Diepgaande analyse van magnesiummeststof
Abstract
Magnesium is een essentiële voedingsstof in planten en speelt een belangrijke rol bij de fysiologische en biochemische processen van planten.Magnesium wordt echter vaak verwaarloosd in de landbouwproductie, wat resulteert in een frequent verschijnsel van magnesiumtekort, dat verband houdt met het eenzijdige begrip van magnesium bij landbouwers.Om een leidraad te bieden voor de landbouwproductie, introduceert dit document voornamelijk de magnesiumvraag en -opname van planten en de toepassing van magnesiummeststof.
voorwoord
De normale groei van planten vereist de opname van een groot aantal voedingselementen, en het ontbreken van essentiële voedingselementen zal het groeipotentieel van planten beperken.In hogere planten, behalve dat de drie elementen koolstof, waterstof en zuurstof voornamelijk uit water en kooldioxide komen, worden andere essentiële voedingselementen uit de bodem gehaald in de vorm van anorganische ionen, die minerale voedingsstoffen worden genoemd.
De meeste voedingsstoffen in de bodem zijn oorspronkelijk afkomstig van de verwering van bodemvormende mineralen en nemen vervolgens deel aan de biochemische cyclus van de aarde.Gebaseerd op de "minerale voedingstheorie" van planten, in de moderne landbouwproductie, zal het verhogen van de toevoer van minerale voedingsstoffen de opbrengst van gewassen in verschillende mate verhogen.In landbouwsystemen met een hoge opbrengst, waar de meeste biomassa van het gewas het grondbewerkingsgebied verlaat, maakt de eenrichtingsmigratie van voedingsstoffen van de bodem naar de plant het echter bijzonder belangrijk om bodemvoedingsstoffen aan te vullen door bemesting.
In het economische plantgebied van het zuiden is de opgebrachte hoeveelheid stikstof, fosfor en kalium over het algemeen zeer voldoende, en de fysiologische stoornissen die worden veroorzaakt door het ontbreken van voedingselementen worden meestal veroorzaakt door het ontbreken van medium en sporenelementen.Het tekort aan magnesium in planten bleek veel voor te komen bij fruitbomen en sommige snelgroeiende gewassen in de veldverspreiding van de zuidelijke teeltregio.De zure rode en gele grond en zandgrond in het zuiden van China hebben een laag magnesiumgehalte en het uitspoelingsverlies is ernstig door veel regen, wat resulteert in een laag beschikbaar magnesiumgehalte in de bodem.Daarnaast zullen de hoge meervoudige teeltindex van zuidelijk land en de grote vraag naar nutriënten en de onbalans in nutriënteninvoer ook de beschikbaarheid van magnesium beïnvloeden.Daarom is het essentieel om de nutriëntenbehoefte en fysiologische processen van de opname van nutriënten door planten te begrijpen, essentieel voor een rationeel nutriëntenbeheer.
Magnesium is erg gewild bij planten
Essentiële minerale voedingsstoffen worden gewoonlijk ingedeeld in grote hoeveelheden elementen, middelgrote hoeveelheden elementen en sporenelementen op basis van hun relatieve gehalte in plantenweefsels, wat de classificatie van minerale voedingsstoffen is vanuit een macroscopisch perspectief.De gehaltes aan verschillende minerale voedingsstoffen in plantenweefsels lopen sterk uiteen, maar alle soorten minerale elementen zijn even belangrijk en onvervangbaar voor planten.Zoals te zien is in tabel 1 zijn naast N, P en K de gehalten aan mediumelementen zoals calcium en magnesium in plantenweefsels ook erg hoog, en zelfs hoger dan de gehaltes van een groot aantal elementen in sommige weefsels. .
