Tiefenanalyse von Magnesiumdünger
Abstrakt
Magnesium ist ein essentieller Nährstoff in Pflanzen und spielt eine wichtige Rolle bei den physiologischen und biochemischen Prozessen von Pflanzen.Magnesium wird jedoch in der landwirtschaftlichen Produktion häufig vernachlässigt, was zu einem häufigen Phänomen des Magnesiummangels führt, das mit dem einseitigen Verständnis von Magnesium in der Landwirtschaft zusammenhängt.Um Leitlinien für die landwirtschaftliche Produktion zu liefern, werden in diesem Papier hauptsächlich der Magnesiumbedarf und der Absorptionsprozess von Pflanzen sowie die Anwendung von Magnesiumdünger vorgestellt.
Vorwort
Das normale Wachstum von Pflanzen erfordert die Aufnahme einer großen Anzahl von Nährstoffen, und das Fehlen essentieller Nährstoffe begrenzt das Wachstumspotential von Pflanzen.In höheren Pflanzen stammen außer den drei Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff hauptsächlich Wasser und Kohlendioxid. Andere wesentliche Nährstoffe werden aus dem Boden in Form anorganischer Ionen gewonnen, die als Mineralstoffe bezeichnet werden.
Die meisten Nährstoffe im Boden stammen ursprünglich aus der Verwitterung bodenbildender Mineralien und nehmen dann am biochemischen Kreislauf der Erde teil.Basierend auf "Mineralernährungstheorie" In der modernen landwirtschaftlichen Produktion wird durch eine Erhöhung der Versorgung mit mineralischen Nährstoffen der Ertrag der Pflanzen in unterschiedlichem Maße gesteigert.In ertragreichen landwirtschaftlichen Systemen, in denen der größte Teil der pflanzlichen Biomasse den Bodenbearbeitungsbereich verlässt, ist es aufgrund der Einwegmigration von Nährstoffen vom Boden zur Pflanze besonders wichtig, die Bodennährstoffe durch Düngung wieder aufzufüllen.
Im wirtschaftlichen Pflanzgebiet des Südens ist die Menge an Stickstoff, Phosphor und Kalium im Allgemeinen sehr ausreichend, und die physiologischen Störungen, die durch den Mangel an Nährstoffen verursacht werden, werden hauptsächlich durch den Mangel an Medium und Spurenelementen verursacht.Es wurde festgestellt, dass der Mangel an Magnesium in Pflanzen bei Obstbäumen und einigen schnell wachsenden Pflanzen auf dem Feld der südlichen Anbauregion häufig vorkommt.Der saure rote und gelbe Boden und der sandige Boden im Süden Chinas weisen einen geringen Magnesiumgehalt auf, und der Auswaschungsverlust ist aufgrund hoher Niederschläge schwerwiegend, was zu einem geringen verfügbaren Magnesiumgehalt im Boden führt.Darüber hinaus wirken sich der hohe Mehrfachanbauindex des südlichen Landes und der große Nährstoffbedarf sowie das Ungleichgewicht des Nährstoffeintrags auch auf die Verfügbarkeit von Magnesium aus.Daher ist das Verständnis des Nährstoffbedarfs und der physiologischen Prozesse der Nährstoffaufnahme von Pflanzen für ein rationales Nährstoffmanagement von wesentlicher Bedeutung.
Magnesium wird von Pflanzen stark nachgefragt
Essentielle Mineralstoffe werden normalerweise nach ihrem relativen Gehalt in Pflanzengeweben in Elemente großer Mengen, Elemente mittlerer Menge und Spurenelemente eingeteilt. Dies ist die Klassifizierung von Mineralstoffen aus makroskopischer Sicht.Der Gehalt an verschiedenen Mineralstoffen in Pflanzengeweben ist sehr unterschiedlich, aber alle Arten von Mineralelementen sind für Pflanzen gleich wichtig und unersetzlich.Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, sind neben N, P und K auch die Gehalte an mittleren Elementen wie Calcium und Magnesium in Pflanzengeweben sehr hoch und sogar höher als die Gehalte an einer großen Anzahl von Elementen in einigen Geweben .
