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氯在作物营养平衡中的作用

发布时间:2021-01-20 15:11:27
氯的存在


      自然界中的氯广泛存在于土壤、雨水和空气中。在水溶液里,它以氯化物形式(Cl-)出现,易被植物吸收,其吸收与代谢活动密切联系,在大田中很少出现缺氯现象。


氯在作物营养平衡中的作用

01
参与光合作用

在光合作用中,氯作为含锰放氧系统的辅助因子参与光合系统II的光解水放氧反应。同时,氯在叶绿体中优先积累,对叶绿素的稳定起保护作用。缺氯时,光合作用受到抑制,叶面积减少,生长量明显下降。然而,氯离子也不能过量,否则将影响光合成量及其光合产物的运转。


02
调节植物细胞渗透压

在植物体内氯主要维持细胞的膨压及电荷平衡,氯在植物体内高的移动性与植物对其浓度的广泛适应性使氯在与阳离子保持电荷平衡,保持细胞膨压方面起重要作用。氯维持细胞液的缓冲性以及液泡的渗透调节,氯能激活质子泵ATP酶,使原生质与液泡之间保持pH值梯度,有利于液泡渗透压的维持与伸长生长。氯化物在作物体内积累,增加了茎叶与外界介质间的水势梯度,有利于对水分的吸收,并可提高抗旱能力。


03
氯与酶、激素的关系

氯可活化若干酶系统。氯离子与膜的结合对于活化氧释放过程的酶是必需的。在原生质膜和液泡膜上存在着一种需要氯化物激活的H+-泵ATP酶,这种酶仅靠氯化物激活。在细胞遭破坏、正常的叶绿体光合作用受到影响时,氯能使叶绿体的光合反应活化。

氯是植物体内某些激素的组成成分,从碗豆中分离出了含有氯的生长素,并证明了它是4-氯吲哚-3-乙酸。乙烯含量变化也受Cl-的促进和调控作用。

适量的氯还能促进氮代谢中谷氨酰胺的转化以及有利于碳水化合物的合成与转化。


04
调节气孔运动

氯离子能通过调节气孔开闭来间接影响光合作用和植物生长。有些植物,如蚕豆保卫细胞中的叶绿体发育充分,气孔张开时K+的流入量可依靠消耗保卫细胞中等当量浓度的苹果酸来抵消。而在另一些植物(如洋葱)中,保卫细胞的叶绿体发育差,因而缺乏供苹果酸合成所需的淀粉,K+的流入必须有等当量阴离子(主要是Cl-)的流入。因此,缺氯时,洋葱气孔的开启受阻,导致水分过多的损失。而气孔关闭是和相应的K+及伴随阴离子从保卫细胞中流出相关联,在保卫细胞缺乏淀粉的植物中,缺氯会削弱气孔对水分散失的控制作用。


05
影响作物对氮、磷、钾、钙、镁、硅、硫、锌、锰、铁和铜的吸收

氯对植株吸收养分有一定的影响。许多研究者通过对水稻、大豆、甘蓝、草莓、花生、春小麦等作物施氯后的营养状况研究结果表明,氯与部分离子之间存在拮抗或促进作用,如植株体内NO3-、H2PO4-和K+等的含量会受到氯离子浓度变化的影响,尤其Cl-浓度增加对NO3-的吸收有明显的抑制作用,这对改善作物品质,尤其是蔬菜品质有着良好的作用。氯对作物吸收利用磷的影响报道不一致。据马国瑞等(1993)研究报道,在富磷的土壤上,马铃薯体内含磷量并未因施用含氯化肥而减少,反而老叶和茎中的含磷量随含氯量增加而提高。王德清(1990)等提出,当土壤含氯量低于400mg/kg时,并不影响草莓等作物对磷的吸收,高于此值时,有一定的抑制作用。氯对钾的影响受到供氯水平左右,即在低氯浓度下,植物吸收带负电的氯离子后,为保持电荷平衡,需吸收带正电的阳离子(K+)来平衡;然而在高Cl-的条件下,氯能干扰细胞的正常代谢,从而导致对钾吸收的减少。至于钙(Ca)、镁(Mg)、硅(Si)、硫(S)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)等元素,常因施用含氯化肥而有利作物对其吸收

氯是作物生长所必需的营养元素,对保证作物正常生理功能有重要作用。但是长期以来,国内存在“忌氯作物”的概念,导致农民在烟草、马铃薯等作物施肥上谈“氯”色变。

华南农业大学张承林教授刨根问底地找出“忌氯作物”的概念的来源。罪魁祸首是“翻译”问题,贻害无穷。外文中“Cl sensitive crop”应译成“对氯敏感作物”,而不是“忌氯作物”。“敏感”的意义是“慎用”,将“敏感”翻译成“忌”,其意义就变成了“禁止”“忌讳”“避免”。由此误导了行业数十年,让农民认为“忌氯作物”不能施用含氯肥料。这种错误观念导致“含氯肥料”在肥料界寸步难移,更导致中国复合肥企业转而大量生产硫酸钾型复合肥,这大大增加肥料厂的生产成本和农民使用成本。

