绿色植物对矿物质的需要
研究植物矿物质营养的一个方法是水培养(water culture).
19世纪后期,现代植物生理学的奠基人德国Sachs将蚕豆,玉米和荞麦的种子做水培养的实验,观察这些种子在蒸馏水中和在各种组合的无机盐溶液中的萌发生长情况.他发现幼苗在含KNO3,NaCl,CaSO4和Ca3(PO4)2的溶液中生长良好,在全缺这些盐类的水溶液中,幼苗不能生长或很快衰败.缺少一两种盐类,幼苗很快停止生长或出现某种缺陷如新根不能发育等.但即使在具备上述盐类的溶液中,新生的叶也不能变为绿色.他设想,植物可能还需要除溶液中已有元素以外的其他元素,于是他在溶液中加了少量氯化铁溶液.果然,白叶变绿.由此,他得出结论,植物需要铁,缺铁时,叶绿素不能产生.到19世纪末,Sachs和其他植物生理学家确定了P,K,N,S,Ca,Fe,Mg 7种元素是植物所必需的,这些元素都是从土壤吸收来的.
但是,植物体的组成除上述无机盐类的元素外,还含有少量的其他元素.这些微量元素是植物所必需的,还只是偶然随水进入植物体,对植物的营养没有什么意义呢 这一问题直到本世纪20年代才有了明确答复.原来,早期人们在水培养中使用的无机盐类虽被宣称为纯净,其实都含有杂质,所用蒸馏水也含有杂质,甚至所使用的玻璃器也可能有一些元素溶于水中.后来用高纯净的无机盐和蒸馏水,用硬玻璃或石英盛器作实验,才陆续证明,绿色植物的生长,除上述7种元素外,还需要极少量的其他元素,如B,Mn,Cu,Zn,Mo等.表1是高等植物生长的必需元素,缺少了这些元素,植物就不能正常生长和生殖,就要出现特定的营养缺乏症.从表1可知,植物对N,K,P,S,Mg,Ca 6种元素的需要量较大,加上来自CO2和H2O的C,H,O 3种元素是所有植物生长发育的必需元素,这些元素或是生物大分子如蛋白质,核酸等的成分,或是参与细胞中的离子平衡.Fe,B,Cu,Zn,Mn,Cl,Mo等也是植物的必需元素,但需要量极少,它们大多是酶和辅酶的成分.
肥料:土壤中的矿物质,特别是氮,磷,钾等,不断被植物大量吸收,必须补充才能保持土壤的肥沃度.施肥的目的就在于此.
肥料主要分氮肥,磷肥,钾肥3类.3者以不同比例混合起来而成复合肥.有时也可加入少量其他元素.粪肥主要供氮,草木灰主要供钾,骨粉属磷肥.不同的肥料有不同的作用,施肥要有选择.例如,对于禾谷类作物,需要多施一些磷肥才能籽粒饱满;对于马铃薯,甘薯,甜菜等多施钾肥,可显著增加产量.广东,江西的某些地区由于土壤缺钾,水稻常出现赤枯病,应施用草木灰以补充钾.氨水是速效肥料,施加氨水,植物即可直接用来合成氨基酸,而不再依靠还原硝酸盐取得氨.微量元素,除非确有必要,一般在施肥中不必考虑.澳洲某些地区由于土壤缺钼,固氮菌少,因而土壤含氮量低,植物发育很差,施加钼肥,土壤肥力很快恢复.
除表1所列各元素外,有些植物还需要痕量的钒(V),钴(Co),硒(Se)等.此外,植物体内还含有硅(Si),铝(Al),钠(Na)等元素,它们是不是必需的元素,需要继续研究.
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