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09/02/2024

25/06/2020

端午安康

03/03/2020

【農業中的硫循環】

硫和氮一樣，對於作物生長來說是很重要的營養元素，這兩種元素在生物學過程中通常是彼此關聯的，形成不可分離的型態。
20年前的硫缺乏是相當罕見的，然而，因為二氧化硫排放量的下降，所以現今硫缺乏的問題算普遍的。硫已成為當今農業主要關注的一個部分，下圖就說明了農業中的硫循環。

硫可以藉由使用化肥或堆肥/有機肥供給作物，它也存在於土壤有機質及大氣當中，硫只能以硫酸鹽(SO4 2-)的型態被植物的根吸收，或在較小程度上被以二氧化硫型態(SO2)被植物葉子吸收。

1.肥料中的硫
化學肥料含有硫酸鹽型態的硫(SO4 2-)，不像堆肥中的有機硫化合物，化肥的硫是可立即提供植物養分，也容易被植物吸收。
植物吸收硫酸鹽是很快速的，因為硫酸鹽在土壤中具有很高的移動性，可以快速到達植物根部。
在厭氧狀態(浸水)時，通常硫酸鹽(SO4 2-)會轉換為亞硫酸鹽(SO3 2-)，並且土壤細菌會將硫酸鹽轉換為硫化氫氣體(H2S)揮發到大氣中，這可能造成硫的些微損失。

2.有機硫
施用含有硫的堆肥時，當中的有機化合物會使土壤的有機質更豐富，但是當中的硫是被固定的，不能立即被植物吸收，需要先經過礦化作用。
將土壤有機質礦化成硫酸鹽是個很緩慢的過程，土壤中只有很少量的硫能在作物生長期被礦化，主要在春末和夏季。
在缺氧環境下，通常有機硫會轉化為硫酸氫，厭氧發酵會把有機硫轉換為硫酸氫氣體，這會揮發到大氣中。而大部分堆肥的揮發都發生在儲藏期間。

3.大氣中的硫
自然事件(火山爆發)或人為活動(燃燒生石化燃料)所產生的硫，主要是以二氧化硫的型態(SO2)在大氣中被找到。
空氣中的二氧化硫可以進入到植物葉子，但是大部分大氣中的硫是透過降雨進入到土壤中。
自90年代以來，大氣中的硫沉積減少了80%以上，這使得現今從大氣來的硫非常少，每公頃幾乎不超過10公斤，遠遠低於大多數作物的需求。

4.淋洗
硫在土壤中的表現和氮相似，硫酸根離子和硝酸根離子都會溶解並容易被淋洗。硫酸鹽的淋洗主要發生在冬天及休耕期，降雨滲透到土壤中會沖刷根區以下的殘留物及礦化的硫酸鹽，因此須注意施肥時間要與植物生長相符，以確保植物能快速吸收，才不會被淋洗流失。

5.硫的吸收
硫的吸收動態對於硫元素是很重要的一個面向，在植物生長的所有階段都需要硫，但每個時期對於硫的需求量是不同的，在生長階段，作物(如油菜、小麥)對於硫的需求量遠超過土壤所提供的硫。

《結論》
「硫」是作物生長不可或缺的6種主要營養元素(氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫)之一。缺硫徵狀通常不明顯，因為缺硫會限制氮的吸收，所以缺硫徵狀似缺氮，葉片呈均勻黃化，並且降低產量、蛋白質含量和整體農作物的品質。
在以前，工業來源的二氧化硫排放量是很充足的，藉由自然的循環會自動供應作物硫；而現在因為環境法規的關係，已大大減少此類氣體的排放，所以若講求作物高品質、高產量，可能就要針對硫的需求仔細調整施肥量。
資料來源：
大虫農業
The sulfur cycle in agriculture

