肥料學基礎(chǔ)知識

關(guān)于肥料學基礎(chǔ)知識第一章肥料學基礎(chǔ)知識

肥料是植物的糧食，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)資料之一，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，需要合理施肥，培肥土壤，也就需要了解作物的營養(yǎng)特性及肥料方面的專門知識，因而需要學習肥料學。第2頁,共67頁，2024年2月25日，星期天一、肥料學的基本概念及研究內(nèi)容

（一）基本概念：

★

肥料學是研究植物營養(yǎng)與肥料施用的科學。

★

直接或間接供給作物所需養(yǎng)分，改善土壤性狀，以提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的物質(zhì)，都可稱為肥料。

（二）肥料學的內(nèi)容第3頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1、植物營養(yǎng)與施肥原理植物體的組成成分；植物正常生長發(fā)育需要的營養(yǎng)元素種類；植物對養(yǎng)分的吸收及影響吸收的環(huán)境條件；介紹礦質(zhì)營養(yǎng)學說，最小養(yǎng)分律等施肥原理。第4頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、肥料部分

★

各種肥料的成分、性質(zhì)；

★肥料施入土壤中的變化、被吸收的形態(tài)；

★

肥效的維持時間。

?

按作用把肥料分為直接肥料和間接肥料：

?直接肥料為直接營養(yǎng)作物的肥料，如氮、磷、鉀化肥。

?間接肥料為通過改善土壤的水、肥、氣、熱狀況達到營養(yǎng)作物目的的肥料，如石灰、石膏。

?有機肥為二者作用都有的肥料。第5頁,共67頁，2024年2月25日，星期天按組成可把肥料分為三大類：銨態(tài)氮肥：NH3.H2ONH4HCO3(NH4)2SO4

氮肥硝態(tài)氮肥：NaNO3Ca(NO3)2NH4NO3

酰胺態(tài)氮肥：CO(NH2)2

水溶性磷肥：過磷酸鈣重過磷酸鈣磷肥弱酸溶性磷肥：鈣鎂磷肥沉淀磷肥化學肥料難溶性磷肥：磷礦粉骨粉

鉀肥：硫酸鉀氯化鉀微肥：ZnSO4Na2B4O7.H2OCuSO4FeSO4.7H2O肥料

化成：磷酸二氫鉀磷酸氫二銨復合(混)肥：混成：各種作物專用肥生物肥料：磷細菌肥生物鉀肥固氮菌肥有機肥料：人畜糞尿廄肥綠肥雜肥第6頁,共67頁，2024年2月25日，星期天3、計量施肥與施肥技術(shù)

根據(jù)作物的養(yǎng)分平衡原理，土壤的肥力水平或其肥料的效應(yīng)函數(shù)，計算預計產(chǎn)量的施肥量。肥料的施用方法及有效施用技術(shù)。第7頁,共67頁，2024年2月25日，星期天基肥種肥追肥含義播前或定植前施用的肥料播時或定植時施用的肥料生長過程中施用的肥料目的滿足作物全生育期對養(yǎng)分的要求滿足作物苗期對養(yǎng)分的要求滿足作物各生育期對養(yǎng)分要求施用原則培肥土,供養(yǎng)分易吸收,無毒害促生長，不過勁肥料種類有機肥為主，遲效及不易流失的化肥充分腐熟的有機肥，速效化肥化肥為主，腐熟的有機肥施用方法結(jié)合深耕撒施，集中施、條施、穴施拌種，浸種，沾秧根，穴施根外追肥，條施、穴施第8頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、肥料學的研究方法

1、調(diào)查研究：總結(jié)科學施肥、積肥的經(jīng)驗，科學解決存在的問題而進行生產(chǎn)指導。第9頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、試驗研究生物試驗：田間試驗：小區(qū)進行

培養(yǎng)試驗：網(wǎng)室、溫室的砂培、水培

化學試驗：常規(guī)分析：土壤、肥料的NPK…

化學速測：營養(yǎng)診斷生物物理試驗：利用15N、32P…等示蹤肥料，研究肥料的吸收利用規(guī)律

#第10頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第二章植物營養(yǎng)第一節(jié)作物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素第二節(jié)作物礦質(zhì)營養(yǎng)的基本特點第三節(jié)作物對養(yǎng)分的吸收第四節(jié)影響作物吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件第11頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第二章作物營養(yǎng)

