作物葉面營養(yǎng)機(jī)理及其葉面肥的

1、作物葉面營養(yǎng)機(jī)理及其葉面肥的研制進(jìn)展學(xué)院：生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)：植物生態(tài)生理姓名：趙穎前言 葉是植物最重要的的根外營養(yǎng)器官，葉面營養(yǎng)就是指植物通過葉片表面吸收利用各種養(yǎng)分。將不同形態(tài)和種類的養(yǎng)分噴施于作物葉片，作物對(duì)葉面吸收的養(yǎng)分利用效果與根部施肥是一樣的，這種現(xiàn)象對(duì)于作物進(jìn)行葉面施肥有著重要的研究與應(yīng)用意義。 葉面施肥打破了土壤根部施肥的傳統(tǒng)方式，作為對(duì)作物土壤施肥的一種直接、高效的輔助措施，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中一項(xiàng)重要的施肥技術(shù)。但葉面對(duì)養(yǎng)分的吸收受葉片結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)環(huán)境及噴施液理化性質(zhì)等多種因素的影響，從而影響葉面施肥的效果，因此了解葉面營養(yǎng)機(jī)理對(duì)葉面肥的研究與應(yīng)用非常重要。 作物葉面營養(yǎng)機(jī)理

2、1 葉片結(jié)構(gòu)與葉面養(yǎng)分的吸收1.1葉表皮對(duì)葉面養(yǎng)分吸收的作用 表皮 氣孔 蠟質(zhì)層 表皮細(xì)胞 葉面 葉肉 角質(zhì)層 葉脈防止病毒侵入、降低水分損失、減少害蟲咬噬及太陽輻射等。對(duì)噴施液于葉片上的滯留、滲透產(chǎn)生不利影響，不同作物葉面蠟質(zhì)層的化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)不同，其對(duì)葉面吸收養(yǎng)分的影響也存在一定的差異角質(zhì)層結(jié)構(gòu)比蠟質(zhì)層復(fù)雜得多，外層幾乎完全由角質(zhì)組成，與蠟質(zhì)層相接，內(nèi)層由纖維素與果膠混合物組成。角質(zhì)層對(duì)噴施養(yǎng)分的滲透具有阻滯作用，也是葉面吸收養(yǎng)分的不利因素。角質(zhì)層是養(yǎng)分進(jìn)入葉片內(nèi)部最重要的障礙1.2 葉片吸收養(yǎng)分途徑 植物葉片與外界進(jìn)行物質(zhì)交換主要有三條途徑： 一是主要分布在葉面的氣孔，二是葉表面角質(zhì)

3、層親水小孔，這兩條途徑都具有吸收速效養(yǎng)分的能力；三是葉片可通過葉片細(xì)胞的質(zhì)外連絲進(jìn)行主動(dòng)吸收把營養(yǎng)物質(zhì)吸收到葉片內(nèi)部。一般認(rèn)為養(yǎng)分主要通過這三條途徑由葉表進(jìn)入葉肉細(xì)胞，但不同植物葉面養(yǎng)分進(jìn)入葉片內(nèi)部的途徑可能有所不同。在這三條途徑中，葉面氣孔是養(yǎng)分進(jìn)入葉片內(nèi)部的主 要途徑之一。雖然其表面也有角質(zhì)層覆蓋，但沒有蠟質(zhì)層，而且其角質(zhì)層極性較高，較利于養(yǎng)分透過，養(yǎng)分透過氣孔部分角質(zhì)層的速度大于非氣孔部分角質(zhì)層。 葉面上的養(yǎng)分，首先以擴(kuò)散方式通過蠟質(zhì)層和角質(zhì)層，然后進(jìn)入葉肉細(xì)胞被吸收利用。也有報(bào)道，養(yǎng)分可直接透過葉片角質(zhì)層進(jìn)入葉肉細(xì)胞，因葉表角質(zhì)層有膠狀物質(zhì)，可以作為水溶性養(yǎng)分進(jìn)入葉片內(nèi)部的通道。 養(yǎng)分

