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    農用硫酸鎂和大家一起探討關于鎂肥,你用對了嗎?

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    農用硫酸鎂和大家一起探討關于鎂肥,你用對了嗎?

    發布日期:2018-03-21 作者:東??h宏大微量元素廠 點擊:

    農用硫酸鎂是植物的必需營養元素,在植物的生理生化過程中扮演著重要角色。然而在農業生產中鎂元素常常被忽視,造成缺鎂現象頻發,這與農業從業者對鎂元素的片面認識有關。本文著重介紹植物對鎂的需求和吸收過程,以及鎂肥的施用,以期為農業生產提供指導。

    前言: 植物正常生長需要吸收大量的營養元素,必需營養元素缺乏會限制植物的生長潛力。在高等植物中,除了碳、氫、氧三種元素主要來自水和二氧化碳外,其它的必需營養元素則以無機離子的形式從土壤中獲取,稱為礦質營養元素。

    土壤中絕大多數養分Z初來源于成土礦物的風化,而后參與到地球的生物-化學循環中?;谥参锏摹暗V質營養學說”,在現代農業生產中,增加礦質營養元素的供應,會不同程度地提高農作物的產量。然而在高產農業體系中,作物的大部分生物量離開了耕作區,養分從土壤到植物的單向遷移,使得通過施肥來補充土壤養分變得尤為重要。 在南方的經濟作物區,氮、磷、鉀這些大量元素的施用量一般都非常充足,因營養元素缺乏引發生理障礙的,大都是中微量元素的缺乏所致。在南方經作區的田間推廣中發現,植物鎂元素的缺乏癥狀在果樹和一些速生性的作物上比較普遍。南方的酸性紅黃壤、砂質土,本身含鎂量低,而且降雨量大淋洗損失嚴重,造成土壤有效鎂含量低。加上南方土地復種指數高,養分的需求量大,而且養分投入不平衡也會影響鎂元素的有效性。因此了解植物的養分需求和養分吸收的生理過程,對于進行合理的養分管理非常必要。

       植物對鎂元素的需求量很大

    通常將必需礦質營養元素根據其在植物組織中的相對含量,劃分為大量元素、中量元素和微量元素,這是從宏觀的角度對礦質營養元素的分類。不同礦質營養元素在植物組織中的含量差異很大,但是各種礦質元素對植物是同等重要、不可替代的。從表1中可以看出,在植物組織中,除了氮磷鉀以外,鈣、鎂等中量元素在植物組織中的含量也是非常高的,甚至在某些組織中要高于一些大量元素的含量。

      植物正常生長所需礦質養分的平均含量

    通常在制定作物養分管理方案時,需要參考作物的單位產量需肥量和產量水平。在高產的農業生產體系中,要充分補充作物帶走的那部分養分,維持土壤養分的供應能力。自“測土配方施肥”實施以來,在養分管理上秉承“大量元素分期調控,中微量元素因缺補缺”的養分管理原則,根據土壤的供給能力和植物的養分需求進行合理施肥。

    表2所示為根據相關資料匯總的不同作物的單位產量需肥量,從表中可以看出,植物對氮磷鉀以外的鈣、鎂的需求量其實也很大,只是通常土壤或者灌溉水中所含的鎂就能滿足生長,但在高產農業體系中,如果還按照原來的中量元素的定義來進行施肥管理,在某些土壤上很容易發生鎂的缺乏癥狀,不利于產量的形成。

    不同作物的單位產量需肥量(kg/1000kg)

    不同作物對鎂的敏感程度也不一樣(表3),像柑橘、馬鈴薯等作物,對鎂很敏感,土壤中鎂不足時,很容易從葉片上觀察到缺鎂癥狀。大豆、葡萄及果樹等對鎂比較敏感的作物,施用鎂肥會帶來不同程度的產量和品質提高。而水稻、小麥等作物對鎂不敏感。事實上,植物體內鎂的臨界濃度因植物種類、品種、器官和發育時期不同而有很大差異,這些在進行鎂營養管理時,都是要考慮的因素。

    不同作物對鎂元素的敏感程度

    鎂元素的缺乏癥狀及發生原因

    鎂在植物體內易移動,植物缺鎂首先表現在中下部老葉片上。在雙子葉植物上,表現為脈間失綠,并逐步由淡綠色變成黃色或者白色,還會出現大小不一的褐色或者紫紅色斑點,但葉脈保持綠色,嚴重時出現葉片的早衰與脫落。禾本科植物表現為葉基部出現暗綠色斑點,其余部分淡黃色,嚴重缺鎂時,葉片褪色有條紋,葉尖出現壞死斑點。

    作物缺鎂癥狀在果實或儲存器官膨大時容易發生。鎂在果實成熟過程中會向果實轉移,老葉和果實附近葉片先發黃,癥狀明顯。當種子萌芽和幼苗生長時鎂又被運送到需要的部位,因此在植物發育的初期一般不易出現缺鎂癥狀,缺鎂多發生在植物成長的中后期。若發生在后期通常不會影響產量太大,如果發生在初期,產量與質量皆會受到嚴重影響。