作物生長發(fā)育從環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，施肥是滿足作物營養(yǎng)的手段。要合理施肥，就要研究作物需要什么營養(yǎng)元素，作物怎樣吸收這些元素以及受哪些環(huán)境條件的影響？第12頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)作物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素

一、作物體內(nèi)元素組成及含量

水分

75％－95％新鮮作物

C（1）H（3）O（2）N（4）95％－99％干物質(zhì)（5％－25％）

灰分元素CaKSiPSClAlNaFe…

（1％－5％）第13頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第14頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、作物必需的營養(yǎng)元素

自然界的元素在植物體內(nèi)幾乎都能找到，但并非全部必需?？梢杂贸ツ骋辉氐臓I養(yǎng)液進行培養(yǎng)試驗，通過作物生長和發(fā)育的情況判斷。D.I.Arnon和P.R.Stout1939年提出了判斷植物必需營養(yǎng)元素的三條標準：第15頁,共67頁，2024年2月25日，星期天1.缺少這種元素，作物生長發(fā)育受阻，不能完成生活周期。2.缺少這種元素，作物出現(xiàn)某些特定癥狀，只有補充該元素才能恢復正常或預防。3.該元素在植物營養(yǎng)生理上表現(xiàn)出直接的效果，而不是改善了植物生長的環(huán)境條件而產(chǎn)生的間接效果。第16頁,共67頁，2024年2月25日，星期天目前認為植物必需營養(yǎng)元素有16種

（大量元素9種，微量元素7種）：

大量營養(yǎng)元素主要吸收形態(tài)主要來源在干物質(zhì)中的含量（％）

CCO2

大氣45HH2O土壤水45OCO2O2

大氣和土壤空氣6NNH4+NO3-

土壤1.5PH2PO4-HPO42-

土壤0.2KK+

土壤1.0SSO42+

土壤0.1Ca

Ca2+

土壤

0.5MgMg2＋土壤0.2第17頁,共67頁，2024年2月25日，星期天微量營養(yǎng)元素種類吸收形態(tài)含量主要來源ClCl-0.01土壤FeFe3＋

Fe2＋

0.01土壤MnMn2+0.005土壤BBO33-B4O72-0.002土壤ZnZn2+0.002土壤CuCu+Cu2+0.0006土壤MoMoO42-0.00001土壤第18頁,共67頁，2024年2月25日，星期天十六種必需的營養(yǎng)元素不能缺少，但不一定都需要通過施肥補充。CHO：過去認為大氣中取之不盡，用之不竭?，F(xiàn)在保護地施CO2肥:2NH4HCO3+H2SO4(NH4)2SO4+2CO2+2H2ONPK:土壤中含量少（相對），作物需要多，需施肥補充，稱肥料三要素。SCaMg:北方土壤一般夠用，施磷肥時有所補充FeMoCuZnBMnCl:

一般土壤夠用，但隨產(chǎn)量提高需補充ZnBFe等。第19頁,共67頁，2024年2月25日，星期天三、必需元素的作用1、構(gòu)成作物活體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)及生活物質(zhì):CHONSCaMg

如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠等蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、脂類、葉綠素等2、加速作物體內(nèi)代謝:ZnCuMnClMoBFeCaMgK….是酶的輔基或活化基3、對作物具特殊功能的元素:KCaMg….調(diào)節(jié)滲透勢，增強抗逆性第20頁,共67頁，2024年2月25日，星期天四、營養(yǎng)元素的同等重要性和不可替代律作物必需的營養(yǎng)元素有十六種，它們含量相差幾十到幾十萬倍，但它們對作物所起的作用是同等重要和不可替代的。氮不能代替磷，磷不能代替鉀。各種營養(yǎng)元素既具有各自的生理功能、不可替代，又需要相互協(xié)調(diào)，有適當?shù)呐浔?，生產(chǎn)上可見到單施氮肥或單施磷肥的增產(chǎn)效果不如二者配合的好。即：兩種元素配合施用的增產(chǎn)效果大于這兩種養(yǎng)分分施的增產(chǎn)之和，這叫交互作用(連應(yīng)效應(yīng))。第21頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)作物礦質(zhì)營養(yǎng)的基本特點一、不同作物的營養(yǎng)特點1、數(shù)量：作物需16種必需元素是通性；但作物不同所要求的數(shù)量不同：塊根、塊莖類作物如：馬鈴薯、甘蔗需鉀多；以收獲葉子為主的蔬菜、茶、桑需氮多；豆類作物能固氮，需氮少，需磷、鉀多；油菜、甜菜需硼多；大豆、馬鈴薯需鈣多；水稻需硅多。第22頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、比例：各種作物對不同營養(yǎng)的要