4、透過蠟質(zhì)層、角質(zhì)層后到達(dá)表皮細(xì)胞壁， 一般認(rèn)為表皮細(xì)胞壁對(duì)養(yǎng)分進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的阻礙作用相對(duì)不大。養(yǎng)分透過表皮細(xì)胞壁經(jīng)跨膜（原生質(zhì)膜）運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，其運(yùn)輸機(jī)制與根部細(xì)胞一樣。養(yǎng)分進(jìn)入葉肉細(xì)胞以后參與植物生理活動(dòng)，植物對(duì)其利用效果與根部吸收的養(yǎng)分相同。2 影響葉面養(yǎng)分吸收的因素 養(yǎng)分的葉面噴施效果依賴于作物葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收與運(yùn)輸，其中，養(yǎng)分是否可以進(jìn)入葉肉細(xì)胞是葉片對(duì)養(yǎng)分吸收利用的關(guān)鍵。而養(yǎng)分在葉片角質(zhì)層的透過速率及數(shù)量受養(yǎng)分離子性質(zhì)、濃度、溫度以及葉片表面性質(zhì)等因素的影響，因此，作物葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收效果受葉片類型、自身營養(yǎng)狀況、生育時(shí)期、環(huán)境條件、葉面肥性質(zhì)等諸多因素的影響，這也是葉面養(yǎng)分噴施

5、效果不太穩(wěn)定的主要原因之一。2.1葉片類型與葉齡對(duì)葉面養(yǎng)分吸收的影響 一般葉片寬大、蠟質(zhì)層與角質(zhì)層薄的作物葉面養(yǎng)分吸收效果好，反之則差。雙子葉作物相對(duì)于單子葉作物葉面較大、蠟質(zhì)層和角質(zhì)層薄，因此，通常雙子葉作物養(yǎng)分噴施效果好于單子葉作物。 作物葉齡不同，其葉片代謝活力、細(xì)胞膜通透性、角質(zhì)層及蠟質(zhì)層組成等，都會(huì)發(fā)生變化而影響葉面養(yǎng)分吸收效果。 葉片表、背面因解剖結(jié)構(gòu)與蠟質(zhì)層厚度以及氣孔分布等的差異，使得二者對(duì)養(yǎng)分的吸收也不同，一般養(yǎng)分噴施到葉背面可以提高吸收量，所以，在施用葉面肥時(shí)應(yīng)將肥料多噴施于葉片背面。 2.2 作物自身營養(yǎng)狀況及生育時(shí)期對(duì)葉面養(yǎng)分吸收的影響 一般而言，作物發(fā)育健壯、營養(yǎng)狀況

6、良好有利于 葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收，如，葉片氮素營養(yǎng)充足則可促進(jìn)葉片對(duì)鎂的吸收，噴施液中加入尿素可促進(jìn)葉片對(duì)微量元素的吸收，其原因之一就是改善了葉片的氮素營養(yǎng)。缺磷作物葉片對(duì)磷的吸收率是根部充分供磷作物葉片吸磷量的 2 倍。 作物不同生育時(shí)期葉面養(yǎng)分利用效率也有很大差異。如，小麥同葉位葉面尿素態(tài)15N 的吸入量在孕穗期明顯高于齊穗期，但在地上部的回收率，則生長(zhǎng)后期反而高于前期。 作物苗期和生長(zhǎng)后期，根系吸收能力降低，葉面施肥可以及時(shí)補(bǔ)充作物所需的養(yǎng)分，利于作物延遲衰老和增產(chǎn)。而旺盛生長(zhǎng)期，作物生長(zhǎng)量大，葉片對(duì)養(yǎng)分吸收量也大，這一時(shí)期給作物補(bǔ)充微量元素效果較好。2.3 環(huán)境因素對(duì)葉面噴施養(yǎng)分吸收效果的

