農用硫酸鎂和大家一起探讨關于鎂肥，你用對了嗎？

農用硫酸鎂是植物的必需營養元素，在植物的生理生化過程中扮演着重要角色。然而在農業生産中鎂元素常常被忽視，造成缺鎂現象頻發，這與農業從業者對鎂元素的片面認識有關。本文着重介紹植物對鎂的需求和吸收過程，以及鎂肥的施用，以期為農業生産提供指導。

前言： 植物正常生長需要吸收大量的營養元素，必需營養元素缺乏會限制植物的生長潛力。在高等植物中，除了碳、氫、氧三種元素主要來自水和二氧化碳外，其它的必需營養元素則以無機離子的形式從土壤中獲取，稱為礦質營養元素。

土壤中絕大多數養分最初來源于成土礦物的風化，而後參與到地球的生物-化學循環中。基于植物的“礦質營養學說”，在現代農業生産中，增加礦質營養元素的供應，會不同程度地提高農作物的産量。然而在高産農業體系中，作物的大部分生物量離開了耕作區，養分從土壤到植物的單向遷移，使得通過施肥來補充土壤養分變得尤為重要。 在南方的經濟作物區，氮、磷、鉀這些大量元素的施用量一般都非常充足，因營養元素缺乏引發生理障礙的，大都是中微量元素的缺乏所緻。在南方經作區的田間推廣中發現，植物鎂元素的缺乏症狀在果樹和一些速生性的作物上比較普遍。南方的酸性紅黃壤、砂質土，本身含鎂量低，而且降雨量大淋洗損失嚴重，造成土壤有效鎂含量低。加上南方土地複種指數高，養分的需求量大，而且養分投入不平衡也會影響鎂元素的有效性。因此了解植物的養分需求和養分吸收的生理過程，對于進行合理的養分管理非常必要。

   植物對鎂元素的需求量很大

通常将必需礦質營養元素根據其在植物組織中的相對含量，劃分為大量元素、中量元素和微量元素，這是從宏觀的角度對礦質營養元素的分類。不同礦質營養元素在植物組織中的含量差異很大，但是各種礦質元素對植物是同等重要、不可替代的。從表1中可以看出，在植物組織中，除了氮磷鉀以外，鈣、鎂等中量元素在植物組織中的含量也是非常高的，甚至在某些組織中要高于一些大量元素的含量。

  植物正常生長所需礦質養分的平均含量

通常在制定作物養分管理方案時，需要參考作物的單位産量需肥量和産量水平。在高産的農業生産體系中，要充分補充作物帶走的那部分養分，維持土壤養分的供應能力。自“測土配方施肥”實施以來，在養分管理上秉承“大量元素分期調控，中微量元素因缺補缺”的養分管理原則，根據土壤的供給能力和植物的養分需求進行合理施肥。

表2所示為根據相關資料彙總的不同作物的單位産量需肥量，從表中可以看出，植物對氮磷鉀以外的鈣、鎂的需求量其實也很大，隻是通常土壤或者灌溉水中所含的鎂就能滿足生長，但在高産農業體系中，如果還按照原來的中量元素的定義來進行施肥管理，在某些土壤上很容易發生鎂的缺乏症狀，不利于産量的形成。

不同作物的單位産量需肥量（kg/1000kg）

不同作物對鎂的敏感程度也不一樣（表3），像柑橘、馬鈴薯等作物，對鎂很敏感，土壤中鎂不足時，很容易從葉片上觀察到缺鎂症狀。大豆、葡萄及果樹等對鎂比較敏感的作物，施用鎂肥會帶來不同程度的産量和品質提高。而水稻、小麥等作物對鎂不敏感。事實上，植物體内鎂的臨界濃度因植物種類、品種、器官和發育時期不同而有很大差異，這些在進行鎂營養管理時，都是要考慮的因素。

不同作物對鎂元素的敏感程度

鎂元素的缺乏症狀及發生原因

鎂在植物體内易移動，植物缺鎂首先表現在中下部老葉片上。在雙子葉植物上，表現為脈間失綠，并逐步由淡綠色變成黃色或者白色，還會出現大小不一的褐色或者紫紅色斑點，但葉脈保持綠色，嚴重時出現葉片的早衰與脫落。禾本科植物表現為葉基部出現暗綠色斑點，其餘部分淡黃色，嚴重缺鎂時，葉片褪色有條紋，葉尖出現壞死斑點。

作物缺鎂症狀在果實或儲存器官膨大時容易發生。鎂在果實成熟過程中會向果實轉移，老葉和果實附近葉片先發黃，症狀明顯。當種子萌芽和幼苗生長時鎂又被運送到需要的部位，因此在植物發育的初期一般不易出現缺鎂症狀，缺鎂多發生在植物成長的中後期。若發生在後期通常不會影響産量太大，如果發生在初期，産量與質量皆會受到嚴重影響。

