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大量元素
N
P
K
Ca
Mg
S
有效氮(N)NO3-N+NH4-N
有效磷(P)
交换性钾(K)
交换性钙(Ca)
交换性镁(Mg)
有效硫(S)
〈1.0
〈0.5-1.0
〈5-6
〈6
〈1-1.5
特殊元素
Si
有效硅(SiO2)pH4=—8醋酸钠缓冲液
〈10
微量元素
Fe
Mn
B
Zn
Cu
Mo
交换性铁(Fe)1摩尔/升NH4Oac浸提
易还原性(Mn)
交换性锰(Mn)1摩尔/升NH4Oac浸提
热水溶性硼(B)
有效锌(Zn)DTPA浸提
0.1摩尔/升HCI浸提
有效铜(Cu)0.1摩尔/升HCI浸提
有效钼(Mo)草酸—草酸铵浸提
〈4-8
〈50-60
〈3-5
〈0.3-0.4
〈1.5
〈2
〈0.1
2、土壤反应(pH)不适土壤pH强烈影响土壤养分的有效性,有些养分在酸性(pH<6.5=条件下有效性高,近中性(pH6.5<7.5=到碱性(pH>7.5)条件下有效性降低。
另一些养分元素与此相反。
微量元素铁、锰、铜、锌、硼的有效性随pH下降而提高,pH上升时则下降,一般在pH<6.5时有效性通常很低。
钼相反,有效性随pH的提高而提高。
大量元素(N、K、Ca、Mg、S)对pH的变化反应比较迟钝;
但磷例外,其适宜范围是pH6.5—7.5,<6.5与土壤中铁、铝结合成磷酸铁、磷酸铝而被固定,pH越低,铁、铝溶解度越大,固定的量也越多;
pH>7.5时则与土壤中的钙结合成磷酸钙盐,有效性也下降。
不过由于磷酸钙盐比磷酸铁、铝的溶解度要大。
所以,在偏碱性土壤中磷的有性比酸性土壤高。
3、土壤养分元素不平衡作物正常代谢要求各种养分,元素含量保持相对平衡,不平衡则导致代谢紊乱,出现生理障碍。
土壤中一种元素过量常抑制另一种元素吸收、转运,这就是元素间的颉抗现象。
这种现象在营养元素间相当普遍。
当这种颉抗作用比较强烈时,就会导致缺素症的出现。
常见的颉抗现象有磷→锌、铁→磷、钾→镁、铵→钾、钙→硼、钙→铁、钙→锰等。
4、土壤理化性质不良通常一些有高位硬盘层,漂白层的土壤,山丘岗背母岩浅露,平整土地时表土移出,结构恶劣,养分贫乏的底土上升,地势低洼容易积水的土壤,各种缺素症发生的机会就比较多。
对于水稻来说,强还原条件,既抑制根系的呼吸,又降低某些养分的有效性,是诱发缺素(如缺锌、钾)的重要条件。
(二)气候的障碍因素不良气候条件是诱发缺素症的重要因素。
气温、降水、日照等对缺素症的发生及其程度有着显著影响,尤其是气温和降水。
1、气温的影响主要是低温。
低温一方面削弱作物对养分的吸收能力,另一方面减缓土壤养分的有效化。
例如水稻在地温16℃时吸收的磷是0℃时的50%的左右;
水田土壤有效锌在夏秋季节成倍高于冬春季节。
所以,通常寒冷的季节,作物缺素症多发,如早稻、玉米的缺磷、缺锌症等。
2、降水量的影响降水的多少,通过土壤过干、过湿影响土壤中养分的释放、固定和淋失,持续干旱能明显促发作物的缺素症。
水作为养分的溶剂,缺乏时使养分溶出速度下降。
作物缺硼、缺钙受干旱影响显著。
同样,长期阴雨也使缺素症的发生增加,土壤渍水过湿,抑制根系呼吸,对一些元素如钾的吸收显著减少。
在石灰性土壤上,过湿则使HCO3-浓度增加,降低铁的活性而引起缺铁症。
