植物在生長發(fā)育過程中必不可少的營養(yǎng)元素有17種:
大量元素:碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K)、
中量元素:鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)
微量元素:鐵(Fe)、錳(Mn)、銅(Cu)、鋅(Zn)、硼(B)、鉬(Mo)、
氯(Cl)和鎳(Ni)
鈣作為中量元素之首,在植物體內(nèi)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
土壤中的鈣含量一般來說能滿足作物的需求,但是隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,由于化學(xué)肥料的不科學(xué)使用(如過量施肥,偏施氮磷鉀等),還有生態(tài)環(huán)境的影響等,作物缺鈣現(xiàn)象頻頻出現(xiàn),引發(fā)作物一系列的問題,如臍腐病、臍腐病、苦痘病、水心病、裂果等,直接或間接影響作物品質(zhì)和產(chǎn)量,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大經(jīng)濟(jì)損失。
作物缺鈣的危害
1、細(xì)胞壁發(fā)育不良
鈣參與細(xì)胞壁的形成,缺鈣易造成細(xì)胞壁發(fā)育不健全,易得苦痘病、痘斑病、臍腐病、白菜燒心、果軟、果裂等。
2、生長點(diǎn)生長受到顯著抑制
缺鈣部位主要在新生葉、果實(shí)、生長點(diǎn)和根尖上。造成根短而多,灰黃色,細(xì)胞壁粘化,根延長部細(xì)胞遭受破壞,局部腐爛;幼葉尖端皺縮成鉤形,新生葉很快枯死;花朵萎縮干枯等。
物類型 | 缺鈣癥狀 |
茄果類 | 臍腐病、裂果、果肉發(fā)硬、厚皮果、日灼病、空洞果、畸形果、粗筋果、果實(shí)著色不良、化瓜、僵果、干燒心等 |
葉菜類 | 葉片無法伸展、新葉卷須萎縮或褐腐 |
果樹類 | 痘斑病、水心病、果銹、苦痘病、果皮開裂、黑星病、黑斑病、裂果、桃果頂軟化、獼猴桃早熟易軟、貯藏期果肉變黑等 |
大田類 | 小麥、水稻秕粒、花生空殼、土豆內(nèi)部褐變等 |
作物缺鈣原因
1、環(huán)境及植株自身影響(吸收、運(yùn)輸難)
作物吸收鈣元素90%以上依靠根系吸收,5%左右可通過葉片吸收。鈣離子吸收在很大程度上受蒸騰強(qiáng)度所支配,所以對(duì)外界環(huán)境依賴比較高,比如陰雨天氣,高溫天氣導(dǎo)致的作物氣孔關(guān)閉影響作物對(duì)鈣的吸收。作物在其他逆境下如干旱、鹽堿、根系缺氧導(dǎo)致的作物生理機(jī)制失衡都是鈣的吸收難的原因。
1)大棚菜由于濕度大、蒸騰作用差而易缺鈣;
2)天氣長期干旱時(shí)因沒有足夠可蒸騰的水分,作物易缺鈣;
3)酸性沙質(zhì)土壤淋溶嚴(yán)重,堿性土壤易被土壤固定,造成缺鈣;
4)根系受損、植株自身受到病蟲害侵襲,造成植株生長發(fā)育紊亂,細(xì)胞活力下降,影響鈣的吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)等。
2、鈣易拮抗(元素競爭大)
鈣受多種其他元素的拮抗作用。過量的可溶性離子如NH4+、K+、Mg2+、Na+或者低比例的可溶性Ca2+都會(huì)導(dǎo)致植株降低對(duì)鈣的吸收,增加生理病害發(fā)生機(jī)率;其中銨離子對(duì)鈣吸收的抑制作用最明顯。在作物特定時(shí)期過量偏施某種肥料導(dǎo)致了鈣離子的吸收效率低。比如:花期過量使用硼肥,果樹轉(zhuǎn)色期過量使用鉀肥等導(dǎo)致的鈣離子拮抗。
鈣與其他元素拮抗關(guān)系圖 | ||||||||
其他元素 | 高氮 | 高磷 | 高鉀 | 高鎂 | 高銅 | 高鐵 | 高鋅 | 高硼 |
