为啥说 本来不存在“忌氯”作物? [复制链接]

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发表于: 2017-12-26 14:56:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
编者唠:
我很久就想写这篇文章了,在网上查了很多国内外文献,断断续续搞了近两个月,特别纠结怎么给这篇文章定名,待我查阅了《植物营养学》、《中国含氯化肥》、《化学在农业和生理学上的应用》、《土壤•植物营养•环境》词汇等资料后,恍然大悟,原来根本不存在“忌氯”作物。氯元素是符合植物必需营养元素三个标准的。因此,作为农业工作者有必要对氯的客观评价,敢于挑战“莫须有”,哪怕教科书籍/核心期刊上有的“权威”观点,只要不科学,也要去死磕。只有众人合力尽早摘去“含氯肥料”头上这枚无形的“紧箍咒”,才能让“含氯肥料”彻底解放出来,让农户受益。


“忌氯作物”严重限制了含氯肥料的使用范围,使农户额外增加肥料投入成本。因此,应该给植物营养中的氯(Cl)元素进行客观公正的评价了。在百度上搜“含氯肥料”,找到相关结果约500000+,中国知网上搜索相关文章有近600篇。部分文章提到:XX作物喜欢氯,XX作物不喜欢氯。这不是扯吗?你是怎么知道XX作物不喜欢氯的?看了这些不科学的信息分分钟都能传给有智能手机农民朋友,进而影响他们选肥用肥,很是让人担忧。说实话,任何一种植物营养元素都是适量有益,过量有害,如氮肥施用过多,会引起农作物倒伏,减产,品质下降,难道也把作物列为“忌氮作物”。众所周知,被确定植物必需元素是要符合三个标准的,因此氯(Cl)对作物来说不存在“什么禁忌不禁忌”,也不存在作物“喜欢不喜欢”。对于植物来说,氯是一种比较特殊的矿质营养元素,在8种必需的微量元素中,植物含氯量最高的。如番茄的含氯含量是钼的几千倍,许多植物体内含氯量达到10%左右。


一、氯的简介
1774年瑞典化学家舍勒发现。1810年戴维证明了是一种化学元素的单质,将这种元素命名为“Chlorine”,它的希腊文原意是“绿色”,中文译名为氯。直到1954年氯(Cl)才被Broyer等人首次确定为植物必需营养元素。一般植物体内的含氯量0.2~2.0%(干物计),但也有不少含氯(Cl)10%的植物。由于氯元素广泛存在于自然界中,地壳含氯0.05%。降雨也可将氯带入土壤,在世界一些地区,每年随降雨带入土壤的氯为6~17公斤/公顷,在英格兰高达50公斤/公顷。人类活动,包括施肥、灌溉也将大量的氯带入农田。如厩肥中含氯约0.25%,氯化钾肥含氯50%。灌溉水含氯平均27.9毫克/公斤,变幅0.32~316毫克/公斤。由于植物比较容易从自然界和耕作中获得氯,大多数作物的生长过程中不会表现出明显的缺氯症状,即使烟草属于不耐氯作物,但根据报道在基肥每亩使用10kg氯化钾,烟叶品质并没有下降,而烟叶的产量和价格均得到提高。


二、氯元素(Cl)的主要功能和作用
2.1  维持细胞渗透压,保持电荷平衡。
植物体内各种正常代谢过程都需要一定的渗透压细胞维持正常的结构和形态,Cl-和K+是维持植物细胞渗透压的主要离子,和其它溶质在植物体内积累减少了细胞内渗透势,从而增强了细胞的水合作用和膨压,有利于植物从环境中吸收更多的水分。在干旱条件下,也能减少植物丢失水分。植物细胞膨压的提高可以使叶片直立,功能期延长。同时氯在维持细胞液缓冲体系的稳定和离子平衡均有重要意义,氯能激活质子泵ATP酶,使原生质与液泡之间保持pH值梯度,有利于液泡渗透压的维持与伸长生长。