3、光照的影响光照通常与降水的多少相伴,以高温晴旱或低温阴雨对缺素症的发生给予影响,有的缺素症与光照条件直接有关,如缺锌,强烈光照加重症状。
原因是缺锌时作物合成生长素减少,在强光多照下,作物对生长素的需要量增多,使锌的供需矛盾加剧。
(三)作物的敏感性
1、作物种类间的差异作物种类不同,营养特性有区别,对某些营养元素的喜好及其数量要求差异非常大。
表7-2所列为几种作物对硼缺乏的量,如对结球白菜为缺乏的含硼量对油菜却正常;
对油菜缺乏的含硼量,对碑酒大麦却正常;
对啤酒大麦缺乏的含硼量,对水稻却正常。
此种差异一般基于作物生理需要的不同,通常以需要量大的易感不足。
这种差异在同种作物不同品种中也普遍存在,如晚熟品种较早熟品种易发缺素症。
表几种作物发生缺硼症时体内的含硼量(毫克/千克)
作物
部位
正常土壤的作物含硼
缺硼土壤作物含硼
结球白菜
结球部
外叶
20.3
25.0
10.4
12.5
油菜
茎叶
子实
8.3
8.0
5.0
7.8
啤酒大麦
4.0
3.8
2.8
1.2
水稻
茎叶子实
0.8
1
2、生育时期的差异作物元素缺乏症的出现常与生育期有密切的关系。
例如一般作物苗期对磷敏感,缺磷症易在苗期发生;
对硼的需求则以生殖生长期最为迫切,故缺硼症大多在开花结实期以花而不实或穗而不实形式表现出来;
对镁的需求一般因种实器官发育而剧增,所以镁缺乏常在种子、果实开始形成之际发生。
作物营养障碍的另一方面,元素过剩症。
土壤中某些元素过剩的原因很多,例如由于矿场、工厂排放的“三废”污染,常见元素有铬、镉、镍、汞、铅、锌、锰、铜、钼、砷、硼等;
二是不适当的施用农药肥料,如长期或大剂量施用,如铜、砷、硼等;
三是土壤pH过低,酸性强,使元素溶解度剧增,如铝、锰、铁等;
也有土壤母质带来的某种元素含量过高。
二、作物营养诊断的方法
(一)形态诊断作物外表形态的变化是内在生理代谢异常的反映,作物处于营养元素失调时,与某元素有关的代谢受到干扰而紊乱,生育进程不正常,就会出现异常的形态症状。
所以根据形态症状及其出现部位可以推断缺乏哪种元素。
形态诊断的最大优点是不需要任何仪器设备,简单方便,对于一些常见的有典型或特异症状的失调症,常常可以一望而知。
但形态诊断有它的缺点和局限性,一是凭视觉判断,粗放、误诊可能性大,遇疑似症,重迭缺乏症等难以解决。
二是经验型的,实践经验起着重要作用,只有长期从事这方面工作具有丰富经验的工作者才可能应付自如。
三是形态诊断是出现症状之后的诊断,此时作物生育已显著受损,产量损失已经铸成,因此,对当季作物往往价值不高。
(二)植株化学诊断作物营养失调时,体内某些元素含量必然失常,分析作物体内元素含量与参比标准比较作出丰缺判断,是诊断的基本手段之一。
植株成分分析可分全量分析和组织速测两类,前者测定作物体元素的含量,目前的分析技术可能测定全部植物必需元素以及可能涉及的元素,精度高,所得数据资料可靠,通常是诊断结论的基本依据。
全量分析费工费时,一般只能在实验室里进行。
组织速测测定作物体内未同化部分的养分,都利用呈色反应、目测分级,简易快速,一般适于田头诊断,因比较粗放,通常作为是否缺乏某种元素的大致判断,测试的范围目前局限于几种大量元素如氮、磷、钾等,微量元素因为含量极微,精度要求高,速测难以实现。
