農(nóng)用硫酸鎂是植物的必需營養(yǎng)元素，在植物的生理生化過程中扮演著重要角色。然而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鎂元素常常被忽視，造成缺鎂現(xiàn)象頻發(fā)，這與農(nóng)業(yè)從業(yè)者對鎂元素的片面認識有關(guān)。本文著重介紹植物對鎂的需求和吸收過程，以及鎂肥的施用，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導。

前言： 植物正常生長需要吸收大量的營養(yǎng)元素，必需營養(yǎng)元素缺乏會限制植物的生長潛力。在高等植物中，除了碳、氫、氧三種元素主要來自水和二氧化碳外，其它的必需營養(yǎng)元素則以無機離子的形式從土壤中獲取，稱為礦質(zhì)營養(yǎng)元素。

土壤中絕大多數(shù)養(yǎng)分最初來源于成土礦物的風化，而后參與到地球的生物-化學循環(huán)中?；谥参锏摹暗V質(zhì)營養(yǎng)學說”，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，增加礦質(zhì)營養(yǎng)元素的供應，會不同程度地提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。然而在高產(chǎn)農(nóng)業(yè)體系中，作物的大部分生物量離開了耕作區(qū)，養(yǎng)分從土壤到植物的單向遷移，使得通過施肥來補充土壤養(yǎng)分變得尤為重要。 在南方的經(jīng)濟作物區(qū)，氮、磷、鉀這些大量元素的施用量一般都非常充足，因營養(yǎng)元素缺乏引發(fā)生理障礙的，大都是中微量元素的缺乏所致。在南方經(jīng)作區(qū)的田間推廣中發(fā)現(xiàn)，植物鎂元素的缺乏癥狀在果樹和一些速生性的作物上比較普遍。南方的酸性紅黃壤、砂質(zhì)土，本身含鎂量低，而且降雨量大淋洗損失嚴重，造成土壤有效鎂含量低。加上南方土地復種指數(shù)高，養(yǎng)分的需求量大，而且養(yǎng)分投入不平衡也會影響鎂元素的有效性。因此了解植物的養(yǎng)分需求和養(yǎng)分吸收的生理過程，對于進行合理的養(yǎng)分管理非常必要。

   植物對鎂元素的需求量很大

通常將必需礦質(zhì)營養(yǎng)元素根據(jù)其在植物組織中的相對含量，劃分為大量元素、中量元素和微量元素，這是從宏觀的角度對礦質(zhì)營養(yǎng)元素的分類。不同礦質(zhì)營養(yǎng)元素在植物組織中的含量差異很大，但是各種礦質(zhì)元素對植物是同等重要、不可替代的。從表1中可以看出，在植物組織中，除了氮磷鉀以外，鈣、鎂等中量元素在植物組織中的含量也是非常高的，甚至在某些組織中要高于一些大量元素的含量。

  植物正常生長所需礦質(zhì)養(yǎng)分的平均含量

通常在制定作物養(yǎng)分管理方案時，需要參考作物的單位產(chǎn)量需肥量和產(chǎn)量水平。在高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中，要充分補充作物帶走的那部分養(yǎng)分，維持土壤養(yǎng)分的供應能力。自“測土配方施肥”實施以來，在養(yǎng)分管理上秉承“大量元素分期調(diào)控，中微量元素因缺補缺”的養(yǎng)分管理原則，根據(jù)土壤的供給能力和植物的養(yǎng)分需求進行合理施肥。

表2所示為根據(jù)相關(guān)資料匯總的不同作物的單位產(chǎn)量需肥量，從表中可以看出，植物對氮磷鉀以外的鈣、鎂的需求量其實也很大，只是通常土壤或者灌溉水中所含的鎂就能滿足生長，但在高產(chǎn)農(nóng)業(yè)體系中，如果還按照原來的中量元素的定義來進行施肥管理，在某些土壤上很容易發(fā)生鎂的缺乏癥狀，不利于產(chǎn)量的形成。