2.2  参与光合作用,促进植物生长。
氯的作用位点在光系统II(Bove等1963),是光合放氧所必需的辅助因子,其作为锰的辅助因子参与水的光解反应,有助于稳定锰离子,使之处于较高的氧化状态,还能促进光合磷酸化作用。同时氯在叶绿体中优先积累,对叶绿素的稳定起保护作用。缺氯时光合作用受到抑制,叶面积减少,生物量明显下降。
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2.3  调节气孔运动,增强植物抗旱能力。
氯对气孔的开张和关闭有调节作用。Penney等(1976)应用对Cl-灵敏的微电极,发现植物表皮细胞中的移动和气孔活动有密切的相关性,气孔张开时,保卫细胞液泡中Cl-浓度增高;气孔关闭时,Cl-浓度降低。)对淀粉含量不多的作物如洋葱,当 K+流入保卫细胞时,由于缺少苹果酸根,则需由Cl-作为陪伴离子。缺氯时洋葱的气孔就不能自如开关,而导致水分过多的损失。Cl-是生物化学性质最稳定的离子,能与阳离子保持电荷平衡,维持细胞的渗透压。作物体内的Cl-流动性强,有利于促进植物从外界吸收更多的水分,在干旱条件下能减少植物丢失水分,增强植物的抗旱能力。
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2.4  激活植物体内酶,促进植物根的伸长。
在原生质膜和液泡膜上还存在着一种需要氯化物激活的H+-泵 APT 酶。这种酶不受一价阳离子的影响,而专靠氯化物激活。缺氯时,植物根的伸长严重受阻。氯也能激活利用谷氨酰胺为底物的天冬酰胺合成酶,促进天冬酰胺和谷氨酸的合成,这表明氯在氮素代谢过程中有重要作用。

2.5  抑制病害发生。
据报道,至少有10种作物的15个品种,其叶、根病害可以通过施用含氯肥料,使病害程度明显减轻,氯能抑制土壤中铵态氮的硝化作用,从而使作物吸收更多铵态氮,同时根系释放出氢离子H+,使根际酸度增加,适于土壤微生物大量繁殖,抑制了病菌的滋生。如小麦全蚀病、条锈病,玉米茎枯病,马铃薯空心病、褐心病等。还有一些研究者从Cl-和 NO3-存在吸收上的竞争性来解释。而促进作物吸收更多的NH十来满足氮素营养的要求,改变了根际pH而不利病原菌的滋生。施含氯肥料可以降低作物体内NO3-的浓度,一般认为NO3-含量低的作物很少发生严重的根腐病。
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2.6  对土壤中氮素的硝化抑制作用。
以往的研究报道多为不同作物的模拟试验结果表明含氯化肥中的氯可以抑制氮素硝化,减少氮素流失。1991年以不同氮肥品种在种作物(玉米)和不种作物条件下,研究氯对氮硝化抑制作用和玉米生长对氮吸收与硝化作用的影响,无论种作物与否,不同氮肥硝化率(以NO3--N含量表示)大小顺序:尿素>硫铵>(1/2尿素+1/2氯化铵)> (1/2硫铵+1/2氯化铵)>氯化铵>(硫铵+双氰胺)>对照。尽管以硝化抑制剂双氰胺的硝化抑制作用最强,但氯化铵中的氯确实起了明显的硝化抑制作用。而且用一半氯化铵与一半尿素(或一半硫铵)配合施用的处理,氮素的硝化率显著降低,从而使更多的氮以NH4+-N形式保留在土壤中,减少流失。