Tabelle 1 Durchschnittlicher Gehalt an Mineralstoffen, der für ein normales Pflanzenwachstum erforderlich ist
Der Düngemittelbedarf und das Ertragsniveau einer Kultur pro Ertrag werden normalerweise bei der Entwicklung von Nährstoffmanagementplänen für Kulturpflanzen berücksichtigt.In einem ertragreichen landwirtschaftlichen Produktionssystem sollten die von den Pflanzen aufgenommenen Nährstoffe vollständig aufgefüllt werden, um die Versorgungskapazität der Bodennährstoffe aufrechtzuerhalten.Seit der Implementierung von "Bodenuntersuchungen und Formeldüngung", das Nährstoffmanagementprinzip von "eine große Anzahl von Elementen schrittweise Regulierung, mittlere und Mikroelemente aufgrund mangelnder Versorgung" wurde eingehalten, und eine rationelle Düngung wurde entsprechend der Versorgungskapazität des Bodens und dem Nährstoffbedarf der Pflanzen durchgeführt.
Sind in Tabelle 2 für verschiedene Kulturen nach relevanten Daten Zusammenfassung des Düngemittelverbrauchs pro Produktionseinheit gezeigt, ist aus der Tabelle ersichtlich, dass die Pflanze tatsächlich den Bedarf an Kalzium und Magnesium hat, als der NPK groß ist, nur in der Regel Boden oder Bewässerung Wasser, das Magnesium enthält, kann dem Wachstum gerecht werden, aber in ertragreichen landwirtschaftlichen Systemen, wenn es in Übereinstimmung mit der Menge der Elemente in der ursprünglichen Definition zum Düngungsmanagement durchgeführt wird,Magnesiummangel kann auf einigen Böden leicht auftreten und ist nicht förderlich für die Ertragsbildung.
Tabelle 2 Erforderlicher Dünger pro Ertragseinheit verschiedener Kulturen (kg / 1000 kg)
Die Empfindlichkeit verschiedener Kulturen gegenüber Magnesium variiert ebenfalls (Tabelle 3). Zum Beispiel sind Zitrus- und Kartoffelkulturen sehr empfindlich gegenüber Magnesium. Wenn im Boden nicht genügend Magnesium vorhanden ist, können auf den Blättern leicht Symptome eines Magnesiummangels beobachtet werden.Der Ertrag und die Qualität von Magnesiumempfindlichen Sojabohnen-, Trauben- und Obstbäumen kann durch die Anwendung von Magnesiumdünger verbessert werden.Pflanzen wie Reis und Weizen reagieren nicht empfindlich auf Magnesium.Tatsächlich variiert die kritische Magnesiumkonzentration in Pflanzen stark je nach Pflanzenart, Sorte, Organ und Entwicklungsstadium, und dies sind alles Faktoren, die bei der Verwaltung der Magnesiumernährung berücksichtigt werden müssen.
Symptome und Ursachen von Magnesiummangel
Magnesium ist in Pflanzen leicht zu bewegen, und der Magnesiummangel in Pflanzen zeigt sich zuerst in den mittleren und unteren alten Blättern.In dikotylen Pflanzen manifestiert sich dies als intervenierende Chlorose, die sich allmählich von hellgrün nach gelb oder weiß ändert, mit braunen oder purpurroten Flecken unterschiedlicher Größe, aber die Venen bleiben grün und in schweren Fällen vorzeitige Senilität und Blattablösung.Gramineae zeigen dunkelgrüne Flecken an der Basis der Blätter und hellgelbe an den übrigen. Bei schwerem Magnesiummangel sind die Blätter verfärbt und gestreift, und an der Blattspitze treten nekrotische Flecken auf.
Magnesiummangel in Kulturpflanzen tritt häufig auf, wenn Früchte oder Speicherorgane geschwollen sind.Magnesium wird während des Reifungsprozesses auf die Frucht übertragen, die alten Blätter und die Blätter in der Nähe der Frucht werden zuerst gelb und die Symptome sind offensichtlich.Wenn Samenkeimung und Keimlingswachstum stattfinden, wird Magnesium zu den benötigten Teilen transportiert, so dass es nicht leicht ist, Magnesiummangelsymptome im frühen Stadium der Pflanzenentwicklung aufzutreten. Magnesiummangel tritt meist im mittleren und späten Stadium des Pflanzenwachstums auf.Wenn es im späten Stadium auftritt, beeinflusst es normalerweise die Ausbeute nicht zu sehr. Wenn es in einem frühen Stadium auftritt, werden sowohl der Ertrag als auch die Qualität ernsthaft beeinträchtigt.
