植物营养基础知识

光合作用：

绿色植物通过叶片中的叶绿体，利用光能，将根部吸收的水分和空气中得到的二氧化碳合成简单的磁水化物进而转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程称为光合作用，其重要意义在于自然界中简单的二氧化碳和水通过绿色植物转换成碳水化合物（糖分），同时把光能转化为生物能。植物生长过程中，地上部叶片合成碳水化合物供应根系伸长生长所需能量，根系吸收养分支持地上部的生长，充足的养分供应对这一转换过程的正常进行是十分重要的。

矿质营养学说：

德国化学家李比希（Justus Von Liebig，1803~1873）通过收集整理有关矿质元素影响植物生长的零散报道，于1840年在《化学在农业和生理上的应用》一文中提出植物营养的“矿质营养学说”，为化肥的生产与应用奠定了理论基础，到20世纪初，尤其在欧洲，为促进植物生长，在农业和园艺生产中使用了大量的钾肥、过磷酸钙和无机氮肥。

矿质营养学说的主要内容有：土壤中矿物质是一切绿色植物的养料，厩肥及其他有机肥料对植物生长所起的作用，并不是其中所含的有机质，而是这些有机质分解后所形成的矿物质。该学说的确立，驳斥了过去占统治地位的腐殖营养学说，建立了植物营养学科，明确了作物主要以离子形态吸收养分，无论是化肥还是有机肥其营养对植物同等重要，从而促进了肥料工业的兴起。

一般新鲜植物含有75%-95%的水分和5%25%的干物质。通过实验分析了解到，植物体干物质中约有70多种化学元素，但目前肯定为植物生长发育所必需的营养元素只有16种，也有学者提出镍是植物生长所必需的第17种营养元素（见表）。在这些营养元素中除碳、氢、氧来源于空气中的水和二氧化碳外，其余13种营养元素主要来自土壤和施肥。

植物生长所必须的营养元素：

养分归还学说：

养分归还学说认为农业生产从土地上种植作物收获农产品，就必然会使地力逐渐下降，从而土壤所含的养分越来越少。因此，要恢复地力就必须归还从土壤中拿走的养分，不然就难以指望再获得过去那样多的产量，为了增加产量就要向土壤施肥。当产量低时，以有机肥料和土壤矿化就能满足作物生长要求，当有机肥料不足或依靠开荒来增加产量时，土壤肥力就会下降。随着人口增加，要求提高种植集约化水平，增加单位面积产量，土壤本身所能提供的养分已远远不能满足作物生长需求，这就要求以施肥的手段给予补充，养分归还学说回答了种地为什么要施肥的问题。

最小养分律：

科学施肥应以较少的肥料用量来获得最大的经济效率，其理论基础就是最小养分律和报酬递减律，最小养分律提供了种地施什么肥的依据，而报酬递减律回答的是施多少肥合算的问题。

最小养分律的含义是：农作物为了生长发育需要吸收各种养分，但是农作物产量的高低，却受土壤中那个相对含量最低的有效养分影响，而无视这个限制因素的存在，即使继续增加其它营养成分也难以提高作物产量。也就是说，土壤供应能力相对最低的营养元素对作物产量的提高起决定性的作用，继续增加最小养分以外的其它养分，不但难以提高产量而且还会降低施肥的经济效益，最小养分律在“施什么肥”的问题上具有理论指导意义。

李比希用盛水木桶来表示这个定律（见图）：把图中盛水的木桶的木比喻为土壤中的各种养分，其中最短的木条决定了这个桶的盛水量（即土地的产量）。在这根最短的木条（最小养分）接长之前，延长水桶上其它任何木条的长度，均不能使水桶的盛水量增加，因为水将从最短的木条处溢出。农业生产中，农民往往只注重氮、磷、钾大量元素肥料的施用，常忽视中、微量元素的问题。随着高产品种的推广和复种指数的提高，作物中、微量元素的缺乏将越来越普遍，通过施用含有中、元素微量元素的肥料，预防和矫正缺素症，确保作物高产优质将是农业生产中的常规措施。

最小养分律图示

（来源：肖焱波，作物营养诊断与合理施肥，2010）

施肥的经济分析：

评价所施肥料对作物的效果有农学方法和经济方法。农学方法偏重于所施肥料中的养分对提高单产的效果，即施用单位数量的养分所增加的作物产量，肥料增产效应遵循“报酬递减律”，即产量对施肥量增加的效应随肥料效应曲线上升而不断递减（图），农学方法侧重作物对增加施肥量的反应，而不考虑产量与利润。

经济方法考虑增施肥料的投入成本和由它引起增产所创造的价值相当时的施肥量，即利润施肥量。联合国粮农组织推荐用VCR（value-cost ratio：收益成本比）指数来评价肥料的经济效益，它是施肥后增加农产品所得产值与化肥支出的比值，VCR已用来表示施肥利润。只有当VCR高于2时，种植户的施肥才是合算。

影响利润优施肥量的因素包括作物预期的增产量、作物产品的价格、肥料施用量、所施肥料的价格以及肥料后效等。对农户来说，纯利润或纯收入是衡量投入有意义的指标，它随不断变动的作物价格、投入及天气等因素而变化；另一因素涉及农户决策时所考虑的风险。

施肥的原则：

养分吸收的主要器官是作物根系，根系通过截获、质流、扩散的方式吸收土壤中养分，土壤施肥是补充作物营养的主要方式。但由于环境条件对养分有效性的影响以及作物不同生育期根系活力的差异，有时土壤施肥效率低下，常用叶面施肥的方式补充土壤施肥的不足，作物叶面气孔（或茎）通过、渗透和离子交换等方式吸收叶面施肥养分。

叶面施肥的优点：

●针对性强，因缺补缺；

●见效快，叶面吸收后直接被作物利用，缩短转运路径；

●避免和土壤接触，降低无效化，肥效更高；

●用量少，省肥，减少成本。

微量元素多采用叶面施肥方式

作物苗期根系不发达、生长中后期或干旱逆境下根系吸收能力弱，此时叶面喷施能迅速有效补充根部养分吸收的不足。

由于叶片表面的蜡质层（角质层和细胞壁）带负电，若叶面喷施无机盐叶面肥，其中的金属阳离子容易被吸附在叶片表面，吸收效率低；蝥合态金属离子外表面不带电，容易穿透叶片蜡质层和细胞壁，可迅速到达叶片内部，也易于在细胞间移动，因此螯合态的金属微量元素效果比相同无机盐的叶面肥效果好（图）。