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[植物营养]氯对植物生长的影响及含氯化肥的合理施用 [复制链接]

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一、氯是植物必须元素

氯是植物的第16个必须元素,排在微量元素的第七位,一般植物的含氯量在0.2%~2%(干物质计),含氯10%的也不少见。


在植物营养学中氯是植物的必须元素,但直到1954才被确定。氯主要以Cl-的形式被植物吸收。在植物体内也主要是以Cl-的形式存在,其在植物体内移动性非常强,只有少量在植物体内被结合进有机物,例如Cl4-IAA是一种内源生长素类激素。对促进植物生长有非常重要的作用,但植物对氯的吸收很少,仅需mg·L-1,而盐生生物含氯相对较高,约70100 mg·L-1


在光合作用中Cl-参加水的光解,叶和根细胞分裂也需要Cl-的参与,Cl-还与K+等离子一起参与渗透式的调节,如与K+和苹果酸一起调节气孔开闭。缺氯时,叶片萎焉,失绿坏死,最后变为褐色;同时根系生长受阻、变粗,根尖变为棒状。


氯离子的主要功能:
①、适当的氯能促进K+和NH4+的吸收,当然当氯离子浓度高时,将会影响NO3-和H2PO4-的吸收。这就表明氯对阴阳离子态养份吸收的促进或抑制作用,也取决于氯的浓度和比例。
②、由于特殊的理化性质,氯离子(Cl-)在维持细胞渗透压、保持电荷平衡中起着重要作用。例如在根系养分吸收的过程中,Cl-通过自身浓度变化来维持共质体内外渗透压,和电荷的平衡。调节气孔保卫细胞的开闭,维持细胞膨胀压也起着非常重要的作用,从这点来看,其有一定调节抗旱能力。
③、 参与光合作用中水的光解反应(非常重要),起辅助作用,使光合磷酸化增强。
④、提高豆科作物的结瘤固氮,可以激活一些酶类。可以与某些有机物结合,对植物生长有促进作用。
⑤、有一些报导说可以氯离子可以提高抗病能力,我也翻阅了两篇文献,但都未表明氯对病害有直接作用,有可能通过营养平衡,或者离子平衡来缓解病害。

二、土壤中的氯

土壤中的氯主要来自肥料、降水、海水、含氯灌溉水,含氯地下水及含氯农药和母质等。农家有机肥中含氯2 mg/kg。研究结果表明:中国主要农区耕地土壤含量平均为59.4 mg/kg,其中含氯量低于100 mg/kg的样本数占总样本数的90.7%,含氯量低于50 mg/kg25 mg/kg的样本数分别占总样本数的72.1%和40.3%,结果表明:中国不同地域土壤中含氯有较大差别。华北地区潮土、褐土等含氯量中等水平,土壤含氯量平均值为69.5 mg/kg,草甸土平均 31.7 mg/kg,盐渍土平均607.1 mg/kg,碱土296.1 mg/kg。华北地区褐土垂直分布特点:主要分布在耕层0~20cm,但从上至下各层次的含氯量差异小于30mg/kg,随土壤层次的加深,含氯量明显下降,在一定层次时则稳定在较低的含氯水平。土壤氯的移动和积累:Cl-在土壤中移动的主要方式是扩散和淋失。长期试验表明:氯的年积累率是一个常数,而不是累加效应;氯的积累与耕地的水分状况有关。旱地大于水浇地,水浇地大于水田(如天津的蔬菜试验进行了7年13季,0~60 cm的土层氯离子无积累,这与菜地浇水次数多、量大有关),为避免氯离子积累,含氯化肥和非含氯化肥应交替使用。


以下是一些地区的氯含量,我做的一些小结,以供参考。

表一、我国部分地区土壤含氯量

地区            土壤性质             含氯量              备注

华北地区      潮土、褐土           69.5 mg/kg           平均值
华北地区        草甸土             31.7 mg/kg           平均值
华北地区        盐渍土             607.1 mg/kg           平均值(滨海地区,盐碱土壤
华北地区         碱土              296.1 mg/kg           平均值  条件下应特别注意
西南地区      四川钙质紫色土        48.0 mg/kg       范围为(10~128)mg/kg
西南地区      四川中性紫色土        37.1 mg/kg       范围为(9~96)mg/kg
西南地区      四川酸性紫色土        13.6 mg/kg       范围为(6~47)mg/kg
成都平原         潮土               47.8 mg/kg       范围为(18~105)mg/kg
湖北             潮土               28.7 mg/kg       范围为(11~68)mg/kg
陕西南郑        黄褐土              40.3 mg/kg       范围为(19~157)mg/kg
南方地区     贵州乌江红黄壤          5.1 mg/kg       范围为(2~15)mg/kg
南方地区       江西红壤             13.4 mg/kg       范围为(4~25)mg/kg