1、叶片分析诊断以叶片为样本分析各种养分含量,与参比标准比较进行丰缺判断,是植株化学诊断的一个分支,由于叶分析结果在指导果树施肥,实现预期产量,进行品质控制中取得较大的成功,受到广泛重视并发展成为果树营养诊断的一项专门技术。
果树是多年生作物,叶片寿命较长,养分含量有一个较长的稳定期,且与树体营养状况以及产量有良好的相关性;
果树养分临界值受地域影响很小,发现一种果树某一元素的缺乏或毒害水平在各地有一致性,其中微量元素尤其如此。
便如Mn在许多果树中,叶片含量低于30毫克/千克时都会出现缺乏病。
再者,根据叶分析诊断结果采取的补救措施在时间上也赶得上,当季能奏效。
2、组织速测诊断用速测方法测定植株新鲜组织的养分作丰缺判断,是一种半定量性质的分析测定,被测定的养分是尚未同化或已同化但仍游离的大分子养分,结果以目视比色判断。
此法最大的特点是快速,通常可在几分钟或几十分钟内完成一个项目的测试。
组织速测一般以供试组织碎片直接与提取剂、发色剂一起在试管内反应呈色;
或者把组织液滴于比色板或试纸上与试剂作用呈色,后者所需试剂极少,又叫“点滴法”。
运用组织速测进行诊断,在技术上应注意:
取样要选择对某元素反应敏感的部位,以最能反映缺乏状况(养分浓度最低)的为适宜部位;
养分划分等级要少,一般分缺乏、正常、丰富三级足够,等级少,级差大,利于判断,细分无益;
作点滴法测试所用样本少,重复次数要多,以减少误差;
要注意相关元素的测定,如作缺磷作物的诊断,可同时测氮,因缺磷植株NO3-—N的含量通常偏高,对结果判断的帮助;
应把测定结果结合作物长相、形态症状、土壤条件、栽培施肥等因素作综合分析。
(三)土壤化学诊断测定土壤养分含量与参比标准比较进行丰缺判断。
作物需要的矿质养分基本上都是从土壤中吸取,产量高低的基础是土壤的养分供应能力,所以土壤化学诊断一直是指导施肥实践的重要手段。
根据土壤养分含量与作物产量关系划分养分等级,通常分三级,以高、中、低表示,高——施肥不增产;
中——不施肥可能减产,但幅度不超过20%—25%;
低——不施肥显著减产,减产幅度>25%。
土壤养分临界值与植株养分临界值不同之处是后者极少受地域、土壤的影响,而土壤临界值则受土壤pH、质地等的显著影响,例如作物从粘土吸收养分比从砂土中要难,前得临界值高。
土壤化学诊断与植物化学诊断比较各有长处和缺点。
对耕作土壤进行分析,一是有预测意义,在播种前测定可以预估缺什么,从而可及早防范;
二是作为追究作物营养障碍的原因,探明是土壤养分不足,或者某种元素过多而抑制作物正常生长,以及是否存在元素间的颉抗作用等。
而这些都是植株分析所无法实现的。
所以植株分析和土壤分析在一般诊断中都是结合进行,互为补充,相互印证,以提高诊断的准确性。
(四)施肥诊断施肥诊断是对作物施用拟试的某种元素,直接观察作物对被怀疑元素的反应,结果可靠。
1、根外施肥诊断将拟试元素肥料以根外施肥即叶面喷洒、涂布、叶脉浸渍注射等供给作物。
此法在果树微量元素缺乏的诊断上应用较多,易吸收见效快,用量少,经济省事等优点。
同时,供试液不与土壤接触,避免土壤干扰,对易被土壤吸收固定的元素如铁、锰、锌等元素尤为适宜。
2、土壤施肥诊断将拟试元素施于作物根部,以不施肥作对照,观察作物反应作出判断,除易被土壤固定而不易见效的元素如铁之外,大部分元素都适用。
如为探测土壤可能缺乏某种或几种元素,可采用抽减试验法:
根据需要检测的元素,在施完全肥料(N、P、K+拟试元素肥料)处理基础上,设置不加(即抽减)待测元素的处理,同时检测几种元素时则设置相应数量的处理。
