作者:湖北鄂中生态工程股份有限公司 新产品研发部 袁乐斌
含氯肥料主要是指含氯离子的肥料,如常见的单质肥料氯化钾、氯化铵,以及含有上述肥料的复合肥或掺混肥。虽然氯贵为植物生长所必须的十六种营养元素之一,但是长期以来,人们普遍担心过量的氯会对作物产量及品质产生不良影响,而且长期使用含氯肥料会导致土壤酸化、盐渍化、土壤肥力下降等等,特别是在经济作物种植区域,农民朋友认为氯会降低瓜果蔬菜的含糖量,严重影响农作物品质,一时间谈氯色变,被妖魔化的氯已然是导致作物、土壤一切问题的元凶。然而真相是否真的如此呢?
一、氯素营养特性
科学家直到1954年通过番茄试验才发现氯是植物生长所必须的16种营养元素之一,对植物生长发育必不可少且不可替代。氯虽然是微量元素中发现最晚的一个元素,但它却是微量元素中需要量最多的一个元素。植物主要通过根系从土壤中吸收氯元素。植物中氯元素含量因植物种类及地点不同,差别巨大。研究发现从内陆地区到滨海盐碱地植物体内的氯含量逐渐增加。氯在植物体内以移动性极强的氯离子形态存在,主要积累在生理机能比较弱的茎、叶组织,一般下层多于上层,老叶多于嫩叶,极少转运到籽粒中。
氯作为植物必须营养元素,在植物体内具有调节植物渗透压,控制叶片气孔关闭,影响光合作用,并提高植物体内多种酶的活性,抑制多种病害发生等多种重要生理功能。
植物生长发育会大量吸收带正电荷的阳离子,如K+、Ca2+、Mg2+等,为保持细胞正负电荷的平衡,植物也会大量吸收带负电荷的Cl-,同时维持细胞内的渗透压。植物通过气孔叶片进行气体交换,氯化物是重要的渗透化合物,维持高等植物的膨压,调节叶片气孔开启或关闭。氯离子作为锰的辅助因子参与水的光解反应,促进光合磷酸化作用和ATP的合成,直接参与光系统II氧化位上的水裂解。氯化物还能激活质子泵ATP酶。激活后的酶在液泡膜上起着质子泵的作用,将H+从原生质转运到液泡中,以维持细胞的正常代谢活动,促进天门冬酰胺的形成。同时在国内外的田间试验表明,在小麦、玉米、水稻、马铃薯等作物使用含氯肥料可以减少小麦全蚀病,马铃薯空心病,水稻条锈病,玉米茎腐病等的发生。
氯素营养水平还会影响农产品的产量和品质。当土壤有效磷含量低时,氯离子会抑制作物对磷的吸收,但土壤丰磷状态则影响不明显。经常有农民朋友反映使用高氯肥料瓜果蔬菜的甜度会下降,其本质原因不是因为氯离子分解作物体内的糖,而是在高氯状态下,氯离子抑制了作物对钾的吸收。施用含氯氮肥后,土壤硝化速率明显降低,从而降低了作物对硝态氮的吸收,这对降低蔬菜中的硝酸盐含量,改善农产品的品质有着重要作用。
氯作为必须营养元素,来源广泛且植物需求量相对较少,所以植物很少会发生氯素缺乏正常。特定条件下,当植物缺氯时,也会生长不良,严重缺乏时出现叶尖端凋萎,叶片失绿,进一步变为青铜色并发展到坏死,直至根部受损,无法结果,甚至整株死亡等典型症状。资料显示当土壤氯含量低于2ppm时,植物会出现却氯症状,由此可见自然界中植物缺氯现象非常罕见。
更多时候,土壤会因过量施氯而造成氯害。当土壤中氯离子超过植物耐氯临界值时,会抑制脱氢酶活性,破坏一些细胞或亚细胞结构,使植物的代谢紊乱,叶绿体含量和光合能力下降,养分吸收受抑制,表现出氯的中毒症状。其症状一般为叶片脉间失绿,叶尖焦枯,继而叶缘焦枯向内弯转,叶片小,变形,出叶迟缓,分蘖数减少,作物生长减缓或停滞。氯离子浓度过大时,植物根尖死亡,生长受到严重抑制,种子吸水困难,影响发芽。
二、含氯肥料的正确使用
含氯肥料溶解快、水不溶物含量含量低、价格低、易淋洗,而且科学合理施用含氯肥料不仅能提高作物产量及品质,还能显著降低种植成本,增加农业效益,主要原因就是含钾量相同的氯化钾与硫酸钾,氯化钾具有天然的成本优势。资料显示,氯化钾是全球最大的细分产品,占据85%的市场份额,而我国是全球最大的钾肥消费国,氯化钾约占农用钾肥市场的70%,仍然有提升的空间。