Tabel 1 Gemiddeld gehalte aan minerale voedingsstoffen die nodig zijn voor een normale plantengroei
De mestbehoefte en opbrengstniveaus van een gewas per opbrengst worden meestal in aanmerking genomen bij de ontwikkeling van gewasvoedingsbeheerplannen.In een landbouwproductiesysteem met hoge opbrengst moeten nutriënten die door gewassen worden afgevoerd, volledig worden aangevuld om de aanvoercapaciteit van bodemvoedingsstoffen op peil te houden.Sinds de implementatie van "bodemonderzoek en formulebemesting", het nutriëntenbeheerprincipe van "een groot aantal elementen gefaseerde regulering, medium en micro elementen door gebrek aan aanbod" is nageleefd en rationele bemesting is uitgevoerd in overeenstemming met de leveringscapaciteit van de bodem en de vraag naar voedingsstoffen van planten.
Worden getoond in tabel 2 voor verschillende gewassen volgens relevante gegevens samenvatting van het kunstmestverbruik per productie-eenheid, is te zien vanuit de tabel, de plant aan de vraag naar calcium en magnesium in feite dan is de NPK groot, alleen meestal grond of irrigatie water bevat magnesium kan de groei opvangen, maar in een landbouwsysteem met hoge opbrengst, als het wordt uitgevoerd in overeenstemming met het aantal elementen in de oorspronkelijke definitie voor bemestingsbeheer,Magnesiumtekort kan gemakkelijk voorkomen op sommige bodems en is niet bevorderlijk voor opbrengstvorming.
Tabel 2 Vereiste mest per eenheid opbrengst van verschillende gewassen (kg / 1000 kg)
Ook de gevoeligheid van verschillende gewassen voor magnesium varieert (tabel 3). Zo zijn citrus- en aardappelgewassen erg gevoelig voor magnesium. Als er onvoldoende magnesium in de bodem zit, kunnen symptomen van magnesiumtekort gemakkelijk op de bladeren worden waargenomen.De opbrengst en kwaliteit van soja-, druiven- en fruitbomen die gevoelig zijn voor magnesium kan worden verbeterd door magnesiummeststof toe te passen.Gewassen zoals rijst en tarwe zijn niet gevoelig voor magnesium.In feite varieert de kritische magnesiumconcentratie in planten sterk per plantensoort, variëteit, orgaan en ontwikkelingsstadium, en dit zijn allemaal factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het beheer van magnesiumvoeding.
Symptomen en oorzaken van magnesiumtekort
Magnesium is gemakkelijk te verplaatsen in planten en het tekort aan magnesium in planten wordt voor het eerst aangetoond in de middelste en onderste oude bladeren.Bij tweezaadlobbige planten manifesteert het zich als tussennervenchlorose, die geleidelijk verandert van lichtgroen naar geel of wit, met bruine of paarsrode vlekken van verschillende grootte, maar de aderen blijven groen en in ernstige gevallen vroegtijdige seniliteit en bladverlies.Gramineae vertonen donkergroene vlekken aan de basis van de bladeren en lichtgeel aan de rest. Bij een ernstig magnesiumtekort zijn de bladeren verkleurd en gestreept en verschijnen er necrotische vlekken op de punt van de bladeren.
Magnesiumtekort in gewassen treedt meestal op wanneer fruit of bewaarorganen opgezwollen zijn.Magnesium wordt tijdens het rijpingsproces overgedragen op de vrucht, de oude bladeren en de bladeren bij de vrucht worden eerst geel en de symptomen zijn duidelijk.Bij het ontkiemen van zaden en de groei van zaailingen wordt magnesium naar de benodigde delen getransporteerd, dus het is niet gemakkelijk om symptomen van magnesiumtekort te vertonen in het vroege stadium van de plantontwikkeling, magnesiumtekort treedt meestal op in het midden en laat stadium van de plantengroei.Komt het in het late stadium voor, dan heeft het meestal niet al te veel invloed op de opbrengst. Als het zich in een vroeg stadium voordoet, wordt zowel de opbrengst als de kwaliteit ernstig aangetast.
Fig. 1 symptomen van magnesiumtekort in lotusbladeren
Het tekort aan magnesium in planten wordt meestal veroorzaakt door twee factoren: ten eerste kan het lage magnesiumgehalte in de bodem niet voldoen aan de voedingsbehoeften van planten;Ten tweede is het magnesiumgehalte in de bodem niet laag, maar door de interactie van andere voedingsionen in de bodem is de opname van magnesium door wortels laag.
