第8章植物钾素营养与钾肥.docx

第八章 植物钾素营养与钾肥第一节 植物的钾素营养钾不仅是植物生长发育所必需的大量营养元素，而且也是肥料三要素之一许多植物需钾量较大， 它在植物体内的含量仅次于氮农业生产实践证明，施用钾肥对提高作物产量和改进品质均有明显的 作用由于氮、磷化肥用量的逐年增加，复种指数和作物产量的不断提高，作物对钾的需求量明显增 加特别是我国南方土壤含钾量明显偏低，供钾能力不足，施用钾肥后往往具有显著的增产效果近 年来，我国北方石灰性土壤的含钾量呈下降态势，出现了高产喜钾作物缺钾的现象，因此在高产栽培 中施用钾肥越来越重要一、植物体内钾的含量与分布特点一般植物体内的含钾量(K 0)约占植物干重的0.3%-5.0%,其含量依植物种类和器官不同而异通常, 2含淀粉、糖等碳水化合物较多的作物含钾量较高,如薯类作物的块根或块茎、糖用甜菜块茎和根系、 烟草的茎叶等含钾量较高,谷类作物含钾量较低从不同器官来看,谷类作物茎叶中的含钾量较高, 而种子中的含钾量较低薯类作物的块根、块茎中含钾量高于其它器官钾在植物体内的移动性很强, 根系吸收的钾易于运到地上部,而且有随作物生长中心的转移而转移的特点因此,植物能多次反复 利用当植物体内钾素不足时,钾优先分配到较幼嫩的组织中,缺钾首先出现在下部老叶上。

例如杂 交水稻,在其不同的生育期中,低钾处理的稻株,从上层叶到下层叶,其含钾量都存在明显的梯度； 而适量施钾的处理,稻株各层叶片之间的含钾量则较为接近这种现象在其它作物上也有类似的趋势 因此,植株从上到下,各叶片之间含钾量是否存在梯度也可作为钾营养诊断的一种方法从细胞水平 来看，细胞质中钾浓度较低，且含量较稳定，约100-200mmol.L-i当植物组织含钾量较低时，首先满 足细胞质内钾的需要,直到钾的数量达最适水平当钾的供应达最适水平后,过量的钾几乎全部转移 到液泡中细胞质内钾保持在最适水平是出于生理上的需要，因为钾对植物有多种营养功能目前已 知有60多种酶的活性取决于细胞质内K+的浓度，稳定的K+含量是细胞进行正常代谢的保证液泡是钾的 贮藏场所，它是细胞质中钾的补给者成熟细胞的液泡体积约占细胞总体积的80%-90%，所以在液泡内 贮藏着植物体中大部分的钾钾在植物体内的存在形态，与氮、磷不同，主要以离子态或可溶盐类溶于植物汁液之中或吸附在 原生质胶体表面，而不是以有机化合物的形态存在植物体内的钾十分活跃，易流动，再分配的速度 很快，再利用的能力也很强通常，随着植物的生长，钾不断地向代谢作用最旺盛的部位转移。

因此， 钾集中分布在幼芽、幼叶和根尖中二、钾的生理功能(一) 促进光合作用，提高co的同化率钾在光合作用过程中具有重要作2 用，主要表现在以下几方面：1. 钾能促进叶绿素的合成，改善叶绿素的结构 叶绿体是植物进行光合作用的场所，而叶绿素是叶绿体的重要组成分试验证明，供钾充足能提高萬苣、甜菜和菠菜等植物叶片中叶绿素的含量，促进电子传递，提高C0的同化率，增加ATP合成的数2量植物缺钾时，叶绿体的结构易出现片层松弛而影响C0的同化，因为C0的同化受电子传递速率的影22响有研究表明，当植物体内含钾量较高时，在单位时间内叶绿体合成的ATP比含钾量低时大约要多50%2. 钾能促进叶片对C0的同化一方面由于钾提高了 ATP的数量，为C02的同化提供了能量；另一方面是因为钾能降低叶内组织对 C02的阻抗，因而能明显提高叶片对C0的同化可以说，在C0同化的整个过程中都需要有钾参加，用 22菠菜的叶绿体做试验时发现，施钾提高了C0的同化速率因此，改善钾营养不仅能促进C0的同化，而22且能促进植物在C0浓度较低的条件下进行光合作用，使植物更有效的利用太阳能3. 钾能促进光合作用产物的运输钾能促进光合作用产物向贮藏器官运输，增加“库”的贮存。

