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葡萄对氮营养元素的吸收和利用
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葡萄

氮是所有植物需求最多最重要的矿质营养元素,葡萄也不例外。但在这里需要注意的是,植物对氮磷钾等矿质营养的吸收利用不是像有些人理解的那样,植物通过根系直接把含氮的离子态化合物吸收进体内后就可以供应生长和生产。它实际上要经过根系的吸收、维管束内的转运、简单的转化成各种有机态含氮物质(初级产品)、参与细胞器的构建、蛋白质合成等等一系列的过程,每一个环节出现问题都会降低氮素营养的利用。因此,有必要了解葡萄对氮素营养吸收和利用的整个过程及其每个环节的细节。

葡萄对氮营养元素的吸收和利用

一、我们施用进土壤中的氮肥都去了哪儿:不论是农家肥、铵态氮肥、硝态氮肥以及含有某类形态氮素的复合肥,其最终走向是一样的,有的跑到了空气中,有的渗进地下水,有的被根系吸收,这几部分的比例,因为肥料的种类、生产工艺、单位面积施用数量和时机、土壤性质以及使用方法上的不一样,结果会有不同,甚至差别很大。当长期超量施肥以后,积累在土壤中的铵根离子会越来越多,结果除了会造成植株氮素营养过量所带来的后患以外,土壤酸化、盐渍化越来越重;

二、哪种形态的氮肥被根系吸收的多:非干旱条件下,氨基酸和硝态氮肥最多,其次是铵态氮。我们都知道,铵态氮和硝态氮是植物容易吸收的氮,硝态氮的硝酸根离子是阴离子,不容易被带负电荷的土粒吸附,也就是不容易被土壤保存,持效期比较短,速效性好;铵态氮的铵根离子带正电荷,既可以被根系吸收也可以被土粒吸附,速效性和持效性兼具;但研究发现,土壤中的铵态氮,尤其是经由有机肥分解后生成的铵态氮,在土壤湿度较大的时候,往往先转换为硝态氮,再被根系吸收。所以,在水浇条件好的葡萄园里,尤其是冲施施肥情况下,硝态氮可能会比铵态氮被吸收的更多。

然而,就葡萄根系来说,吸收硝态氮是以依靠ATP泵机制来主动吸收的,我们之前理解的凭借根内细胞硝酸根离子浓度与土壤中硝酸根离子浓度差,经过根的表皮和皮层,被动扩散到根内的吸收方式,有时候不一定是主要吸收方式。

根系利用ATP泵吸收硝酸根的过程,既消耗能量还需要有硼的辅助才能完成。所以葡萄缺硼会降低根系对硝态氮的吸收,造成缺氮和钾,以及糖分和淀粉在叶片中的积累。

经过亿万年进化的植物有时候很精明,尽可能不做费力的事,所以,氨基酸是葡萄根系最喜欢的吸收形态,只要土壤条件合适,氨基酸也是植物优先吸收的氮素形态。

另外,土壤中的一些微生物对根系吸收氮素及其他营养非常有用,比如菌根真菌。这种真菌的菌丝一部分寄生在根的皮层内,吸收利用根细胞内的糖类物质,一部分菌丝向外延伸到土壤里,甚至达到葡萄根系无法延展到的位置,构成一个相互连接的广阔网络,然后吸收水分和矿质营养,包括把那些根系不能直接吸收的正在腐烂的有机物质中的氮,用以和根系交换糖。这种菌根菌在相对贫瘠的土壤中比较发达,营养丰富的相对少一些。但无论如何,菌根菌对葡萄根系的生长及其吸收营养的帮助很大。

综上所述,如果秋季底肥用的早,只要葡萄叶片还有很长一段进行光合作用的时间,就可以施用含铵态氮的复合肥或经过腐熟的农家肥,如果施用的稍晚一些,最好选择硝基复合肥和腐熟的农家肥。生长季节,尤其是春季,追肥,最好用速效性好的硝态氮肥,当然也可以施用一些商品化的有机碳肥(其实也是有机氮肥)。

葡萄对氮营养元素的吸收和利用

三、葡萄植株对氮素的利用:硝酸根进入葡萄的根细胞以后,有一部分以硝酸盐的形式储存在液泡里备用,但大多数会被细胞内正在进行着的生化反应作为原料同化成氨基酸。其中,有一部分就地被同化,有一部分通过导管输送到新梢和叶片以后再被同化。

硝酸根离子首先被位于细胞膜外或内部的硝酸还原酶作用下,还原成亚硝酸根离子,然后在亚硝酸盐还原酶的作用下,亚硝酸根离子转变成铵根离子。最终合成为氨基酸。

在这个过程中,硝酸还原酶所起的作用无疑是最重要的,它的真实身份是一种含钼的蛋白质:钼黄素蛋白。细胞内的硝酸盐一旦达到某个浓度数值时,这个硝酸还原酶也就随之出现并开始工作。所以,葡萄缺钼的一个症状就是因为硝酸还原酶的活性减弱而积累硝酸盐。细胞分裂素促进硝酸还原酶的活性。

