pH和Eh有關(guān),

12、在強還原條件下顯著增多。其中絕大多數(shù)以無機態(tài)或有機絡合離子態(tài)存在。第二十一張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）交換態(tài)錳 交換態(tài)錳指被土壤膠體表面以靜電吸引方式吸附的,可通過離子交換解吸進入溶液中的二價錳離子。 交換態(tài)錳幾乎都能被植物吸收,但其含量較低,一般為0100mg/kg,并隨土壤條件特別是pH和Eh變化而有很大的差異。如在酸性或強還原條件下,其含量可占全錳的20%30%,而在堿性或氧化條件下很少超過全錳的0.1%。 交換態(tài)錳還與土壤易還原態(tài)錳、有機結(jié)合態(tài)錳乃至礦物態(tài)錳含量有關(guān),因為這些錳組分是交換態(tài)錳的補給源。第二十二張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）有機結(jié)合

13、態(tài)錳 是指土壤中與難溶性有機物結(jié)合的錳,包括以螯合方式結(jié)合的難溶性有機錳。土壤有機結(jié)合態(tài)錳除了在分解后作為可溶性錳的來源以外,在分解時所造成的還原條件也有利于氧化錳的還原并導致可溶性錳的增加。此外,土壤中的錳還有有機吸附現(xiàn)象存在。有機結(jié)合態(tài)錳的含量和有效性視有機物質(zhì)的形態(tài)和種類而有較大差異。有機殘體中錳易隨著有機物的分解而進入土壤溶液或以螯合形態(tài)存在于土壤溶液中,對植物的有效性高。腐殖質(zhì)所結(jié)合的錳則因腐殖質(zhì)較難分解而穩(wěn)定性較高。第二十三張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）礦物態(tài)錳 包括存在于土壤原生礦物和次生礦物中的錳,是土壤中錳的主要形態(tài)和有效錳的潛在來源。在錳的原生礦物中,錳常

14、以混合價態(tài)出現(xiàn),且各價態(tài)之間又以不同比例存在,因而所構(gòu)成的礦物種類繁多,加上錳易與鐵、鎂、鈷等金屬共生形成混雜的或復合的氧化物,使其礦物種類復雜。據(jù)估計,土壤中以錳為主的礦物就超過250種,含錳礦物則多達上千種,錳的主要礦物是軟錳礦(MnO2)、黑錳礦(Mn3O4)、水錳礦(MnOOH)和褐錳礦(Mn2O3),這些礦物隨著結(jié)晶構(gòu)型不同又有,之分。 第二十四張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）易還原態(tài)錳 土壤中的三價和四價錳的氧化物的晶粒較小和結(jié)晶程度較低時,易還原成為二價錳離子的稱為易還原態(tài)錳。三價錳處于pH8以上則形成較為穩(wěn)定MnO2nH2O,脫水老化后成為最穩(wěn)定的氧化錳,不易于

15、還原。雖然對易還原態(tài)錳的具體組分還不完全清楚,但可以肯定,易還原態(tài)錳是礦物態(tài)錳與土壤可溶性錳(交換態(tài)和水溶態(tài)錳)之間聯(lián)系的重要紐帶。交換態(tài)錳和易還原態(tài)錳常呈相互消長的趨勢。pH值上升時,交換態(tài)錳減少,易還原態(tài)錳多,pH值下降時則易還原態(tài)錳減少,交換態(tài)錳增多。第二十五張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 、土壤中錳的有效性 錳在土壤中以多種氧化物形態(tài)存在,而作物主要吸收二價錳離子。土壤溶液中Mn2+和土壤膠體上吸附的交換態(tài)Mn2+,是反映土壤供錳強度的因素。例如易溶態(tài)中必然包括部分有機絡合態(tài)，礦物態(tài)中包含部分吸附態(tài)；進入代換性復合體中的鋅，部分可能轉(zhuǎn)化為礦物態(tài)或有機態(tài)；在有機無機復合體中兩

16、種形態(tài)的鋅既與礦物部分結(jié)合，又與有機部分結(jié)合。因此，上述鋅的存在形態(tài)固然是決定土壤鋅有效性的化學本質(zhì)。第二十六張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月影響土壤錳有效性的因素有以下幾方面：（1）土壤pH 土壤pH是影響土壤中錳的化學行為及可給性的重要因素。土壤中錳的有效性隨pH升高而下降,因而在酸性土壤中錳的有效性高而中性和石灰性土壤則較低。pH降低可溶性錳增加,而pH上升還原態(tài)錳含量增加,可溶性錳含量減少。水溶態(tài)錳受pH的影響遠遠大于交換態(tài)錳。第二十七張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）土壤Eh 土壤中可能存在的錳的氧化還原體系很多,因而錳的有效性與氧化還原電位的關(guān)系也較為復雜。

17、Eh和pH一樣也是影響土壤錳有效性的重要因素,任何一個影響土壤和植物體內(nèi)氧化還原電位的因子對錳的價態(tài)和活性都有相應影響。錳體系的標準氧化還原電位絕大多數(shù)比鐵高,一般在1 500 mV左右,因而亞錳能夠在土壤溶液中穩(wěn)定存在而亞鐵則幾乎不能存在。第二十八張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）有機質(zhì) 有機質(zhì)既可在淹水條件下增加礦質(zhì)土壤可溶性錳的含量,也可引起石灰性泥炭土壤錳的缺乏,其作用效果隨土壤條件不同而異。（4）微生物 微生物主要影響錳的氧化還原,作物缺錳往往與根際錳氧化物和微生物的富集有關(guān)。（5）土壤質(zhì)地 土壤質(zhì)地和錳的有效性有密切關(guān)系。砂質(zhì)土壤通透性良好,氧化還原電位高,易引起錳的

18、氧化和沉淀從而影響錳的供給,致使作物出現(xiàn)缺錳。故錳肥的效果多在砂質(zhì)土壤和輕質(zhì)土壤上表現(xiàn)出來。第二十九張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）土壤含水量、溫度 在不同類型的土壤上,不同含水量其結(jié)果不同,不同的漬水時間,其活性錳含量也有差異。溫度低可降低錳的有效性,低溫可誘導小麥缺錳,因而在冷濕土壤中錳容易轉(zhuǎn)化為非有效態(tài);而溫度升高和土壤稍干后則有效錳增加。（7）土壤耕作制度與輪作方式 試驗結(jié)果表明,大麥和麥草或豆科作物長期輪作后土壤DTPA態(tài)錳含量下降,并認為這與土壤耕種和輪作引起錳向難溶態(tài)錳的轉(zhuǎn)化有關(guān)。水旱輪作引起土壤缺錳則是近十多年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)的特殊營養(yǎng)問題,其產(chǎn)生原因除了水稻生長期間耕層有效錳的淋失外,還可能與水旱輪作過程中錳的形態(tài)轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系,但這方面的機理研究有待大大加強。第三十張，PPT共三十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 五、植物體內(nèi)中錳含量分布 含量 植物體內(nèi)正常含錳量為20-100mg/kg，但作物種類、生長條件不同，其含錳量相差很大。植物體內(nèi)錳含量還與植物生長