Analisi approfondita del fertilizzante di magnesio
Astratto
Il magnesio è un nutriente essenziale nelle piante e svolge un ruolo importante nei processi fisiologici e biochimici delle piante.Tuttavia, il magnesio è spesso trascurato nella produzione agricola, con conseguente frequente fenomeno di carenza di magnesio, che è correlato alla comprensione unilaterale del magnesio nei professionisti agricoli.Al fine di fornire una guida per la produzione agricola, questo documento introduce principalmente la domanda di magnesio e il processo di assorbimento delle piante e l'applicazione di fertilizzanti a base di magnesio.
prefazione
La normale crescita delle piante richiede l'assorbimento di un gran numero di elementi nutritivi e la mancanza di elementi nutritivi essenziali limiterà il potenziale di crescita delle piante.Nelle piante superiori, ad eccezione dei tre elementi di carbonio, idrogeno e ossigeno provengono principalmente da acqua e anidride carbonica, altri elementi nutritivi essenziali si ottengono dal suolo sotto forma di ioni inorganici, che sono chiamati nutrienti minerali.
La maggior parte dei nutrienti nel suolo provengono originariamente dall'erosione dei minerali che formano il suolo e quindi partecipano al ciclo biochimico della terra.Basato sul "teoria della nutrizione minerale" delle piante, nella moderna produzione agricola, l'aumento della fornitura di nutrienti minerali aumenterà la resa delle colture a vari livelli.Tuttavia, nei sistemi agricoli ad alto rendimento, dove la maggior parte della biomassa delle colture lascia l'area di lavorazione, la migrazione unidirezionale dei nutrienti dal suolo alla pianta rende particolarmente importante reintegrare i nutrienti del suolo attraverso la fertilizzazione.
Nella zona di impianto economico del sud, la quantità di applicazione di azoto, fosforo e potassio è generalmente molto sufficiente, ei disturbi fisiologici causati dalla mancanza di elementi nutritivi sono principalmente causati dalla mancanza di elementi medi e oligoelementi.La carenza di magnesio nelle piante è risultata comune negli alberi da frutto e in alcune colture a rapida crescita nella diffusione dei campi della regione meridionale di coltivazione.Il terreno acido rosso e giallo e il suolo sabbioso nel sud della Cina hanno un basso contenuto di magnesio e la perdita per lisciviazione è grave a causa delle piogge elevate, che si traduce in un basso contenuto di magnesio disponibile nel suolo.Inoltre, l'elevato indice di colture multiple dei terreni meridionali e la grande richiesta di nutrienti e lo squilibrio dell'apporto di nutrienti influenzeranno anche la disponibilità di magnesio.Pertanto, la comprensione del fabbisogno nutritivo e dei processi fisiologici di assorbimento dei nutrienti delle piante è essenziale per una gestione razionale dei nutrienti.
Il magnesio è molto richiesto dalle piante
I nutrienti minerali essenziali sono generalmente classificati in elementi di grande quantità, elementi di media quantità e oligoelementi in base al loro contenuto relativo nei tessuti vegetali, che è la classificazione dei nutrienti minerali da una prospettiva macroscopica.Il contenuto di diversi nutrienti minerali nei tessuti vegetali varia notevolmente, ma tutti i tipi di elementi minerali sono ugualmente importanti e insostituibili per le piante.Come si può vedere dalla Tabella 1, oltre a N, P e K, anche il contenuto di elementi medi come calcio e magnesio nei tessuti vegetali è molto elevato, e persino superiore al contenuto di un gran numero di elementi in alcuni tessuti .
Tabella 1 Contenuto medio di nutrienti minerali necessari per la normale crescita delle piante
Il fabbisogno di fertilizzanti e i livelli di resa di una coltura per resa vengono solitamente presi in considerazione nello sviluppo dei piani di gestione dei nutrienti delle colture.In un sistema di produzione agricola ad alto rendimento, i nutrienti portati via dalle colture dovrebbero essere completamente reintegrati per mantenere la capacità di approvvigionamento dei nutrienti del suolo.Dall'implementazione di "test del suolo e fertilizzazione in formula", il principio di gestione dei nutrienti di "un gran numero di elementi regolazione graduale, elementi medi e micro a causa della mancanza di fornitura" è stata rispettata ed è stata effettuata una concimazione razionale in funzione della capacità di offerta del suolo e del fabbisogno nutritivo delle piante.