Abb. 1 Symptome eines Magnesiummangels in Lotusblättern
Der Magnesiummangel in Pflanzen wird normalerweise durch zwei Faktoren verursacht: Erstens kann der niedrige Magnesiumgehalt im Boden den Nährstoffbedarf von Pflanzen nicht decken;Zweitens ist der Magnesiumgehalt im Boden nicht gering, aber aufgrund der Wechselwirkung anderer Nährstoffionen im Boden ist die Aufnahme von Magnesium durch die Wurzeln gering.
Magnesiummangel durch geringen Magnesiumgehalt im Boden
Es wird berichtet, dass 36% der Anbauflächen in China einen Magnesiummangel im Boden aufweisen (austauschbarer Magnesiumgehalt unter 25 mg / kg), hauptsächlich im Süden des Jangtse, der eine sehr große Fläche bedeckt.Magnesium im Boden stammt ursprünglich aus der Verwitterung magnesiumhaltiger Mineralien im Boden, da die Speicherkapazität von Magnesium aufgrund unterschiedlicher Ausgangsmaterialien unterschiedlich ist.Der südliche Boden besteht hauptsächlich aus Granit, rotem Sandstein und quaternärem rotem Ton und hat einen geringen Magnesiumgehalt.Böden aus bodenbildenden Mineralien wie Serpentin und Dolomit haben einen hohen Magnesiumgehalt.
Es gibt drei Formen von Magnesiumionen im Boden, nämlich mineralisches Magnesium (Magnesium im Mineralgitter), austauschbares Magnesium (Magnesium, das an der Oberfläche der statischen Aufladung des Bodens adsorbiert ist) und wasserlösliches Magnesium (in Bodenlösung gelöstes Magnesium).Mineralisches Magnesium ist der Hauptbestandteil des Bodenmagnesiums und macht etwa 70 bis 90% des Bodenmagnesiums aus. Mineralisches Magnesium kann nur durch Verwitterung in absorbierbares Magnesium umgewandelt werden, aber die Verwitterung ist ein sehr langer Prozess, so dass das Mineral Magnesium grundsätzlich nicht in der Lage ist von Pflanzen aufgenommen und genutzt werden.Das austauschbare Magnesium und das wasserlösliche Magnesium sind beweglich und werden von Pflanzen leicht absorbiert und als wirksames Magnesium bezeichnet.
Die Adsorptionskapazität von austauschbaren Magnesium- und Magnesiumionen in Boden und Bodenkolloid ist schwach, und sie können leicht in die Bodenlösung zurückversetzt werden und werden zu wasserlöslichem Magnesium, insbesondere im sauren Boden im Süden, wo die Aktivität des Bodens Kation ist sehr hoch. Die Magnesiumionen, die in die Bodenlösung gelangen, können leicht gewaschen werden und gehen unter Regenbedingungen verloren.Auf sandigen Böden ist nicht nur der Nährstoffgehalt niedrig, sondern es ist auch wahrscheinlicher, dass Auslaugungsverluste auftreten.
Tabelle 4 Referenzindizes der Nährstoffhäufigkeit im Boden (mg / kg)
Für die Parzellen mit niedrigem Magnesiumhintergrundwert im Boden und verlustanfällig kann der Nährstoffstatus des Bodens durch Bodenerkennung und rationelle Düngung bestimmt werden.Gemäß dem Nährstoffhäufigkeitsindex des Bodens (Tabelle 4) ist der Magnesiumgehalt des Bodens niedrig, wenn der Gehalt an austauschbarem Magnesium im Boden weniger als 25 mg / kg beträgt, was das normale Wachstum von Pflanzen beeinflusst.Für einige Kulturen mit hohem Magnesiumbedarf wird zusätzliches Magnesium benötigt, wenn der Gehalt an austauschbarem Magnesium im Boden weniger als 50 mg / kg beträgt.Die Bodenernährungsdiagnose kann als wichtige Referenz für das Nährstoffmanagement vor Ort verwendet werden.