求有一定適宜比值，如：Ca/B：甜菜100大豆500煙草1200Fe/Mn：大豆1.5－3.5小麥2.5K/Mg>8煙草缺鎂癥P/Zn>400馬鈴薯缺鋅作物每生產(chǎn)100斤籽粒需N:P2O5:K2O約為3：1：3斤。第23頁,共67頁，2024年2月25日，星期天3、形態(tài)：作物營養(yǎng)特性不同，對營

養(yǎng)元素的形態(tài)有特殊要求

?馬鈴薯：以NH4+_N為好，馬鈴薯喜S，施氮肥應(yīng)優(yōu)選(NH4)2SO4，不宜用NH4Cl。

?忌Cl作物：茶、煙草、柑桔、甜菜、甘薯、甘蔗、葡萄等。

?甜菜：以NO3-_N為好，因喜Na＋，施用氮肥優(yōu)選硝酸鈉。

?煙草：硝酸根有利燃燒，NH4+促進芳香族揮發(fā)油形成（香味），優(yōu)選NH4NO3。

?水稻：優(yōu)選NH4Cl，因S形成H2S毒害根系，Cl－

抑制亞硝化細菌的活性。第24頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、作物體內(nèi)礦質(zhì)養(yǎng)分的運轉(zhuǎn)與分配

少部分根利用根吸收養(yǎng)分多數(shù)以離子、氨基酸、酰胺、己糖磷酸脂形式進入莖中柱導管葉肉細胞利用地上各部分少量隨光合產(chǎn)物通過葉脈篩管葉柄莖根第26頁,共67頁，2024年2月25日，星期天?在上述養(yǎng)分循環(huán)中，優(yōu)先分配于代謝旺盛，合成能力和長勢強的生長中心。如：分蘗期增加分蘗數(shù)，拔節(jié)期增加有效分蘗。?營養(yǎng)元素不足時，新形成的生長中心會攝取前一個生長中心的養(yǎng)分。

如：開花期氮不足，會攝取莖葉養(yǎng)分，使莖葉早衰。第27頁,共67頁，2024年2月25日，星期天★NPKMg：易運轉(zhuǎn)，可再利用力強，缺素癥易表現(xiàn)在老葉上。★CaFeMnB：難運轉(zhuǎn)，再利用力差，缺素癥易表現(xiàn)在新葉上。第28頁,共67頁，2024年2月25日，星期天三、作物營養(yǎng)的階段性和連續(xù)性作物營養(yǎng)的階段性：作物的生育期不同，所要求養(yǎng)分的數(shù)量和比例不完全相同。各生育期有不同的營養(yǎng)特點，就是作物營養(yǎng)的階段性。兩個關(guān)鍵時期：作物的一生中苗期吸收養(yǎng)分少，隨生育進展，對養(yǎng)分吸收增加，結(jié)實期達高峰，以后吸收減少甚至外滲。有兩個施肥的關(guān)鍵時期：第29頁,共67頁，2024年2月25日，星期天作物營養(yǎng)的臨界期：作物生長發(fā)育過程中的某一時期對某種養(yǎng)分要求的絕對數(shù)量雖不多，但很迫切，這時養(yǎng)分過多或過少，對作物的生長發(fā)育起顯著的不良作用，這個時期稱作物營養(yǎng)的臨界期。第30頁,共67頁，2024年2月25日，星期天NPK營養(yǎng)的臨界期：磷：冬小麥：分蘗始期玉米：三葉期棉花：2－3葉期氮：冬小麥：分蘗期玉米：幼穗分化期棉花：現(xiàn)蕾初期鉀：水稻：分蘗期第31頁,共67頁，2024年2月25日，星期天植物營養(yǎng)的最大效率期：作物生長快，吸收養(yǎng)分多，施用肥料能產(chǎn)生最大效能的時期。氮：玉米：大喇叭口－抽穗期棉花：盛花期油菜、大豆：開花期第32頁,共67頁，2024年2月25日，星期天作物營養(yǎng)有各自的階段性，但各生育期又是連續(xù)的，前階段的營養(yǎng)狀況直接影響后一階段的施肥數(shù)量和時期，所以應(yīng)相互聯(lián)系，靈活運用。第33頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)植物對養(yǎng)分的吸收一、根部對養(yǎng)分的吸收根是作物吸收養(yǎng)分的主要器官，吸收最集中的部位在根毛區(qū)。吸收形態(tài)：離子態(tài)：NO3-NH4+HPO42-…

