Глубокий анализ магниевого удобрения
Абстрактный
Магний является важным питательным веществом для растений и играет важную роль в физиологических и биохимических процессах растений.Однако в сельскохозяйственном производстве магнием часто пренебрегают, что приводит к частому явлению дефицита магния, который связан с односторонним пониманием магния практикующими сельскохозяйственными специалистами.Чтобы предоставить руководство по сельскохозяйственному производству, эта статья в основном знакомит с потребностью в магнии и процессом поглощения растениями, а также с применением магниевых удобрений.
предисловие
Нормальный рост растений требует поглощения большого количества питательных элементов, а недостаток необходимых питательных элементов ограничивает потенциал роста растений.У высших растений, за исключением трех элементов: углерода, водорода и кислорода, которые в основном поступают из воды и углекислого газа, другие важные питательные элементы получают из почвы в виде неорганических ионов, которые называются минеральными питательными веществами.
Большинство питательных веществ в почве изначально поступают в результате выветривания почвообразующих минералов, а затем участвуют в биохимическом цикле Земли.На основе "теория минерального питания" растений, в современном сельскохозяйственном производстве увеличение поступления минеральных питательных веществ в разную степень повысит урожайность сельскохозяйственных культур.Однако в высокопродуктивных сельскохозяйственных системах, где большая часть биомассы сельскохозяйственных культур покидает обрабатываемую площадь, односторонняя миграция питательных веществ из почвы к растениям делает особенно важным пополнение питательных веществ в почве посредством удобрений.
В экономически выгодных посевных площадях юга внесение азота, фосфора и калия, как правило, вполне достаточно, а физиологические нарушения, вызванные нехваткой питательных элементов, в основном вызваны нехваткой среды и микроэлементов.Было обнаружено, что дефицит магния в растениях является обычным явлением для фруктовых деревьев и некоторых быстрорастущих сельскохозяйственных культур на полях южного региона возделывания сельскохозяйственных культур.Кислая красно-желтая почва и песчаная почва на юге Китая имеют низкое содержание магния, а потери от выщелачивания серьезны из-за обильных осадков, что приводит к низкому содержанию доступного магния в почве.Кроме того, высокий индекс множественных посевов на южных землях и большой спрос на питательные вещества, а также несбалансированность поступления питательных веществ также повлияют на доступность магния.Следовательно, понимание потребностей в питательных веществах и физиологических процессов поглощения питательных веществ растениями имеет важное значение для рационального управления питательными веществами.
Магний пользуется повышенным спросом у растений.
Основные минеральные питательные вещества обычно подразделяются на элементы большого количества, элементы среднего количества и микроэлементы в соответствии с их относительным содержанием в тканях растений, что является классификацией минеральных питательных веществ с макроскопической точки зрения.Содержание различных минеральных веществ в тканях растений сильно различается, но все виды минеральных элементов одинаково важны и незаменимы для растений.Как видно из таблицы 1, помимо N, P и K, содержание в тканях растений таких средних элементов, как кальций и магний, также очень высокое, и даже превышает содержание большого количества элементов в некоторых тканях. .
Таблица 1 Среднее содержание минеральных элементов питания, необходимых для нормального роста растений
Потребности в удобрениях и уровни урожайности сельскохозяйственных культур на урожай обычно учитываются при разработке планов управления питательными веществами сельскохозяйственных культур.В системе высокопродуктивного сельскохозяйственного производства питательные вещества, забираемые культурами, должны полностью восполняться, чтобы поддерживать способность доставки питательных веществ в почву.С момента реализации "испытание почвы и внесение удобрений", принцип управления питательными веществами "большое количество элементов поэтапного регулирования, средних и микроэлементов из-за отсутствия питания" соблюдается, и рациональное внесение удобрений проводилось в соответствии с питательной способностью почвы и потребностями растений в питательных веществах.
Показаны в таблице 2 для различных культур в соответствии с соответствующими данными, сводными данными о потреблении удобрений на единицу продукции, из таблицы видно, что растение требует кальция и магния на самом деле, чем NPK больше, как правило, почва или орошение вода, содержащая магний, может удовлетворить рост, но в системе высокопродуктивного сельского хозяйства, если она проводится в соответствии с количеством элементов в исходном определении для управления удобрениями,На некоторых почвах легко может возникнуть дефицит магния, который не способствует формированию урожая.