根据多年的研究结果,提出了植物的土壤氯容量概念,即以植物的耐氯临界值减去土壤含氯量之差值作为植物土壤氯容量。所以某个地区某种作物的氯容量越大,则施用含氯化肥的可能性和用量越大,效果越好,反之亦然。


综上所述,不同作物类型、不同土壤区域、施用不同含氯化肥,概括起来可分为以下三种基本类型。


I型:中、低含氯量土壤 (50~150 mg/kg),绝大多数作物都可以按照作物氮、钾需要施用NH4Cl 、KCl肥;只有耐氯力很弱的莴苣、烤烟等不宜施用 NH4Cl,但可适量施用KCl。


Ⅱ型:高含氯量土壤(200~300 mg/kg),多数作物可以施用 NH4Cl、KCl;耐氯力弱的作物不宜施用含氯化肥。


Ⅲ型:含氯量特别高的土壤(400~600 mg/kg),多数作物不宜施用含氯化肥;只有耐氯力特别强的作物(甜菜、菠菜、谷子等)可以施用NH4Cl、KCl;耐氯力强的作物可以适量施用KCl。


应当着重指出,根据作物的土壤氯容量选择含氯化肥种类和品种,也是非常重要的。在土壤含氯量50 mg/kg地区,氯容量100 mg/kg的作物都可以按作物钾素营养需要施用 KCl。如烤烟、薯类、果树等耐氯力弱的作物都可以按其需钾量施用KCl。


三、过量Cl-(主要指氯容量为负值时)对植物生长的影响

一般情况下,氯不会对植物生长产生影响,但应特别注意一些滨海地区,盐碱土壤,以及对氯较为敏感的植物等条件下施用氯应特别注意。不同的植物对氯有不同吸收阀值,所以氯元素对植物的伤害,是一个非常综合性的问题,得考虑到土壤中的氯离子含量,土壤的水分含量,土壤pH,植物的耐氯性等各个方面。


许多文献报导过施用氯素过量而造成植物氯中毒现象。不利影响如下:
①、Cl-能抑制硝酸根(NO3-)与磷酸二氢根(H2PO4-)的吸收,有研究认为根系在吸收以上两种离子的过程中,氯离子(Cl-)比它们更具优势。所以以浓度的优势使得以上两种离子吸收不利,产生拮抗现象。这点金安世,Cram W J J等人以报道过。
②、Flower认为,高氯可抑制脱氢酶活性,而脱氢酶是植物代谢过程中非常重要的酶,所以有可能引起植物的代谢紊乱,氯也可以抑制NR硝酸还原酶活性,提高过氧化物酶活性,前者是植物对氮素吸收的重要酶,所以高氯会抑制作物的对氮素的吸收。而过氧化物酶是植物在遭受伤害时体内的保护酶类,所以证明高氯已经使植物收到了伤害,同时过高的过氧化物酶能使植物体内的一些激素发生分解,细胞停止生长,从而限制了植物的发育过程。
③、高氯能破坏植物体内一些细胞及亚细胞结构的破坏:例如线粒体内膜模糊,脊结构破坏,细胞壁基质质地不均匀,细胞质壁分离,叶绿素含量及其光合强度降低。
④、目前研究较多的是使植物的品质下降,中国烟草总公司要求烟叶中含氯量应该小于1%。如果含氯量大于1%,则燃烧性和品味将受到很大影响。通过下表可以看出施氯量对烟草各个器官含氯量的影响。



毛知耘1996 土壤农化通报


由上表可以看出当施氯量达到240mg/kg时,烟叶的品质已经开始受到影响。当然由于烟草的抗氯能力差,所以会影响其品种,当然也有一些增强作物品种的报导。


⑤、影响农作物产量,我国不少试验表明,施用氯化铵能使某些作物增产。郭鹏程等(1987)试验结果,施用氯磷铵比等氨磷量的尿素磷铵使水稻增产9.2%。当然也有相反的报导,如周则芳等 (1988,1990),在中性紫色土上 ,以等氮量硫酸铵作对照,施用不同浓度氯(CaC12)进行盆栽试验,结果列于下表。


当施氯浓度超过作物耐氯临界值时,作物开始产生氯的毒害症状 ,主要表现在生长速度缓慢,植株矮小,叶片少,叶面积小,叶色发黄,严重时叶类呈灼烧状,叶缘焦枯,向上卷筒,老叶死亡,并提前脱落。氯浓度很高时根尖死亡,生长受到严重抑制。氯过量时种子吸水困难,影响发芽。氯对作物的影响主要在产量上,对品质的影响由于Cl-和NO3-的拮抗作用较小,一般不如对产量影响大。
综合笔者所掌握的一些资料,得出一些看法:
①、从保护土壤生态环境的角度去考虑,在高氯地区,例如盐渍化地区,滨海地区,还是应该尽量减少氯元素的持续施加。
②、应该建立对铝敏感的植物名录数据库,以便在种植,施肥时更多的考虑氯的危害性,而减少对作物产量与品质的影响。
③、提高化肥工艺技术进行等级分类,从而根据不同情况在施肥过程中有选择的进行。即节约了农民的资金投入,有更多的保护了生态环境。





