【植物必需元素】3大植物生長重要元素氮磷鉀和8種微量元素

我們都知道植物生長的必要要素有空氣、水、陽光和土壤。空氣給予氧氣和二氧化碳,而水就是植物體內很多化學作用不能缺少的成分,水亦透過蒸騰作用帶動植物營養的吸收等。

太陽光的能量啟動光合作用,把二氧化碳和水合成為可以讓植物使用的營養。

這個神奇的自製食物過程每時每刻都在我們身邊進行中。生長中的植物都需要 17 種基本元素,其中14 種通過土壤被植物吸收,其餘 3 種(碳、氧、氫)來自空氣和水。而我們今天談的是植物生長最重要的元素氮磷鉀和8種微量元素。

植物在合成細胞時所需要的養分,主要是由土壤來提供。當我們了解到基本原理後,就可以知道有什麼是不能讓植物缺乏的必要元素,從而避免過度令土壤疲乏。

3大植物必需元素-氮磷鉀

氮磷鉀是種植農夫們經常用到的元素組合,他們是植物大量使用的元素,所以也稱為多量元素。
這也是為什麼,我們看到很多肥料的配方都是針對這三種元素的不同比例來調配了。

 

3大植物必要元素-氮磷鉀

  • 氮是最重要的元素,植物吸收的氮比任何其他元素都多。氮主導着蛋白質的循環,它是植物合成蛋白質的原材料。蛋白質用於構成植物組織,生長和傷口修復等。在自然界中,主要的蛋白質來源是動物的殘骸和植物的落葉和根莖等等。泥土中的微生物在把碳轉換成能量時,也會把有機物分解成為可以讓植物吸收的狀態-硝酸態氮。氮對於植物莖葉和生長有着很重要的作用,缺氮的植物會生長緩慢。

  • 磷的供給來源很多是來自昆蟲及它們的排泄物,因為當中含有磷酸。磷的主要作用是讓植物結果,亦是構成DNA的重要成分, 植物生長時細胞需要磷。另外,磷在植物使用和儲存能量的過程中(如光合作用)亦很重要,這些過程影響植物能否正常生長和發育。

  • 鉀是構成根部的重要元素,在葉片中含有大量的鉀,所以當掉下來的葉片被分解後,就能把鉀重回土壤,提供給新的植物。我們可以在草木灰中找到含量很高的鉀。它有助於增強植物的抗病能力,提高作物產量和質素。鉀還可以在天氣寒冷或乾燥時保護植物,增強其根係並防止枯萎。

自然界的循環

自然界的土壤營養循環

一般在自然界,如果土壤有良好的微生物和昆蟲多樣性,這些多量元素是可以不停循環,補足泥土肥沃度。但往往當我們在田間進行割草,或使用除草劑、農藥時,會間接造成蟲子死亡,便會阻斷這些元素的供給來源。因為雜草、植物碎片和昆蟲如果從中消失,就會造成氮、磷、鉀的循環中斷,結果就必須要靠人工補給來補充這些元素。所以近年來比較興起的一種自然栽培農法,就是以最低限度的除草和除蟲作業,來讓土壤自行維持養分充足的狀態。

8種礦物質微量元素

8種礦物質微量元素

除了上面我們討論過的大量元素,有一些礦物質,我們稱為微量元素,也是對植物必要的生長條件。礦物質主要是金屬系的元素,而這些元素很多時也存在於草木當中。只要是健康成長的植物,他們也有足夠的礦物質,可以被微生物分解並循環到土壤中。許多在田間作業都會施用過多的氮、磷、鉀肥料,使微量元素的相對比例下降,最後使土壤礦物質比例失衡。主要的八款微量元素有鐵(Fe) 、銅(Cu) 、 錳(Mn)、硼(B) 、鋅(Zn) 、鉬(Mo) 、氯(Cl) 、鎳 (Ni)。它們在電子流動和酶(Enzyme)合成過程中發揮重要作用。微量元素的失衡(過多或過少),可以引起種植障礙,植物抵抗力變差,和作物質素下降,無法順利成長等等。