Sono riportati in tabella 2 per colture diverse secondo i dati rilevanti riepilogativi del consumo di fertilizzanti per unità di produzione, si può vedere dalla tabella, la pianta alla richiesta di calcio e magnesio infatti rispetto alla NPK è grande, solo di solito suolo o irrigazione l'acqua contiene magnesio può soddisfare la crescita, ma nel sistema agricolo ad alto rendimento, se viene effettuata in conformità con la quantità di elementi nella definizione originale per la gestione della fertilizzazione,La carenza di magnesio può facilmente verificarsi su alcuni terreni e non favorisce la formazione del raccolto.
Tabella 2 Fertilizzante richiesto per resa unitaria di colture diverse (kg / 1000 kg)
Anche la sensibilità delle diverse colture al magnesio varia (Tabella 3). Ad esempio, le colture di agrumi e patate sono molto sensibili al magnesio. Quando c'è una quantità insufficiente di magnesio nel terreno, i sintomi di una carenza di magnesio possono essere facilmente osservati sulle foglie.La resa e la qualità della soia, dell'uva e degli alberi da frutto sensibili al magnesio possono essere migliorate applicando fertilizzanti a base di magnesio.Le colture come il riso e il grano non sono sensibili al magnesio.In effetti, la concentrazione critica di magnesio nelle piante varia notevolmente a seconda della specie, della varietà, dell'organo e dello stadio di sviluppo e questi sono tutti fattori da considerare nella gestione della nutrizione del magnesio.
Sintomi e cause della carenza di magnesio
Il magnesio è facile da spostare nelle piante e la carenza di magnesio nelle piante viene prima mostrata nelle foglie vecchie centrali e inferiori.Nelle piante dicotiledoni si manifesta come clorosi interveinale, che cambia gradualmente da verde chiaro a giallo o bianco, con macchie rosse marroni o violacee di varie dimensioni, ma le vene rimangono verdi e, nei casi più gravi, senilità prematura e spargimento di foglie.Le graminacee mostrano macchie verde scuro alla base delle foglie e giallo chiaro al resto. In una grave carenza di magnesio, le foglie sono scolorite e striate e sulla punta delle foglie compaiono macchie necrotiche.
La carenza di magnesio nelle colture tende a verificarsi quando i frutti o gli organi di immagazzinamento sono gonfi.Il magnesio si trasferirà al frutto durante il processo di maturazione, le foglie vecchie e le foglie vicino al frutto diventano prima gialle ei sintomi sono evidenti.Durante la germinazione dei semi e la crescita delle piantine, il magnesio viene trasportato nelle parti necessarie, quindi non è facile che compaiano sintomi di carenza di magnesio nella fase iniziale dello sviluppo della pianta, la carenza di magnesio si verifica principalmente nella fase intermedia e avanzata della crescita delle piante.Se si verifica nella fase avanzata, di solito non influisce troppo sulla resa. Se si verifica nella fase iniziale, sia la resa che la qualità saranno seriamente compromesse.
Fig.1 sintomi di carenza di magnesio nelle foglie di loto
La carenza di magnesio nelle piante è solitamente causata da due fattori: primo, il basso contenuto di magnesio nel terreno non può soddisfare il fabbisogno nutritivo delle piante;In secondo luogo, il contenuto di magnesio nel suolo non è basso, ma a causa dell'interazione di altri ioni nutrienti nel suolo, l'assorbimento di magnesio da parte delle radici è basso.
Carenza di magnesio dovuta al basso contenuto di magnesio nel terreno
È stato riferito che il 36% della terra coltivata in Cina ha una carenza di magnesio nel suolo (contenuto di magnesio scambiabile inferiore a 25 mg / kg), principalmente nel sud del fiume Yangtze, che copre un'area molto ampia.Il magnesio nel suolo è originariamente derivato dall'erosione dei minerali che contengono magnesio nel suolo, perché la capacità del serbatoio di magnesio è diversa a causa dei diversi materiali parentali.Il suolo meridionale è sviluppato principalmente da granito, arenaria rossa e argilla rossa quaternaria e ha un basso contenuto di magnesio.I terreni derivati da minerali che formano il suolo come la serpentina e la dolomite hanno un alto contenuto di magnesio.