Таблица 2 Удобрения, необходимые на единицу урожая различных культур (кг / 1000 кг)
Чувствительность различных культур к магнию также различается (Таблица 3). Например, цитрусовые и картофельные культуры очень чувствительны к магнию. Когда в почве недостаточно магния, на листьях легко можно наблюдать симптомы дефицита магния.Урожайность и качество сои, винограда и фруктовых деревьев, чувствительных к магнию, можно улучшить, применяя магниевые удобрения.Такие культуры, как рис и пшеница, нечувствительны к магнию.Фактически, критическая концентрация магния в растениях сильно варьируется в зависимости от вида, разновидности, органа и стадии развития растений, и все это факторы, которые следует учитывать при управлении питанием магнием.
Симптомы и причины дефицита магния
Магний легко перемещается в растениях, а дефицит магния у растений сначала проявляется в средних и нижних старых листьях.У двудольных растений это проявляется в виде межжилкового хлороза, который постепенно изменяется от светло-зеленого до желтого или белого, с коричневыми или пурпурно-красными пятнами разного размера, но жилки остаются зелеными, а в тяжелых случаях - преждевременным старением и опаданием листьев.Gramineae показывает темно-зеленые пятна у основания листьев и светло-желтые на остальных. При сильном дефиците магния листья обесцвечиваются и появляются полосы, а на кончиках листьев появляются некротические пятна.
Дефицит магния в сельскохозяйственных культурах обычно возникает при набухании плодов или запасающих органов.Магний переходит в плоды в процессе созревания, старые листья и листья рядом с плодами сначала желтеют, и симптомы очевидны.При прорастании семян и росте проростков магний транспортируется к нужным частям, поэтому симптомы дефицита магния проявить непросто на ранней стадии развития растений, дефицит магния чаще всего возникает на средней и поздней стадии роста растений.Если это происходит на поздней стадии, это обычно не слишком сильно влияет на урожайность. Если это произойдет на ранней стадии, это серьезно скажется как на урожайности, так и на качестве.
Рис.1 симптомы дефицита магния в листьях лотоса
Недостаток магния в растениях обычно вызывается двумя факторами: во-первых, низкое содержание магния в почве не может удовлетворить потребности растений в питательных веществах;Во-вторых, содержание магния в почве не является низким, но из-за взаимодействия с другими ионами питательных веществ в почве потребление магния корнями невелико.
Недостаток магния из-за низкого содержания магния в почве
Сообщается, что 36% возделываемых земель в Китае имеют дефицит магния в почве (содержание обменного магния менее 25 мг / кг), в основном на юге реки Янцзы, которая занимает очень большую территорию.Магний в почве первоначально образуется в результате выветривания содержащих магний минералов в почве, поскольку резервуар для магния различается из-за различных исходных материалов.Южная почва в основном состоит из гранита, красного песчаника и красной четвертичной глины и имеет низкое содержание магния.Почвы, полученные из почвообразующих минералов, таких как серпентин и доломит, имеют высокое содержание магния.
В почве есть три формы иона магния: минеральный магний (магний в минеральной решетке), обменный магний (магний, адсорбированный на поверхности статического заряда почвы) и водорастворимый магний (магний, растворенный в почвенном растворе).Минеральный магний является основным компонентом почвенного магния, составляя около 70% -90% почвенного магния, минеральный магний может быть преобразован в абсорбируемый магний только в результате выветривания, но выветривание - это очень длительный процесс, поэтому минеральный магний в основном не может поглощаться и использоваться растениями.Обмениваемый магний и водорастворимый магний подвижны и легко усваиваются растениями и называются эффективным магнием.
Адсорбционная способность обменных ионов магния и магния в почве и почвенном коллоиде мала, и они легко заменяются в почвенном растворе и превращаются в водорастворимый магний, особенно в кислой почве на юге, где активность почвы катион очень высок. Ионы магния, попадающие в почвенный раствор, легко смываются и теряются в дождливую погоду.На песчаных почвах не только низкое содержание питательных веществ, но и более вероятны потери от выщелачивания.
Таблица 4 Справочные индексы содержания питательных веществ в почве (мг / кг)
Для участков с низким фоновым содержанием магния в почве и склонных к потере питательный статус почвы может быть определен путем обнаружения почвы и рационального удобрения.Согласно индексу обилия питательных веществ в почве (Таблица 4), когда содержание обменного магния в почве менее 25 мг / кг, содержание магния в почве низкое, что влияет на нормальный рост сельскохозяйственных культур.Для некоторых культур с высоким спросом на магний добавка магния необходима, когда содержание обменного магния в почве составляет менее 50 мг / кг.Диагностика питания почвы может использоваться как важный справочник для управления питательными веществами в поле.
