絕大多數(shù)植物生長所需的養(yǎng)分主要依靠根系從土壤中吸收,因此,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上肥料的投入,也主要以土壤施肥為主。但是,在土壤結(jié)構(gòu)特性、環(huán)境變化、離子化學(xué)反應(yīng)、地表水徑流等因素影響下,土壤施肥的利用率普遍不高,特別是氮素肥料,利用率很難超過40%,這樣就造成了肥料資源的極大浪費以及環(huán)境(特別是水體壞境/土壤環(huán)境)的極大污染。因此,探索高效環(huán)保的新型肥料品種和施肥方式順理成章地成為當下農(nóng)業(yè)行業(yè)發(fā)展的新熱點。
今天,我們要講的就是一種被大多數(shù)人忽視的高效節(jié)肥、經(jīng)濟環(huán)保、新型農(nóng)民必須掌握的施肥方式——葉面施肥。
對大多數(shù)人來說,其所認識的施肥方式,就是自古以來祖祖輩輩使用的土壤施肥。部分人甚至將根系吸肥視為植物吸收營養(yǎng)的唯一途徑。實際上,在植物的所有組織器官中,葉片、嫩莖和幼果也具有吸收外源養(yǎng)分的能力,其中尤以葉片的吸收強度最高,吸收量最大。將不同形態(tài)和種類的養(yǎng)分溶液霧化噴施于植物葉片表面,葉片即可在吸收水分的同時將養(yǎng)分一并吸收進植物體內(nèi),而且,葉面施肥具有吸收快、利用率高、見效快等特點。因此,隨著葉面肥的改良以及噴霧技術(shù)的發(fā)展,葉面施肥也逐步成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種彌補土壤施肥不足的新型輔助施肥技術(shù)。
那么,葉面施肥的原理或者說植物葉片吸收營養(yǎng)的機理是怎樣的呢?
初中生物告訴我們,高等陸生植物葉片一般由表皮、葉肉、葉脈三部分組成,其中表皮一般由表皮細胞和氣孔器組成(雙子葉植物還包括表皮毛),而在表皮細胞外壁上由內(nèi)而外又依次覆蓋著蠟質(zhì)層、果膠層和角質(zhì)層。蠟質(zhì)層由表皮細胞分泌,具有極強的疏水性,不利于水溶液的滯留和滲透。角質(zhì)層結(jié)構(gòu)相對蠟質(zhì)層更加復(fù)雜,由角質(zhì)、纖維素和果膠組成,對養(yǎng)分的滲透具有阻滯作用,也是葉面養(yǎng)分吸收的不利因素。
但是,存在于葉面表皮上的氣孔以及角質(zhì)層上的親水小孔,都具有吸收速效養(yǎng)分的能力,除此以外,葉片細胞間的胞間連絲對葉面養(yǎng)分也具有主動吸收能力。葉片吸收養(yǎng)分的這三條途徑中,葉面氣孔是養(yǎng)分進入葉片內(nèi)部的主要途徑之一,其原因在于氣孔細胞表面沒有蠟質(zhì)層,而且其角質(zhì)層極性較高,較利于養(yǎng)分透過,養(yǎng)分透過氣孔部分角質(zhì)層的速度大于非氣孔部分角質(zhì)層。氣孔在葉表皮的分布,一般葉背面多于葉表面,因此,葉背面吸收養(yǎng)分的能力也強于葉表面。
葉面上的養(yǎng)分要進入植物體,首先以擴散方式通過角質(zhì)層到達氣孔細胞壁,透過細胞壁經(jīng)跨膜運輸進入細胞質(zhì)中成為細胞液組分(一般認為表皮細胞壁對養(yǎng)分進入細胞內(nèi)部的阻礙作用相對不大),然后在細胞液養(yǎng)分濃度梯度的作用下進入與氣孔細胞相鄰的葉肉細胞中,進而參與植物生理活動。
葉面養(yǎng)分的跨膜運輸機制與根部細胞一樣,利用效果也與根部吸收的養(yǎng)分無二。但是,相對于根系吸收的養(yǎng)分,葉面吸收的養(yǎng)分減少了木質(zhì)部運輸過程,由葉片吸收,直接作用于葉片,被葉片利用,因此,通常來說,葉面施肥的見效速度要快于根系施肥。