蓮霧葉片缺鎂症狀

植物鎂的缺乏通常有兩方面原因：一是土壤中鎂含量較低，不能滿足植物的養分需求；二是土壤中鎂含量并不低，但受到土壤中其它養分離子的相互作用，根系對鎂的吸收量低。

土壤中鎂含量低導緻的缺鎂

據報道，我國土壤存在缺鎂（交換性鎂含量小于25mg/kg）的耕地比例達到36%，主要集中于長江以南地區，面積非常之大。土壤中的鎂最初來自土壤含鎂礦物的風化，因為成土母質不同，所含的鎂元素庫容量也不同。南方土壤主要由花崗岩、紅砂岩及第四紀紅色黏土發育而來，本身含鎂量低。而由蛇紋石、白雲石等成土礦物演化生成的土壤則鎂含量很高。

鎂離子在土壤中有三種存在形态，分别是礦物态鎂（存在于礦物晶格中的鎂）、交換态鎂（被土壤靜電荷表面吸附的鎂）和水溶态鎂（溶解于土壤溶液中的鎂）。礦物态鎂是土壤中鎂的主要構成部分，約占土壤中鎂的70%-90%，礦物态鎂隻有通過風化作用才能轉變成可被吸收的鎂，但風化是一個十分漫長的過程，所以礦物中的鎂基本上是無法為植物吸收利用的。交換态鎂和水溶态鎂則是可移動的，易被植物吸收，稱為有效鎂。

土壤中交換态鎂，鎂離子與土壤膠體的吸附力較弱，容易被置換下來進入土壤溶液，變成水溶态鎂，尤其是在南方酸性土壤上，土壤陽離子的活性很高，進入土壤溶液中的鎂離子，在多雨的條件下容易淋洗損失。砂質土上，不僅養分含量低，而且更容易發生淋洗損失。

土壤養分豐缺參考指标（mg/kg）

對于土壤鎂本底值低、易發生流失的地塊，可以通過土壤檢測來确定土壤的養分狀況并合理施肥。根據土壤養分豐缺指标（表4），土壤交換性鎂含量低于25mg/kg時，土壤鎂含量低，會影響作物的正常生長；而有些需鎂量高的作物，土壤交換性鎂含量低于50mg/kg時，即需補充鎂。土壤營養診斷可作為重要參照依據，指導田間的養分管理。

土壤離子間相互作用導緻的缺鎂

土壤各營養元素間存在相互作用，鎂離子是陽離子，土壤中其它陽離子的含量過高會抑制鎂離子的吸收，發生離子間的拮抗作用。在酸性土壤上，發生缺鎂症狀可能不僅僅是因為土壤鎂含量低，還有可能是土壤中的H+、Al3+含量過高。在高産農業體系中，鉀肥的大量投入是造成植物缺鎂的重要原因。

添加K+和Ca2+（0.25mM）對大麥苗吸收Mg2+的影響

 Schimansky等(1981)用大麥做的一個培養實驗，用28Mg做同位素标記，在培養液中添加鈣離子和鉀離子，一段時間後測定大麥根系和地上部的鎂離子含量。結果顯示（表5），相較于單獨供應鎂離子，增加鈣離子後大麥根系和地上部的鎂離子吸收量明顯下降，同時增加鈣離子和鉀離子供應，極大地減少了大麥根系和地上部中鎂離子的含量，表明Ca2+、K+等陽離子的存在抑制了根系對Mg2+的吸收。

哈密瓜葉片缺鎂早期症狀

 鉀鎂拮抗的現象在田間經常能觀察到。在海南的哈密瓜種植中，從留坐果枝到頂部葉片完全展開，這期間能觀察到植株的中下部葉片出現缺鎂斑駁的症狀，在授粉後逐漸由底部葉片向上部葉片症狀逐漸減輕直到解除。這種現象發生的原因有可能是，從留坐果枝時，開始施用高鉀的肥料，砂質土中鎂離子含量本來就不高，大量鉀的投入抑制了鎂離子的吸收，而且這一時期植株沒有摘頂，新葉的展開需要相當數量的鎂，造成植株缺鎂。而在植株摘頂後，頂部葉面全部展開，此時根系吸收的鎂再分配到中下部葉片中，解除缺鎂症狀。

哈密瓜正常葉片和黃化斑駁葉片

為了驗證以上推斷，在田間采集了三個哈密瓜品種的斑駁狀葉片和正常葉片，測定葉片幹物質中鉀鎂含量。從趨勢上可以看出，出現斑駁的葉片鉀的含量一般較高，而鎂的含量均低于正常葉片中的含量，說明鉀鎂離子間的相互作用導緻了葉片出現缺鎂斑駁的症狀。