不同作物的單位產(chǎn)量需肥量（kg/1000kg）

不同作物對鎂的敏感程度也不一樣（表3），像柑橘、馬鈴薯等作物，對鎂很敏感，土壤中鎂不足時，很容易從葉片上觀察到缺鎂癥狀。大豆、葡萄及果樹等對鎂比較敏感的作物，施用鎂肥會帶來不同程度的產(chǎn)量和品質(zhì)提高。而水稻、小麥等作物對鎂不敏感。事實上，植物體內(nèi)鎂的臨界濃度因植物種類、品種、器官和發(fā)育時期不同而有很大差異，這些在進行鎂營養(yǎng)管理時，都是要考慮的因素。

不同作物對鎂元素的敏感程度

鎂元素的缺乏癥狀及發(fā)生原因

鎂在植物體內(nèi)易移動，植物缺鎂首先表現(xiàn)在中下部老葉片上。在雙子葉植物上，表現(xiàn)為脈間失綠，并逐步由淡綠色變成黃色或者白色，還會出現(xiàn)大小不一的褐色或者紫紅色斑點，但葉脈保持綠色，嚴重時出現(xiàn)葉片的早衰與脫落。禾本科植物表現(xiàn)為葉基部出現(xiàn)暗綠色斑點，其余部分淡黃色，嚴重缺鎂時，葉片褪色有條紋，葉尖出現(xiàn)壞死斑點。

作物缺鎂癥狀在果實或儲存器官膨大時容易發(fā)生。鎂在果實成熟過程中會向果實轉(zhuǎn)移，老葉和果實附近葉片先發(fā)黃，癥狀明顯。當種子萌芽和幼苗生長時鎂又被運送到需要的部位，因此在植物發(fā)育的初期一般不易出現(xiàn)缺鎂癥狀，缺鎂多發(fā)生在植物成長的中后期。若發(fā)生在后期通常不會影響產(chǎn)量太大，如果發(fā)生在初期，產(chǎn)量與質(zhì)量皆會受到嚴重影響。

蓮霧葉片缺鎂癥狀

植物鎂的缺乏通常有兩方面原因：一是土壤中鎂含量較低，不能滿足植物的養(yǎng)分需求；二是土壤中鎂含量并不低，但受到土壤中其它養(yǎng)分離子的相互作用，根系對鎂的吸收量低。

土壤中鎂含量低導致的缺鎂

據(jù)報道，我國土壤存在缺鎂（交換性鎂含量小于25mg/kg）的耕地比例達到36%，主要集中于長江以南地區(qū)，面積非常之大。土壤中的鎂最初來自土壤含鎂礦物的風化，因為成土母質(zhì)不同，所含的鎂元素庫容量也不同。南方土壤主要由花崗巖、紅砂巖及第四紀紅色黏土發(fā)育而來，本身含鎂量低。而由蛇紋石、白云石等成土礦物演化生成的土壤則鎂含量很高。

鎂離子在土壤中有三種存在形態(tài)，分別是礦物態(tài)鎂（存在于礦物晶格中的鎂）、交換態(tài)鎂（被土壤靜電荷表面吸附的鎂）和水溶態(tài)鎂（溶解于土壤溶液中的鎂）。礦物態(tài)鎂是土壤中鎂的主要構(gòu)成部分，約占土壤中鎂的70%-90%，礦物態(tài)鎂只有通過風化作用才能轉(zhuǎn)變成可被吸收的鎂，但風化是一個十分漫長的過程，所以礦物中的鎂基本上是無法為植物吸收利用的。交換態(tài)鎂和水溶態(tài)鎂則是可移動的，易被植物吸收，稱為有效鎂。

土壤中交換態(tài)鎂，鎂離子與土壤膠體的吸附力較弱，容易被置換下來進入土壤溶液，變成水溶態(tài)鎂，尤其是在南方酸性土壤上，土壤陽離子的活性很高，進入土壤溶液中的鎂離子，在多雨的條件下容易淋洗損失。砂質(zhì)土上，不僅養(yǎng)分含量低，而且更容易發(fā)生淋洗損失。

土壤養(yǎng)分豐缺參考指標（mg/kg）

對于土壤鎂本底值低、易發(fā)生流失的地塊，可以通過土壤檢測來確定土壤的養(yǎng)分狀況并合理施肥。根據(jù)土壤養(yǎng)分豐缺指標（表4），土壤交換性鎂含量低于25mg/kg時，土壤鎂含量低，會影響作物的正常生長；而有些需鎂量高的作物，土壤交換性鎂含量低于50mg/kg時，即需補充鎂。土壤營養(yǎng)診斷可作為重要參照依據(jù)，指導田間的養(yǎng)分管理。

