了解肥料與植物生長-「摩登農夫」 精選

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植物體的組成元素一部分從空氣中,一部分從水,一部分從土壤礦物質中取得,供應量不足的部分則必須以人為的方式供應,此不足部份稱為肥料。植物所需的肥料以要素需要量的多少可分為多量要素肥料、次量要素肥料和微量要素肥料三類,從農作物栽培的經驗得知,在一般土壤栽培作物時最限制作物生長的要素是氮、磷和鉀,通常就稱為肥料三要素。

人類需要吃肉、蔬菜、五穀雜糧才能正常生長,植物的生長也需要食物,只是植物較人類低等,其食物以無機礦物質為主。

植物自一粒小小的種子發育成一棵植株,其組成元素全自土壤和空氣中取得,將植物體乾燥後分析其構成元素,大約如表一所列。

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植物體的組成元素一部分從空氣中,一部分從水,一部分從土壤礦物質中取得,供應量不足的部分則必須以人為的方式供應,此不足部份稱為肥料。植物所需的肥料以要素需要量的多少可分為多量要素肥料、次量要素肥料和微量要素肥料三類,請參考表二。

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施用肥料的基本原則:

一、最少養分率   

雖然植物的生長所需的元素有量多量少的區分,但是為維持正常生長,這些元素間的需要量必須維持一定程度的平衡,只要當中某一元素比例偏低,則整棵植物的生長即受其支配,此即植物生長的最少養分律。所以施肥時一定要有養分平衡的觀念。

二、報酬漸減率

從農作物栽培的經驗得知,在一般土壤栽培作物時最限制作物生長的要素是氮、磷和鉀,通常就稱為肥料三要素。

假設氮素是某一栽培作物最缺乏的營養要素,那麼施用氮肥很快就會看到施肥增進生長的效果,但是植物生長量並不會隨著氮肥增施呈現固定比率增加,反而有逐漸遞減的現象,終至再補施氮肥也不見生長量,甚至有減產現象,此即施肥的報酬漸減率。所以施肥時也要有施肥的效益觀念,應該講求適量施肥,過量施肥不僅得不到作物增長的回報,反而有肥傷之虞。

三、施肥時機和植物需肥階段要配合

植物發育生長的生命過程可約略分成營養生長期、分化期、和生殖生長期三階段,各階段所需的肥料種類和量均有差異,要求植物正常生長究應配合植物營養生理需求,適時適量施用肥料。

植物生育和肥料三要素的關係

一、氮素肥料(俗稱葉肥)

氮素肥料是植物葉部和莖部綠色部分所不可或缺的養分,特別是觀葉植物和葉菜栽培需要施用的肥料,故又成為葉肥。

● 氮肥的種類 

植物所吸收利用的氮素是無機態的硝酸態氮素(NO3-)和銨態氮(NH4+)。至於有機態氮素,例如尿素、動物皮粉、豆餅等也被當氮肥使用,不過其等要在土壤中經過細菌分解成硝酸態氮和銨態氮才能被作物吸收利用。茲將氮素肥料的種類和特徵整理如表三。

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植物生長過程中氮的營養是否恰當、不足或是過量,可由植物體氮素含量的化學分析值來研判,不過這需要化學分析實驗室才能做,一般栽培可從植物生長的表徵來判斷氮肥不足或過量的約略狀況,茲將氮素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表四。

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二、磷素肥料(俗稱花果肥)   

磷素是植物要生長健壯、根發育良好、開花繁盛、果實豐收所必須的元素成分,所以又稱為花果肥。

● 氮肥的種類

植物只吸收包括H2PO4-,HPO42-,PO43-等離子態磷酸根。磷肥的種類分為無機態磷肥和有機態磷肥。無機態磷肥依其溶解特性可分為水溶性磷酸肥料和檸檬酸銨溶性磷酸肥料。有機態磷肥則包括米糠和豆餅類的有機磷酸鹽。茲將磷素肥料的種類和特徵整理如表五。

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植物生長過程中磷肥不足和過量是常見的問題,植物體化學分析可協助判斷磷素含量不足或是過量,一般栽培者可由植物生長的表微做摡約判斷。茲將磷素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表六。

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三、鉀素肥料(俗稱根肥) 

植物對鉀的需求量頗高,植物要正常生長需要足夠量的鉀素。植物行光合作用合成的葡萄糖需要鉀素幫助運輸、分配到其他部門,或合成澱粉或合成其他種碳水化合物。另外,鉀素可促進根系的生長,根部木質部的形成和發育都受到鉀素的影響;鉀素可調節水分,維持細胞膨壓,增加植物對低溫環境的抵抗力;鉀素也可以增加植物對病蟲害的抵抗力。

● 鉀肥的種類 

植物只吸收鉀離子(K+),所以水溶性的硝酸鉀、硫酸鉀和氯化鉀是最常用的鉀肥,水不溶性的矽酸鉀肥亦有商品價值。至於各種植物豆餅、乾海草等亦含有水可溶性的鉀,在此,依其來源以有機態鉀肥稱之。茲將鉀肥的種類和特徵整理成表七。