分子態(tài)：尿素AA生長素CO2…

第34頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（一）土壤養(yǎng)分向根表的遷移

1、截獲：植物根系與土壤中各養(yǎng)分直接接觸時獲取養(yǎng)分的方式。

影響元素:根系體積、養(yǎng)分濃度因根系與土壤所占體積相比，一般只有1％－4％，該方式獲取養(yǎng)分較少。第35頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、擴散：土壤中的養(yǎng)分離子從高濃度向低濃度的運動叫擴散。影響因素：濃度差、土壤濕度、擴散系數(shù)擴散系數(shù)單位：cm2/s×10-5第36頁,共67頁，2024年2月25日，星期天不同養(yǎng)分離子的擴散系數(shù)：

養(yǎng)分離子水中濕潤土壤

NO3-_N1.920.5Cl-2.030.5K+1.980.01－0.24PO43-0.890.00001－0.001第37頁,共67頁，2024年2月25日，星期天3、質(zhì)流：土壤中養(yǎng)分離子隨水流動到達根表的過程叫質(zhì)流。

與植物蒸騰作用有關(guān)；與離子濃度有關(guān)，但不成正比。第38頁,共67頁，2024年2月25日，星期天質(zhì)流、擴散和截獲這三種方式是同時存在并相互作用的。?磷以擴散為主，氮、鈣、鎂以質(zhì)流為主；銅、錳、鐵、鋅主要是擴散；?硼以質(zhì)流和擴散各占一半；?鉬含量低時以擴散為主，含量高時以質(zhì)流為主。第39頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（二）根部對無機態(tài)養(yǎng)分的吸收1、被動吸收特點：不需能量，無選擇性，順濃度梯度進行。第40頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（1）道南擴散離子通過質(zhì)流、擴散、或截獲進入根細胞的自由空間（壁與膜之間，包括胞間連絲）。自由空間離子不斷擴散，緊靠細胞膜的離子以交換吸附方式吸附在細胞膜上，不易擴散出（道南空間）。道南空間的養(yǎng)分離子通過與細胞膜上的陽離子交換進入膜內(nèi)，但必須是順濃度差進入。第41頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

NH4+

根

CO2+H2OH++HCO3-Ca2+粘土

K+K+

根系與土粒間陽離子交換示意圖第43頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、根部的主動吸收

特點：消耗能量、選擇吸收、逆濃度梯度載體學說

磷酸激酶（1）載體磷酸化：載體＋ATP

磷酸化載體＋ADP第44頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（2）結(jié)合并運轉(zhuǎn)：磷酸化載體＋離子磷酸化載體－離子

（3）膜內(nèi)釋放：磷酸化載體－離子磷酸酯酶載體＋離子＋無機磷（Pi）

（4）ATP的再生：ADP＋Pi

線粒體或葉綠體

ATP第45頁,共67頁，2024年2月25日，星期天外界溶劑

質(zhì)膜ADPICr細胞質(zhì)

離子ATPCrCrCrII

載體運輸離子進入膜過程示意圖第46頁,共67頁，2024年2月25日，星期天由于作物的選擇性吸收造成外界溶液的酸堿變化稱為生理酸性和生理堿性，相應(yīng)的肥料稱為生理酸性和生理堿性肥料。生理酸性和生理堿性肥料：第47頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（三）根部對有機養(yǎng)分的吸收