7、影響 1.環(huán)境條件可影響作物生長(zhǎng)，改變?nèi)~片蠟質(zhì)層與角質(zhì)層的組成結(jié)構(gòu)，從而影響葉面對(duì)養(yǎng)分的吸收； 2.各種環(huán)境條件影響噴施液在葉表的浸潤時(shí)間以致影響葉面對(duì)養(yǎng)分的吸收效果。 所以，溫度、光照、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素都可影響葉片養(yǎng)分吸收效果。養(yǎng)分的葉面吸收受溫度的影響。由于葉片只能吸收利用溶液態(tài)的養(yǎng)分，當(dāng)溫度升高，噴施于葉面的液體易于蒸發(fā)干燥，這將影響葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收。為了提高葉面施肥效果，選擇合適的噴施時(shí)間非常重要。于無風(fēng)的晴天 8：009：00 和 16：0017：00 噴施。2.4 葉面肥成分性質(zhì)對(duì)葉面養(yǎng)分吸收效果的影響 2.4.1 養(yǎng)分種類、形態(tài)、組成與濃度 不同養(yǎng)分的葉面吸收效果不同。首先，

8、不同養(yǎng)分元素對(duì)葉片的滲透性不同。如，Cu很難滲透至玉米葉片 20 m處，B則可滲透至 130150 m 處。大量元素一般數(shù)小時(shí)內(nèi)可達(dá)到葉片內(nèi)任何部位，而Zn噴施24 h后最多可滲透至葉片的30 m 處。 作物葉片對(duì)不同形態(tài)養(yǎng)分的吸收效果不同。由于葉表角質(zhì)層的主要組成物質(zhì)脂肪酸化合物和果膠等多聚化合物可產(chǎn)生一定量的負(fù)電荷，使外表面到細(xì)胞壁形成由低到高的電荷梯度，從而利于養(yǎng)分離子的吸收和透過。 營養(yǎng)均衡是作物正常生長(zhǎng)的保證，植物對(duì)養(yǎng)分的吸收受供應(yīng)養(yǎng)分的種類及其比例的影響，平衡施肥是提高養(yǎng)分利用率的重要條件之一。養(yǎng)分的組成比例可影響葉面吸收效果，大豆葉片對(duì)N、P、K 比例不同噴施液的吸收效果差異較大

9、。 元素間的相互促進(jìn)或拮抗作用是導(dǎo)致不同養(yǎng)分混合施用效果差異較大的原因之一。如： Zn 與 P 之間具有明顯的拮抗關(guān)系。通常噴施液中加入尿素可促進(jìn) P、Mn、S、Mg、Fe 等元素的吸收。 在一定濃度范圍內(nèi)，噴施養(yǎng)分進(jìn)入葉片的速率和數(shù)量一般隨濃度的增加而增加，施肥效果也就越好。低濃度的大量元素，如K和 P施于葉面時(shí)，葉面的吸收速率很低，同根對(duì)養(yǎng)分的吸收一樣，隨著外界濃度的升高，葉片對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分元素的吸收速率增加。2.4.2 助劑 如：酸、堿、鹽、溶劑、填充劑、乳化劑、潤濕劑、助溶（熔）劑等。 表面活性劑：在葉面肥中加入表面活性劑可降低液滴表面張力，增加葉面的附著性，延長(zhǎng)滯留時(shí)間，促進(jìn)養(yǎng)分的葉面吸

10、收。 絡(luò)（螯）合劑：可與金屬離子形成絡(luò)（螯）合物而增加金屬離子的溶解性，可大大提高噴施養(yǎng)分（尤其是微量元素類）的噴施效果。FeSO4單獨(dú)噴施效果遠(yuǎn)不如各種絡(luò)（螯）合鐵（如 EDTA-Fe、EDDHA-Fe、黃腐酸鐵、檸檬酸鐵）。葉面肥的研制進(jìn)展 葉面肥這個(gè)概念或許較新，但是關(guān)于葉面肥以及植物表面對(duì)營養(yǎng)成分的吸收的研究很早就已經(jīng)進(jìn)行了。 在19 世紀(jì)40 年代，英國的 Gorie 發(fā)現(xiàn)植物的莖和葉能吸收營養(yǎng)物質(zhì)，證實(shí)葉面肥的可行性及葉面肥的作用機(jī)理。 20 世紀(jì)初，葉面施肥作為傳統(tǒng)土壤肥料的一種補(bǔ)充，就已在西方國家得到廣泛的使用。 在 20 世紀(jì)中期，科學(xué)家對(duì)葉面吸收的特點(diǎn)、規(guī)律、影響因素、生理