鈣吸收 | 抑制 | 反應(yīng) | 抑制 | 抑制 | 抑制 | 抑制 | 抑制 | 抑制 |
3、鈣易反應(yīng)(易被固定)
由于鈣離子的特殊性,在作物體內(nèi)容易和有機(jī)酸類物質(zhì)反應(yīng),如和草酸反應(yīng)生成草酸鈣。在作物體外也容易和含磷含硫物質(zhì)反應(yīng)而被固定。
4、鈣難運(yùn)輸(移動(dòng)性差)
鈣主要是通過木質(zhì)部單向、長距離運(yùn)輸,植物體內(nèi)鈣的調(diào)節(jié)、分配受蒸騰拉力影響比較大。因此,蒸騰作用弱的器官容易缺鈣,如作物的塊莖、果實(shí)蒸騰作用弱,容易造成強(qiáng)健老葉對(duì)鈣離子的爭奪。最先表現(xiàn)出缺鈣現(xiàn)象。只有當(dāng)強(qiáng)健老葉鈣離子濃度高的時(shí)候才會(huì)分配給頂葉,葉柄,果實(shí)等器官。
1)果實(shí)因?yàn)橹亓窟h(yuǎn)大于葉片,但蒸騰作用很弱,易產(chǎn)生局部缺鈣;
2)大白菜等包心菜因心菜葉被封閉,蒸騰作用弱,易產(chǎn)生缺鈣;
鈣在植物體中的作用
1、保護(hù)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定
鈣是細(xì)胞壁的主要組成成分,鈣與植物細(xì)胞壁中的果膠酸結(jié)合成果膠酸鈣,果膠酸鈣是細(xì)胞壁的組成成分,可以抑制果膠酸對(duì)細(xì)胞壁其他成分的破壞。還扮演著細(xì)胞胞間層物質(zhì)中的重要角色,它對(duì)維持果實(shí)硬度、增強(qiáng)果實(shí)耐貯性具有重要的作用,而胞間層物質(zhì)起的作用是連接細(xì)胞,使細(xì)胞、組織更加緊密、穩(wěn)固。
缺鈣時(shí)細(xì)胞壁交聯(lián)解體,導(dǎo)致番茄、辣椒、茄子等出現(xiàn)臍腐病;蘋果出現(xiàn)苦痘病和水心病、核桃縫合線部位軟化、果實(shí)硬度下降、甘藍(lán)和大白菜出現(xiàn)干燒心;葡萄、西瓜、柑橘等出現(xiàn)軟果裂果;嚴(yán)重影響果實(shí)外觀和品質(zhì)。
2、保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定
鈣能穩(wěn)定生物膜結(jié)構(gòu),保持原生質(zhì)膜結(jié)構(gòu)的完整性。主要是與生物膜表面的磷酸鹽、磷酸酯與蛋白質(zhì)的羥基橋接起來。提高了膜的穩(wěn)定性和疏水性,在植物的選擇性吸收、生長、衰老、信息傳遞以及植物的抗逆性等方面均有重要作用,具體概括如下四個(gè)方面:
缺鈣時(shí),植物細(xì)胞原生質(zhì)膜結(jié)構(gòu)徹底解體,透性增加,致使低分子量的有機(jī)化合物和無機(jī)離子外滲增多。
2)增強(qiáng)對(duì)環(huán)境脅迫的抗逆能力
鈣可以增強(qiáng)膜的選擇性吸收能力,可減輕重金屬或酸性物質(zhì)對(duì)植物的毒害作用,還可增加植物對(duì)藥害、鹽害、凍害、干旱、熱害和病蟲害等的抗性。
3)防止植物早衰
在果實(shí)成熟過程中,植物的衰老與乙烯的產(chǎn)生密切相關(guān),而鈣通過對(duì)細(xì)胞膜透性的調(diào)節(jié)作用可減輕乙烯的生物合成,從而延緩衰老。
采后果實(shí)的保鮮貯藏期與呼吸強(qiáng)度有關(guān)。而果實(shí)的含鈣量影響呼吸強(qiáng)度,是由于鈣通過調(diào)節(jié)膜透性,限制底物從液泡內(nèi)向細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的呼吸系統(tǒng)擴(kuò)散,減少底物來源,減少新陳代謝。因而,果實(shí)中含鈣充足,則膜結(jié)構(gòu)保持完整,延緩果實(shí)衰老,延長貨架期。
4)提高作物品質(zhì)