要想科学合理施用含氯肥料就必须了解我国主要含氯肥料的氯离子含量情况。常见的单质肥料氯化钾及氯化铵的氯离子含量分别为47.6%、66.3%,作为常见的钾肥及氮肥品种,常用于谷物及其它耐氯高的作物底肥或追肥。因单质含氯肥料氯离子含量高,作为单一肥源比较少,所以我国土壤氯离子主要是通过含氯复合肥带入的。根据复合肥料国家标准GB/T15063-2020规定,包装未标含氯产品,即市面常见硫酸钾型复合肥,氯离子质量分数要求是≤3.0%,氯是植物生长的必须营养元素,在复合肥料中含有较低浓度的氯离子,几乎不会对所有作物造成氯离子过量伤害。所以硫酸钾型复合肥适用范围广,不受作物耐氯能力影响。包装标识含氯(低氯)产品,氯离子质量分数要求是≤15.0%,标识含氯(中氯),氯离子质量分数要求是≤30.0%。当产品氯离子质量分数含量>30.0%时,应在产品包装标明“含氯(高氯)”及“氯含量较高,使用不当会对作物和土壤造成伤害”警示语。
科学施用含氯肥料应该根据作物耐氯类型、土壤含氯量以及含氯肥料的特性,着重考虑降雨情况及施肥习惯,围绕优质高产、保护地力、经济高效这一目标,因地制宜,合理施用。
长期以来,“忌氯作物”概念就像一个无形的紧箍咒一样,时刻提醒着农民朋友要慎用含氯肥料。其实氯作为植物生长的必须营养元素,“忌氯作物”这一概念是不科学的。毛知耘等专家在《中国含氯肥料》一书中提出的作物耐氯类型及作物土壤氯容量(植物耐氯临界值减去土壤含氯量的差值)两个新概念,并以此作物推广使用含氯肥料的科学依据,笔者认为是值得大力推广的。
不同作物以及相同作物的不同品种的耐氯能力都不一样。根据作物的耐氯临界值,作物耐氯能力分为强耐氯、中等偏上耐氯、中等偏下耐氯、弱耐氯等四类。
(1)水稻、谷子、高粱、大麦、油菜、甜菜、红麻、萝卜、菠菜、 黄瓜、菊花、棉花等为强耐氯作物,耐氯临界值>600mg/kg,可施用高氯肥料,较高氯含量几乎不会对其发育和产量有任何影响。
(2)玉米、小麦、茄子、甘蓝、番茄、豌豆、蚕豆、大豆等为中等偏上耐氯作物,耐氯临界值450〜600mg/kg,施用中氯以下的肥料,不会影响其生长发育和产量品质。
(3)亚麻、甘蔗、花椰菜、花生、芹菜、辣椒、大白菜、小油菜、草莓等属于为中等偏下耐氯作物,耐氯临界值300〜450mg/kg,可适量施低氯肥料。
(4)马铃薯、莴苣、觅菜、甘薯、烤烟等属于弱耐氯作物,耐氯临界值<300mg/kg,对氯较敏感,氯离子对其生长发育和产量品质的影响很大,应尽量施用硫酸钾型复合肥。
除了作物本身对氯的忍耐力不同,施用含氯肥料还应该特别重视土壤本身氯离子含量。一般土壤含氯量在37〜370ppm,距离海洋越近,土壤表层含氯量越高,旱地高于水田。资料显示,我国沿海地区土壤表层含氯量平均值约287.5ppm,高出全国土壤含氯平均水平的11倍,同时新疆、甘肃、青海等西北地区盐化土壤含氯也很高。氯在土壤中主要靠扩散和淋溶移动,氯离子是活跃的阴离子,在土壤溶液中移动迅速,通过施肥农事带入土壤的氯90%以上会随雨水流失,在土壤中残存的很少。
作物不同生育期的耐氯能力差异很大,其氯敏感期多在苗期,随着生育进程的发展,作物的耐氯能力将逐渐增强。如水稻在3〜5叶期,小麦在2〜5叶期。施用含氯肥料,要尽量避开作物对氯最敏感的时期。氮、磷、钾配合有机肥料一起施用,可提高含氯肥料的肥效,减轻可能造成的氯离子毒害。同时,即使是耐氯较强的作物也不宜一次性过量施用高氯肥料。作基肥宜早施,在含氯肥料施用后1周进行播种、移栽为宜;作追肥宜适量,且作物苗期追肥不宜使用高氯肥料;忌作种肥;叶面喷施含氯农药或肥料也应该控制稀释倍数在1000-1200倍以上,谨防高浓度氯离子导致叶片急性中毒伤害。含氯肥料可采用撒施、条施、穴施、灌溉施肥等方式,施肥后浇水能使大多数氯离子淋洗向土壤底层渗透移动,减少作物根系土壤氯离子浓度,最终减小氯离子危害。同一地块种植同一品种的农作物,含氯肥料与其它类型的肥料交替使用,效果更加。