11、作用等有全面的理解。 我國的學(xué)術(shù)界對(duì)葉面肥的研究主要集中在螯合微肥、天然汁液型葉面肥。 2003 年，萬強(qiáng)研制了氨基酸螯合稀土微肥( 大豐收) ，其主要成分是氨基酸、有機(jī)酸與稀土、多種微量營養(yǎng)元素。對(duì)作物進(jìn)行施用后，發(fā)現(xiàn)作物生長(zhǎng)發(fā)育加快，產(chǎn)量得到明顯增長(zhǎng)，同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)得到明顯改善。 2004 年，劉音等利用動(dòng)物的有機(jī)廢棄物進(jìn)行了氨基酸螯合微肥的研究、制備與分析。 2005 年，杜紅星等通過連鎖螯合技術(shù)，解決了高濃度稀土與大量氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素的復(fù)合工藝，研制出含有12 種植物營養(yǎng)元素和作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的鑭、鈰等稀土元素的新型葉面肥。 邵光永從我國豐富的有毒植物資源中提取活性殺蟲成分，與礦

12、質(zhì)養(yǎng)分和有機(jī)物質(zhì)腐植酸復(fù)配，制成既能防治蟲害，又能提高蔬菜產(chǎn)量、改善蔬菜品質(zhì)的綠色防蟲害葉面肥料。 2006 年張建華等研究表明，硼酸和硫酸錳增產(chǎn)效應(yīng)十分明顯; 硫酸鎂對(duì)提高蛋白質(zhì)和面筋含量的效果最好; 硫酸錳有利于提高小麥沉降值;硼酸和硫酸鋅能顯著提高冬小麥籽粒產(chǎn)量。 廖金才等研制的德威樂植物營養(yǎng)劑對(duì)茶葉、蔬菜、沙田柚、水稻等作物的效果顯著。 2007 年，王昆等根據(jù)環(huán)保型蔬菜專用葉面肥配方設(shè)計(jì)的研究方法，優(yōu)選出的配方能提高蔬菜產(chǎn)量，并且降低亞硝酸鹽含量。 2008 年，韓效釗等對(duì)茶樹進(jìn)行了葉面肥試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)腐植酸類液體肥料具有易聚結(jié)、易沉降、不穩(wěn)定等特點(diǎn)。 然而，楊喜福等通過大量試驗(yàn)研制出相對(duì)均質(zhì)、穩(wěn)定和易流動(dòng)的腐植酸葉面肥。 我國的葉面肥在發(fā)展初期只是簡(jiǎn)單地把各種營養(yǎng)成分、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、化學(xué)藥物混合在一起，缺乏技術(shù)含量，方法粗陋，并且模仿西方國家、美國等發(fā)達(dá)國家的葉面肥，缺乏自主的研發(fā)成果。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，作為農(nóng)業(yè)大國對(duì)肥料的需求是巨大的，傳統(tǒng)肥料相對(duì)于現(xiàn)代化栽培的技術(shù) 逐漸顯露出其缺陷與不足。鑒于人們對(duì)肥料成本更低、效果更好、作用更多以及更方便的要求，越來越多的科研人員投入到新型葉面肥的研制開發(fā)，國內(nèi)的葉面肥成果也越來越多，但也存在著許多問題。小結(jié) 根據(jù)當(dāng)今國內(nèi)外肥料發(fā)展總趨勢(shì)的要求，葉面肥發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下方