?植物根系不僅能吸收無機養(yǎng)分，也

能吸收有機養(yǎng)分：?水稻幼苗直接吸收氨基酸和酰胺?大麥能吸收賴氨酸?玉米能吸收甘氨酸?并不是所有的有機養(yǎng)分都能被根系吸收，僅是小部分小分子有機物第48頁,共67頁，2024年2月25日，星期天根系吸收有機養(yǎng)分的特點：?脂溶性越強，越容易吸收（脂質(zhì)假說）?小分子有機物易透過膜，大分子有機物難透過膜（分子篩假說）?有被動吸收，也有主動吸收現(xiàn)象?胞飲作用第49頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、葉部對養(yǎng)分的吸收（根外營養(yǎng)）（一）根外營養(yǎng)的機制?根外營養(yǎng)是作物吸收養(yǎng)分的另一種方式；?根外營養(yǎng)的部位是莖葉，主要是葉；?葉部吸收可通過植物葉片的角質(zhì)層上的裂縫進入；?葉背面是比較疏松的海綿組織，細胞間隙大，孔道細胞多，吸收養(yǎng)分比上表皮快。第50頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（二）根外營養(yǎng)特點：1、提高肥料利用率（無土壤中的固定作用）；2、用量少:NPK1%－3％，是土壤施用的1/5－

1/10；3、有利于作物后期和密植作物的追肥；4、轉(zhuǎn)化快:32P肥示蹤表明5分鐘后各器官有PO43-；5、是施肥的輔助性方法，需和主要措施配合。第51頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

（三）葉部吸收的影響因素：1、養(yǎng)分種類：

鉀肥KCl>KNO3>KH2PO4

氮肥尿素>硝態(tài)氮肥>銨態(tài)氮肥硝酸鉀進入體內(nèi)時間1小時氯化鉀進入體內(nèi)時間30分鐘硫酸鎂進入體內(nèi)時間20分鐘氯化鎂進入體內(nèi)時間15分鐘銨態(tài)氮進入體內(nèi)時間2小時硝態(tài)氮進入體內(nèi)時間15分鐘第52頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2、溶液的pH值

溶液酸性，吸收負離子多，有利于H2PO4-、SO42-、BO33-、NO3-吸收。溶液堿性，吸收陽離子多，有利于K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+吸收。第53頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

3、溶液與葉面接觸時間時間少，吸收不完全，無風傍晚好，遇雨重噴，營養(yǎng)液加濕潤劑。

4、葉子部位葉背面有氣孔，易吸收；葉正面液體易存留，注意噴施。第54頁,共67頁，2024年2月25日，星期天5、作物種類雙子葉植物：葉片大，角質(zhì)層薄，有利吸收單子葉植物：稻、麥、谷子等作物葉片小、厚、加大噴施濃度第55頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)影響作物吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件一、溫度?在一定范圍內(nèi)，養(yǎng)分吸收隨溫度增加而加快，溫度過高，酶變性失活。?溫度影響：

ATP生成量；養(yǎng)分移動速度；根系酶活性。第56頁,共67頁，2024年2月25日，星期天?

低溫時，陰離子吸收的影響比陽離子明顯，如:NO3->NH4+,這可能與陰離子主要是主動吸收有關(guān)，因ATP少。越冬作物施水溶性磷，與溫度低、磷擴散系數(shù)小、以陰離子吸收有關(guān)。?影響順序：PO33->NH4+>K+>SO42->Mg2+>Cl->Ca2+

第57頁,共67頁，2024年2月25日，星期天二、通氣大氣地面含氧量20.34％，土壤空氣含氧量10－20％，正常情況下夠用，但如果含水過多、通氣不暢，造成氧氣下降。棉花在O2小于3％、玉米小于6％生長受影響。第58頁,共67頁，2024年2月25日，星期天通氣影響吸收的原因：

1、根系的有氧呼吸；

2、土壤的Eh；

3、養(yǎng)分的形態(tài)及轉(zhuǎn)化；

4、二氧化碳含量。深翻整地、中耕松土、形成良好結(jié)構(gòu)等都有利于通氣，促進吸收。

第59頁,共67頁，2024年2月25日，星期天三、酸堿反應(yīng)影響吸收形態(tài)：COOH

COOHH+R利于吸收陰離子RNH3+NH2

OH-

COO-

-H2OR利于吸收陽離子

NH2第60頁,共67頁，2024年2月25日，星期天?影響?zhàn)B分形態(tài)：各種養(yǎng)分在中性時有效性高?影響?zhàn)B分外滲：玉米外根在pH5.5時，外滲鉀達40

％，因膜的穩(wěn)定受了影響