特别应孩指出的是，对于没有光合 作用功能的器官来说，它们的生长及养分的贮存，主要靠同化产物从地上部向根或果实中运转这一 过程包括蔗糖由叶肉细胞扩散到组织细胞内，然后被泵入韧皮部，并在韧皮部筛管中运输钾在此运 输过程中有重要作用在不同钾营养条件下，Hartt曾用14C喂饲甘蔗叶片，经90min，测定叶片中光合 产物分布的情况结果表明，钾有助于光合产物能从叶片中迅速转移出去Mengel和Vine(1977)的研 究表明，钾影响光合产物向贮藏器官的运输由此可见，钾对调节“源”与“库”关系有良好作用二) 促进蛋白质合成钾通过对酶的活化作用，促进氮素代谢和蛋白质的合成钾还能促进根瘤菌的固氮作用三） 参与细胞渗透调节作用 钾对调节植物细胞的水势有重要作用植物对钾的吸收有高度选择性，因此钾能顺利进入植物细 胞内进入细胞内的钾不参加有机物的组成，而是以离子的状态累积在细胞质的溶胶和液泡中钾离 于的累积能调节胶体的存在状态，也能调节细胞的水势，它是细胞中构成渗透势的重要无机成分细 胞内钾离子浓度较高时，吸收的渗透势也随之增大，并促进细胞从外界吸收水分从而又会引起压力 势的变化，使细胞充水膨胀只有当渗透势和压力势达到平衡时，细胞才停止吸收水分。

缺钾时，细 胞吸水能力差，胶体保持水分的能力也小，细胞失去弹性，植株和叶片易萎蔫保持细胞正常的水势 是细胞增长的驱动力，对调节细胞代谢有重要作用试验证明，供钾充足的作物，生长迅速K. Mengel 曾指出，在作物生长过程中，对缺钾最敏感的是幼嫩组织的膨压缺钾常表现为幼嫩组织的膨压下降， 植物的生长势差，干物质产量降低,幼嫩组织需钾量高的原因之一就在于钾能维持胶体处于正常状态以 及保持细胞有较高的水势梯度例如，在番茄、苹果、葡萄等一些含水分多的果实以及马铃薯块茎、 甜菜块根等新鲜贮存器官中都含有大量的钾四） 调控气孔运动，促进作物经济用水 作物的气孔运动与渗透压、压力势有密切关系，植物体内积累大量的钾，能提高细胞的渗透势， 增加膨压，气孔增大当植物处于光照条件下，钾离子便从叶片的表皮进入邻近的保卫细胞，并在保 卫细胞中与有机离于苹果酸结合形成苹果酸盐，使得保卫细胞的渗透势增加，因而细胞获得较多的水 分，尔后压力势也随之增加，气孔即张开在无光照的条件下，气孔是关闭的气孔张开和关闭不仅 影响叶片中CO的交换，直接与光合作用有关；而且可调节作物的蒸腾作用，减少水分的散失，尤其在2 干旱的条件下更有重要意义。

五） 是许多酶的活化剂 它以酶的活化剂形式广泛地影响着植物生长和代谢活动目前已知有60多种酶需要一价阳离子 来活化，而其中钾离子是植物体内最有效的活化剂这60多种酶大约可归纳为合成酶、氧化还原酶和 转移酶三大类它们都是植物体内极其重要的酶类由于钾是许多酶的活化剂，所以供钾水平明显影 响植物体内碳、氮代谢作用例如，在植物呼吸作用过程中，钾是磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活化 剂，因此钾有促进呼吸和ATP合成的作用，使每单位叶绿体产生的ATP数量有所增加在高等植物中， 淀粉含量高的作物（如薯类作物）都需要较多的钾虽然其它的一价阳离子也有激活淀粉合成酶的作用， 但钾的活化能力最强，促进淀粉合成的效果最好六） 促进有机酸代谢钾参与植物体内氮的运输，它在木质部运输中常常是硝酸根离子的主要陪伴离子当NO-在植物体 3内被还原成NH以后，带负电荷的NO -就消失了为了电荷平衡，植物必须加强有机酸的代谢，所形成 33的苹果酸根代替了NO-,与钾离子结合成为苹果酸钾，并可重新转移到根部，苹果酸根脱羧后以HCO-的 33 形式排出体外，又可促进植物对NO-的吸收这表明钾有促进有机酸代谢的功能，同时也有利于对NO- 33 的吸收。