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 由植物體化學分析之鉀素含量可以協助判斷其鉀素含量是不足或是過量,一般栽培者可由植物生長的表徵做摡約判斷。茲將鉀素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表八。

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肥料的吸收率和植物發育生長的關係   

肥料的吸收率和植物發育生長的生命過程有密切的關係,植物發育生長的生命過程可約略分成營養生長期、分化期、和生殖生長期三階段。

一、 營養生長期:

是發育根、莖和葉的植物生長階段,植物在此期間由種子發育成株葉繁茂的植株。

二、 分化期:

植物經過營養生長期,株葉繁茂到某一程度,即開始組織分化,孕育花蕾,準備開花,授精和結果。

三、 生殖生長期:

是花的生長、開花、授精到結果成熟的階段。

肥料三要素的吸收率   

植物從種子發芽、生根、枝葉繁茂到開花結果的生理過程,每個階段所需吸收利用的肥料三要素的量有顯著的差異。若以全期所需要吸收的氮、磷、鉀之總量各為100%,則各個生長階段所吸收的各要素量佔其總量之百分比稱為肥料吸收率。   

在營養生長期,植物對氮素和鉀素的需求較多,對磷素的需求較少。在分化期,植物開始對磷素要求轉旺,吸收量達到高峰,同時仍需要吸收多量的鉀素,至於氮素的需求則逐漸減弱。在生殖生長期的花蕾孕育,開花,結果期間,植物對三要素的需求量,基本上和分化期相當,直到植物進入果實成熟期才開始降低對三要素的需求。   

整體而言,植物的一生中:

● 氮素的需求:   

在營養生長期,要長根,長枝條,長葉,需要很多氮素合成蛋白質,以支持根、莖、葉茂盛生長,所以氮的吸收率在此期達到高峰,進入分化期以後直至結果期,基本上是氮素在植物體內的移轉和重新分配為主,所以氮的吸收率逐漸降低。

● 磷素的需求:   

植物開始由營養生長期進入分化期,在花芽分化、花蕾形成、開花、授精、結果等過程,需要很多由磷素組成的ATP、ADP等植物體內能源以供細胞分裂,分化形成新組織,也需要磷素供合成核酸RNA、DNA等遺傳物質。所以磷素的吸收率在開花期達到高峰,等進入結實期,則對磷素不再需求,吸收率快速降低。

● 鉀素的需求:   

由於鉀素在植物體內一直以鉀離子(K+ )型態分布在細胞和組織內,並不直接參與植物體內細胞和根、莖、葉、花、果等器官之構成,但是光合作用所生成糖分在植物體內運輸、分配以及轉化成澱粉和其他碳水化合物,將硝酸鹽還原轉化成蛋白質等都要用到鉀素,所以植物一生中對鉀素需求較為平均。一般而言,和營養生長期對氮的需求傾向相同,於根、莖、葉生長的旺盛期,鉀素吸收率達到最高峰,進入發蕾期和開花期吸收率稍減,只到結實期才逐漸明顯下降。   

有關肥料吸收率與植物生長各階段的關係可參考圖一。

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施用肥料三要素的基本方法   

前面已經說明植物對肥料三要素的吸收率是依據各生長階段的需求而有所改變,因此施用肥料補充三要素的方案,理想上,要與植物對三要素的需求期和吸收率相配合。   

實際上,一般的施肥方式是將肥料施到土壤中,肥料三要素經過水分溶解,隨水分進入土壤當中,到達根圈活動範圍再被根系吸收進入植物體內,所以肥料要素和植物根系之間有土壤介質的居間影響。土壤粒子表面帶負電荷,為了中和電性,其上吸附許多帶正電荷的鈣、鎂、鐵等陽離子,這些離子很容易和磷肥的磷酸根陰離子結合成水溶性低的磷酸鈣鹽、磷酸鎂鹽、磷酸鐵鹽等,因此,磷肥在土壤中的移動性很差,亦即不易隨著土壤水分長距離移動,被分配到整體根圈範圍,所以在以土壤為栽培介質的系統,磷肥通常在基肥時,即將整個植物生長週期所需的磷肥要素全部拌入土壤之中。至於氮肥和鉀肥則因容易溶於水中,且可隨土壤水分移動到根圈範圍內,所以可以分期分量施用。通常在基肥時,將整個植物生長週期所需的氮肥和鉀肥2/3拌入土壤中,其餘1/3則在植株旺盛生長期當追肥施用。這樣的分量分次施用肥料顯然很粗放,並非最符合植物發育需求的方案。所以開發延效性肥料(Slow release fertilizers)和控制釋放性肥料(Controlled release fertilizers)以達到省工、省時和符合吸收率的要求是肥料產業仍需努力的課題。   

如果是水耕栽培系統,植物根系是直接和肥料要素接觸,植物各生長階段所需吸收的肥料要素就可以用水溶性肥料的供應量和供應頻率作較精準的配合。

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最後修改於 週五, 25 三月 2016 16:47