燃燒枯萎的植物,就能去除植物中的氮和氧氣,留下金屬元素,所以有農家會把燃燒後的草木灰落到土壤中,提供更多的礦物質。

      • 鐵(Fe)
        鐵是電子反應的核心元素,生物體內有很多過程涉及電子流動, 只有很少數細菌能夠用其他金屬代替鐵,使其成為幾乎所有生命形式的基本元素。同時鐵也是許多重要酶(Enzyme)的輔助因子。光合作用和葉綠素合成也需要鐵, 土壤中鐵的含量決定了植物物種在自然生態系統中的分佈,並限制了作物的產量。 鐵攝取不足會導致生長遲緩和葉脈間變黃。
      • 銅(Cu)
        植物中的很多酶以及葉綠素和種子的製造都需要銅。天然土壤中銅的份量在百萬分之二至一百 (ppm) 之間,平均含量約為 30 ppm。 大多數植物含有約 8 至 20 ppm。 如果沒有足夠的銅,植物將無法正常生長。但過多的銅會引致銅中毒。(如重複使用含銅的殺菌劑) 銅中毒的植物會發育不良,起初呈現出藍色,最終變成黃色或棕色。
      • 錳(Mn)
        在植物中,錳主要作為酶的激活因子,它也是某些酶的組成部分。對於光合作用十分重要,直接影響植物製造能量和氧氣的能力。它也用木質素的合成和增強細胞壁的強度對根系生長也很重要。植物中錳的正常濃度範圍通常為 30至 200 ppm。當錳濃度低於 20 ppm 時,植物生長會受影響。

         

    • 硼(B)
      硼 (B)是植物細胞壁和生殖結構的組成部分。它在多種植物功能中亦發揮著關鍵作用,包括細胞壁形成和穩定性、維持生物膜的結構和功能完整性、糖或能量運送以及授粉和結籽等。豆科作物的固氮根瘤也需要充足的硼 。它是土壤中的一種可移動的養分,但亦是僅次於鋅的全球第二最普遍的微量營養素缺乏元素。
    • 鋅(Zn)
      鋅在生長素形成和其他酶系統中起重要作用。缺鋅植物中碳水化合物、蛋白質和葉綠素的形成顯著減少。鋅是自然存在於岩石中,但沙質土和酸性土壤具有較少可供植物使用的鋅。
    • 鉬(Mo)
      鉬主要用於合成調節各種植物功能的酶,這些含鉬的酶也稱為固氮酶,可調節氮 (N)的吸收。在豆類作物中,根瘤菌亦需要鉬酶。有別於一般微量元素易於在偏酸性土壤中被吸收, 鉬是唯一會隨著土壤 pH 值的提升會增加它的可用性。
    • 氯(Cl)
      氯以負離子 (Cl-)方式存在於泥土及水中,它隨土壤中的水移動。氯作為平衡離子來維持電平衡,它在植物中參與光合作用和酶的活化,也影響發芽和其他營養物質(鉀鈣鎂等)的運輸。氯離子也 Cl- 幫助水進入植物細胞,並且保留水分,控制葉子氣孔閉合。它亦能減低多種植物病害。我們日常中用於灌溉的水含有大量的氯(已能滿足或超過作物需要)
    • 鎳 (Ni)
      大多數植物中的鎳濃度標準範圍為約 0.1 至 5 ppm之間。當鎳濃度大於10 ppm時便可能引起鎳中毒, 鎳是植物中不可替代的成分,它主要用於合成脲酶–一種將尿素轉化為氨 (NH4+)的元素。因此鎳是植物使用氮 (N) 營養的重要角色。缺鎳的植物會積累尿素, 引致植物尿素中毒,葉尖壞死等。鎳亦能合成植物抗毒素以防止植物病害。土壤中的鎳濃度一般為 20 至 30 ppm。但人類活動及污染可使土壤鎳濃度超過 10,000 ppm。

參考資料:

(NCBI  , sciencedirect  ,  Cornell University)

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