三、那么是谁先提的“忌氯作物”这个概念?
追溯“忌氯作物”概念在中国的起源,华南农业大学张承林教授表示,“忌氯作物”的概念来源于外文“Cl sensitive crop”,正确的翻译应为“对氯敏感作物”,而不是“忌氯作物”。“敏感”的意义是“慎用”,将“敏感”翻译成“忌”,《现代汉语词典》中,对“忌”含义解释成了“禁止”、“戒除”、“认为不适合而避免”。这样以来朴实憨厚的中国农民认为“忌氯作物”是不能施用含氯肥料,进而导致了以氯化铵、氯化钾为代表的含氯肥料被排斥。这种错误观念导致“含氯肥料”的使用范围变窄,很难推广开,更导致复肥企业为满足市场需求生产含硫复肥,复合肥的原料成本和农民使用成本大大增加了。由此看来都是“翻译惹得祸”。


四、存在误区
4.1  施用含氯肥料会降低作物产量品质
长期以来,国内存在“忌氯作物”的概念,农民认为施用含氯肥料作物会减产,品质下降。在“忌氯作物”的概念下,农民被告知像烟草、马铃薯、葡萄、柑橘、西瓜、草莓、生菜等典型的“忌氯作物”不能用含氯肥料。进而扩展到几乎所有果树、蔬菜、花卉、中草药材、甘蔗等经济作物都被认为是“忌氯作物”。这种错误的观念不进限制了含氯肥料的应用范围,还增加了农民的投入成本。毛知耘等在《中国含氯化肥》中详细列举合理地施用含氯肥料后并没有出现影响生长及品质,作物产量更高、品质更好。例如,烟草、西红柿、花生、马铃薯、葡萄、柑桔、西瓜等。上世纪50-80年代,美国在马铃薯、烟草类作物上施用氯化钾后,这些作物生长结果不但没有受到任何影响,反而产量更高、品质更好。李明德等众多专家研究表明,一亩土壤(耕层)含3公斤左右的氯,相当于亩施氯化钾6.3公斤,可提高烟叶产量与品质。烟叶中含0.3% ~ 0.5%的氯是理想值,烟田施15% ~30%的氯化钾。尤其Cl-浓度增加对NO3-的吸收有明显的抑制作用,这对改善作物品质,尤其是蔬菜品质有着良好的作用。

4.2   施用含氯肥料易烧苗、烧叶、烧根
植物营养元素都有一个安全浓度,如果超过这个安全浓度,作物都会出现毒害,也会表现在幼苗、叶片和根系受损。其实每年各地都有含氮肥料施用超量烧苗的报道。实际上,早在1999年,毛知耘、李家康等专家就提出用“作物的土壤氯容量”的概念,将作物能否施用含氯化肥与土壤联系起来,做通盘的考虑。要判断某种土壤能否施氯,最好的办法就是测定土壤饱和溶液EC值和氯含量。然后根据作物决定用量,同时,提出小麦、玉米、大豆、棉花用氯化铵作基(种)肥时,施肥的位置和浓度以采用种侧5-8cm,地表下6cm为宜,只要种子和肥料土层间距有8-10cm,就不至于影响出苗和生长,取得良好的肥效。含氯肥料和其它肥料一样,更重要的是科学的施肥方法。任何肥料在不合理施用的情况下,都可能对作物、环境和用户带来负面影响。

4.3   土壤中氯积累,引起盐害
氯离子是土壤各离子中与土壤固相及其它离子间相互作用最小的例子,它不易与其它离子形成沉淀,不易被土壤吸附,因而易随水移动。施用含氯化肥土壤中氯离子的积累有明显的地区性,按积累量的顺序为:西北>东北≥华北>华东≥华中>西南>华南,其中水浇地施氯残留率高达15-40%,东北和华北施氯残留率一般为10%,华东和华中一般为5-15%,西南和华南则很少积累,就长期试验看,氯的年积累率是一个常量,而不是累加效应。在华东、华中、西南和华南,连续施用含氯化肥虽不存在氯离子积累过量问题,但这些地区易引起土壤酸化,建议与非含氯化肥交替施用或配合施用即可。