钾能明显提高植物对氮的利用，也促进植物从土壤中吸取氮素七） 增强植物的抗逆性钾有多方面的抗逆功能，它能增强作物的抗旱，抗高温，抗寒、抗病、抗盐，抗倒伏等的能力， 从而提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力这对作物稳定，高产有明显作用抗旱性：增加细胞中钾离于的浓度可提高细胞的渗透势，防止细胞或植物组织脱水同时钾还能 提高胶体对水的束缚能力，使原生质胶体充水膨胀而保持一定的充水度、分散度和粘滞性因此，钾 能增强细胞膜的持水能力，使细胞膜保持稳定的透性渗透势和透性的增强，将有利于细胞从外界吸 收水分供钾充足时，气孔的开闭可随植物生理的需要而调节自如，使作物减少水分蒸腾，经济用水 所以钾有助于提高作物抗旱能力此外，钾还可促进根系生长，提高根/冠比，从而增强作物吸收水的 能力抗高温：缺钾植物在高温条件下，易失去水分平衡，引起萎蔫棉花、丝瓜和南瓜等叶面积较大 的植物尤为明显在炎热的夏天，缺钾植物的叶片常出现萎蔫，影响光合作用的进行短期高温会引 起呼吸强度增加，同化物过度消耗以及蛋白质分解，从而形成并积累过多的NH,造成氨中毒高温条3件下，还会引起膜结构的改变和光合电子传递受阻，而使植物生长急剧下降K+有渗透调节功能，供钾 水平高的植物，在高温条件下能保持较高的水势和膨压，以保证植物能正常进行代谢。

通过施用钾肥 可促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成，也可补偿高温下有机物的过度消耗钾还通过气 孔运动及渗透调节来提高作物对高温的忍耐能力抗寒性：钾对植物抗寒性的改善，与根的形态和植体内的代谢产物有关钾不仅能促进植物形成 强健的根系和粗壮的木质部导管，而且能提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白质以及各种阳离 子的含量组织中上述物质的增加，既能提高细胞的渗透势，增强抗旱能力，又能使冰点下降，减少 霜冻危害，提高抗寒性此外，充足的钾有利于降低呼吸速率和水分损失，保护细胞膜的水化层，从 而增强植物对低温的抗性应该指出的是，钾对抗寒性的改善，受其它养分供应状况的影响．一般来 讲，施用氮肥会加重冻害，施用磷肥在一定程度上可减轻冻害，而氮、磷肥与钾肥配合施用，则能进 一步提高作物的抗寒能力抗盐类：有资料报道，供钾不足时，质膜中蛋白质分子上的巯基(-SH)易氧化成双硫基，从而使蛋 白质变性，还有一些类脂中的不饱和脂肪酸也因脱水而易被氧化因此，质膜可能失去原有的选择透 性而受盐害有资料报道，在盐胁迫环境下，K+对渗透势的贡献最大良好的钾营养可减轻水分及离子 的不平衡状态，加速代谢进程，使膜蛋白产生适应性的变化。

反之，增施钾肥有利于提高作物的抗盐 能力抗病性；钾对增加作物抗病性也有明显作用在许多情况下，病害的发生是由于养分缺乏或不平 衡造成的Fuchs Grossmann(1972)曾总结了人们对钾与抗病性、抗虫性的关系他们认为，氮与钾对 作物的抗病性影响很大，氮过多往往会降低植物对病虫害的抗性，而钾的作用则相反，增施钾肥能提 高作物的抗病性作物的抗性，特别是对真菌和细菌病害的抗性常依赖于氮钾比钾能使细胞壁增厚 提高细胞木质化程度，因此能阻止或减少病原菌的入侵和昆虫的危害另一方面，钾能促进植物体内 低分子化合物(如游离氨基酸，单糖等)转变为高分子化合物(如蛋白质、纤维素、淀粉等)可溶性养 分减少后，有抑制病菌滋生的作用有资料报道，适量供钾的植株，能在其感病点的周围积累植物抗 毒素(phy to alexins)、酚类及生长素，所以能阻止病害部位扩大，而且易于形成愈伤组织许多资料 表明，供钾充足可减轻水稻胡麻叶斑病、稻瘟病、赤枯病，纹枯病、玉米茎枯病、黑粉病、麦类赤霉 病、白粉病、棉花红叶茎枯病以及烟草花叶病等的发病率和危害抗倒伏：钾还能促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔变小，机械组织内细胞排列整齐 因而，增强抗倒状的能力。

抗早衰；Header和Beringer(1981)在研究钾对冬小麦产量影响时发现，钾有防止早衰、延长籽粒 灌浆时间和增加千粒重的作用防止作物早衰可推迟其成熟期，这意味着能使作物有更多的时间把光 合产物运送到“库”中究其实质，主要是施用钾肥后小麦籽。