土壤離子間相互作用導致的缺鎂

土壤各營養(yǎng)元素間存在相互作用，鎂離子是陽離子，土壤中其它陽離子的含量過高會抑制鎂離子的吸收，發(fā)生離子間的拮抗作用。在酸性土壤上，發(fā)生缺鎂癥狀可能不僅僅是因為土壤鎂含量低，還有可能是土壤中的H+、Al3+含量過高。在高產(chǎn)農(nóng)業(yè)體系中，鉀肥的大量投入是造成植物缺鎂的重要原因。

添加K+和Ca2+（0.25mM）對大麥苗吸收Mg2+的影響

 Schimansky等(1981)用大麥做的一個培養(yǎng)實驗，用28Mg做同位素標記，在培養(yǎng)液中添加鈣離子和鉀離子，一段時間后測定大麥根系和地上部的鎂離子含量。結(jié)果顯示（表5），相較于單獨供應鎂離子，增加鈣離子后大麥根系和地上部的鎂離子吸收量明顯下降，同時增加鈣離子和鉀離子供應，極大地減少了大麥根系和地上部中鎂離子的含量，表明Ca2+、K+等陽離子的存在抑制了根系對Mg2+的吸收。

哈密瓜葉片缺鎂早期癥狀

 鉀鎂拮抗的現(xiàn)象在田間經(jīng)常能觀察到。在海南的哈密瓜種植中，從留坐果枝到頂部葉片完全展開，這期間能觀察到植株的中下部葉片出現(xiàn)缺鎂斑駁的癥狀，在授粉后逐漸由底部葉片向上部葉片癥狀逐漸減輕直到解除。這種現(xiàn)象發(fā)生的原因有可能是，從留坐果枝時，開始施用高鉀的肥料，砂質(zhì)土中鎂離子含量本來就不高，大量鉀的投入抑制了鎂離子的吸收，而且這一時期植株沒有摘頂，新葉的展開需要相當數(shù)量的鎂，造成植株缺鎂。而在植株摘頂后，頂部葉面全部展開，此時根系吸收的鎂再分配到中下部葉片中，解除缺鎂癥狀。

哈密瓜正常葉片和黃化斑駁葉片

為了驗證以上推斷，在田間采集了三個哈密瓜品種的斑駁狀葉片和正常葉片，測定葉片干物質(zhì)中鉀鎂含量。從趨勢上可以看出，出現(xiàn)斑駁的葉片鉀的含量一般較高，而鎂的含量均低于正常葉片中的含量，說明鉀鎂離子間的相互作用導致了葉片出現(xiàn)缺鎂斑駁的癥狀。

哈密瓜葉片診斷結(jié)果

 除了鉀和鈣以外，土壤中過多的其它陽離子也會影響到鎂的吸收，例如Mn2+、NH4+等，同樣的同電荷的陰離子之間也存在類似的相互作用。其發(fā)生原因，與根系對養(yǎng)分離子的吸收機制有關(guān)。

根系對養(yǎng)分的吸收發(fā)生在根土界面上，養(yǎng)分離子的吸收實際上是穿透細胞膜的跨膜運輸，離子的跨膜運輸需要借助存在于生物膜上的轉(zhuǎn)運蛋白完成。轉(zhuǎn)運蛋白包括3種類型：通道（channel）、載體（carrier）和泵（pump）（如圖4所示）。沿著電化學勢梯度方向轉(zhuǎn)運的稱為被動運輸，不需要消耗能量，通過通道和載體擴散的屬于被動運輸；逆電化學勢梯度方向轉(zhuǎn)運的稱為主動運輸，需要消耗能量（ATP），通過離子泵轉(zhuǎn)運的屬于主動運輸。

生物膜上的轉(zhuǎn)運蛋白

一般Ca2+、Mg2+、K+等陽離子進入細胞是沿它們的電化學梯度進行的被動運輸（在外界離子濃度低時也可進行主動運輸），但K+和Ca2+主要通過通道蛋白進入細胞，Mg2+通過載體蛋白進入細胞。通道是一種類膜蛋白，它們在膜上形成選擇性的孔道，只要孔道開放，離子的跨膜運輸非常迅速；而載體蛋白沒有形成完全跨膜的孔道結(jié)構(gòu)，需要先與被運輸物質(zhì)結(jié)合，再發(fā)生構(gòu)象變化，最終將離子轉(zhuǎn)運到膜的另一側(cè)。載體運輸相較于通道運輸，速度很慢。