Esistono tre forme di ione magnesio nel suolo, vale a dire, magnesio minerale (magnesio nel reticolo minerale), magnesio scambiabile (magnesio adsorbito sulla superficie della carica statica del suolo) e magnesio solubile in acqua (magnesio disciolto nella soluzione del suolo).Il magnesio minerale è il componente principale del magnesio del suolo, rappresentando circa il 70% -90% del magnesio del suolo, il magnesio minerale può essere convertito in magnesio assorbibile solo attraverso gli agenti atmosferici, ma l'erosione è un processo molto lungo, quindi il magnesio minerale è praticamente incapace per essere assorbito e utilizzato dalle piante.Il magnesio scambiabile e il magnesio idrosolubile sono mobili e facilmente assorbiti dalle piante e sono chiamati magnesio efficace.
La capacità di adsorbimento degli ioni magnesio e magnesio scambiabili nel suolo e nel colloide del suolo è debole, e sono facili da sostituire nella soluzione del suolo e diventano magnesio idrosolubile, specialmente nel terreno acido a sud, dove l'attività del suolo il catione è molto alto. Gli ioni magnesio che entrano nella soluzione del terreno sono facili da lavare e persi in condizioni di pioggia.Su terreni sabbiosi, non solo il contenuto di nutrienti è basso, ma è più probabile che si verifichino perdite per lisciviazione.
Tabella 4 Indici di riferimento dell'abbondanza di nutrienti del suolo (mg / kg)
Per le parcelle con un basso valore di fondo di magnesio nel suolo e soggette a perdita, lo stato dei nutrienti del suolo può essere determinato mediante rilevamento del suolo e fertilizzazione razionale.Secondo l'indice di abbondanza di nutrienti del suolo (Tabella 4), quando il contenuto di magnesio scambiabile nel suolo è inferiore a 25 mg / kg, il contenuto di magnesio nel suolo è basso, il che influirà sulla normale crescita delle colture.Per alcune colture con un'elevata domanda di magnesio, è necessario un supplemento di magnesio quando il contenuto di magnesio scambiabile nel terreno è inferiore a 50 mg / kg.La diagnosi nutrizionale del suolo può essere utilizzata come riferimento importante per guidare la gestione dei nutrienti sul campo.
Carenza di magnesio dovuta alle interazioni ioniche del suolo
Ci sono interazioni tra gli elementi nutritivi nel suolo. Gli ioni magnesio sono cationi. Un contenuto eccessivo di altri cationi nel terreno inibirà l'assorbimento degli ioni magnesio e si verificherà antagonismo tra gli ioni.In terreni acidi, possono verificarsi sintomi di carenza di magnesio non solo a causa del basso contenuto di magnesio nel suolo, ma anche a causa dell'alto contenuto di H + e Al3 + del suolo.Nei sistemi agricoli ad alto rendimento, una grande quantità di fertilizzante di potassio è un'importante causa di carenza di magnesio nelle piante.
Tabella 5 Effetti di K + e Ca2 + (0,25 mm) sull'assorbimento di Mg2 + nelle piantine di orzo
In un esperimento di coltura con l'orzo, il contenuto di ioni magnesio nelle radici e nei germogli di orzo è stato misurato dopo un periodo di tempo con l'aggiunta di ioni calcio e potassio nel terreno di coltura etichettato con 28Mg come isotopi.I risultati hanno mostrato che (tabella 5), rispetto agli ioni magnesio a fornitura singola, l'aumento degli ioni calcio dopo che la radice d'orzo e l'assorbimento di ioni magnesio fuori terra sono diminuiti ovviamente, e aumentare l'apporto di ioni calcio e potassio, riduce notevolmente il sistema radicale dell'orzo e fuori terra, gli ioni magnesio indicano che la presenza di cationi Ca2 +, K + ha inibito l'assorbimento radicale del magnesio 2 +.
Figura 2. I primi sintomi di carenza di magnesio nelle foglie di melone Hami
L'antagonismo di potassio e magnesio è spesso osservato sul campo.Durante la coltivazione del melone Hami a Hainan, sono stati osservati sintomi di carenza di magnesio nelle foglie centrali e inferiori della pianta dal momento in cui i rami del frutto sono stati lasciati fino al momento in cui le foglie superiori erano completamente espanse. Dopo l'impollinazione, i sintomi si sono gradualmente ridotti dalle foglie inferiori alle foglie superiori fino a quando non sono stati alleviati.La ragione di questo fenomeno potrebbe essere che il contenuto di ioni magnesio nel terreno sabbioso non era elevato quando veniva applicato fertilizzante ad alto contenuto di potassio quando i rami dei frutti erano rimasti, quindi l'assorbimento degli ioni magnesio era inibito da una grande quantità di input di potassio. Inoltre, in questo periodo la pianta non ha preso il culmine e l'espansione di nuove foglie ha richiesto una notevole quantità di magnesio, con conseguente carenza di magnesio nella pianta.Tuttavia, dopo che la parte superiore della pianta è stata rimossa, le foglie superiori sono completamente aperte. In questo momento, il magnesio assorbito dal sistema radicale viene ridistribuito alle foglie medie e inferiori per alleviare i sintomi della carenza di magnesio.