亚硝酸盐对细胞是有毒的,但植物也有化解的招数,只要细胞内有硝酸盐,并且在光照和糖的促使下,就会诱导产生硝酸还原酶,并随之产生更多的亚硝酸还原酶。亚硝酸在亚硝酸盐还原酶的作用下随即转化成铵根离子。

所以,郁闭的果园使用硝基肥料的时候要有所注意了。阴天的时候不用或少用硝基肥料,或者结合含钼的或含细胞分裂素类叶面肥的使用。吡唑嘧菌酯也能刺激叶片产生亚硝酸还原酶加速硝酸根离子的转化及利用。

铵根离子对细胞也是有毒的,所以,葡萄要么很快把它转化为氨基酸,要么储存到液泡中。

关于铵根离子是如何转化为氨基酸的,因为过于专业,这里就不再详述。

四、氨基酸和葡萄生长的关系:氨基酸是葡萄每个细胞内蛋白质合成的基本原料。蛋白质则是细胞内不可缺少的一大类生化物质。比如,各种生化代谢过程中不可或缺的生物酶,其实就是蛋白质,所以,没有蛋白质意味着细胞什么代谢都不会正常进行,结果就是衰竭死亡。再如,进行光合作用的叶绿体类囊体膜上含有一种蛋白质复合体,参与光能吸收、传递与转化、电子传递、氢离子输送和ATP合成等反应,可以说没有这种蛋白质,叶绿体也就不复存在。叶绿素也是含氮化合物。所以,植物绿色器官缺氮以后的初始症状就是失绿变黄,然后整个细胞衰竭死亡后叶片变褐干枯。蛋白质分解后再转换成氨基酸,氨基酸则可以顺着韧皮部转移到其它生命器官中去被再利用,所以,植物缺氮症状表现是先从下部叶片开始再逐渐蔓延到上部叶片。

五、葡萄对氮素营养的吸收和利用规律:葡萄对氮素营养的吸收有一个临界敏感期,两个吸收高峰期。

1、临界敏感期:春季从萌芽到花期结束是需要氮素营养最为迫切的时期,尽管开花结束前的氮素吸收量不到整个生长季节的30%,但叶片需要积累整个生长季60%的氮素。

这段时期萌芽、长根、花芽分化、形成花器等等都会消耗营养和能量。但在新梢上第5、6片叶完全展开之前,光合作用制造的能量和营养很少,输出到其它器官的更少,所以这个时候,整个植株生长需要的氮素营养基本上是靠树体内的储存物来供应的。如果上一年度的植株体内储存的物质少,就会明显影响植株的生长和发育,叶片发黄、新梢生长缓慢、花量少、落花落果严重、大小粒等等问题,防不胜防的出现。但在生长季开始的时候施肥是不能缓解因为树体储备的养分少所带来的营养亏缺问题。

因此,春季第一次追肥的时机在新梢上第5~6片叶将要完全展开的时候,以追施少量的速效氮肥为宜。当然,对于原本树势就很强盛的果园,可以不追或叶片喷施即可。

2、吸收高峰期:根吸收氮素营养的目的似乎是被动的,那就是新梢和叶片生长的拉动。所以,葡萄氮素吸收的第一个高峰期在新梢上达到最多展开的叶片数的时候,也就是坐果以后,一旦新梢停止生长,氮素的吸收也就暂停。所以,花前或花后施肥,对果实的生长非常重要。这个时候施肥,原则上是以氮为主,但氮占多大的比例,单株使用多大的量,也要根据树势确定,不要盲目。

葡萄吸收氮素的第二个高峰期在采收后,尤其是在土壤水分比较充足的时候。没有了果实,叶片合成的碳水化合物除了自用在新梢和叶片以外,其余的会输送到茎和根中储存起来。

一般的,氮素营养好的时候,葡萄植株会优先生长新梢,根系反而生长减缓。利用这个规律,再加上葡萄采收时期的早晚和当地落叶时间,可以确定秋季施肥的时间。如果采收较早且树势很旺的情况下,最好先控制一下土壤湿度,以利于根系恢复生长,抑制新梢的生长,然后再施肥,且氮肥比例也要有所控制。但别忘了给果树流出足够的光合作用时间。

树体下的土壤氮素营养水平往往是不均匀的,也造就了根系分布上的不均匀,利用这个规律,施肥的时候,优先把氮肥使用在氮水平低的土壤位置,这样就可以促使根系伸向这里。所以,生产中采用沟施基肥的时候,可以隔年挖沟施肥,有滴灌设施的果园可以局部滴灌氮肥等。

当了解到葡萄的这些氮素营养需求规律以后,再去琢磨具体的施肥方案,相比会更容易了吧。

因此,学习葡萄管理的基本知识不是空谈,其实很有实用意义。

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