為“忌氯作物”正名,還“含氯肥料”清白
自1954年T.C.Broyer確定氯(Cl)元素為植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素以來(lái),氯受到廣泛的重視和研究。它在植物體內(nèi)的作用不可忽視。
自然界中的氯廣泛存在于土壤、雨水和空氣中。在水溶液里,它以氯化物形式(Cl-)出現(xiàn),易被植物吸收,其吸收與代謝活動(dòng)密切聯(lián)系,在大田中很少出現(xiàn)缺氯現(xiàn)象。在7種必需的微量元素中,植物含氯量最高。下面說(shuō)說(shuō)氯在作物營(yíng)養(yǎng)平衡中的作用:
一、參與光合作用
在光合作用中,氯作為含錳放氧系統(tǒng)的輔助因子參與光合系統(tǒng)II的光解水放氧反應(yīng)。同時(shí),氯在葉綠體中優(yōu)先積累,對(duì)葉綠素的穩(wěn)定起保護(hù)作用。缺氯時(shí),光合作用受到抑制,葉面積減少,生長(zhǎng)量明顯下降。然而,氯離子也不能過(guò)量,否則將影響光合成量及其光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)。
二、調(diào)節(jié)植物細(xì)胞滲透壓
在植物體內(nèi)氯主要維持細(xì)胞的膨壓及電荷平衡,氯在植物體內(nèi)高的移動(dòng)性與植物對(duì)其濃度的廣泛適應(yīng)性使氯在與陽(yáng)離子保持電荷平衡,保持細(xì)胞膨壓方面起重要作用。氯維持細(xì)胞液的緩沖性以及液泡的滲透調(diào)節(jié),氯能激活質(zhì)子泵ATP酶,使原生質(zhì)與液泡之間保持pH值梯度,有利于液泡滲透壓的維持與伸長(zhǎng)生長(zhǎng)。氯化物在作物體內(nèi)積累,增加了莖葉與外界介質(zhì)間的水勢(shì)梯度,有利于對(duì)水分的吸收,并可提高抗旱能力。
三、氯與酶、激素的關(guān)系
氯可活化若干酶系統(tǒng)。氯離子與膜的結(jié)合對(duì)于活化氧釋放過(guò)程的酶是必需的。在原生質(zhì)膜和液泡膜上存在著一種需要氯化物激活的H+-泵ATP酶,這種酶僅靠氯化物激活。在細(xì)胞遭破壞、正常的葉綠體光合作用受到影響時(shí),氯能使葉綠體的光合反應(yīng)活化。
氯是植物體內(nèi)某些激素的組成成分,從碗豆中分離出了含有氯的生長(zhǎng)素,并證明了它是4-氯吲哚-3-乙酸。乙烯含量變化也受Cl-的促進(jìn)和調(diào)控作用。
適量的氯還能促進(jìn)氮代謝中谷氨酰胺的轉(zhuǎn)化以及有利于碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)化。
四、調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)
氯離子能通過(guò)調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉來(lái)間接影響光合作用和植物生長(zhǎng)。有些植物,如蠶豆保衛(wèi)細(xì)胞中的葉綠體發(fā)育充分,氣孔張開(kāi)時(shí)K+的流入量可依靠消耗保衛(wèi)細(xì)胞中等當(dāng)量濃度的蘋果酸來(lái)抵消。而在另一些植物(如洋蔥)中,保衛(wèi)細(xì)胞的葉綠體發(fā)育差,因而缺乏供蘋果酸合成所需的淀粉,K+的流入必須有等當(dāng)量陰離子(主要是Cl-)的流入。因此,缺氯時(shí),洋蔥氣孔的開(kāi)啟受阻,導(dǎo)致水分過(guò)多的損失。而氣孔關(guān)閉是和相應(yīng)的K+及伴隨陰離子從保衛(wèi)細(xì)胞中流出相關(guān)聯(lián),在保衛(wèi)細(xì)胞缺乏淀粉的植物中,缺氯會(huì)削弱氣孔對(duì)水分散失的控制作用。
五、影響作物對(duì)氮、磷、鉀、鈣、鎂、硅、硫、鋅、錳、鐵和銅的吸收