Magnesiumtekort door laag magnesiumgehalte in de bodem
Naar verluidt heeft 36% van het gecultiveerde land in China magnesiumtekort in de bodem (uitwisselbaar magnesiumgehalte minder dan 25 mg / kg), voornamelijk in het zuiden van de Yangtze-rivier, die een zeer groot gebied beslaat.Magnesium in de bodem is oorspronkelijk afkomstig van de verwering van magnesiumhoudende mineralen in de bodem, omdat de reservoircapaciteit van magnesium verschilt door verschillende moedermaterialen.De zuidelijke bodem is voornamelijk ontwikkeld uit graniet, rode zandsteen en quartaire rode klei en heeft een laag magnesiumgehalte.Bodems die zijn afgeleid van bodemvormende mineralen zoals serpentijn en dolomiet hebben een hoog magnesiumgehalte.
Er zijn drie vormen van magnesiumionen in de bodem, namelijk mineraal magnesium (magnesium in mineraalrooster), uitwisselbaar magnesium (magnesium geadsorbeerd op het oppervlak van statische lading in de bodem) en in water oplosbaar magnesium (magnesium opgelost in bodemoplossing).Mineraal magnesium is het hoofdbestanddeel van bodemmagnesium, goed voor ongeveer 70% -90% van het bodemmagnesium, mineraal magnesium kan alleen door verwering worden omgezet in opneembaar magnesium, maar verwering is een zeer langdurig proces, dus het mineraal magnesium is in principe niet mogelijk om door planten te worden opgenomen en benut.Het uitwisselbare magnesium en het in water oplosbare magnesium zijn mobiel en gemakkelijk opneembaar voor planten, en worden effectief magnesium genoemd.
Voor langetermijngewassen of als basismeststof kan worden gekozen voor langwerkende magnesiummeststof met geringe oplosbaarheid, zoals calciummagnesiumfosfaat of magnesiumammoniumfosfaat. Calciummagnesiumfosfaat is alkalisch en speelt een bepaalde rol bij het reguleren van de zuurgraad van de bodem.Voor kortdurende teelten of als topdressing kunnen magnesiumsulfaat en magnesiumchloride worden gekozen. Percelen met irrigatiefaciliteiten kunnen worden toegepast in combinatie met een irrigatiesysteem.
Voor kortdurende verlichting van de symptomen van magnesiumtekort bij planten is het ook mogelijk om magnesiummeststof aan te vullen via externe topmeststof (bladmeststof). Magnesiumsulfaat is een veel voorkomende magnesium-bladmeststof en er zijn enkele organische chelerende / complexerende producten van magnesium-bladmeststof op de markt, zoals magnesiumsuikeralcohol, LSA-magnesium (lignosulfonaat-gecomplexeerd magnesium), enz., Die een beter bladabsorptie-effect hebben .
De toegepaste hoeveelheid magnesiummeststof dient te worden bepaald op basis van de mestbehoefte van het gewas, de nutriëntenstatus van de bodem, de nutriëntenbenutting en de fase van de nutriëntenbehoefte.Productie, de algemene basismeststof mu toepassing 1-1,5 kg Mg, magnesiumtekort symptomen kunnen worden toegepast op 5-10 kg magnesiumsulfaat per mu, en observeer dan het effect.Evenwichtige bemestingGezien de competitieve remming van de opname van Mg2 + door K +, Ca2 +, NH4 + en andere bodemkationen bij hoge concentraties, dient een grote hoeveelheid van de bovengenoemde nutriënten te worden vermeden bij veldbeheer. Overmatige voedingsstoffen verergeren niet alleen het tekort aan andere voedingsstoffen, maar veroorzaken ook een lage benuttingsgraad van voedingsstoffen en gemakkelijk verlies als gevolg van overmatige bemesting.
Het is een belasting voor de plant, de bodem, het milieu en de productiekosten.