如上文所述,葉面養(yǎng)分進入植物體需要經(jīng)過穿透角質(zhì)層、跨膜運輸?shù)冗^程,因此,葉面施肥的效果也就依賴于作物葉片對養(yǎng)分的吸收強度與運輸速度。其中,養(yǎng)分透過角質(zhì)層的速率和數(shù)量是葉片對養(yǎng)分吸收利用的關(guān)鍵。這一關(guān)鍵過程受養(yǎng)分離子性質(zhì)、濃度、溫度以及葉片表面性質(zhì)等因素的影響,因此,植物葉片對養(yǎng)分的吸收效果受葉片類型、自身營養(yǎng)狀況、生育時期、環(huán)境條件、葉面肥性質(zhì)等諸多因素的影響,這也是葉面養(yǎng)分噴施效果不太穩(wěn)定的主要原因之一。
一般而言,葉片寬大、蠟質(zhì)層與角質(zhì)層薄的作物葉面養(yǎng)分吸收效果好,反之則差。這一規(guī)律在雙子葉植物葉面施肥效果優(yōu)于單子葉植物中得到良好驗證(雙子葉植物相對于單子葉作物葉面較大、蠟質(zhì)層和角質(zhì)層?。?。隨著葉齡的增加,其葉片代謝活力、細胞膜通透性、角質(zhì)層及蠟質(zhì)層厚度與組成都會發(fā)生變化,進而影響葉面養(yǎng)分吸收效果。通常來說,幼葉的角質(zhì)層較薄且密度疏松,較利于養(yǎng)分的滲透,因此,其對養(yǎng)分的吸收速率要強于老葉。例如蘋果噴施尿素溶液2h內(nèi),幼葉吸收氮量是老葉的2倍,吸收磷量也遠超老葉。
一般而言,作物發(fā)育健壯、營養(yǎng)狀況良好有利于葉片對養(yǎng)分的吸收,其原因在于健壯植株的代謝活動旺盛(胃口好),供給養(yǎng)分跨膜運輸?shù)哪芰扛渥?,養(yǎng)分吸收與運輸速度更快。這也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,葉面噴施微量元素肥料時,添加尿素效果更好的理論依據(jù)所在(改善了葉片的氮素營養(yǎng))。有研究表明:缺磷植物葉面吸收磷的速率是正常植物葉面吸收磷速率的2倍,這說明,葉面噴施植物生長過程中缺乏的養(yǎng)分是矯正缺素狀況的最快方式。
作物不同生育時期葉面養(yǎng)分利用效率也有很大差異,原因在于不同生育期作物對養(yǎng)分的需求不同、根系活力不同。因此,在作物苗期和生長后期(根系吸收能力低),葉面施肥可以促進作物生長,延遲衰老和增產(chǎn)。而在旺盛生長期,作物生長量大,根系活力強,對氮磷鉀的吸收足,此時,葉面補充微量元素效果更好。
環(huán)境因素復(fù)雜多變,其對葉面養(yǎng)分吸收的影響也體現(xiàn)為程度不一。但是,歸納起來無非以下兩個方面:一是通過改變?nèi)~片蠟質(zhì)層與角質(zhì)層的組成結(jié)構(gòu),從而影響葉面對養(yǎng)分的吸收,這一點,幾乎無法人為干預(yù);二是通過影響肥液在葉表的濕潤時間以致影響葉面對養(yǎng)分的吸收效果。由于葉片只能吸收利用溶液態(tài)的養(yǎng)分,因此,選擇合適的噴施時間(無風(fēng)的晴天8:00-9:00和16:00-17:00),讓肥液在葉片上保持潤濕30min到1h左右,對提高葉面施肥效果,非常重要。此外,在肥液中加入吸濕劑、保濕劑等成分,對延長葉片潤濕時間也大有裨益。
自然界植物種類、品種繁多,不同植物的葉片結(jié)構(gòu)也存在較大差異,因此,不同作物種類其葉片吸收養(yǎng)分的方式也會略有差異。除上述諸多因素以外,葉面對養(yǎng)分的吸收在一定程度上還受到噴施液pH、土壤養(yǎng)分狀況、土壤溫度及葉面肥的成分、形態(tài)、性質(zhì)、濃度等因素的影響,特別是多種養(yǎng)分混合時,養(yǎng)分元素間的相互作用(促進/拮抗)及其在植物體內(nèi)的移動性強弱,都決定了肥效的好壞。因此,實際生產(chǎn)中,除了要注意選擇合適的噴施時間、噴施時期、微量元素中添加尿素、將肥液噴施于葉背等基本常識外,還必須根據(jù)實際情況,科學(xué)合理配制葉面肥種類與濃度,以發(fā)揮葉面施肥的最大優(yōu)勢,從而提高葉面施肥效果,促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收。