Magnesiummangel aufgrund von Wechselwirkungen mit Bodenionen
Es gibt Wechselwirkungen zwischen Nährstoffen im Boden. Magnesiumionen sind Kationen. Ein übermäßiger Gehalt anderer Kationen im Boden hemmt die Absorption von Magnesiumionen und es tritt ein Antagonismus zwischen den Ionen auf.In sauren Böden können Symptome eines Magnesiummangels nicht nur aufgrund eines niedrigen Magnesiumgehalts im Boden auftreten, sondern auch aufgrund eines hohen H + - und Al3 + -Gehalts im Boden.In ertragreichen landwirtschaftlichen Systemen ist eine große Menge Kaliumdünger eine wichtige Ursache für Magnesiummangel in Pflanzen.
Tabelle 5 Auswirkungen von K + und Ca2 + (0,25 mm) auf die Mg2 + -Absorption in Gerstensämlingen
In einem Kulturexperiment mit Gerste wurde der Gehalt an Magnesiumionen in Wurzeln und Sprossen von Gerste nach einer gewissen Zeit unter Zugabe von Calcium- und Kaliumionen in das mit 28 mg als Isotopen markierte Kulturmedium gemessen.Die Ergebnisse zeigten, dass (Tabelle 5) im Vergleich zu Magnesiumionen mit einmaliger Zufuhr eine Zunahme der Calciumionen nach der Aufnahme von Gerstenwurzel und oberirdischen Magnesiumionen offensichtlich abnahm und eine Erhöhung der Zufuhr von Calcium- und Kaliumionen das Gerstenwurzelsystem und oberirdisch den Gehalt an stark verringerte Magnesiumionen in zeigen an, dass das Vorhandensein von Ca2 +, K + -Kationen die Wurzelabsorption von Magnesium 2 + inhibierte.
Abbildung 2. Frühe Symptome eines Magnesiummangels in Hami-Melonenblättern
Kalium- und Magnesiumantagonismus wird häufig auf dem Gebiet beobachtet.Während der Kultivierung der Hami-Melone in Hainan wurden die Symptome eines Magnesiummangels in den mittleren und unteren Blättern der Pflanze vom Zeitpunkt des Verlassens der Fruchtzweige bis zum Zeitpunkt der vollständigen Ausdehnung der oberen Blätter beobachtet. Nach der Bestäubung nahmen die Symptome allmählich von den unteren Blättern zu den oberen Blättern ab, bis sie gelindert waren.Der Grund für dieses Phänomen kann sein, dass der Gehalt an Magnesiumionen in sandigem Boden nicht hoch war, wenn ein hoher Kaliumdünger angewendet wurde, als die Fruchtzweige zurückblieben, so dass die Absorption von Magnesiumionen durch eine große Menge an Kaliumeintrag gehemmt wurde. Darüber hinaus nahm die Pflanze zu diesem Zeitpunkt nicht das Oberteil ab, und die Expansion neuer Blätter erforderte eine beträchtliche Menge Magnesium, was zu einem Mangel an Magnesium in der Pflanze führte.Nachdem jedoch die Oberseite der Pflanze entfernt wurde, sind die oberen Blätter vollständig entfaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird das vom Wurzelsystem aufgenommene Magnesium auf die mittleren und unteren Blätter umverteilt, um die Symptome eines Magnesiummangels zu lindern.
Abb. 3 Normale Hami-Melonenblätter (links) und gelblich gefleckte Blätter (rechts)
Um die obige Schlussfolgerung zu verifizieren, wurden die beweglichen Blätter und normalen Blätter von drei Hami-Melonensorten auf dem Feld gesammelt und der Gehalt an K und Mg in der Trockenmasse der Blätter bestimmt.Wie aus dem Trend ersichtlich ist, ist der Kaliumgehalt von gesprenkelten Blättern im Allgemeinen höher, während der Magnesiumgehalt niedriger als der von normalen Blättern ist, was darauf hinweist, dass die Wechselwirkung zwischen Kalium- und Magnesiumionen zu den Symptomen von Magnesiummangel und gesprenkelten Blättern führt.