Voor sommige snelgroeiende vruchten en meloenen en gewassen met een hoge kaliumbehoefte op korte termijn, moeten magnesium en andere elementen tegelijkertijd worden aangevuld, of moet magnesiummeststof in het gebladerte worden aangevuld om te zorgen voor voldoende toevoer van magnesium wanneer een grote hoeveelheid kalium kunstmest wordt toegevoegd.Bij het gebruik van kalk om de zuurgraad van de bodem te reguleren, is het noodzakelijk om rekening te houden met de invloed van een grote hoeveelheid calciuminput op andere voedingsstoffen, en om de input van magnesiummeststof op de juiste manier te verhogen om een evenwichtige toevoer van voedingsstoffen in de bodem te behouden.In high-yield agricultural systems, a large amount of potassium fertilizer is an important cause of magnesium deficiency in plants.
Table 5 Effects of K+ and Ca2+ (0.25mm) on Mg2+ absorption in barley seedlings
In a culture experiment with barley, the content of magnesium ions in roots and shoots of barley was measured after a period of time with the addition of calcium and potassium ions in the culture medium labeled with 28Mg as isotopes.Results showed that (table 5), compared with single supply magnesium ions, increasing calcium ions after the barley root and aboveground magnesium ion uptake decreased obviously, and increase supply calcium and potassium ions, greatly reduce the barley root system and aboveground, the content of magnesium ions in indicate that the presence of Ca2 +, K + cations inhibited root absorption of magnesium 2 +.
Figure 2. Early symptoms of magnesium deficiency in Hami melon leaves
Potassium and magnesium antagonism is often observed in the field.During the cultivation of Hami melon in Hainan, the symptoms of magnesium deficiency were observed in the middle and lower leaves of the plant from the time when the fruit branches were left to the time when the top leaves were fully expanded. After pollination, the symptoms gradually reduced from the bottom leaves to the upper leaves until they were relieved.The reason for this phenomenon may be that the content of magnesium ions in sandy soil was not high when high potassium fertilizer was applied when the fruit branches were left, so the absorption of magnesium ions was inhibited by a large amount of potassium input. Moreover, the plant did not take the top off at this period, and the expansion of new leaves required a considerable amount of magnesium, resulting in the deficiency of magnesium in the plant.However, after the top of the plant is removed, the top leaves are fully unfolded. At this time, the magnesium absorbed by the root system is redistributed to the middle and lower leaves to relieve the symptoms of magnesium deficiency.
Fig. 3 Normal Hami melon leaves (left) and yellowing mottled leaves (right)
In order to verify the above inference, the motle-shaped leaves and normal leaves of three Hami melon varieties were collected in the field and the contents of K and Mg in the dry matter of leaves were determined.As can be seen from the trend, the potassium content of mottled leaves is generally higher, while the magnesium content is lower than that of normal leaves, indicating that the interaction between potassium and magnesium ions leads to the symptoms of magnesium deficiency and mottled leaves.
Table 6 Diagnostic results of Hami melon leaves
In addition to potassium and calcium, too many other cations in the soil will also affect the absorption of magnesium, such as Mn2+, NH4+, etc. Similarly, there are similar interactions between anions with the same charge.The reason of its occurrence is related to the nutrient ion absorption mechanism of root system.
Nutrient absorption by roots occurs at the interface of root and soil. Nutrient ion absorption is actually the transmembrane transport through the cell membrane, and the transmembrane transport of ions needs the help of transporters existing in the biofilm.There are three types of transporters: channel, carrier and pump (as shown in Figure 4).The transport along the direction of the electrochemical potential gradient is called passive transport and does not need to consume energy. The diffusion through channels and carriers is passive transport.The transport in the direction of inverse electrochemical potential gradient is called active transport, which requires energy consumption (ATP), and the transport through ion pump is active transport.
Fig. 4 Transporters on Biofilm (Schematic Diagram)
Generally, Ca2+, Mg2+, K+ and other cations enter cells through passive transport along their electrochemical gradient (active transport can also be carried out when the concentration of external ions is low), but K+ and Ca2+ mainly enter cells through channel proteins, while Mg2+ enters cells through carrier proteins.Channels are a kind of membrane proteins that form selective channels in the membrane. As long as the channels are open, ion transport across the membrane is very rapid.However, the carrier protein does not form a completely transmembrane pore structure. It needs to bind with the transported material first, then undergo conformational changes, and finally transport the ions to the other side of the membrane.Carrier transport is slow compared to channel transport.