再外加一个不施任何肥料的空白处理,其试验处理数是n(需要检测元素数)+2,结果以不施某元素处理与施全量肥料处理比较,减产达显著水准,表明缺乏,碱产程度可说明缺乏的程度。
(五)叶色诊断模拟叶色浓淡制成系列色级卡片,用以判断氮素营养的丰缺。
在绿色叶子中,所含色素主要是三类:
叶绿素,主控绿色;
胡萝卜素,主控黄色;
黄酮类色类——花色苷,主控紫红色。
叶色的绿、黄变化取决于叶绿素与胡萝卜素的比例,通常成熟绿色叶子两者比例为8:
1,如叶绿素含量降低到正常的50%以下时,叶片开始发黄。
叶绿素含量与氮含量,通常有正比关系,叶色浓淡和黄绿变化可反映叶片含氮含量,通常有正比关系,叶色浓淡和黄绿变化可反映叶片含氮水平。
考虑到水稻叶片的光学特性,做成与水稻叶片表面结构相仿的细条瓦楞状卡片,其质感和色调非常接近水稻叶片,且具较大色卡面积,便于观察。
观察时立卡片于田间,位于顶叶叶层中部,观察者离卡3米,背对太阳,3个人分别观察,取平均值,使比色准确度有很大的提高。
水稻叶色诊断通常以保证水稻整个生育期间能接近理想含氮率为目标,为达到这一目标,首先要制定高产水稻的标准叶色变化曲线,定出不同生育的适宜叶色等级以作为诊断施氮的依据。
另外,叶色黄、绿和浓淡差异对不同波长的光波反向率不同,如水稻氮素营养不良,叶色偏于黄绿的在可见光波段(400—700纳米)反射率高,而在近红外波段(800——1200纳米)则低,氮素营养良好绿色较浓的相反,用波长反射率测定叶色光波反射特性可以判断氮素营养丰缺,这是遥感测知作物营养状况的基础。
(六)酶学诊断许多植物必需元素是酶的组成成分和活化剂,当缺乏某种元素时,与该元素有关的酶活性或数量就发生变化。
酶法诊断最有价值的一点在于它能提早诊断时期,由于酶是元素缺乏的最早反应物,如表7-3所示。
表锌对水稻叶片核糖核酸酶活性的影响
处理
(Zn,毫克/千克)
播种15天
30天
45天
品种Ⅰ
品种Ⅱ
核糖核酸酶活性(P,毫克/千克/100微克蛋白质/小时)
0
5
t值
44.2
20.1**
9.6
40.7
19.6**
8.7
76.4
21.2**
10.2
74.1
12.6
48.3
21.4**
6.7
42.9
20.0
叶片锌含量(Zn,毫克/千克)
28.0
28.6
2.1
28.1
28.9
1.4
19.2
25.7**
1.6
19.8
28.1**
1.8
20.4
22.1**
1.1
20.2
21.4
1.7
水稻缺锌时,播后15天,不同处理叶片含锌量只有极微量差异情况下,核糖核酸酶活性差异已达统计学显著水平,而叶片含锌量差异达到显著水准时要在播种后30天即推迟了15天。
其次,酶促反应灵敏度高,对有些元素如Mo,因作物体内含量甚微,常规方法测定比较麻烦,酶测定法不直接测Mo可以避开这种麻烦。
再者,酶促与元素含量相关性良好,所以酶学诊断是一种有发展前途的诊断法。
第二节营养障碍的诊断及防治
一、作物缺氮时和氮过剩的诊断
(一)症状作物缺氮时,植株褪色,叶色呈浅绿或黄绿,生长缓慢,株形瘦小,直立,分枝小,叶形小,与茎的夹角小;
症状从下而上扩扩展,严重时,下叶枯黄早落;
根量少,细长;
侧芽休眠,开花结果减少,成熟提早,产量下降。
水稻、麦类缺氮分蘖少或无,穗小粒少;
玉米缺氮下叶黄化,叶尖枯萎,呈“V”字形向下延展;