Tabelle 6 Diagnoseergebnisse von Hami-Melonenblättern
Neben Kalium und Kalzium beeinflussen auch zu viele andere Kationen im Boden die Absorption von Magnesium, wie Mn2 +, NH4 + usw. In ähnlicher Weise gibt es ähnliche Wechselwirkungen zwischen Anionen mit derselben Ladung.Der Grund seines Auftretens hängt mit dem Nährstoffionenabsorptionsmechanismus des Wurzelsystems zusammen.
Die Nährstoffaufnahme durch Wurzeln erfolgt an der Grenzfläche zwischen Wurzel und Boden. Die Nährstoffionenabsorption ist eigentlich der Transmembrantransport durch die Zellmembran, und der Transmembrantransport von Ionen benötigt die Hilfe von Transportern, die im Biofilm vorhanden sind.Es gibt drei Arten von Transportern: Kanal, Träger und Pumpe (wie in Abbildung 4 dargestellt).Der Transport entlang der Richtung des elektrochemischen Potentialgradienten wird als passiver Transport bezeichnet und muss keine Energie verbrauchen. Die Diffusion durch Kanäle und Träger ist passiver Transport.Der Transport in Richtung des inversen elektrochemischen Potentialgradienten wird als aktiver Transport bezeichnet, der Energieverbrauch (ATP) erfordert, und der Transport durch die Ionenpumpe ist aktiver Transport.
Abb. 4 Transporter auf Biofilm (schematische Darstellung)
Im Allgemeinen gelangen Ca2 +, Mg2 +, K + und andere Kationen durch passiven Transport entlang ihres elektrochemischen Gradienten in die Zellen (aktiver Transport kann auch durchgeführt werden, wenn die Konzentration externer Ionen niedrig ist), aber K + und Ca2 + gelangen hauptsächlich über Kanalproteine in die Zellen, während Mg2 + gelangt über Trägerproteine in die Zellen.Kanäle sind eine Art Membranproteine, die selektive Kanäle in der Membran bilden. Solange die Kanäle offen sind, ist der Ionentransport durch die Membran sehr schnell.Das Trägerprotein bildet jedoch keine vollständig transmembrane Porenstruktur. Es muss sich zuerst an das transportierte Material binden, dann Konformationsänderungen erfahren und schließlich die Ionen auf die andere Seite der Membran transportieren.Der Transport von Transportunternehmen ist im Vergleich zum Transport von Kanälen langsam.
Der antagonistische Mechanismus von K +, Ca2 + und NH4 + auf die Mg2 + -Absorption liegt in der Konkurrenz des negativen Potentials innerhalb der Zellen, während die antagonistische Wirkung von Mn2 + und Cu2 + -Plasma auf Mg2 + in der Konkurrenz der Bindungsstellen liegt. Wenn daher die externe Kationenkonzentration hoch ist, wird die Absorption von Mg2 + durch Wurzeln gehemmt.
Fig. 5 Transporter auf den Plasma- und Vakuolarmembranen von Pflanzenzellen
Zusammenfassend kann die teilweise Anwendung von Kalium- und Ammoniumstickstoffdüngern während der Düngung sowie die Anwendung einer großen Menge Kalk zur Regulierung des Säuregehalts des Bodens das Phänomen des Magnesiummangels bei Pflanzen verschlimmern.Aber nicht alle Kationen sind antagonistisch, da sie bei niedrigen Konzentrationen die gegenseitige Absorption fördern.Daher ist es sehr wichtig, auf die ausgewogene Anwendung von Nährstoffen im Feldmanagement zu achten.
Magnesiumergänzung in Pflanzen
Um Magnesium zu ergänzen, sollten wir gezielte Maßnahmen ergreifen, um die Ursachen des Magnesiummangels in Pflanzen zu ermitteln.Angesichts des Magnesiummangels im Boden oder in der Kultur, die eine große Menge Magnesium benötigt, sollte eine angemessene Menge Magnesiumdünger hinzugefügt werden.Angesichts des Magnesiummangels, der durch das Ungleichgewicht der Bodennährstoffe verursacht wird, ist es notwendig, den Magnesiumdünger rational zu ergänzen und den Eintrag anderer Nährstoffe zu kontrollieren.