哈密瓜葉片診斷結果

 除了鉀和鈣以外，土壤中過多的其它陽離子也會影響到鎂的吸收，例如Mn2+、NH4+等，同樣的同電荷的陰離子之間也存在類似的相互作用。其發生原因，與根系對養分離子的吸收機制有關。

根系對養分的吸收發生在根土界面上，養分離子的吸收實際上是穿透細胞膜的跨膜運輸，離子的跨膜運輸需要借助存在于生物膜上的轉運蛋白完成。轉運蛋白包括3種類型：通道（channel）、載體（carrier）和泵（pump）（如圖4所示）。沿着電化學勢梯度方向轉運的稱為被動運輸，不需要消耗能量，通過通道和載體擴散的屬于被動運輸；逆電化學勢梯度方向轉運的稱為主動運輸，需要消耗能量（ATP），通過離子泵轉運的屬于主動運輸。

生物膜上的轉運蛋白

一般Ca2+、Mg2+、K+等陽離子進入細胞是沿它們的電化學梯度進行的被動運輸（在外界離子濃度低時也可進行主動運輸），但K+和Ca2+主要通過通道蛋白進入細胞，Mg2+通過載體蛋白進入細胞。通道是一種類膜蛋白，它們在膜上形成選擇性的孔道，隻要孔道開放，離子的跨膜運輸非常迅速；而載體蛋白沒有形成完全跨膜的孔道結構，需要先與被運輸物質結合，再發生構象變化，最終将離子轉運到膜的另一側。載體運輸相較于通道運輸，速度很慢。

K+、Ca2+和NH4+等對Mg2+吸收的拮抗機理，在于競争細胞内部的負電勢，而Mn2+、Cu2+等離子對Mg2+的拮抗作用在于競争結合位點，因此外界陽離子濃度較高時，會抑制根系對鎂離子的吸收。

 植物細胞中質膜和液泡膜上的轉運蛋白

 綜上所述，在施肥時偏施鉀肥、铵态氮肥，以及施入大量的石灰調節土壤酸性，都有可能加劇植株缺鎂的現象。但不是所有的情況下陽離子間都是拮抗作用，在低濃度下反而會促進相互吸收。因此，在田間管理上注重養分的均衡施入顯得尤為重要。

植物鎂的補充途徑

鎂元素的補充，要根據植物發生缺鎂的原因采取針對性的措施。針對土壤缺鎂或者作物需鎂量大的情況，要适量補充鎂肥；針對土壤養分不平衡造成的缺鎂，除了要合理補充鎂肥外，還要控制其它養分的投入。

施用鎂肥

    鎂肥按照溶解性可分為水溶性、微溶性和難溶性鎂肥。水溶性硫酸鎂肥溶解快、易被植物吸收，如硫酸鎂、硫酸鉀鎂、氯化鎂等；微溶性鎂肥肥效慢，持效性長，如鈣鎂磷肥、白雲石粉、磷酸鎂铵等；難溶性鎂肥，如蛇紋石、菱鎂礦等，是加工鎂肥和鎂鹽的原料，一般不做肥料直接施用。

選擇鎂肥的種類，要考慮作物的生育特征、土壤情況以及田間管理的便利性。對于長期作物或者作為基肥使用，可以選擇微溶性的長效鎂肥，如鈣鎂磷肥或磷酸鎂铵等，鈣鎂磷肥是堿性的，對于調節土壤酸性有一定的作用；對于短期作物或者作為追肥使用，可以選擇硫酸鎂、氯化鎂等，具有灌溉設施的地塊，可以結合灌溉系統施用。短期緩解植物的缺鎂症狀，還可以通過根外追肥（葉面肥）補充鎂肥，硫酸鎂是常見的葉面鎂肥，市售的葉面鎂肥還有一些有機螯合/絡合的産品，例如糖醇鎂、LSA-鎂（木質素磺酸絡合鎂）等，葉面吸收的效果更佳。

 鎂肥的施用量，要根據作物的需肥量、土壤的營養狀況、養分利用率和階段營養需求綜合來決定。生産上，一般基肥畝施用1-1.5kg Mg即可，發生缺鎂症狀可每畝施用5-10公斤左右的硫酸鎂，再觀察效果。

3.2 均衡施肥

 鑒于K+、Ca2+、NH4+等多種土壤陽離子在濃度較高時對Mg2+的競争性吸收抑制，在田間管理中要避免單次投入大量的上述養分，過量的養分不僅會加劇對其它營養元素的缺乏症狀，而且過量施肥養分利用率低、易損失，對植株、土壤、環境以及生産成本都是負擔。

對于一些速生性的瓜果類，短期需鉀量高的作物，在補充大量鉀肥的情況下，要同時補充農用硫酸鎂等其它元素，或者葉面補充鎂肥，保證鎂元素供應充足。利用石灰調節土壤酸性的，也要考慮到大量鈣的投入對其它營養元素的影響，适量增加鎂肥的投入，以維持土壤均衡的養分供應。