锰元素对作物生长的作用分析,我想问氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、硼、锌和钼对花的生长有什么影响。...

1.1锰的现有形式

锰是地壳中第七丰富的元素。土壤中锰的含量从20毫克/千克到3000毫克/千克不等，平均为600毫克/千克。Mn2+能被粘土矿物和有机物吸收，也是植物能吸收的最重要的锰形式。土壤中的锰以各种形式存在，包括可交换锰、氧化锰、有机锰和含铁锰的硅酸盐化合物。Mn2+在尺寸上与Mg2+和Fe2+相似，可以替代硅矿物和氧化铁中的Mg2+和Fe2+。事实上，锰形态的转变是一个非常复杂的过程。

1.2锰的有效性及其影响因素

植物在土壤中能吸收的锰的形态只有Mn2+，Mn2+的含量受土壤质地、有机质含量、酸碱度和气候条件的影响。锰在pH 5~7时溶于土壤溶液，可被植物吸收和利用。然而，在碱性土壤(酸碱度> 7)中，锰主要以不溶性化合物的形式存在，不能被植物利用。每次土壤酸碱度增加一个单位，有效锰的量就会急剧减少。相反，酸性土壤中植物可利用的锰浓度很高，达到了毒性水平。通过掺石灰，可以有效提高土壤的酸碱度，避免锰中毒。土壤有机质可以与锰离子结合形成不溶性物质，植物无法吸收，尤其是在高酸碱度下。土壤通风和湿度也会影响土壤中锰的有效性。淹水和厌氧条件下土壤溶液中Mn2+浓度增加，而旱地土壤中Mn2+浓度急剧下降。此外，干旱会降低土壤微生物的活性，并间接延缓锰在土壤中的循环。高温和干燥也能显著降低土壤中Mn2+的浓度。

此外，其他营养元素也影响植物对Mn2+的吸收。例如，与其他二价阳离子如Ca2+和Mg2+相比，植物对Mn2+的亲和力较低，这与Ca2+、Mg2+和重金属Zn2+和Fe2+相同，Mn2+也表现出土壤碱性阳离子的特征，但这些离子影响Mn2+的吸收和转运。镁和石灰通过增加土壤中Ca2+和Mg2+的浓度和增加酸碱度来减少植物对锰的吸收。锰和铁在植物中相互影响。通常，植物对铁的吸收会导致土壤中锰浓度的增加。相反，当锰中毒发生时，植物对铁的吸收急剧减少，而土壤中铁含量过高会导致植物对Mn2+的吸收减少。在实际生产中，硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等酸性肥料可以提高土壤中Mn2+的浓度，氯化钾可以促进植物对锰的吸收。

锰的多价形式(Mn2+、Mn3+、Mn4+)决定了它在氧化还原和光合作用中的重要作用，并激活超过35种不同的酶作为辅因子。锰参与三磷酸腺苷合成、RuBP催化的羧化、脂肪酸和蛋白质生物合成。锰通过激活某些酶参与叶绿素合成，也是芳香族氨基酸(酪氨酸)生物合成的基本元素。

锰还参与类异戊二烯生物合成和硝酸盐氮同化。因此，除了参与光合作用，锰还与代谢过程密切相关，如呼吸、氨基酸合成和激素激活。此外，锰也是锰超氧化物歧化酶和锰过氧化氢酶的重要辅因子，在植物对胁迫的反应中发挥重要作用。特别值得注意的是，锰超氧化物歧化酶参与植物对氧化胁迫的反应，消除活性氧物种(ROS)，特别是对植物正常代谢造成严重损害的超氧离子(O2-)和过氧化氢(H2O2)。农业生产中经常发生的干旱和冷害等自然灾害都会导致作物产生上述活性氧。因此，锰超氧化物歧化酶在维持作物正常生长发育方面发挥着重要作用，对作物高产稳产具有重要意义。

锰缺乏通常表现出明显的地理分布规律。锰缺乏将发生在所有石灰性土壤、高酸碱度土壤(干旱和半干旱地区)和通风不良的土壤中。土壤表面侵蚀也是锰缺乏的一个重要原因。但是，石灰施用量过大、除草剂喷洒量过大、单一作物连续栽培、土壤耕作造成的土壤硬化等栽培措施不合理。也会减少土壤中有效锰的含量。在正常情况下，土壤中可溶性锰的含量与有机质含量密切相关，特别是有机质含量低的灰土，锰含量因过度淋溶而大大降低。叶绿体对锰缺乏特别敏感。锰缺乏时，叶绿体结构会受到严重破坏，光合速率和叶绿素含量也会相应降低。