Die Verwendung von Magnesiumdünger
Magnesiumdünger können je nach Löslichkeit in wasserlösliche, schwerlösliche und unlösliche Magnesiumdünger unterteilt werden.Wasserlöslicher Magnesiumdünger löst sich schnell auf und wird leicht von Pflanzen wie Magnesiumsulfat, Kaliummagnesiumsulfat, Magnesiumchlorid usw. aufgenommen.Mikrolöslicher Magnesiumdünger wie Calciummagnesiumphosphatdünger, Dolomitpulver, Magnesiumammoniumphosphat usw. hat eine langsame Düngereffekt und eine lang anhaltende Wirkung.Unlöslicher Magnesiumdünger wie Serpentin und Magnesit ist der Rohstoff für die Verarbeitung von Magnesiumdünger und Magnesiumsalz. Im Allgemeinen wird es nicht direkt als Dünger ausgebracht.
Bei der Auswahl des Magnesiumdüngers sollten die Wachstumseigenschaften von Kulturpflanzen, die Bodenbedingungen und die Bequemlichkeit der Feldbewirtschaftung berücksichtigt werden.Für Langzeitkulturen oder als Basisdünger kann ein langwirksamer Magnesiumdünger mit geringer Löslichkeit wie Calciummagnesiumphosphat oder Magnesiumammoniumphosphat ausgewählt werden. Calciummagnesiumphosphat ist alkalisch und spielt eine gewisse Rolle bei der Regulierung des Säuregehalts des Bodens.Für Kurzzeitkulturen oder als Top-Dressing können Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid ausgewählt werden. Grundstücke mit Bewässerungsanlagen können in Kombination mit einem Bewässerungssystem angelegt werden.Zur kurzfristigen Linderung der Symptome eines pflanzlichen Magnesiummangels ist es auch möglich, den Magnesiumdünger durch einen externen Topfertilizer (Blattdünger) zu ergänzen. Magnesiumsulfat ist ein üblicher Blattmagnesiumdünger, und es gibt einige organische Chelatisierungs- / Komplexierungsprodukte von Blattmagnesiumdünger auf dem Markt, wie Magnesiumzuckeralkohol, LSA-Magnesium (Lignosulfonat-komplexiertes Magnesium) usw., die eine bessere Blattabsorptionswirkung haben .
Die Menge des Magnesiumdüngers sollte gemäß dem Düngemittelbedarf der Kultur, dem Nährstoffstatus des Bodens, der Nährstoffnutzungsrate und dem Nährstoffbedarf im Stadium bestimmt werden.Produktion, die allgemeine Basisdünger mu Anwendung 1-1,5 kg Mg, Magnesiummangelsymptome können auf 5-10 kg Magnesiumsulfat pro mu angewendet werden, und dann die Wirkung beobachten.
Ausgewogene Düngung
Angesichts der kompetitiven Hemmung der Mg2 + -Aufnahme durch K +, Ca2 +, NH4 + und andere Bodenkationen in hohen Konzentrationen sollte eine große Menge der oben genannten Nährstoffe im Feldmanagement vermieden werden. Übermäßige Nährstoffe verschlimmern nicht nur den Mangel an anderen Nährstoffen, sondern verursachen auch eine geringe Nährstoffverwertung und einen leichten Verlust aufgrund übermäßiger Düngung.Es ist eine Belastung für die Pflanze, den Boden, die Umwelt und die Produktionskosten.
Bei einigen schnell wachsenden Früchten, Melonen und Kulturpflanzen mit hohem kurzfristigen Kaliumbedarf sollten Magnesium und andere Elemente gleichzeitig ergänzt werden, oder Magnesiumdünger sollte im Laub ergänzt werden, um eine ausreichende Magnesiumversorgung bei einer großen Menge Kalium sicherzustellen Dünger wird hinzugefügt.Bei der Verwendung von Kalk zur Regulierung des Säuregehalts im Boden muss der Einfluss einer großen Menge an Kalzium auf andere Nährstoffe berücksichtigt und der Einsatz von Magnesiumdünger angemessen erhöht werden, um eine ausgewogene Nährstoffversorgung des Bodens aufrechtzuerhalten.