Дефицит магния из-за взаимодействия ионов почвы
Питательные элементы почвы взаимодействуют друг с другом. Ионы магния - это катионы. Избыточное содержание других катионов в почве будет препятствовать поглощению ионов магния, и возникнет антагонизм между ионами.В кислых почвах симптомы дефицита магния могут возникать не только из-за низкого содержания магния в почве, но также из-за высокого содержания в почве H + и Al3 +.В высокопродуктивных сельскохозяйственных системах большое количество калийных удобрений является важной причиной дефицита магния в растениях.
Таблица 5 Влияние K + и Ca2 + (0,25 мм) на абсорбцию Mg2 + проростками ячменя
В эксперименте по культивированию ячменя содержание ионов магния в корнях и побегах ячменя измеряли через некоторое время с добавлением ионов кальция и калия в культуральную среду, помеченных как изотопы 28Mg.Результаты показали, что (таблица 5), по сравнению с однократной подачей ионов магния, увеличение количества ионов кальция после корня ячменя и поглощение надземных ионов магния, очевидно, уменьшилось, а увеличение поступления ионов кальция и калия значительно уменьшило корневую систему ячменя и надземное содержание Ионы магния указывают на то, что присутствие катионов Ca2 +, K + ингибирует всасывание магния 2+ корнями.
Рис. 2. Ранние симптомы дефицита магния в листьях дыни хами.
В полевых условиях часто наблюдается антагонизм калия и магния.Во время выращивания дыни Хами на Хайнане симптомы дефицита магния наблюдались в средних и нижних листьях растения с того времени, когда плодовые ветви были оставлены, до того времени, когда верхние листья полностью распустились. После опыления симптомы постепенно уменьшались с нижних листьев на верхние, пока не исчезли.Причина этого явления может заключаться в том, что содержание ионов магния в песчаной почве было невысоким при внесении удобрений с высоким содержанием калия, когда плодовые ветви оставались, поэтому поглощение ионов магния тормозилось большим количеством внесенного калия. Более того, в этот период растение не начало расти, и для роста новых листьев требовалось значительное количество магния, что привело к дефициту магния в растении.Однако после удаления верхушки растения верхние листья полностью разворачиваются. В это время магний, поглощенный корневой системой, перераспределяется между средними и нижними листьями, чтобы облегчить симптомы дефицита магния.
Рис.3 Нормальные листья дыни Хами (слева) и желтеющие пятнистые листья (справа)
Для проверки сделанного выше вывода пестрые и нормальные листья трех сортов дыни Hami собирали в поле и определяли содержание K и Mg в сухом веществе листьев.Как видно из тенденции, содержание калия в пятнистых листьях обычно выше, а содержание магния ниже, чем в нормальных листьях, что указывает на то, что взаимодействие между ионами калия и магния приводит к симптомам дефицита магния и пятнистым листьям.
Таблица 6 Результаты диагностики листьев дыни Хами
Помимо калия и кальция, слишком много других катионов в почве также будут влиять на абсорбцию магния, например, Mn2 +, NH4 + и т. Д. Аналогичным образом существуют аналогичные взаимодействия между анионами с одинаковым зарядом.Причина его возникновения связана с механизмом поглощения ионов питательных веществ корневой системой.
Поглощение питательных веществ корнями происходит на границе корня и почвы. Поглощение ионов питательных веществ на самом деле представляет собой трансмембранный транспорт через клеточную мембрану, а трансмембранный транспорт ионов требует помощи переносчиков, существующих в биопленке.Транспортеры бывают трех типов: канальные, несущие и помповые (как показано на рисунке 4).Перенос в направлении градиента электрохимического потенциала называется пассивным переносом и не требует потребления энергии. Распространение через каналы и носители - это пассивный транспорт.Транспорт в направлении обратного градиента электрохимического потенциала называется активным переносом, который требует потребления энергии (АТФ), а перенос через ионный насос является активным переносом.
Рис.4 Транспортеры на биопленке (схематическая диаграмма)
Как правило, Ca2 +, Mg2 +, K + и другие катионы проникают в клетки посредством пассивного транспорта по их электрохимическому градиенту (активный транспорт также может осуществляться при низкой концентрации внешних ионов), но K + и Ca2 + в основном проникают в клетки через канальные белки, в то время как Mg2 + проникает в клетки через белки-носители.Каналы - это своего рода мембранные белки, которые образуют избирательные каналы в мембране. Пока каналы открыты, перенос ионов через мембрану происходит очень быстро.Однако белок-носитель не образует полностью трансмембранную пористую структуру. Сначала он должен связываться с транспортируемым материалом, затем претерпевать конформационные изменения и, наконец, переносить ионы на другую сторону мембраны.Транспортировка носителя медленная по сравнению с транспортировкой по каналам.