事实上,含氯肥料具有突出的优点,如溶解快、全水溶、价格低、氯易淋洗、钾含量高,是做水溶肥的基础原料。发达国家一直在使用氯化钾作为钾源。从世界钾肥使用量统计表来看,在钾肥使用量中,氯化钾的肥料使用量是历年在递增,而且增加速度远远超过硫酸钾,而硫酸钾等肥料在多数国家使用量偏低(如图1)。氯化钾是钾肥中最受欢迎的产品,一般氯化钾的销售量大概占钾肥销量总量的70%,尤其是在美国,巴西或印度等国家,氯化钾在钾肥销售量占钾肥销售总量的90%。传统概念里,马铃薯和烟草是“忌氯作物”的代表,而上世纪50-80年代,美国在马铃薯、烟草类作物上施用氯化钾后,这些所谓的“代表作物”生长结果不但没有受到任何影响,反而产量更高、品质更好。

实践证明,只要科学施用,所有作物都能用含氯肥料。在非盐渍化、含氯量低的土壤上,即使对氯敏感的“忌氯作物”,只要掌握适量的原则,施用含氯肥料是完全不会影响其正常生长。因为氯是植物所需的微量元素,合理使用能促进作物的生长的。

毛知耘、李家康等专家在近20年前提出了“植物的土壤氯容量”的概念代替绝对化的“忌氯”、“喜氯”的说法。而判定作物能否施用含氯肥料,多用或少用,如何施用,则要与土壤状况与作物自身的“耐氯特质”联系起来。最好的办法就是测定土壤饱和溶液EC值和氯含量,然后根据作物耐氯类型及土壤氯容量,可确定作物的施肥量。

总结


使用含氯肥料应掌握以下原则:优先用于耐氯力强的作物;优先用于含氯量低的土壤;优先用于降水量大的地区;避开作物敏感时期,合理使用防止盐指数高带来的不利影响。

不同作物施用含氯肥料还应根据作物耐氯能力,分类施用。不同作物对氯的忍耐能力不一样,据此可以把作物分为三类:一是强耐氯作物,如粮食作物中的水稻、高粱、谷子,果树中的猕猴桃、香蕉、桃树,蔬菜中的萝卜、西红柿、茄子等。这类作物在较高氯浓度环境下其生长发育,产量品质均受到良好的效果,而且还能节约使用成本。二是中等耐氯作物,如粮食作物中的麦类、玉米、豆科植物大豆、蚕豆、花生、豌豆,果蔬中的苹果、山楂、甘蔗、草莓、菜花、菠菜等,在一般氯浓度环境下生长发育、产量品质也不受影响,这类作物可适量施用含氯肥料。三是弱耐氯作物,如红薯、马铃薯、西瓜、烟草、茶树、莴苣等。这类作物对氯敏感,品质受影响较大,应结合当地土壤状况少用或不用。

针对土壤含氯量与酸碱性,因土施用。我国土壤含氯量差异很大,大致趋势为北方高于南方,沿海高于内地;盐渍地土壤高于非盐碱化土壤;地势高处因淋洗贫化,低处富集;土壤表层含量较高,底层随深度的增加而大大减少。在含氯量高的土壤,施用含氯肥料将对作物生长产生不良影响。在含氯量低于或介于缺氯临界点2×10-6的土壤,施氯能促进作物的生长发育,提高产量,改善品质。因此,缺氯土壤、降雨量大的地区及水稻产区,应优先施用含氯肥料;富氯土壤及干旱地区要少用或不用;盐碱地区禁用。含氯肥料适宜的土壤较广,除盐碱地、强酸性土壤不宜施用外,中性土壤、偏碱石灰性土壤、弱酸性土壤都可以施用。

优先用于土壤含氯量低的水浇地或年降雨量在500 mm以上的地区。由于氯离子不能被土壤胶体所吸附且可以随水流动,因此,氯在水浇地或者年降雨量较大的地区很少残留。只有在排水受阻的情况下,氯才会在耕层积累。在土壤含氯量<100 mg/kg的地区,耐氯力中等的多数作物适宜施用含氯肥料。

避开作物敏感时期,适时施用。由于氯化钾和氯化铵含氯量高,氯对种子萌发和幼苗生长有不良影响,故含氯肥料不能作种肥,作苗肥也应慎用。随着作物的生长发育,作物耐氯能力将逐渐增强。施用含氯肥料,要尽量避开作物的敏感时期,避免与植物体直接接触。氯化钾和氯化铵既可作基肥,也可作追肥使用。作基肥时,播种、移栽最好在施肥后1周进行;含氯肥料作追肥时,应避开作物幼苗期。