4.4   含氯肥料不适合水肥一体化
氯离子不易与其它离子形成沉淀,不易被土壤吸附,因而易随水移动,不易造成土壤积累。相对于硫酸钾,氯化钾价格更低、养分浓度更高、溶解速度更快,在灌溉水硬度大的地区,也不会像硫酸钾那样形成硫酸钙沉淀进而堵塞喷头,氯化钾价格又比水溶性好的硝酸钾及磷酸二氢钾低。要大力发展水溶肥料,氯化钾才是首选原料。在低浓度的清液肥中,氯化铵也可以做氮源。事实上,含氯肥料具有突出的优点,如溶解快、全水溶、价格低、氯易淋洗、钾含量高,是做水溶肥的基础原料。发达国家一直在使用氯化钾作为钾源。从世界钾肥使用量统计表来看,在钾肥使用量中,氯化钾的肥料使用量是历年在递增,而且增加速度远远超过硫酸钾,而硫酸钾等肥料在多数国家使用量偏低。氯化钾是钾肥中最受欢迎的产品,一般氯化钾的销售量大概占钾肥销量总量的70%,尤其是在美国,巴西或印度等国家,氯化钾在钾肥销售量占钾肥销售总量的90%。

4.5    非含氯肥料比含氯肥料更好
含氯肥料主要指氯化铵、氯化钾,以及含有氯化铵和氯化钾的复混肥。其实,含氯肥料和非含氯肥料的共同特点,第一是:等养分、等肥效。这是根据国内外多年的试验所得结论。以等氮量的氯化铵与硫酸铵或尿素相比,对大多数作物都是等产、等质,水稻、玉米、甜菜等作物施用氯化铵还略有增产。当然,少数耐氯力弱的作物,如薯类、烟草等作物,过量施用氯化铵会影响品质,但可以施用适量氯化钾。第二个特点是:含氯与不含氯肥料对大多数非盐渍土壤性质的影响是相似的,例如施用氯化铵与硫酸铵相比,在中性和石灰性土壤上,对土壤pH的影响相近。另外,含氯肥料本身具有溶解快、全水溶、价格低等突出的优点。


五、结  语
综上,要对氯元素进行客观评价,尽早摘掉“含氯肥料”头上这枚无形的“紧箍咒”,不能仅仅喊两嗓子就完事了,也不可能写几篇文章就搞定的。我们首先要了解国内外植物氯营养和含氯肥料的发展现状,科学掌握植物氯素营养的基本特点、植物体内氯的分布和丰缺症状、以及氯元素对不同作物产量和品质的影响,其次了解并掌握土壤中氯的含量、分布、移动、积累等,通过试验摸清含氯肥料的施用原理和技术,才能很好的驾驭它。

农业工作者和肥料研发科技人员,应在国家对至2020年实现肥料零增长的战略要求前提下,结合含氯肥料的生产原理和理化性质,通过工艺和农艺技术创新,开发新型含氯的功能肥料。通过新型含氯肥料的投入和产出的经济帐,让农民切切实实感受到的功能效果。这样含氯肥料就离成功脱掉“紧箍咒”不远了。

可喜的是早在1999年,毛知耘、李家康等老一辈科学家就提出了“作物的土壤氯容量”的概念,来代替绝对化的“忌氯”叫法。通过测定土壤饱和溶液中可溶性盐及氯含量,来判断土壤是否可以施用含氯肥料,再根据作物需求决定肥料用量。将作物能否施用含氯化肥与土壤联系起来,比“一刀切”式的禁用含氯肥料更为科学。近几年,华南农业大学张承林教授在国内专业会议上呼吁:“要科学公正地对待含氯肥料”。有些青年农业工作者也在积极传播关于氯营养元素的正确知识。

注明1:作物的土壤氯容量:即以作物耐氯临界值减去土壤含氯量之差值作为氯容量。显然,作物氯容量越大,则施用含氯肥料可能性和用量越大。

注明2:Clsensitivecrop对氯敏感的作物,准确的意思是说该作物对氯元素的反应明显。

致谢:邓宝元、李峰、汤敏叶等参与该文修改补充工作。

文章转自农道不盈  作者:王宗抗

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