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蔬菜矿质营养

植物通过根部或叶、莲,从外界环境中吸收的各种无机营养元素,统称矿质营养。研究蔬菜作物的矿质营养生理是制定合理施肥措施,提高蔬菜产量和品质的理论基础。营养元素的种类已发现植物体内有30~40种元素,其中碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、氯、锰、硼、锌、铜、钼等16种元素是植物生长发育的“必需元素”。

植物通过根部或叶、莲,从外界环境中吸收的各种无机营养元素,统称矿质营养。研究蔬菜作物的矿质营养生理是制定合理施肥措施,提高蔬菜产量和品质的理论基础。

营养元素的种类

已发现植物体内有30~40种元素,其中碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、氯、锰、硼、锌、铜、钼等16种元素是植物生长发育的“必需元素”。其中碳、氢、氧通过光合作用形成植物的有机营养,它再与根部吸收的矿质营养相结合,以维持植物的正常发育。矿质元素依植物吸收量的大小分为大量元素和微量元素。前者有氮、磷、钾、钙、镁、硫等6种;后者有铁、硼、锰、锌、铜、氯、钼等7种。在水培条件下,培养液中缺少以上任何一种元素都会引起缺素症而影响产量与品质;在土壤栽培条件下,除氮、磷、钾三要素和钙、镁以外的营养元素,在土壤有机物和肥料中都会有一定的含量,所以习惯上都把氮、磷、钾加上钙、镁等元素当作肥料施入土壤,其余元素非特殊情况都不作肥料施用。但因世界各国有机肥施用量日趋减少,化学肥料用量激增,使土壤有机质含量下降,土壤酸化,微量元素也有不同程度的缺乏。

营养元素的吸收

蔬菜吸收矿质营养,不仅受温度、光照、土壤pH值、根际氧气、盐类浓度和离子间相互作用等外因的影响,而且与作物本身的发育状况和种类的不同而有显著的差异。就蔬菜作物根系吸收盐基的能力而论,夏季的黄瓜、菜豆、甘薯和秋季的茼蒿等就比洋葱、葱和甜玉米的盐基交换量大。不同种类的蔬菜根系吸附盐基也有各自的选择性。被吸附在根系表面的无机营素元素,通过细胞间的移动,即经过皮层、中柱鞘而达到木质部导管,再由蒸腾作用向上运转到叶子,参与各种生理代谢过程。

不同作物的根系具有选择吸收各种营养元素的机能,阳离子的K+比Na+易被吸收。不论阳离子或阴离子,一价的比二价更易被吸收。如果使易被吸收的K+与不易吸收的二价的SO2-4结合,或者是不易吸收的Ca2+、Mg2+与易吸收的一价NO-3或Cl-结合,就会变得易于吸收。含有数种阳离子和阴离子的溶液中,在养分吸收时,由于某些离子浓度高而抑制了另外某些离子的吸收,称“拮抗作用”,如K+、Na+、NH+4与Ca2+、Mg2+之间易产生拮抗,而NO-3和K+、Ca2+、Mg2+之间却有相互促进吸收的作用。

蔬菜单位面积的总吸收量比大田作物要高得多,特别是钙、钾、镁等阳离子的吸收量很大,所以蔬菜容易发生缺钙和缺镁症。蔬菜种类不同对养分的吸收量和吸收比例也不同,以果菜类和结球叶菜为最大,依次为根菜和叶菜。不同蔬菜作物的养分吸收量还与品种、栽培时期、生长期和产量等因素有关。一般每生产100公斤的产品约需吸收氮0.2~0.4公斤、磷(指P2O5)0.08~0.12公斤、钾(指K2O)0.3~0.5公斤、钙(指CaO)0.15~0.25公斤、镁(指MgO)0.03~0.07公斤,其吸收比例大体上是6∶2∶8∶4∶1。

对营养元素的吸收量随蔬菜发育的进程而增加,其程度依蔬菜种类和植株器官的部位而变化。一般发育初期是氮的吸收量超过钾,很快钾的吸收量迅速增加,然后是初期吸收量少而缓慢的钙的吸收量迅速增力口,而磷和镁的吸收量在全生育期中仅略有增加。果菜和叶菜类蔬菜(A型)从种到收,养分吸收量不断增加,采收前30~40天期间的吸收量占总吸收量的60~80%。根菜类、葱蒜类为代表的一类蔬菜(B型)在采收前60天左右开始为地上部营养器官旺盛生长期(持续约30~40天),营养元素的吸收量占总吸收量的60~80%,此后养分运转到地下贮藏器官中,因而吸收量很快下降。不过在采种栽培时前者也可转变为后者。这些趋势是合理施肥,特别是合理追肥的重要依据。

施肥量与养分吸收量依蔬菜种类和栽培条件而异,一般每公顷蔬菜施肥量:氮为200~400公斤、磷150~300公斤、钾200~400公斤;而养分的吸收率氮为50~80%,磷20~30%,钾80~100%,磷最易被土壤固定。所有未被吸收的养分一部分留给后作物(或挥发、或流失);在温室(大棚)栽培中,则引起盐类积聚。