四、植物对氯的抗性分类

如下列表中所示

作物      忍耐力       耐氯浓度                    其他

水稻        强         740~950(mg/kg)
棉花        强         800~900(mg/kg)
红麻        强         650~750(mg/kg)
菠菜        强         750~840(mg/kg)
甜菜        强         600~1600(ug/g)        毒害值为73200(ug/g)
玉米        强         400~800(ug/g)         毒害值为2000(ug/g)
高粱        强         400~700(ug/g)         毒害值为1600(ug/g)
谷子        强         400~800(ug/g)         毒害值为1800(ug/g)

大麦        中         400~500(mg/kg)      
蚕豆        中         400~550(mg/kg)
大豆        中         400~550(mg/kg)
豌豆        中         400~450(mg/kg)
萝卜        中         400~500(mg/kg)
玉米        中         370~490(mg/kg)
油菜        中         300~450(mg/kg)
小麦        中         270~430(mg/kg)
甘蔗        中         270~370(mg/kg)
黄瓜        中         400~600(ug/g)          毒害值为800(ug/g)
番茄        中         400~600(ug/g)          毒害值为800(ug/g)
亚麻        中         200~500(ug/g)          毒害值为700(ug/g)
马铃薯      中         200~500(ug/g)          毒害值为900(ug/g)
甘蓝        中         400~500(ug/g)          毒害值为700(ug/g)
花生        中         200~400(ug/g)          毒害值为800(ug/g)
水稻        中         200~400(ug/g)          毒害值为600(ug/g)
菜花        中         200~350(ug/g)          毒害值为500(ug/g)
葡萄幼树    中         200~400(ug/g)          毒害值为500(ug/g)
山楂幼树    中         200~350(ug/g)          毒害值为450(ug/g)

甘薯        弱         180~280(mg/kg)
烤烟        弱         140~160(mg/kg)
莴苣        弱         100~140(mg/kg)
白菜        弱         100~300(ug/g)          毒害值为400(ug/g)
苹果幼树    弱         100~250(ug/g)          毒害值为350(ug/g)
草莓        弱         100~250(ug/g)          毒害值为300(ug/g)


五、含氯化肥的施用方法

河北农林科学院土壤肥料所的提出岳增良提出一下方法,值得参考。


5.1、含氯化肥优先用于耐氯力强的作物


经对不同施氯水平30多种作物耐氯力进行系统实验研究 ,按等质、等产的原则确定耐氯临界值 ,将作物耐氯力类型分为耐氯力强(A级)作物,即耐氯临界值>600 mg/kg、轻度 毒害值(相对产量为对照的80%~90%)>800mg/kg、严重毒害值(相对产量为对照的50%)>1300 mg/kg的作物有甜菜、菠菜、谷子、红麻、萝卜、菊花、水稻、高粱、棉花、油菜、黄瓜、大麦等。其中菠菜、甜菜、谷子属耐氯力特强的作物(A+),其耐氯临界值>1000 mg/kg,轻度毒害值>1500 mg/kg,严重毒害值>3 200 mg/kg。耐氯力中等 (B级)作物指耐氯临界值300~600mg/kg的作物;其中耐氯中等偏上的作物 (B +),即耐氯临界有450~600 mg/kg、轻度毒害值>650~750 mg/kg、严重毒害值>1 500 mg/kg的作用有小麦、玉米、番茄、茄子、大豆、蚕豆、豌豆、甘蓝等。耐氯力中等偏下的作物(B-),即耐氯临界值300~450mg/kg、轻度毒害值>450~600 mg/kg、严重毒害值>700~800 mg/kg的作物有甘 蔗、花生、芹菜、亚麻、辣椒、大白菜、小油菜、草莓、花椰等。耐氯力弱 (C级)作物指耐氯临界值为150--300 mg/kg、轻度毒害值>300~400mg/kg、严重毒害值>600 mg/kg的作物有马铃薯、甘薯、苋菜、莴巨、烤烟等。

5.2、含氯化肥应优先施用于含氯量低的土壤


在中低含氯量的土壤(50~150mg/kg)上绝大多数作物可以按照作物氯、钾需要使用氯化铵和氯化钾肥料,只有耐氯力很弱的莴巨、烤烟等不要使用氯化铵,但可适量施用氯化钾。 在高含氯量(200~300 mg/kg)的土壤上,多数作物可以使用氯化铵和氯化钾;耐氯力弱的C类作物不宜使用含氯化肥。在含氯量特别高(400~600 mg/kg)的土壤上,多数作物不宜使 用含氯化肥,也不适宜进行种植。
西南大学的毛知耘也列出了一个关于含氯化肥使用表,如下:

党甲军(2009-3-25)
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