14/08/2019

掌握作物生長必需元素，你就是植物營養學家！

大家都知道人類維持正常的生命需要補充各類營養，我們得吃飯，吃得不好了，如果偏食、偏素等，會營養不良，甚至會得病！因此合理的營養攝入，保持健康的體魄，能夠幫助我們百病不侵！
在獲取營養方便，植物武功更高，它可以自發的通過光合作用（不是所有植物都有光合作用），將環境中無機的二氧化碳和水轉化為有機的能量，來維持自己的生長！
同人類一樣，植物生長也離不開營養元素，其中19種元素（最新的植物生理學將矽（Si）納入新增的大量元素、鈉(Na) 納入新增的微量元素）是不可替代的，稱為必須元素，一旦缺少就會影響作物的生長，甚至死亡！
根據植物生長期中需求量的不同，19種必需元素，可以分為大量元素、中量元素、微量元素。
大量元素：碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、磷(P)、鉀(K)、矽(Si)
中量元素：鎂(Mg)、鈣(Ca)、硫(S)
微量元素：氯(Cl)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鈉(Na)
不同植物、植物生長不同時期對元素的需求量不同，且各種元素在植物體生命代謝中發揮些不同的功能。
其中，氮(N)、磷(P)、鉀(K)3種元素，是植物生長需要吸收最多的元素，死後還給土壤的又少，不斷地消耗，使土壤中的含量日益減少，所以需要施肥補充，這是為什麼肥料主要成分是氮磷鉀的原因。
各種元素承擔的角色：
碳(C)：植物中有機化合物的組成元素
氫(H)：植物中多種有機化合物的組成元素
氧(O)：呼吸作用和生長所需的水、蛋白質及纖維素等成分的主要元素
以上三種可不必掌握，以下內容有些深奧難懂，其實沒必要記住，只需要記住他們很必須即可。
氮(N)：供應生殖器官生殖和發育、春季發芽、抽梢和開花結果。是蛋白質和核酸、葉綠素、酶、維生素、生物鹼的組成成分。
氮是作物施肥的第一要素，是構成蛋白質的主要元素，而蛋白質又是細胞原生質組成中的基本物質。氮也是葉綠素、酶（生物催化劑）以及核酸、維生素、生物鹼等的主要成分。
磷(P)：細胞分裂活動必要的營養元素。磷是核酸及核苷酸的組分，是組成原生質和細胞核的主要成分。核苷酸及其衍生物是作物體內有機物質轉變與能量轉變的參與者。作物體內很多磷脂類化合物（磷的一種貯藏形態）和許多酶分子中都含有磷，它對作物的代謝過程有著重要的影響。
鉀(K)：促進糖類合成和促進糖向果實移動，起著「泵」的作用。能促進光合作用以及活化酶類的能力，有利於碳水化合物、脂肪和蛋白質的合成。
鈣(Ca)：細胞壁的組成成分，防止細胞和細胞中的物質外滲。鈣對作物體內碳水化合物和含氮物質代謝作用有一定的影響，能消除一些離子（如銨、氫、鋁、鈉）對作物的毒害作用。鈣主要呈果膠酸鈣的形態存在於細胞壁的中層，能增強作物對病蟲害的抵抗力。
鎂(Mg)：葉綠素的中心元素，促進磷酸移動。鎂不僅是葉綠素的主要成分之一，還能促進磷酸酶和葡萄糖轉化酶的活化，有利於單糖的轉化，因而在碳水化合物代謝過程中起著很重要的作用。
硫(S)：蛋白質、胺基酸、維生素和酶成分。促進氧化還原、生長調節，參與葉綠素形成和糖類的代謝。硫是組成胺基酸、蛋白質、維生素和酶的成分。硫還參於葉綠素形成和體內的氧化還原等過程。
鐵(Fe)：氧化酶成分，對葉綠素的形成必不可少
錳(Mn)：酶的活化劑，葉綠體的成分。在葉綠素合成中起催化作用，與作物的光合、呼吸及硝酸還原作用都有密切的關係。
鋅(Zn)：碳酸酐酶組成成分，促進碳酸的分解，增強光合作用，參與生長激素先驅物質色氨酸的形成。在葉綠素合成中不可缺少。鋅是生長素合成、赤黴素的代謝、氮的代謝、葉綠素合成等重要參與元素，與作物光合、呼吸以及碳水化合物的合成、運轉等過程有關，能促進生殖器官的發育和提高抗逆。
銅(Cu)：酶的成分。葉綠素的形成必不可少。銅是作物體內各種氧化酶活化基的核心元素，在催化作物體內氧化還原反應方面起著重要作用。銅能增加葉綠體的穩定性，含銅酶與蛋白質的合成有關。
鉬(Mo)：硝酸還原酶的組成成分。參與維生素C的形成。鉬是作物體內碳酸酐酶的成分，參與硝態氮的還原過程。鉬還能提高根瘤和固氮能力。
硼(B)：參與水分、糖類及氮素代謝和細胞膜果膠形成。硼參與促進分生組織的分化，開花器官的發育和種子形成。硼能促進體內糖、澱粉的運轉，促進尖端組織健壯生長和生殖器官的發育完善，缺硼易引起花而不實。
氯(Cl)：參與澱粉、纖維素、木質素的合成，促進果實成熟。氯參與光合作用，調節細胞的滲透壓，並能增強作物對某些病害的抗性等。

以上元素雖為植物必須，但物極必反，營養需要平衡，施肥也需要有的放矢！
1.因土施肥：土壤的性質，特別是土壤中的養分形態及其含量，是影響肥料肥效的主要因素，土壤質地直接影響施肥。
2.因作物施肥：了解作物的生物學特性和對營養條件的要求，做到因作物合理施肥。
3.根據氣候特點施肥：氣候是影響土壤溫熱狀況、水分狀況和微生物活動的重要因素，因而就直接影響土壤的養分轉化和作物對養分的吸收。
4.有機肥料與無機肥料配合施用：有機肥料與無機肥料配合施用，可以取長補短，互促肥效。
5.基肥、種肥、追肥相結合：作物在整個生長發育過程中，不斷地要從土壤中吸收養料，必須按照作物生長發育特點採用不同的施肥方法。