Fig.3 Foglie normali di melone Hami (a sinistra) e foglie ingiallite a chiazze (a destra)
Al fine di verificare l'inferenza di cui sopra, le foglie a forma di pallino e le foglie normali di tre varietà di melone Hami sono state raccolte in campo e sono stati determinati i contenuti di K e Mg nella sostanza secca delle foglie.Come si può vedere dall'andamento, il contenuto di potassio delle foglie screziate è generalmente più alto, mentre il contenuto di magnesio è inferiore a quello delle foglie normali, indicando che l'interazione tra potassio e ioni magnesio porta ai sintomi di carenza di magnesio e foglie screziate.
Tabella 6 Risultati diagnostici delle foglie di melone Hami
Oltre al potassio e al calcio, troppi altri cationi nel terreno influenzeranno anche l'assorbimento del magnesio, come Mn2 +, NH4 +, ecc. Allo stesso modo, ci sono interazioni simili tra anioni con la stessa carica.La ragione della sua comparsa è correlata al meccanismo di assorbimento degli ioni nutritivi del sistema radicale.
L'assorbimento dei nutrienti da parte delle radici avviene all'interfaccia tra radice e suolo. L'assorbimento di ioni nutrienti è in realtà il trasporto transmembrana attraverso la membrana cellulare e il trasporto transmembrana di ioni necessita dell'aiuto dei trasportatori esistenti nel biofilm.Esistono tre tipi di trasportatori: canale, trasportatore e pompa (come mostrato nella Figura 4).Il trasporto lungo la direzione del gradiente di potenziale elettrochimico è chiamato trasporto passivo e non necessita di consumare energia. La diffusione attraverso canali e trasportatori è un trasporto passivo.Il trasporto nella direzione del gradiente di potenziale elettrochimico inverso è chiamato trasporto attivo, che richiede consumo di energia (ATP), e il trasporto attraverso la pompa ionica è trasporto attivo.
Fig.4 Trasportatori su biofilm (diagramma schematico)
Generalmente, Ca2 +, Mg2 +, K + e altri cationi entrano nelle cellule attraverso il trasporto passivo lungo il loro gradiente elettrochimico (il trasporto attivo può essere effettuato anche quando la concentrazione di ioni esterni è bassa), ma K + e Ca2 + entrano principalmente nelle cellule attraverso le proteine del canale, mentre Mg2 + entra nelle cellule attraverso le proteine di trasporto.I canali sono una sorta di proteine di membrana che formano canali selettivi nella membrana. Finché i canali sono aperti, il trasporto di ioni attraverso la membrana è molto rapido.Tuttavia, la proteina vettore non forma una struttura dei pori completamente transmembrana. Deve prima legarsi con il materiale trasportato, quindi subire cambiamenti conformazionali e infine trasportare gli ioni sull'altro lato della membrana.Il trasporto del vettore è lento rispetto al trasporto del canale.
Il meccanismo antagonista di K +, Ca2 + e NH4 + sull'assorbimento di Mg2 + risiede nella competizione del potenziale negativo all'interno delle cellule, mentre l'effetto antagonista del plasma Mn2 + e Cu2 + su Mg2 + risiede nella competizione dei siti di legame. Pertanto, quando la concentrazione di cationi esterni è elevata, l'assorbimento di Mg2 + da parte delle radici sarà inibito.
Fig. 5 Trasportatori sulle membrane plasmatiche e vacuolari delle cellule vegetali
In conclusione, l'applicazione parziale di fertilizzanti azotati di potassio e ammonio durante la concimazione, nonché l'applicazione di una grande quantità di calce per regolare l'acidità del suolo, può aggravare il fenomeno della carenza di magnesio delle piante.Ma non tutti i cationi sono antagonisti, a basse concentrazioni promuoveranno l'assorbimento reciproco.Pertanto, è molto importante prestare attenzione all'applicazione equilibrata dei nutrienti nella gestione del campo.
