作物生長對鎂的需求

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1、1.1.2鎂對作物的影響鎂素營養(yǎng)和鎂肥的應(yīng)用一直是國際農(nóng)學(xué)界和土肥界所關(guān)心的熱點(diǎn)問題。鎂雖不像主要營養(yǎng)元素N,P,K那樣作為常規(guī)肥料施入土壤，然而，在西歐、美國東南部、日本(Hokkido島)及印度尼西亞和馬來半島的油棕產(chǎn)區(qū)，由于土壤鎂含量低以及種植需鎂較多的作物，需要施入相當(dāng)數(shù)量的鎂肥作為基本營養(yǎng)。拉美的哥斯達(dá)黎加哥倫比亞已普遍施用鎂肥，主要施用于咖啡、蔬菜和水果等作物(李茂富，2004)。我國關(guān)于鎂的系列研究始于20世紀(jì)60年代，此后國內(nèi)一些省份相繼有土壤鎂素供應(yīng)狀況及鎂肥肥效研究的相關(guān)報(bào)道。汪洪、李延、王芳等對近年來有關(guān)植物鎂素營養(yǎng)診斷及鎂肥施用問題作了

2、綜述，包括缺鎂時對植物的外部形態(tài)特征及內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化、植物鎂素化學(xué)分析診斷和生物化學(xué)方法診斷以及鎂肥施用技術(shù)和國內(nèi)外鎂肥應(yīng)用狀況(汪洪和褚天鐸，1999a;李延等，2000;王芳和劉鵬，2003)。1.1.2.1鎂肥對作物營養(yǎng)生長的影響1.1.2.1.1鎂在作物光合作用中的效應(yīng)鎂是葉綠素的重要組成部分，葉綠素分子中鎂約占重量的2.7%，植物一旦缺鎂，葉綠體結(jié)構(gòu)受到破壞，基粒數(shù)下降、被膜損傷、類囊體數(shù)目降低(汪洪和褚天鐸，1999a;李延等，2000;李伏生，1994)。汪洪和褚天鐸等人(1999b)通過對缺鎂與正常供鎂的菜豆組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)缺鎂培養(yǎng)的菜豆植

3、株葉片細(xì)胞中葉綠體數(shù)量增多，并有淀粉粒積累，葉片細(xì)胞失去原有的正常形態(tài)，細(xì)胞收縮，細(xì)胞間隙增大，最后細(xì)胞破裂，內(nèi)溶物喪失，柵欄組織和海綿組織結(jié)構(gòu)均消失，葉片厚度減少。葉柄和莖的粗度在缺鎂時較小，葉柄中維管束發(fā)育不良，數(shù)目少。葉脈中維管束占的比例小。李延、劉星輝等人(2001b)在研究缺鎂對龍眼光合產(chǎn)物的生產(chǎn)和分配的影響時發(fā)現(xiàn):缺鎂脅迫下，龍眼葉片單位面積和單位重量的葉綠素、類胡蘿卜素含量均降低，光合速率下降，葉綠體亞顯微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的改變，‘葉綠體中可見有大量的淀粉粒，導(dǎo)致缺鎂植株生長量降低，光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)受阻除。左寶玉等人(1979)對葉綠體的研究表明:適當(dāng)

4、濃度的鎂，可以促進(jìn)膜垛疊，使基粒、基質(zhì)片層分界明顯，類囊體之間更加緊密，從而促進(jìn)植物的生長。鎂能提高PSII(光系統(tǒng)II)活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率，調(diào)節(jié)PSII和PSI(光系統(tǒng)I)之間激發(fā)能的分配，使之達(dá)到平衡。在光反應(yīng)上，張其德(1979)等人報(bào)道，在飽和光強(qiáng)下，Mg2+能明顯提高陰生和陽生植物的PSII電子傳遞速率，說明M廣對光合電子傳遞速率的提高具有普遍意義。李延(2001c)在龍眼幼苗、楊廣東等(2002)在黃瓜上的研究表明:Mg2+提高了葉綠素的可變熒光動力學(xué)參數(shù)Fv(Fv為最大可變熒光光強(qiáng))和Fv/FmCFm為最大熒光光強(qiáng))，說明Mg2+提高了PSI

5、I活性和原初光能轉(zhuǎn)化效率。楊勇，蔣德安(2005)研究同供鎂水平對高產(chǎn)雜交稻汕優(yōu)63葉片葉綠素?zé)晒馓匦院涂寡趸割惢钚缘挠绊懡Y(jié)果表明，缺Mg使水稻葉片葉綠素含量降低，光合電子傳遞速率下降、CO2同化受抑制而導(dǎo)致Fv/FmCPSII最大光能轉(zhuǎn)換效率)、FPSIICPSII有效光能轉(zhuǎn)換效率)等下降、凈光合速率降低，加重了葉片受到光抑制的程度。而在暗反應(yīng)上，Mg2+主要表現(xiàn)在對RuBPcase的調(diào)控作用，該酶和M酥+結(jié)合增加了它對底物C02的親合力及最大反應(yīng)速度(MarschnerH1995)。Farquhar等(1982)認(rèn)為高濃度CO2下，光合速率受RuBPca

6、se再生速率的限制，飽和CO:濃度下的光合速率可以反映RuBPcase再生速率。缺鎂條件下，梭化效率和RuBPcase再生速率降低。1.1.2.1.2鎂的其它生理功能植物生化反應(yīng)中，許多酶都需要鎂激活。有人曾將需要或被鎂激活的酶可分為三類:(1)轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)和核昔的酶類;(2)轉(zhuǎn)移梭基基團(tuán)的酶類;(3)部分脫氫酶、變位酶和裂解酶(汪洪和褚天鐸，1999a)。實(shí)際上，幾乎所有的磷酸化酶和激酶都需要Mg2+來活化，主要是通過Mg2+的橋接作用實(shí)現(xiàn)的，即Mg2+在ATP或ADP的焦磷酸鹽結(jié)構(gòu)和酶分子之間形成一座橋梁，ATP酶可利用此復(fù)合物轉(zhuǎn)移高能磷酞基(王芳和劉鵬，

7、2003)oM獷十還可以促進(jìn)ATP或ADP的水解并釋放出磷酸和能量，也能活化ATP酶，促進(jìn)磷酸化作用。光合作用、糖酵解、三梭酸循環(huán)和呼吸作用等能量轉(zhuǎn)移的基本過程都需要鎂。有試驗(yàn)表明，對于磷酸激酶、磷酸轉(zhuǎn)移酶的活化Mg的作用是專性的，而對糖酵解作用的烯醇酶、三梭酸循環(huán)中的脫氫酶的活化作用，Mg的活化作用可由Ca,Mn代替(JoaquimA.F.Vetal,2004)。李延等人分別在水稻、龍眼幼苗上的鎂肥試驗(yàn)研究表明:嚴(yán)重缺鎂的水稻非蛋白氮占全氮的比值高達(dá)11.5%-15.4%，明顯高于中度缺鎂<2.6%-7.0%)，和正常水稻(痕跡到3.8%);缺鎂使龍眼光合色

8、素含量和光合作用速率明顯降低，阻礙光合