Антагонистический механизм K +, Ca2 + и NH4 + по поглощению Mg2 + заключается в конкуренции отрицательного потенциала внутри клеток, в то время как антагонистический эффект плазмы Mn2 + и Cu2 + на Mg2 + заключается в конкуренции сайтов связывания. Следовательно, когда внешняя концентрация катионов высока, поглощение Mg2 + корнями будет подавлено.
Рис.5 Транспортеры на плазматической и вакуолярной мембранах растительных клеток.
В заключение следует отметить, что частичное внесение калийных и аммонийных азотных удобрений во время удобрения, а также внесение большого количества извести для регулирования кислотности почвы может усугубить явление дефицита магния у растений.Но не все катионы антагонистичны, при низких концентрациях будет способствовать взаимному поглощению.Поэтому очень важно уделять внимание сбалансированному внесению питательных веществ при управлении полями.
Добавки магния в растения
Чтобы восполнить запас магния, мы должны принимать целенаправленные меры в зависимости от причин дефицита магния в растениях.Ввиду дефицита магния в почве или из-за того, что культура нуждается в большом количестве магния, следует добавить соответствующее количество магниевых удобрений;Ввиду дефицита магния, вызванного дисбалансом питательных веществ в почве, необходимо рационально добавлять магниевые удобрения и контролировать поступление других питательных веществ.
Использование магниевых удобрений
Магниевые удобрения можно разделить на водорастворимые, малорастворимые и нерастворимые магниевые удобрения в зависимости от растворимости.Водорастворимые магниевые удобрения быстро растворяются и легко усваиваются растениями, например, сульфат магния, сульфат магния калия, хлорид магния и т. Д.Микрорастворимые магниевые удобрения, такие как удобрение на основе фосфата кальция и магния, порошок доломита, фосфат магния-аммония и т. Д., Обладают медленным эффектом удобрения и длительным эффектом.Нерастворимые магниевые удобрения, такие как змеевик и магнезит, являются сырьем для обработки магниевых удобрений и соли магния. Как правило, он не применяется непосредственно в качестве удобрения.
При выборе магниевого удобрения следует учитывать характеристики роста сельскохозяйственных культур, почвенные условия и удобство управления полем.Для многолетних культур или в качестве основного удобрения могут быть выбраны магниевые удобрения длительного действия с низкой растворимостью, такие как фосфат кальция, магния или фосфат магния-аммония. Фосфат кальция и магния является щелочным веществом и играет определенную роль в регулировании кислотности почвы.Для кратковременных посевов или в качестве подкормки можно выбрать сульфат магния и хлорид магния. Участки с системами орошения могут применяться в сочетании с системой орошения.Для кратковременного облегчения симптомов дефицита магния у растений можно также добавить магниевые удобрения через внешние верхние удобрения (листовые удобрения). Сульфат магния - это обычное удобрение для листовой магния, и на рынке есть некоторые органические хелатирующие / комплексообразующие продукты из листовых магниевых удобрений, такие как магниевый сахарный спирт, LSA-магний (лигносульфонатный комплекс магния) и т. Д., Которые обладают лучшим эффектом абсорбции листьев. .
Количество внесения магниевых удобрений следует определять в соответствии с потребностями растения в удобрениях, питательным статусом почвы, степенью использования питательных веществ и фазовой потребностью в питательных веществах.Производство, общее базовое удобрение, внесение 1-1,5 кг Mg, симптомы дефицита магния можно применять до 5-10 кг сульфата магния на 1 мг, а затем наблюдать эффект.
Сбалансированное удобрение
Ввиду конкурентного ингибирования поглощения Mg2 + K +, Ca2 +, NH4 + и другими почвенными катионами при высоких концентрациях, при управлении полями следует избегать большого количества вышеуказанных питательных веществ. Избыток питательных веществ не только усугубит дефицит других питательных веществ, но также вызовет низкий уровень использования питательных веществ и легкую потерю из-за чрезмерного удобрения.Это бремя для растений, почвы, окружающей среды и стоимости производства.
Для некоторых быстрорастущих фруктов, бахчевых и сельскохозяйственных культур с высокой краткосрочной потребностью в калии магний и другие элементы следует добавлять одновременно, или же следует добавлять магниевые удобрения в листву, чтобы обеспечить достаточное количество магния при большом количестве калия добавлено удобрение.При использовании извести для регулирования кислотности почвы необходимо учитывать влияние большого количества поступающего кальция на другие питательные вещества и соответствующим образом увеличивать внесение магниевых удобрений для поддержания сбалансированного поступления питательных веществ в почву.