叶绿类作物缺氮叶小而薄,色淡绿或黄绿,含水量减少,纤维素增加,丧失柔嫩多汁的特色,商品价值下降;
结球菜类缺氮中球不充实;
果木缺氮新梢细瘦,叶小色淡,果小皮硬,含糖量虽相对提高,但产量很低。
作物供氮过剩时表现徒长,枝多叶茂,叶大色浓,含水量增加,纤维素、木质素减少,组织柔嫩,抗病虫、抗旱、抗倒能力下降;
禾谷类作物结实率、千粒重降低,成熟不良;
薯类作物结薯减少,淀粉率降低;
瓜果类花落果增加,成熟推迟。
(二)易于发生的环境条件作物对氮需要量大,大多数土壤不能满足作物需要,如不施用氮肥,一般作物均可能出现缺氮症状,以下条件更易发生:
①轻质砂土和有机质贫乏的土壤②土壤理化性质不良,排水不畅,土温低,有机质分解缓慢的土壤;
③施用大量新鲜有机肥,如绿肥及新鲜秸秆容易引起微生物大量繁殖,夺取土壤有效氮而引起暂时性缺氮。
氮过剩一般为施用氮肥过时或对前作肥料残留估计不足等。
(三)诊断
1、形态诊断作物缺氮症状如上。
以叶黄、植株短小为其特征,通常容易判断。
单凭形态判断,难免误诊,仍需结合植株、土壤的化学诊断。
2、植株诊断植株的全氮与作物生长及产量有较高的相关,各种作物缺氮的临界范围:
水稻(分蘖期叶片)为全N2.4%—2.8%;
大小麦、燕麦(抽穗期地上部)为1.25%—1.50%,玉米(抽雄期果穗节叶片)为2.9%—3.0%,棉花(蕾期功能叶)与高粱(开花期自上而下第三叶)为2.5%—3.0%,果树(叶片)为2.0%—3.8%,生产上争取时间尽快作了判断,在田头诊断时采用组织化学速测法:
①旱作用酸试粉法,作物组织中的NO3-N与试粉作用,产生红色偶氮物质,根据红色深浅判断氮状况。
②水稻用碘一淀粉法,水稻进入幼穗分化期,叶鞘淀粉积累程度与氮高低呈负相关.采叶鞘,用碘液使叶染色(蓝色)以染色长度(A)与叶鞘总长度(B)之比(A/B)值进行判断。
此法限于决定后期穗肥的需要与否。
(一)症状作物缺磷时,一般表现植株短小、苍老,色泽灰暗,茎细直立,分枝少,叶片少,叶缘及叶柄出现紫红色,根系发育不良,成熟延迟产量及品质降低。
轻度缺磷外表形态不易表现,如禾谷类作物可能只表现分蘖减少。
水稻缺磷,植株瘦小,不分蘖或少分蘖,叶片直挺,株丛紧凑呈“一柱香”株型,叶色呈暗绿色或灰蓝色;
小麦苗期叶鞘呈特别明显的紫色;
玉米缺磷植株瘦小,茎叶呈明显紫红色;
油菜,子叶形小色深,背面橙红色,真叶迟出直挺竖立,叶片呈紫红色;
柑橘缺磷,叶呈灰绿色,叶背紫红色,果实皮厚粗糙;
苹果缺磷叶色暗绿,形小,老叶深暗带紫;
番茄缺磷,叶呈灰绿色,叶背紫红色;
洋葱移栽后幼苗发根不良,易发僵。
(二)易于发生的环境条件
(1)酸性,有机质贫乏,熟化度低,固磷力强的土壤如红黄壤等。
(2)早春低温,高寒山区,冷浸田。
(3)水旱轮作田冬季种植旱田作物时。
(4)易缺磷作物,如十字花科、豆科、茄科作物中的许多种,油菜、玉米、番茄、洋葱、水稻(早稻)、麦子(冬作)都容易或容易发生缺磷症状。
1、形态诊断缺磷形态症状如上,要点在于“僵态”,即生长停滞,形态花老。
不老作物缺磷叶色转红,但需注意发红并不都由缺磷引起,发红与发僵兼有才是缺磷。
2、植株分析诊断植株全磷(P)含量与作物磷素营养有正相关,一般认为植株P<0.15%—0.20%为缺乏,0.2%—0.5%正常。
但因作物种类、品种、生育阶段不同而有差异,水稻(分蘖期叶片)<0.15%为缺乏,0.15%—0.30%为正常;