在果實(shí)(種子、果實(shí)、塊根、葉片等貯藏器官)等器官發(fā)育初期,如果其中鈣含量較高時(shí),植株原生質(zhì)體的選擇透過性就會(huì)增強(qiáng),有利于糖分、碳水化合物等有機(jī)物質(zhì)經(jīng)韌皮部向貯藏器官中轉(zhuǎn)運(yùn),可有效提高果蔬等產(chǎn)品器官的含糖量。成熟果實(shí)中的含鈣量較高時(shí),可有效防止采后貯藏過程中出現(xiàn)的腐爛現(xiàn)象,延長貯藏期,增加水果的貯藏品質(zhì)。
3、促進(jìn)細(xì)胞分裂,促進(jìn)毛細(xì)根生長
缺鈣破壞了細(xì)胞壁的粘結(jié)聯(lián)系,抑制了細(xì)胞壁的形成;而且使已有的細(xì)胞壁解體,抑制細(xì)胞伸長;此外,鈣是細(xì)胞分裂所必需的,在細(xì)胞分裂后,分隔兩個(gè)子細(xì)胞的細(xì)胞核就是中膠層的初期形式,它是由果膠酸鈣組成的。在缺鈣條件下,不能形成細(xì)胞板,子細(xì)胞就無法分離,就會(huì)出現(xiàn)雙核細(xì)胞的現(xiàn)象,由于細(xì)胞不能分裂,最終導(dǎo)致生長點(diǎn)死亡。
4、參與植物細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)劑
在有液泡的細(xì)胞內(nèi),大部分鈣存在于液泡中,它對(duì)液泡內(nèi)陰陽離子的平衡有著重要的調(diào)節(jié)作用。液泡中草酸鈣的形成有助于維持液泡以及葉綠體中的游離鈣,使鈣離子濃度處于較低水平。由于草酸鈣的溶解度很低,它的形成對(duì)細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)十分重要。此外,鈣可促進(jìn)硝態(tài)氮吸收,與氮代謝有關(guān),它有助于減少植物中的硝酸鹽,中和植物中的有機(jī)酸,對(duì)代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸有解毒作用。
5、參與酶促反應(yīng)
鈣是一些重要酶類的活化劑。能提高α-淀粉酶和磷脂酶的活性,也能抑制蛋白激酶和丙酮酸激酶的活性。鈣能中和代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸,形成草酸鈣、檸檬酸鈣、蘋果酸鈣等不溶性有機(jī)酸鈣,調(diào)節(jié)pH值,穩(wěn)定細(xì)胞內(nèi)環(huán)境。
6、參與第二信使傳遞
鈣能結(jié)合在鈣調(diào)蛋白上,對(duì)植物體內(nèi)許多種關(guān)鍵酶起活化作用,并對(duì)細(xì)胞代謝有調(diào)節(jié)作用。鈣調(diào)蛋白是一種具有較高的分子穩(wěn)定性、耐熱、小分子量的酸性蛋白質(zhì),它在細(xì)胞內(nèi)作為鈣的受體蛋白,調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)許多依賴鈣的生理活動(dòng),例如細(xì)胞分裂、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞中信息的傳遞、植物的光合作用、激素調(diào)節(jié)等。在有絲分裂中,將染色體分開的紡錘體是由微管構(gòu)成的,而鈣調(diào)蛋白復(fù)合體能影響微管的解聚。因此,缺鈣就會(huì)妨礙紡錘體的增長,從而抑制細(xì)胞的分裂。
如何高效補(bǔ)鈣
1、調(diào)節(jié)土壤酸堿度
土壤能保持鈣離子被有效吸收利用的pH范圍為6-8,酸性過大或堿性過強(qiáng),采取的應(yīng)對(duì)措施截然不同。
偏酸性土壤的處理措施:
對(duì)于酸性超過范圍不大的土壤可通過撒施草木灰、碳酸氫銨等來進(jìn)行調(diào)節(jié),對(duì)較為嚴(yán)重的地塊可以根據(jù)酸性強(qiáng)度大小每畝撒施20-50斤石灰粉,石灰粉的主成分為氫氧化鈣,呈堿性,通過酸堿中和可以起到降低酸性的作用,同時(shí)可以增加鈣含量。不過需要強(qiáng)調(diào)的是,在施用石灰粉的時(shí)候要同時(shí)配施有機(jī)肥,不然土壤可能結(jié)構(gòu)會(huì)變得結(jié)實(shí)致密,不利用耕作,有機(jī)肥可以涵養(yǎng)有效態(tài)鈣離子,并改善土壤結(jié)構(gòu)。另外,條件允許,可以購買商品酸性土壤調(diào)理劑,進(jìn)行土壤改良。
偏堿性土壤的處理措施:
對(duì)堿性較強(qiáng)的土壤,可以撒施硫磺粉、硫酸亞鐵。硫磺粉在土壤中通過硫化細(xì)菌的的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)閬喠蛩幔瑥亩鸬剿釅A中合作用,硫磺粉中和能力較為緩慢,但較為持久。硫酸亞鐵雖然見效快,但是作用不持久。有條件的最好選用草炭土,草炭土呈現(xiàn)酸性,在西南地區(qū)的草炭土酸性較強(qiáng),部分地區(qū)pH值達(dá)3-4,東北地區(qū)pH值一般為5左右,不但可以有效中和堿性還可以提高有機(jī)質(zhì)含量。
條件允許可以選擇堿性土壤調(diào)理劑。
2、改善土壤結(jié)構(gòu),增加有機(jī)質(zhì)含量
補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)(如瑪斯肽),改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。有機(jī)質(zhì)分解后的膠體,可以使鈣形成絡(luò)合物,使鈣以可利用的水溶態(tài)被儲(chǔ)存起來,因此有機(jī)質(zhì)含量高可以減少土壤中鈣離子的含量,提高土壤中鈣元素的可吸收利用比例。同時(shí)。有機(jī)質(zhì)含量高可以提高土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),將土壤調(diào)節(jié)到適宜范圍,促進(jìn)根系生長旺盛,有助于鈣的吸收。
3、平衡施肥
充分了解土壤肥力狀況,避免盲目施肥,通過施用生物菌肥或功能性的肥料(如瑪斯肽),釋放土壤中被固定的氮、磷、鉀,減少因?yàn)椤叭亍钡倪^量施用,對(duì)鈣元素的吸收造成的“拮抗作用”或者固定作用。在施用底肥時(shí),可以根據(jù)實(shí)際情況,選擇性的底施鈣肥。
4、噴施含鈣葉面肥
根葉結(jié)合,根部補(bǔ)充為主,葉面為輔。在施足底肥的同時(shí),在作物對(duì)鈣需求臨界期及最大期之前,葉面噴施螯合態(tài)鈣肥(如糖醇鈣、氨基酸鈣等)。
在施用含鈣葉面肥時(shí)要注意兩點(diǎn)
1)注意補(bǔ)鈣時(shí)期
一般作物需鈣高峰期在開花坐果期,這一時(shí)期應(yīng)注意少量多次進(jìn)行直接補(bǔ)鈣,補(bǔ)鈣方式要做到?jīng)_施+葉噴,葉噴時(shí)要葉面、果面全面覆蓋。
另外,連續(xù)陰雨天,由于光照不足蒸騰作用降低,植物吸收鈣離子的拉力將會(huì)降低,易發(fā)生缺素癥狀,表現(xiàn)在植株上就是黃瓜等蔬菜會(huì)出現(xiàn)葉片四周下垂的“降落傘葉”或者葉緣發(fā)黃的“鑲金邊”,如果不及時(shí)補(bǔ)鈣會(huì)影響植物的生長速度,加大病害發(fā)生的可能,甚至造成品質(zhì)的下降。
2)選擇合適的鈣肥
目前在作物上提倡施用液體鈣肥。液體鈣肥多采用螯合劑增加穩(wěn)定性,目前最先進(jìn)高效的是糖醇和氨基酸螯合技術(shù),糖醇螯合鈣和氨基酸螯合鈣不僅能提高鈣吸收率,并且可在套袋后還繼續(xù)使用,一般兩天內(nèi)就能見到效果。
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