营养元素的生理作用与缺素症

不同的营养元素的生理作用各不相同,缺少某种元素所引起的植株症状表现也各异。

它是植物体中蛋白质、核酸、酶、激素和叶绿素的主要构成成分。氮不足,则影响细胞分裂与生长,新陈代谢受阻。植物生育全期都需氮,是对作物产量影响最大的元素。通常以铵态氮和硝态氮的形式从根部吸入,然后通过硝化与氨化作用,合成氨基酸、蛋白质,形成植物体。施入土壤中的有机氮,首先要通过土壤微生物分解为硝态氮才被根吸收。作物可分喜硝与喜铵作物两大类,一般旱作物多为喜硝作物,而喜铵作物仅有水稻、慈姑、茶等少数作物。在完全硝态氮条件下,喜硝作物生育良好,当在其中加入少量铵态氮时(不超过30%)会比单纯施硝态氮还要好,若再增加铵态氮施入比例,则发育明显受抑制,超过一定限度还会发生氨中毒,而硝态氮在植物体中积累不会发生有害作用。铵过多会影响钙与钾的吸收,出现缺钙症。豆科作物则靠根瘤菌直接固定空气中的氮素,再形成氨基酸、蛋白质,供寄主所需,而根系本身从土壤中吸收的硝态氮仅占总吸收氮量的1/3。蔬菜缺氮生育急衰,茎细叶小、色淡黄,从老叶开始脱落,但根系健全,只要及时施氮,很快恢复正常。

它是核酸、核蛋白、磷脂等构成原生质的主要成分,在作物能量代谢中起关键作用。主要以H2PO-4或HPO2-4、PO3-4的形式从根部吸收。吸收的磷酸不被还原,半数以无机态存在。在体内易移动,分布于所有部位,特别是生长点等幼嫩的分生组织中含量多。

缺磷症多发生在苗期。低温、干燥和酸性土壤条件下易发生缺磷症。表现为生育衰弱,茎细叶小,呈直立状,无光泽而色浓绿,叶脉与茎出现紫色,同时须根不发育。

并非植物体构成成分,主要以水溶性无机态存在体内,起维持细胞膨压、调节水分吸收,提高某些酶的活性,并与光合和碳水化合物的积累、硝酸还原、蛋白质合成等许多生理功能有关。以钾离子状态吸入,易移动。生育旺盛、生理活性高的部位积累多。缺钾症状:从老叶开始,由绿变黄直至变褐,叶缘如烧焦状,进而在叶脉间呈斑状或不定形状,以至枯死,在低地温和砂土中易发生。但钾的吸收过量会导致钙、镁、硼的缺乏,抑制发育。

能维持细胞膜、细胞壁的正常结构,起中和酸性、调节植物体内pH值和渗透压等生理作用。以Ca2+的形式被吸收,在作物体内移动困难。蔬菜对钙的吸收量大。在多肥、干燥而引起土壤溶液浓度上升,NH+4、K+吸收过量,pH值低以及高温、低温、光照不足等条件下均易阻碍钙的吸收。缺钙症首先表现于茎、根先端,幼叶叶缘(如白菜、甘蓝、芹菜、莴苣等的心腐病、缘腐病)和果菜类(如番茄、甜椒等)的脐腐病。

它是叶绿素构成成分。缺镁,叶绿素不能形成,光合性能下降,并影响磷的吸收。它与脂肪的形成也有关。多以Mg++的形式吸收,易移动。在生育后期易发生缺镁症。露地条件下,在多雨和酸性土中;保护地在低温下,磷的吸收受阻时易发生缺镁症。首先从老叶开始,叶脉变黄,直至脱落枯死。

系蛋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸组成成分,缺硫影响蛋白质合成。以SO2-4的形式被吸收,缺硫与缺氮症状相似,但先发生于幼叶,严重时所有叶片失绿。

微量元素

①铁:为组成叶绿体所必需,在光合作用和呼吸作用中具有携带电子的作用。水培时常产生缺铁症,新叶与侧芽失绿,叶脉黄化。②锰:影响多种酶的活性,缺锰影响光合作用和蛋白质合成,症状与缺铁症相似,但黄化的叶子往往枯死。③硼:有促进细胞正常生长分裂的作用,缺硼与缺钙症状相似,生长点与根冠先坏死,生长停止。髓部变色、空洞化、叶柄木栓化。芹菜和十字花科蔬菜易发生缺硼症。④锌:促进许多酶的活性,影响呼吸和碳水化合物的代谢和氮的利用,是组成生长素吲哚乙酸的成分。缺锌代谢紊乱,叶变细小畸形,枝节短缩,叶呈簇状。⑤铜:具有传递电子的作用,为某些酶的组成成分,参与光合作用与氮的固定。缺铜症表现为叶变小畸形,变软。⑥钼:是硝酸还原酶的组成成分,缺钼影响硝化作用和蛋白质的合成,造成体内硝酸盐的积累。钼也是固氮作用所必需。⑦氯:促进淀粉酶的活性,调节细胞溶液的pH值。缺氯时叶萎蔫、失绿、坏死变褐,根尖呈棒状。