    蓮霧葉片缺鎂癥狀

    植物鎂的缺乏通常有兩方面原因:一是土壤中鎂含量較低,不能滿足植物的養分需求;二是土壤中鎂含量并不低,但受到土壤中其它養分離子的相互作用,根系對鎂的吸收量低。

    土壤中鎂含量低導致的缺鎂

    據報道,我國土壤存在缺鎂(交換性鎂含量小于25mg/kg)的耕地比例達到36%,主要集中于長江以南地區,面積非常之大。土壤中的鎂Z初來自土壤含鎂礦物的風化,因為成土母質不同,所含的鎂元素庫容量也不同。南方土壤主要由花崗巖、紅砂巖及第四紀紅色黏土發育而來,本身含鎂量低。而由蛇紋石、白云石等成土礦物演化生成的土壤則鎂含量很高。

    鎂離子在土壤中有三種存在形態,分別是礦物態鎂(存在于礦物晶格中的鎂)、交換態鎂(被土壤靜電荷表面吸附的鎂)和水溶態鎂(溶解于土壤溶液中的鎂)。礦物態鎂是土壤中鎂的主要構成部分,約占土壤中鎂的70%-90%,礦物態鎂只有通過風化作用才能轉變成可被吸收的鎂,但風化是一個十分漫長的過程,所以礦物中的鎂基本上是無法為植物吸收利用的。交換態鎂和水溶態鎂則是可移動的,易被植物吸收,稱為有效鎂。

    土壤中交換態鎂,鎂離子與土壤膠體的吸附力較弱,容易被置換下來進入土壤溶液,變成水溶態鎂,尤其是在南方酸性土壤上,土壤陽離子的活性很高,進入土壤溶液中的鎂離子,在多雨的條件下容易淋洗損失。砂質土上,不僅養分含量低,而且更容易發生淋洗損失。

    土壤養分豐缺參考指標(mg/kg)

    對于土壤鎂本底值低、易發生流失的地塊,可以通過土壤檢測來確定土壤的養分狀況并合理施肥。根據土壤養分豐缺指標(表4),土壤交換性鎂含量低于25mg/kg時,土壤鎂含量低,會影響作物的正常生長;而有些需鎂量高的作物,土壤交換性鎂含量低于50mg/kg時,即需補充鎂。土壤營養診斷可作為重要參照依據,指導田間的養分管理。

    土壤離子間相互作用導致的缺鎂

    土壤各營養元素間存在相互作用,鎂離子是陽離子,土壤中其它陽離子的含量過高會抑制鎂離子的吸收,發生離子間的拮抗作用。在酸性土壤上,發生缺鎂癥狀可能不僅僅是因為土壤鎂含量低,還有可能是土壤中的H+、Al3+含量過高。在高產農業體系中,鉀肥的大量投入是造成植物缺鎂的重要原因。

    添加K+和Ca2+(0.25mM)對大麥苗吸收Mg2+的影響

     Schimansky等(1981)用大麥做的一個培養實驗,用28Mg做同位素標記,在培養液中添加鈣離子和鉀離子,一段時間后測定大麥根系和地上部的鎂離子含量。結果顯示(表5),相較于單獨供應鎂離子,增加鈣離子后大麥根系和地上部的鎂離子吸收量明顯下降,同時增加鈣離子和鉀離子供應,極大地減少了大麥根系和地上部中鎂離子的含量,表明Ca2+、K+等陽離子的存在抑制了根系對Mg2+的吸收。

    哈密瓜葉片缺鎂早期癥狀

     鉀鎂拮抗的現象在田間經常能觀察到。在海南的哈密瓜種植中,從留坐果枝到頂部葉片完全展開,這期間能觀察到植株的中下部葉片出現缺鎂斑駁的癥狀,在授粉后逐漸由底部葉片向上部葉片癥狀逐漸減輕直到解除。這種現象發生的原因有可能是,從留坐果枝時,開始施用高鉀的肥料,砂質土中鎂離子含量本來就不高,大量鉀的投入抑制了鎂離子的吸收,而且這一時期植株沒有摘頂,新葉的展開需要相當數量的鎂,造成植株缺鎂。而在植株摘頂后,頂部葉面全部展開,此時根系吸收的鎂再分配到中下部葉片中,解除缺鎂癥狀。

    哈密瓜正常葉片和黃化斑駁葉片

    為了驗證以上推斷,在田間采集了三個哈密瓜品種的斑駁狀葉片和正常葉片,測定葉片干物質中鉀鎂含量。從趨勢上可以看出,出現斑駁的葉片鉀的含量一般較高,而鎂的含量均低于正常葉片中的含量,說明鉀鎂離子間的相互作用導致了葉片出現缺鎂斑駁的癥狀。