氯對(duì)植株吸收養(yǎng)分有一定的影響。許多研究者通過(guò)對(duì)水稻、大豆、甘藍(lán)、草莓、花生、春小麥等作物施氯后的營(yíng)養(yǎng)狀況研究結(jié)果表明,氯與部分離子之間存在拮抗或促進(jìn)作用,如植株體內(nèi)NO3-、H2PO4-和K+等的含量會(huì)受到氯離子濃度變化的影響,尤其Cl-濃度增加對(duì)NO3-的吸收有明顯的抑制作用,這對(duì)改善作物品質(zhì),尤其是蔬菜品質(zhì)有著良好的作用。氯對(duì)作物吸收利用磷的影響報(bào)道不一致。據(jù)馬國(guó)瑞等(1993)研究報(bào)道,在富磷的土壤上,馬鈴薯體內(nèi)含磷量并未因施用含氯化肥而減少,反而老葉和莖中的含磷量隨含氯量增加而提高。王德清(1990)等提出,當(dāng)土壤含氯量低于400mg/kg時(shí),并不影響草莓等作物對(duì)磷的吸收,高于此值時(shí),有一定的抑制作用。氯對(duì)鉀的影響受到供氯水平左右,即在低氯濃度下,植物吸收帶負(fù)電的氯離子后,為保持電荷平衡,需吸收帶正電的陽(yáng)離子(K+)來(lái)平衡;然而在高Cl-的條件下,氯能干擾細(xì)胞的正常代謝,從而導(dǎo)致對(duì)鉀吸收的減少。至于鈣(Ca)、鎂(Mg)、硅(Si)、硫(S)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)等元素,常因施用含氯化肥而有利作物對(duì)其吸收。
氯是作物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素,對(duì)保證作物正常生理功能有重要作用。但是長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)存在“忌氯作物”的概念,導(dǎo)致農(nóng)民在煙草、馬鈴薯等作物施肥上談“氯”色變。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)張承林教授刨根問(wèn)底地找出“忌氯作物”的概念的來(lái)源。罪魁禍?zhǔn)资恰胺g”問(wèn)題,貽害無(wú)窮。外文中“Cl sensitive crop”應(yīng)譯成“對(duì)氯敏感作物”,而不是“忌氯作物”。“敏感”的意義是“慎用”,將“敏感”翻譯成“忌”,其意義就變成了“禁止”“忌諱”“避免”。由此誤導(dǎo)了行業(yè)數(shù)十年,讓農(nóng)民認(rèn)為“忌氯作物”不能施用含氯肥料。這種錯(cuò)誤觀念導(dǎo)致“含氯肥料”在肥料界寸步難移,更導(dǎo)致中國(guó)復(fù)合肥企業(yè)轉(zhuǎn)而大量生產(chǎn)硫酸鉀型復(fù)合肥,這大大增加肥料廠的生產(chǎn)成本和農(nóng)民使用成本。
事實(shí)上,含氯肥料具有突出的優(yōu)點(diǎn),如溶解快、全水溶、價(jià)格低、氯易淋洗、鉀含量高,是做水溶肥的基礎(chǔ)原料。發(fā)達(dá)國(guó)家一直在使用氯化鉀作為鉀源。從世界鉀肥使用量統(tǒng)計(jì)表來(lái)看,在鉀肥使用量中,氯化鉀的肥料使用量是歷年在遞增,而且增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硫酸鉀,而硫酸鉀等肥料在多數(shù)國(guó)家使用量偏低(如圖1)。氯化鉀是鉀肥中最受歡迎的產(chǎn)品,一般氯化鉀的銷售量大概占鉀肥銷量總量的70%,尤其是在美國(guó),巴西或印度等國(guó)家,氯化鉀在鉀肥銷售量占鉀肥銷售總量的90%。傳統(tǒng)概念里,馬鈴薯和煙草是“忌氯作物”的代表,而上世紀(jì)50-80年代,美國(guó)在馬鈴薯、煙草類作物上施用氯化鉀后,這些所謂的“代表作物”生長(zhǎng)結(jié)果不但沒(méi)有受到任何影響,反而產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好。
圖1 世界鉀肥使用量統(tǒng)計(jì)表