Integrazione di magnesio nelle piante
Per integrare il magnesio, dovremmo adottare misure mirate in base alle cause della carenza di magnesio nelle piante.In considerazione della carenza di magnesio nel terreno o la coltura necessita di una grande quantità di magnesio, è opportuno aggiungere una quantità adeguata di fertilizzante a base di magnesio;In considerazione della carenza di magnesio causata dallo squilibrio dei nutrienti del suolo, è necessario integrare razionalmente il fertilizzante di magnesio e controllare l'apporto di altri nutrienti.
L'uso del fertilizzante di magnesio
I fertilizzanti di magnesio possono essere suddivisi in fertilizzanti di magnesio idrosolubili, leggermente solubili e insolubili in base alla solubilità.Il fertilizzante di magnesio idrosolubile si dissolve rapidamente e viene facilmente assorbito dalle piante, come il solfato di magnesio, il solfato di magnesio di potassio, il cloruro di magnesio, ecc.Il fertilizzante di magnesio micro-solubile, come il fertilizzante di fosfato di calcio e magnesio, polvere di dolomite, fosfato di magnesio e ammonio, ecc., Ha un effetto fertilizzante lento e un effetto di lunga durata.Il fertilizzante di magnesio insolubile, come la serpentina e la magnesite, è la materia prima per la lavorazione del fertilizzante di magnesio e del sale di magnesio. Generalmente, non viene applicato direttamente come fertilizzante.
La selezione del fertilizzante di magnesio dovrebbe considerare le caratteristiche di crescita delle colture, le condizioni del suolo e la comodità della gestione del campo.Per colture a lungo termine o come fertilizzante di base, è possibile selezionare fertilizzanti a base di magnesio a lunga durata d'azione con leggera solubilità, come fosfato di magnesio calcio o fosfato di magnesio ammonio. Il fosfato di calcio e magnesio è alcalino e svolge un certo ruolo nella regolazione dell'acidità del suolo.Per colture a breve termine o come condimento superiore, è possibile selezionare solfato di magnesio e cloruro di magnesio. I lotti con impianti di irrigazione possono essere applicati in combinazione con il sistema di irrigazione.Per alleviare a breve termine i sintomi della carenza di magnesio delle piante, è anche possibile integrare il fertilizzante a base di magnesio attraverso un fertilizzante esterno (fertilizzante fogliare). Il solfato di magnesio è un comune fertilizzante fogliare di magnesio e sul mercato sono presenti alcuni prodotti organici chelanti / complessanti del fertilizzante fogliare a base di magnesio, come l'alcol di zucchero di magnesio, LSA-magnesio (magnesio complessato con lignosolfonato), ecc., Che hanno un migliore effetto di assorbimento fogliare .
La quantità di applicazione di fertilizzante al magnesio deve essere determinata in base al fabbisogno di fertilizzante della coltura, allo stato nutritivo del suolo, al tasso di utilizzo dei nutrienti e alla domanda di nutrienti dello stadio.Produzione, l'applicazione mu fertilizzante di base generale 1-1,5 kg Mg, i sintomi di carenza di magnesio possono essere applicati a 5-10 kg di solfato di magnesio per mu, quindi osservare l'effetto.
Fertilizzazione equilibrata
In considerazione dell'inibizione competitiva dell'assorbimento di Mg2 + da parte di K +, Ca2 +, NH4 + e altri cationi del suolo ad alte concentrazioni, una grande quantità dei suddetti nutrienti dovrebbe essere evitata nella gestione del campo. I nutrienti eccessivi non solo aggraveranno la carenza di altri nutrienti, ma causeranno anche un basso tasso di utilizzo dei nutrienti e una facile perdita a causa dell'eccessiva fertilizzazione.È un peso per la pianta, il suolo, l'ambiente e il costo di produzione.
Per alcuni frutti e meloni a crescita rapida e colture con un elevato fabbisogno di potassio a breve termine, il magnesio e altri elementi dovrebbero essere integrati allo stesso tempo, oppure il fertilizzante di magnesio dovrebbe essere integrato nel fogliame per garantire una fornitura sufficiente di magnesio quando una grande quantità di potassio viene aggiunto fertilizzante.Quando si utilizza la calce per regolare l'acidità del suolo, è necessario considerare l'influenza di una grande quantità di apporto di calcio su altri nutrienti e aumentare l'apporto di fertilizzante a base di magnesio in modo appropriato per mantenere un apporto equilibrato di nutrienti nel terreno.