    哈密瓜葉片診斷結果

     除了鉀和鈣以外,土壤中過多的其它陽離子也會影響到鎂的吸收,例如Mn2+、NH4+等,同樣的同電荷的陰離子之間也存在類似的相互作用。其發生原因,與根系對養分離子的吸收機制有關。

    根系對養分的吸收發生在根土界面上,養分離子的吸收實際上是穿透細胞膜的跨膜運輸,離子的跨膜運輸需要借助存在于生物膜上的轉運蛋白完成。轉運蛋白包括3種類型:通道(channel)、載體(carrier)和泵(pump)(如圖4所示)。沿著電化學勢梯度方向轉運的稱為被動運輸,不需要消耗能量,通過通道和載體擴散的屬于被動運輸;逆電化學勢梯度方向轉運的稱為主動運輸,需要消耗能量(ATP),通過離子泵轉運的屬于主動運輸。

    生物膜上的轉運蛋白

    一般Ca2+、Mg2+、K+等陽離子進入細胞是沿它們的電化學梯度進行的被動運輸(在外界離子濃度低時也可進行主動運輸),但K+和Ca2+主要通過通道蛋白進入細胞,Mg2+通過載體蛋白進入細胞。通道是一種類膜蛋白,它們在膜上形成選擇性的孔道,只要孔道開放,離子的跨膜運輸非常迅速;而載體蛋白沒有形成完全跨膜的孔道結構,需要先與被運輸物質結合,再發生構象變化,Z終將離子轉運到膜的另一側。載體運輸相較于通道運輸,速度很慢。

    K+、Ca2+和NH4+等對Mg2+吸收的拮抗機理,在于競爭細胞內部的負電勢,而Mn2+、Cu2+等離子對Mg2+的拮抗作用在于競爭結合位點,因此外界陽離子濃度較高時,會抑制根系對鎂離子的吸收。

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     植物細胞中質膜和液泡膜上的轉運蛋白

     綜上所述,在施肥時偏施鉀肥、銨態氮肥,以及施入大量的石灰調節土壤酸性,都有可能加劇植株缺鎂的現象。但不是所有的情況下陽離子間都是拮抗作用,在低濃度下反而會促進相互吸收。因此,在田間管理上注重養分的均衡施入顯得尤為重要。

    植物鎂的補充途徑

    鎂元素的補充,要根據植物發生缺鎂的原因采取針對性的措施。針對土壤缺鎂或者作物需鎂量大的情況,要適量補充鎂肥;針對土壤養分不平衡造成的缺鎂,除了要合理補充鎂肥外,還要控制其它養分的投入。

    施用鎂肥

        鎂肥按照溶解性可分為水溶性、微溶性和難溶性鎂肥。水溶性硫酸鎂肥溶解快、易被植物吸收,如硫酸鎂、硫酸鉀鎂、氯化鎂等;微溶性鎂肥肥效慢,持效性長,如鈣鎂磷肥、白云石粉、磷酸鎂銨等;難溶性鎂肥,如蛇紋石、菱鎂礦等,是加工鎂肥和鎂鹽的原料,一般不做肥料直接施用。

    選擇鎂肥的種類,要考慮作物的生育特征、土壤情況以及田間管理的便利性。對于長期作物或者作為基肥使用,可以選擇微溶性的長效鎂肥,如鈣鎂磷肥或磷酸鎂銨等,鈣鎂磷肥是堿性的,對于調節土壤酸性有一定的作用;對于短期作物或者作為追肥使用,可以選擇硫酸鎂、氯化鎂等,具有灌溉設施的地塊,可以結合灌溉系統施用。短期緩解植物的缺鎂癥狀,還可以通過根外追肥(葉面肥)補充鎂肥,硫酸鎂是常見的葉面鎂肥,市售的葉面鎂肥還有一些有機螯合/絡合的產品,例如糖醇鎂、LSA-鎂(木質素磺酸絡合鎂)等,葉面吸收的效果更佳。

     鎂肥的施用量,要根據作物的需肥量、土壤的營養狀況、養分利用率和階段營養需求綜合來決定。生產上,一般基肥畝施用1-1.5kg Mg即可,發生缺鎂癥狀可每畝施用5-10公斤左右的硫酸鎂,再觀察效果。

    3.2 均衡施肥

     鑒于K+、Ca2+、NH4+等多種土壤陽離子在濃度較高時對Mg2+的競爭性吸收抑制,在田間管理中要避免單次投入大量的上述養分,過量的養分不僅會加劇對其它營養元素的缺乏癥狀,而且過量施肥養分利用率低、易損失,對植株、土壤、環境以及生產成本都是負擔。

    對于一些速生性的瓜果類,短期需鉀量高的作物,在補充大量鉀肥的情況下,要同時補充農用硫酸鎂等其它元素,或者葉面補充鎂肥,保證鎂元素供應充足。利用石灰調節土壤酸性的,也要考慮到大量鈣的投入對其它營養元素的影響,適量增加鎂肥的投入,以維持土壤均衡的養分供應。


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