棉花(苗期功能叶柄)<0.13%为缺乏,0.14%—0.8%为正常;
玉米(抽雄时期,穗轴下第一叶)<0.10%严重缺乏,0.15%—0.24%轻度缺乏,0.25%—0.40%正常。
田间诊断时,可结合形态状作组织速测。
作物中磷与钼酸铵作用生成磷钼杂多酸,以还原剂还原呈蓝色即磷钼蓝,根据蓝色深浅判断磷的高低状况。
3、土壤诊断土壤全磷含量一般不作为诊断依据,而以土壤有效磷为指标,因土壤类型不同而采用不同浸提剂,在石灰性和中性土壤上普遍采用0.5摩尔/升NaHCO3提取,有效P<5毫克/千克为缺乏,5—10毫克/千克为中量,>10毫克/千克为丰富;
酸性土壤一般用0.03摩尔/升NH4F+0.025摩尔/升HCl提取,有效P<3毫克/升为严重缺乏,3—7毫克/千克为缺乏,7—20毫克/千克为中量,>20毫克/千克为丰富。
(一)症状各种作物的缺钾症状大同小异,其最初症状都是老叶尖及两缘发黄,以后黄化向叶内侧脉间扩展,进而叶缘变褐色、干枯、黄变部与正常部分界线比较清楚。
水稻缺钾叶片散长大量赤褐色斑点,焦尖,由下而上扩展,严重时,稻面发红如火烧状。
大麦缺钾下叶叶尖,叶缘黄化,逐渐枯焦;
有的品种叶面出现水浸状斑点,以后枯白,病斑近似矩形,称“白斑型”缺钾症。
玉米叶尖和叶缘黄化,焦灼明显,有时因节间显著缩短,叶片长宽变化不大,致比例失调,导致株型异常。
棉花缺钾叶片脉间不绿发黄,主、侧脉及其两侧残留绿色,形成黄斑花叶,状如“虎皮斑纹”。
后期叶缘焦枯,坏死,呈残破缺刻状,提早落叶。
油菜缺钾,苗期叶缘出现灰白色小斑,开春后叶缘及脉间开始失去绿色,出现黄色斑块或白色干枯组织,叶缘呈烧灼状,茎秆壁薄而脆,遇风雨易折断,着荚稀少,角果发育不良。
大豆缺钾,下位叶边缘及脉间失绿变黄,残留绿色区类似鱼骨状,后期老叶呈青铜色皱缩不平,边缘反卷。
叶菜类作物一般在生育后期老叶外圈呈现黄白色斑,并连扩大后,干枯脱落。
黄瓜缺钾果实发育不良,常呈头大蒂细的棒槌形。
番茄果实着色不匀,肩部常绿色不褪,称“绿背病”。
苹果缺钾严重时,几乎整株叶片呈明显的红褐色,卷曲干枯,焦灼感显著。
(1)供钾力低的土壤,质地较粗的河流冲积母质发育的土壤,河谷丘陵地带的红砂岩,第四纪黏土及石灰岩发育的土壤,南方的砖红壤及赤红壤等。
(2)地下水位高,土层坚实,以及过度干旱的土壤,阻碍根的发育,减少对钾的吸收。
(3)偏施氮肥,破坏植株体内氮、钾平衡,诱发缺钾。
(4)少施或不施有机肥的土壤。
(5)前作种植需钾量高的作物,如红麻、花椰菜、甘蓝菜等,长期连续种植时更是如此。
(6)还原性强的水稻田,抑制水稻根的呼吸,妨碍水稻对钾的吸收。
(7)种植对缺钾敏感作物,常见易缺钾作物有水稻、油菜、棉花、玉米、大豆、甘蓝、花椰菜、马铃薯、甘薯、甜菜、番茄、桃、桑等。
1、形态诊断外部症状如上。
典型症状是下位叶叶尖边缘黄化褐变。
2、植株分析诊断植株全钾量,可以判断作物的钾素营养状况,大多数作物叶片钾的缺乏临界范围为0.7%—1.5%,但因作物不同而有差异,水稻(抽穗期植株)为0.8%—1.1%;
玉米(抽穗期轴下第一叶)为0.4%—1.3%;
棉花(苗、蕾期功能叶)0.4%—0.6%;
小麦(抽穗前上部叶)0.5%—1.5%
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