作物对养分的需求
出处：按学科分类—农业科学 农业出版社《化肥实用手册》第3页（3487字）
作物生长发育过程中，除了需要阳光、空气，水分和温度外，还需要多种营养元素。哪些营养元素是作物必需的，需要多少，何时需要以及如何被吸收。这些都是用好化肥的重要依据。
1．作物必需的营养元素 一般作物鲜体含有75%以上水分，余下的干物质主要由碳、氢、氧、氮和灰分组成，平均占作物体干重分别为45%、42%、6．5%、1．5%、5．0%。在5．0%的灰分中含有几十种元素，其中多数元素并非每种作物生长都必需的。
(1)作物必需营养元素有16种 碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、氯、铁、锰、锌、硼、铜、钼等16种元素是作物必需的营养元素。前9种占作物体干物重千分之几以上的营养元素叫大量元素，后7种占作物体干物重万分之几以下的叫微量元素。而氮、磷、钾三个元素作物需要量较多，但土壤中供应较少，往往需要以肥料形式加以补充，又通称为肥料三要素。
(2)作物必需营养元素的条件 作物必需营养元素一般应符合三个条件：①所有作物都是不可缺少的；②其他元素不可代替的；③对作物起直接营养作用。有人研究发现硅(Si)、钠(Na)、钴(Co)、硒(Se)、钒(V)、镍(Ni)等元素，对某些作物的生长也有良好的作用，甚至是不可缺少的，但还不能证实每种作物都是必需的，因此不列为作物必需的营养元素。氯元素在80年代才被确定为作物必需的营养元素，随着科学研究的进一步深入，今后也可能发现新的作物必需营养元素。
(3)作物必需营养元素是同等重要的 16种必需营养元素在作物体内有各自的生理功能。因此，它们是同等重要的，也是不可相互代替的。例如锌元素一般占作物干物重的十万分之二，但是如果缺少了它，作物就表现为植株矮小、节间缩短、小叶丛生、叶色褪绿。其他营养元素施用再多也不能弥补损失。有些元素化学性质相近，如钠和钾，在生理功能上也表现出有相互代替的趋势，但这只是暂时的，部分的，最多也只能起到延缓危害的作用。
(4)作物必需营养元素的含量 作物不同器官组织中各种营养元素含量都不同，就是同一部位，也受作物品种、发育阶段、栽培条件的影响。表1可以看作一般作物嫩芽和叶片中必需营养元素含量的趋势。
表1 嫩芽和叶片中必需营养元素的一般含量
* 均取小数点后二位
2．作物需求氮磷钾养分的大致范围 大量化验分析表明，一般氮和磷主要集中在籽粒中，钾和钙在秸秆中较多。表2中各种作物对NPK养分的大致带走量，包括百公斤产品及相应的地上茎叶所带走的养分总量。根茬物质残留于土层中，年年季季参于养分循环，故不再计算。事实上，由于农作物品种、施肥、浇水、耕作和环境条件的差异，同一作物所需养分量并不是恒值，差异颇大，有的甚至相差一倍多。所以表中的数据，仅表示各种作物对NPK养分需求量的大致范围，可洪半定量施肥参考，但不能作为定量施肥的计算数据，否则计算结果往往有很大的误差。
表2 每100公斤产品对养分的大致带走量(公斤)
注：综合资料
从表2中还可以看出各种作物不同的需肥特性，例如茶、麻、桑树以茎叶为收获对象的需氮素较多；禾谷类作物需氮、钾素较多，但也需要一定的磷素；根茎类作物，如甘薯、马铃薯应多施钾肥，以促进地下部分累积碳水化合物。豆科作物虽然需较多氮素，但由于根瘤有固氮作用，所以实际施氮量可以减少。以上各种作物的需肥特点，可供在合理施用氮、磷、钾化肥比例时参考。