由于锰的缺乏，非结构碳水化合物(特别是根碳水化合物)的产生受到严重影响，导致花粉活力和籽粒膨出过程中碳水化合物数量的减少，最终导致作物产量和品质的降低。锰缺乏的症状首先出现在幼叶上，因为它们不能在像镁这样的植物中移动，但不同的是镁缺乏首先出现在老叶上。对于双子叶植物，锰缺乏导致叶片上出现黄色斑点，而对于单子叶植物，灰绿色带或斑点出现在基叶上，这最终导致光合速率、干物质积累和产量的降低。一般来说，锰缺乏的发生与季节变化有关。当温度降低或湿度过高时，植物根系活力下降，导致植物吸收锰的能力下降。植物中锰的浓度在50毫克/千克至150毫克/千克之间，不同种类的作物和同一作物的不同品种之间存在很大差异，这与生长环境密切相关。

锰因其在作物生理生化过程中的多种功能而成为最重要的微量元素之一。它包括参与光合作用和其他代谢途径的酶，也是清除自由基的超氧化物歧化酶的一个组成部分。它作为供体将电子转移到叶绿素反应中心，也作为激活剂激活超过35种不同的酶。然而，由于土壤酸碱度、有机质、湿度和通气条件的限制，植物可利用的锰往往不能满足作物的需求，特别是在缺锰普遍的石灰性和高酸碱度土壤(主要在干旱和半干旱地区)中。此外，不合理地在贫瘠的农田施用磷肥也会加剧锰的缺乏，导致锰含量下降和作物干物质积累减少。适量施用锰肥可以弥补自然条件下农田锰的缺乏，提高作物的光合作用能力，协调大量元素的合理利用，从而提高作物产量。

此外，施用锰增加产量的另一个重要原因是提高作物对环境胁迫的耐受性，减轻胁迫引起的代谢紊乱。环境胁迫是限制粮食生产能力的最重要因素，尤其是干旱和土壤盐渍化，危害大，影响范围广。许多研究表明，施用锰可以促进干旱和盐害条件下叶片脯氨酸和可溶性碳水化合物浓度的增加，还可以直接抵抗Mn2+形式的活性氧(ROS)的破坏，或者间接通过MnSOD提高作物的生化活性。干旱条件下施锰可促进大豆叶片中酰脲的降解，解除酰脲积累对固氮酶的反馈抑制，从而增加根瘤固氮的积累。通过降低黑麦草中丙二醛的含量来抑制脂质过氧化的危害，从而防止叶绿体降解，维持细胞膜完整性。同时，通过提高超氧化物歧化酶活性和脯氨酸含量来抵抗氧化应激引起的损伤。盐胁迫下，叶面喷施锰能显著提高大麦干物质同化率和光合速率，增加向日葵叶片的总蛋白和核蛋白等生化活性，降低钠离子的毒性作用。

无论在碱性或酸性土壤中，缺锰都会发生并影响作物产量。通过土壤施用、叶面喷施或种子处理，可以在一定程度上促进作物生长，提高抗逆性，获得较高的作物产量。适量的锰促进碳水化合物的产生和大量元素的合理使用，以促进代谢过程中酶活性的增强，例如光合作用期间的光反应、呼吸和蛋白质合成。

叶面喷施锰可以提高作物的光合效率和淀粉等碳水化合物的合成，从而促进产量的增加。同时，锰在硝酸盐还原(硝酸还原酶)和碳水化合物代谢相关酶的激活中发挥重要作用。锰的缺乏将导致光合作用的下降，这将导致作物产量和质量的下降。

在实际生产中，应用锰一般能取得良好的效果。例如，穆萨维(MOUSAVI)表明，施用锰肥可以促进干物质的积累，提高马铃薯产量。希勒(HILLER)和沃沃斯(WALWORTH)指出，叶面施用微量元素锰不仅可以提高马铃薯产量，还可以改善马铃薯品质。

通过对比研究，BANSAL和NAYYAR发现叶面喷施锰肥后，10个大豆品种的生物产量和经济产量均有明显提高。此外，施用锰肥还可以提高白菜、苜蓿、大豆等的产量和品质。

由于农业生产只注重氮、磷、钾等大量元素的应用，忽略了微量元素的输入，土壤中作物吸收利用的微量元素有限，导致微量元素尤其是锰的缺乏。除了不当的农业管理措施之外，土壤条件(土壤酸碱度过高、土壤质地过于疏松)和气候条件(干旱)也会影响土壤中作物可利用的锰含量，导致锰缺乏。因此，预防锰缺乏是锰营养管理的核心原则。

从作物本身来看，选择耐锰性强的品种可以在一定程度上保证作物产量稳定。另一方面，锰营养管理应根据具体的土壤、气候、作物和生产水平进行。硫酸锰是应用最广泛的锰肥，锰含量为26%~28%，可用于酸性和碱性土壤。由于其低溶解度，大约70%的氧化锰不能被植物使用。对于碱性土壤，叶面喷施是施用锰肥的最佳方式，通常选用硫酸锰进行叶面喷施。