在植物的生长发育过程中,矿质营养元素起着至关重要的作用。不同元素有着独特的吸收形式、生理功能,缺乏时也会表现出特定症状,元素之间还存在复杂的相互作用。深入了解这些知识,对优化植物营养管理、提高作物产量和品质具有重要意义。
一、大量元素——镁
镁以二价镁离子形式被植物吸收,其吸收方式为消极吸收。与钙元素不同的是,在缺素情况下,镁能够在植物体内快速移动,而钙的移动性则极差。镁在植物体内的含量约为0.1% - 0.3%,明显低于钙。作为二价离子,根系阳离子代换量与镁的需求量密切相关,阳离子代换容量大的作物,对镁的需求相对更高。
镁是叶绿素、草酸钙、植酸钙等物质的重要组成成分,深度参与光合作用中的磷酸化反应、碳酸固定反应,以及碳水化合物、脂肪、核酸的合成过程。在光合作用旺盛的叶片和细胞分裂活跃区域,镁大量积蓄,同时也是细胞核、细胞质、液泡的组成部分。由于镁参与众多关键代谢过程,与能量代谢关系紧密,其移动性较强。例如,甜瓜在生长后期,老叶常因镁向幼叶转移而出现类圆状黄化,这便是典型的缺镁症状。
二、微量元素
(一)铁
植物可吸收二价和三价铁离子,但氧化态的铁易形成氢氧化铁沉淀。因此,农业生产中多使用螯合态铁肥,该类铁肥在较高pH值下仍能保持溶解状态,而硫酸亚铁在碱性条件下则易沉淀。
铁在植物体内参与合成铁卟啉、细胞色素、过氧化氢酶、硝酸还原酶等物质。二价铁与三价铁在氧化还原电位变化下相互转换,实现电子能量传递,促进呼吸作用。铁氧还蛋白作为铁的有机化合物,存在于叶绿体中,是光合作用初期的能量载体。当植物缺铁时,幼嫩部位首先表现出褪绿、黄化症状,同时可能引发钾缺乏,或导致磷、铜、锌、锰过量吸收。
(二)铜
铜以二价离子形式被吸收,植物对其需求量极低,约为0.02PPM,部分水质所含的铜元素即可满足植物需求。铜是细胞色素、抗坏血酸多酚等构成氧化酶的物质,对植物呼吸和光合作用至关重要。缺铜时,叶尖先出现凋萎、失绿现象,最终导致落叶,还可能引发铁、锰元素的固定。
(三)锌
锌的吸收量较少,约为0.05PPM。锌是碳酸蛋白质结合体分解时所需脱氢酶的构成成分,与植物生长激素合成密切相关。当植物缺锌时,枝梢顶部会出现小叶丛生症状,在柑橘树上这种现象尤为常见,同时还会伴随生育停滞、节间缩短、叶片变小、叶脉间出现黄斑等症状。
(四)钼
钼以6价和3价形式被植物吸收,作为硝酸还原酶的构成物质,与氮代谢紧密相关,在培养液中浓度达0.01PPM即可满足植物需求。缺钼时,硝酸无法还原而在叶片积累,可通过叶面喷施钼酸钠促进硝酸还原。此外,钼还是根瘤菌、固氮菌所需成分,与维生素合成、植物抗病毒能力相关,能抑制水解有机磷酸脂的磷酸酶活性。植物缺钼时,叶片会变细碎,并卷曲成杯状。
(五)锰
锰以二价离子形式吸收,在培养液中的需求量约为0.5PPM,部分自来水中的锰含量即可满足植物生长。叶片中60%的锰离子存在于叶绿体,参与光合作用中水分解产氧过程,作为酶类催化剂参与细胞内有机酸代谢和维生素生成。缺锰时,光合作用减弱,蛋白质合成受阻,游离氮化合物增多,还原型维生素合成减少,同时二价铁易氧化成三价铁沉淀,导致缺铁;锰过量则会引发缺铁、缺铜症状。锰缺乏的典型症状为叶片叶脉间出现褐色斑点。
(六)氯
氯元素在钾肥杂质和原水中已有一定含量,配肥时通常无需单独添加。植物对氯需求量较低,一般在35PPM以内,多数作物对氯需求不高,仅盐生类作物如冰菜对氯化钠有特殊需求且具耐受性。氯与锰共同参与光合作用水分解成氧的过程,还可调节细胞质液pH值、影响淀粉酶活性。缺氯时,叶片叶尖焦枯、凋萎,最终全叶黄化枯焦,症状与缺铁有相似之处。
(七)硼
硼主要以硼酸或硼酸氢根离子形态被吸收,在植物体内含量约0.5PPM,移动性较差,生产上常采用叶面追肥方式补充。硼参与糖分同化与络合,有助于提高细胞膜透性,在花粉培养基中添加硼砂可促进花粉发芽和花粉管生长。同时,硼通过络合作用形成细胞壁中的果胶结构,对果实膨大期细胞分裂和果实发育至关重要。缺硼时,枝梢变脆易折断,叶片皱缩变黄,果实膨大受影响,出现褐色龟裂、茎秆导管变黑褐色、表皮裂纹、花粉管发育异常等症状。硼过量症状与缺钾相似,表现为叶片叶尖黄化。
三、元素间的相互关系与实际应用
锰、氯、镁等与光合作用关系密切的元素,对植物代谢和生长发育影响显著。氯在光合作用水分解过程中为反应提供供体和氧,是光合作用的重要环节。
在无土栽培中,钙含量与植物节位相关,节位越高,钙含量越低。以番茄为例,第八节位叶片钙含量占干物质的5% - 6%,第十三节位降至3%,十三节位以上为2%,顶部枝叶仅1%,果实中钙含量更低至0.2%。当果实周边叶片钙含量低于1.5%时,易出现脐腐病,可通过叶面喷施0.5%氯化钙防治。采用倒挂栽培或插枝栽培方式,定期替换衰老植株,可减少脐腐病发生。这是因为钙在植物体内移动性差,主要通过根幼嫩部位渗透吸收,经木质部导管运输,筛管运输量极少,导致蒸腾作用弱的部位易缺钙。此外,钙在浓度低于0.6毫克当量/升(12mmol/L)时,植物不仅不吸收,还会从根部排出。
从电荷平衡角度来看,肥料中硝态氮含量约等于钾离子与钙离子含量之和,磷酸根离子含量与镁离子总量相近,氮与磷的电荷比例约为3 - 4:1。植物体内多种元素间存在相互作用,如铁、锰、铜之间,某一元素缺乏或过量会影响其他元素的吸收和固定,导致缺素或元素过量症状。在实际生产中,可根据植物症状分析元素缺乏或过量情况。微量元素在原水中通常有一定含量,且需求量少,如锌0.05PPM、铜0.02PPM、钼0.01PPM,因此配方拟定时常采用通用配方。
植物病毒病与缺素症症状存在相似之处,如小叶病。但病毒病具有传染性和全株性特征,一旦发生难以防治,通常建议拔除病株;细菌性病害病斑与健康部位界限清晰;真菌性病害病斑与健康叶肉间有过渡晕斑;可据此区分病害类型并选择相应杀菌剂,部分广谱性杀菌剂可同时防治细菌和真菌病害。此外,第二功能水通过物理杀菌方式,利用强制氧化反应破坏病菌细胞结构、影响细胞膜电位,具有不易使菌群产生抗药性的优势。
深入研究和掌握植物矿质营养元素的特性,能够帮助农业生产者科学施肥、精准管理,有效预防和解决植物生长过程中出现的营养问题,为实现农业高产优质提供有力保障。

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