實(shí)踐證明,只要科學(xué)施用,所有作物都能用含氯肥料。在非鹽漬化、含氯量低的土壤上,即使對(duì)氯敏感的“忌氯作物”,只要掌握適量的原則,施用含氯肥料是完全不會(huì)影響其正常生長(zhǎng)。因?yàn)槁仁侵参锼璧奈⒘吭兀侠硎褂媚艽龠M(jìn)作物的生長(zhǎng)的。
毛知耘、李家康等專家在近20年前提出了“植物的土壤氯容量”的概念代替絕對(duì)化的“忌氯”、“喜氯”的說(shuō)法。而判定作物能否施用含氯肥料,多用或少用,如何施用,則要與土壤狀況與作物自身的“耐氯特質(zhì)”聯(lián)系起來(lái)。最好的辦法就是測(cè)定土壤飽和溶液EC值和氯含量,然后根據(jù)作物耐氯類型及土壤氯容量,可確定作物的施肥量。
使用含氯肥料應(yīng)掌握以下原則:優(yōu)先用于耐氯力強(qiáng)的作物;優(yōu)先用于含氯量低的土壤;優(yōu)先用于降水量大的地區(qū);避開(kāi)作物敏感時(shí)期,合理使用防止鹽指數(shù)高帶來(lái)的不利影響。
不同作物施用含氯肥料還應(yīng)根據(jù)作物耐氯能力,分類施用。不同作物對(duì)氯的忍耐能力不一樣,據(jù)此可以把作物分為三類:一是強(qiáng)耐氯作物,如糧食作物中的水稻、高粱、谷子,果樹(shù)中的獼猴桃、香蕉、桃樹(shù),蔬菜中的蘿卜、西紅柿、茄子等。這類作物在較高氯濃度環(huán)境下其生長(zhǎng)發(fā)育,產(chǎn)量品質(zhì)均受到良好的效果,而且還能節(jié)約使用成本。二是中等耐氯作物,如糧食作物中的麥類、玉米、豆科植物大豆、蠶豆、花生、豌豆,果蔬中的蘋果、山楂、甘蔗、草莓、菜花、菠菜等,在一般氯濃度環(huán)境下生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)也不受影響,這類作物可適量施用含氯肥料。三是弱耐氯作物,如紅薯、馬鈴薯、西瓜、煙草、茶樹(shù)、萵苣等。這類作物對(duì)氯敏感,品質(zhì)受影響較大,應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥罓顩r少用或不用。
針對(duì)土壤含氯量與酸堿性,因土施用。我國(guó)土壤含氯量差異很大,大致趨勢(shì)為北方高于南方,沿海高于內(nèi)地;鹽漬地土壤高于非鹽堿化土壤;地勢(shì)高處因淋洗貧化,低處富集;土壤表層含量較高,底層隨深度的增加而大大減少。在含氯量高的土壤,施用含氯肥料將對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。在含氯量低于或介于缺氯臨界點(diǎn)2×10-6的土壤,施氯能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育,提高產(chǎn)量,改善品質(zhì)。因此,缺氯土壤、降雨量大的地區(qū)及水稻產(chǎn)區(qū),應(yīng)優(yōu)先施用含氯肥料;富氯土壤及干旱地區(qū)要少用或不用;鹽堿地區(qū)禁用。含氯肥料適宜的土壤較廣,除鹽堿地、強(qiáng)酸性土壤不宜施用外,中性土壤、偏堿石灰性土壤、弱酸性土壤都可以施用。
優(yōu)先用于土壤含氯量低的水澆地或年降雨量在500 mm以上的地區(qū)。由于氯離子不能被土壤膠體所吸附且可以隨水流動(dòng),因此,氯在水澆地或者年降雨量較大的地區(qū)很少殘留。只有在排水受阻的情況下,氯才會(huì)在耕層積累。在土壤含氯量<100 mg/kg的地區(qū),耐氯力中等的多數(shù)作物適宜施用含氯肥料。
避開(kāi)作物敏感時(shí)期,適時(shí)施用。由于氯化鉀和氯化銨含氯量高,氯對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有不良影響,故含氯肥料不能作種肥,作苗肥也應(yīng)慎用。隨著作物的生長(zhǎng)發(fā)育,作物耐氯能力將逐漸增強(qiáng)。施用含氯肥料,要盡量避開(kāi)作物的敏感時(shí)期,避免與植物體直接接觸。氯化鉀和氯化銨既可作基肥,也可作追肥使用。作基肥時(shí),播種、移栽最好在施肥后1周進(jìn)行;含氯肥料作追肥時(shí),應(yīng)避開(kāi)作物幼苗期。