The antagonistic mechanism of K+, Ca2+ and NH4+ on Mg2+ absorption lies in the competition of negative potential inside cells, while the antagonistic effect of Mn2+ and Cu2+ plasma on Mg2+ lies in the competition of binding sites. Therefore, when the external cation concentration is high, the absorption of Mg2+ by roots will be inhibited.
Fig. 5 Transporters on the plasma and vacuolar membranes of plant cells
In conclusion, the partial application of potassium and ammonium nitrogen fertilizers during fertilization, as well as the application of a large amount of lime to regulate soil acidity, may aggravate the phenomenon of plant magnesium deficiency.But not all cations are antagonistic, at low concentrations will promote mutual absorption.Therefore, it is very important to pay attention to the balanced application of nutrients in the field management.
Magnesium supplementation in plants
To supplement magnesium, we should take targeted measures according to the causes of magnesium deficiency in plants.In view of the deficiency of magnesium in the soil or the crop needs a large amount of magnesium, a proper amount of magnesium fertilizer should be added;In view of the deficiency of magnesium caused by the imbalance of soil nutrients, it is necessary to rationally supplement magnesium fertilizer and control the input of other nutrients.
The use of magnesium fertilizer
Magnesium fertilizers can be divided into water-soluble, slightly soluble and insoluble magnesium fertilizers according to solubility.Water-soluble magnesium fertilizer dissolves quickly and is easily absorbed by plants, such as magnesium sulfate, potassium magnesium sulfate, magnesium chloride, etc.Micro-soluble magnesium fertilizer, such as calcium magnesium phosphate fertilizer, dolomite powder, magnesium ammonium phosphate, etc., has a slow fertilizer effect and a long lasting effect.Insoluble magnesium fertilizer, such as serpentine and magnesite, is the raw material for processing magnesium fertilizer and magnesium salt. Generally, it is not directly applied as fertilizer.
The selection of magnesium fertilizer should consider the growth characteristics of crops, soil conditions and the convenience of field management.For long-term crops or as a base fertilizer, long-acting magnesium fertilizer with slight solubility, such as calcium magnesium phosphate or magnesium ammonium phosphate, can be selected. Calcium magnesium phosphate is alkaline and plays a certain role in regulating soil acidity.For short-term crops or as top dressing, magnesium sulfate and magnesium chloride can be selected. Plots with irrigation facilities can be applied in combination with irrigation system.For short-term relief of plant magnesium deficiency symptoms, it is also possible to supplement magnesium fertilizer through external topfertilizer (foliar fertilizer). Magnesium sulfate is a common foliar magnesium fertilizer, and there are some organic chelating/complexing products of foliar magnesium fertilizer on the market, such as magnesium sugar alcohol, LSA-magnesium (lignosulfonate complexed magnesium), etc., which have better foliar absorption effect.
The application amount of magnesium fertilizer should be determined according to the fertilizer requirement of the crop, the nutrient status of the soil, the nutrient utilization rate and the stage nutrient demand.Production, the general base fertilizer mu application 1-1.5kg Mg, magnesium deficiency symptoms can be applied to 5-10 kg magnesium sulfate per mu, and then observe the effect.
Balanced fertilization
In view of the competitive inhibition of Mg2+ uptake by K+, Ca2+, NH4+ and other soil cations at high concentrations, a large amount of the above nutrients should be avoided in field management. Excessive nutrients will not only aggravate the deficiency of other nutrients, but also cause low nutrient utilization rate and easy loss due to excessive fertilization.It's a burden on the plant, the soil, the environment, and the cost of production.
For some fast-growing fruits and melons and crops with high short-term potassium demand, magnesium and other elements should be supplemented at the same time, or magnesium fertilizer should be supplemented in foliage to ensure sufficient supply of magnesium when a large amount of potassium fertilizer is added.When using lime to regulate soil acidity, it is necessary to consider the influence of a large amount of calcium input on other nutrients, and increase the input of magnesium fertilizer appropriately to maintain a balanced supply of nutrients in the soil.