K+、Ca2+和NH4+等對Mg2+吸收的拮抗機理，在于競爭細胞內(nèi)部的負電勢，而Mn2+、Cu2+等離子對Mg2+的拮抗作用在于競爭結(jié)合位點，因此外界陽離子濃度較高時，會抑制根系對鎂離子的吸收。

 植物細胞中質(zhì)膜和液泡膜上的轉(zhuǎn)運蛋白

 綜上所述，在施肥時偏施鉀肥、銨態(tài)氮肥，以及施入大量的石灰調(diào)節(jié)土壤酸性，都有可能加劇植株缺鎂的現(xiàn)象。但不是所有的情況下陽離子間都是拮抗作用，在低濃度下反而會促進相互吸收。因此，在田間管理上注重養(yǎng)分的均衡施入顯得尤為重要。

植物鎂的補充途徑

鎂元素的補充，要根據(jù)植物發(fā)生缺鎂的原因采取針對性的措施。針對土壤缺鎂或者作物需鎂量大的情況，要適量補充鎂肥；針對土壤養(yǎng)分不平衡造成的缺鎂，除了要合理補充鎂肥外，還要控制其它養(yǎng)分的投入。

施用鎂肥

    鎂肥按照溶解性可分為水溶性、微溶性和難溶性鎂肥。水溶性硫酸鎂肥溶解快、易被植物吸收，如硫酸鎂、硫酸鉀鎂、氯化鎂等；微溶性鎂肥肥效慢，持效性長，如鈣鎂磷肥、白云石粉、磷酸鎂銨等；難溶性鎂肥，如蛇紋石、菱鎂礦等，是加工鎂肥和鎂鹽的原料，一般不做肥料直接施用。

選擇鎂肥的種類，要考慮作物的生育特征、土壤情況以及田間管理的便利性。對于長期作物或者作為基肥使用，可以選擇微溶性的長效鎂肥，如鈣鎂磷肥或磷酸鎂銨等，鈣鎂磷肥是堿性的，對于調(diào)節(jié)土壤酸性有一定的作用；對于短期作物或者作為追肥使用，可以選擇硫酸鎂、氯化鎂等，具有灌溉設施的地塊，可以結(jié)合灌溉系統(tǒng)施用。短期緩解植物的缺鎂癥狀，還可以通過根外追肥（葉面肥）補充鎂肥，硫酸鎂是常見的葉面鎂肥，市售的葉面鎂肥還有一些有機螯合/絡合的產(chǎn)品，例如糖醇鎂、LSA-鎂（木質(zhì)素磺酸絡合鎂）等，葉面吸收的效果更佳。

 鎂肥的施用量，要根據(jù)作物的需肥量、土壤的營養(yǎng)狀況、養(yǎng)分利用率和階段營養(yǎng)需求綜合來決定。生產(chǎn)上，一般基肥畝施用1-1.5kg Mg即可，發(fā)生缺鎂癥狀可每畝施用5-10公斤左右的硫酸鎂，再觀察效果。

3.2 均衡施肥

 鑒于K+、Ca2+、NH4+等多種土壤陽離子在濃度較高時對Mg2+的競爭性吸收抑制，在田間管理中要避免單次投入大量的上述養(yǎng)分，過量的養(yǎng)分不僅會加劇對其它營養(yǎng)元素的缺乏癥狀，而且過量施肥養(yǎng)分利用率低、易損失，對植株、土壤、環(huán)境以及生產(chǎn)成本都是負擔。

對于一些速生性的瓜果類，短期需鉀量高的作物，在補充大量鉀肥的情況下，要同時補充農(nóng)用硫酸鎂等其它元素，或者葉面補充鎂肥，保證鎂元素供應充足。利用石灰調(diào)節(jié)土壤酸性的，也要考慮到大量鈣的投入對其它營養(yǎng)元素的影響，適量增加鎂肥的投入，以維持土壤均衡的養(yǎng)分供應。