3．作物吸收养分的阶段性 不同作物各生长发育时期吸收养分的比例不同，见表3。但有两个极其重要的时期：一是作物营养临界期，二是作物营养大量吸收期。
表3 几种作物不同生育期吸收氮、磷、钾的数量
(1)作物营养临界期 营养临界期多是作物生长发育的转折期，对养分的需求在绝对数量上并不多，但很迫切，如果缺乏此种营养元素，就会明显抑制作物正常的生长，此时造成的损失即使以后补施这种养分，也很难弥补。磷素营养临界期多在幼苗期，例如小麦在三叶期，玉米约在出苗后7天；大豆从幼苗到开花期间。这时种子中贮存的磷素已耗尽，根系弱而且多在土壤上层，吸收养分的能力较差，使幼苗期更易出现缺磷。所以，用磷肥作基肥或种肥是一项有效的增产措施。氮素营养临界期一般比磷素稍后一些，小麦多在分蘖到幼穗分化期；玉米在穗分化期；棉花在现蕾初期。
(2)作物营养大量吸收期 一般在作物生长发育的最旺盛期，对养分的需求在绝对数量和吸收速率上都是最高的。这时施足肥料可发挥较大增产潜力，也叫营养最大效率期。从表3看出，有的作物NPK营养大量吸收期在同一个生育期，有的不是。例如，水稻一般在分蘖初期至圆秆期，此时NPK养分吸收量均是最多的；玉米营养大量吸收期，氮素一般在孕穗期前后，钾素在开花期前后，磷素在乳熟期前后。作物在营养大量吸收期时，吸收的养分往往占全生育期吸收量的45%以上。例如，夏烟移栽后40—70天(或春烟45—75天)，吸收NPK养分分别占全生育期吸收量的45—50%、40—50%、45—60%；甘蔗伸长期分别占50—55%、65一70%、70—75%。
多年生果树比一年生作物的营养特点复杂。例如，苹果幼树期应控制氮肥，施足有机肥和磷肥，促根生长；结果初期要增施NPK化肥，加速树冠生长；结果盛期要满足果树对养分的需求，保持高产稳产；衰老期应加强氮素营养，有利树木更新。果树在一年不同季节对养分的要求也有所侧重，春季发芽主要依靠枝条里贮存的养分；生长前期要重施肥料；生长后期施肥要稳；生长停止后可增施磷钾肥，少施氮肥，以利于糖分积累，安全过冬。
作物营养虽有其关键时期和阶段性，但也不可忽视作物吸收养分的连续性。因此，在施肥实践中应施足基肥，重视种肥，并根据作物需肥特点和土壤供肥状况适时追肥。
4．作物吸收养分的方式 作物主要通过根部吸收养分，也可以通过叶面的表皮和气孔吸收离子和某些简单的分子。作物根系吸收养分有被动吸收和主动吸收两种。被动吸收是养分由浓度高的根际土壤扩散进入作物体，养分一般只能在细胞间自由进出，对所吸收养分无选择性；主动吸收的特点是养分可以从浓度低的土壤溶液中进入浓度高的作物细胞内，按照作物代谢作用的需要有选择性地吸收各种养分。
作物根系无论通过什么方式吸收养分，首先养分必须到达根系表面。土壤中的养分如何到达根系表面并被吸收，主要有以下途径：
(1)接触 根系本身的生长可以直接与土壤粒子表面的离子或溶液中的离子接触而获得养分，称为“截获”；或通过根细胞表面的氢离子与土粒表面吸附的和土壤溶液中的阳离子交换，而获得养分，又称为离子交换。
(2)质流 土壤溶液中的离子随水向根际流动，或随作物的蒸腾作用，把土壤溶液中养分带到根的表面。
(3)扩散 土壤溶液中的离子浓度不同，由浓的地方向根系周围稀的地方扩散。
以谷物为例，三种途径吸收NPK养分(%)大致如下：
根系获得养分：氮素以质流为主，钾素和磷素以扩散为多，磷素的接触吸收也很重要。这可为不同养分的合理施用方法提供参考。总的来说，创造良好的根系生长条件，改善土壤水分状况，提高养分浓度等措施，有利于根系对养分的吸收。