マグネシウム肥料の詳細分析
概要
マグネシウムは植物に不可欠な栄養素であり、植物の生理学的および生化学的プロセスにおいて重要な役割を果たしています。しかし、マグネシウムは農業生産においてしばしば無視され、その結果、マグネシウム欠乏現象が頻繁に発生します。これは、農業従事者におけるマグネシウムの一方的な理解に関連しています。本稿では、農業生産の指針として、主に植物のマグネシウム需要と吸収過程、およびマグネシウム肥料の施用について紹介します。
序文
植物の正常な成長には、多数の栄養素の吸収が必要であり、必須の栄養素が不足していると、植物の成長の可能性が制限されます。高等植物では、炭素、水素、酸素の3つの要素が主に水と二酸化炭素に由来することを除いて、他の必須栄養素はミネラル栄養素と呼ばれる無機イオンの形で土壌から得られます。
土壌中の栄養素のほとんどは、もともと土壌形成鉱物の風化に由来し、その後、地球の生物化学的循環に関与します。に基づく "ミネラル栄養理論" 現代の農業生産では、ミネラル栄養素の供給を増やすと、作物の収量がさまざまな程度に増加します。しかし、作物バイオマスの大部分が耕作地を離れる高収量の農業システムでは、土壌から植物への一方向の栄養素の移動により、施肥によって土壌の栄養素を補充することが特に重要になります。
南部の経済植栽地域では、窒素、リン、カリウムの施用量は一般的に非常に十分であり、栄養素の不足によって引き起こされる生理学的障害は、主に中および微量元素の不足によって引き起こされます。植物中のマグネシウムの欠乏は、果樹や南部の作付地域の畑に広がるいくつかの急成長作物で一般的であることがわかりました。中国南部の酸性の赤と黄色の土壌と砂質土壌はマグネシウム含有量が低く、降雨量が多いために溶脱損失が深刻であり、その結果、土壌中の利用可能なマグネシウム含有量が低くなります。さらに、南部の土地の高い二毛作指数と栄養素の大きな需要、および栄養素投入量の不均衡もマグネシウムの利用可能性に影響を与えます。したがって、植物の栄養要求と栄養吸収の生理学的プロセスを理解することは、合理的な栄養管理にとって不可欠です。
マグネシウムは植物からの需要が高い
必須ミネラル栄養素は、通常、植物組織中の相対的な含有量に応じて、大量元素、中量元素、微量元素に分類されます。これは、巨視的な観点からのミネラル栄養素の分類です。植物組織のさまざまなミネラル栄養素の含有量は大きく異なりますが、すべての種類のミネラル要素は等しく重要であり、植物にとってかけがえのないものです。表1からわかるように、N、P、Kに加えて、植物組織のカルシウムやマグネシウムなどの中程度の元素の含有量も非常に高く、一部の組織の多数の元素の含有量よりもさらに高くなっています。 。
表1通常の植物の成長に必要なミネラル栄養素の平均含有量
作物の養分管理計画の作成では、通常、肥料の要件と収量あたりの作物の収量レベルが考慮されます。高収量の農業生産システムでは、土壌養分の供給能力を維持するために、作物によって奪われた養分を完全に補充する必要があります。の実装以来 "土壌試験と式施肥"、の栄養管理の原則 "供給不足による多数の要素段階的規制、中程度および微量要素" 土壌の供給能力と植物の養分需要に応じて、順守し、合理的な施肥を行っています。
生産単位あたりの肥料消費量の関連データの要約に従って、さまざまな作物について表2に示されています。表から見ると、NPKが大きいよりも実際にはカルシウムとマグネシウムの需要に対する植物であり、通常は土壌または灌漑です。マグネシウムを含む水は成長に対応できますが、高収量の農業システムでは、肥料管理の元の定義の要素の量に従って実行された場合、マグネシウム欠乏症は、一部の土壌で簡単に発生する可能性があり、収量の形成を助長しません。
表2さまざまな作物の単位収量あたりに必要な肥料（kg / 1000kg）
マグネシウムに対するさまざまな作物の感受性も異なります（表3）。たとえば、柑橘類やジャガイモの作物はマグネシウムに非常に敏感です。土壌中のマグネシウムが不足していると、葉にマグネシウム欠乏の症状が見られやすくなります。マグネシウムに敏感な大豆、ブドウ、果樹の収量と品質は、マグネシウム肥料を適用することで改善できます。米や小麦などの作物はマグネシウムに敏感ではありません。実際、植物中のマグネシウムの臨界濃度は、植物の種、品種、器官、および発達段階によって大きく異なり、これらはすべてマグネシウム栄養の管理において考慮されるべき要因です。
マグネシウム欠乏症の症状と原因
マグネシウムは植物内で移動しやすく、植物中のマグネシウムの欠乏は最初に中葉と下葉に見られます。双子葉植物では、それは静脈間白化として現れ、薄緑色から黄色または白色に徐々に変化し、さまざまなサイズの茶色または紫がかった赤い斑点がありますが、静脈は緑色のままであり、重症の場合、早期の老化と葉の脱落があります。イネ科は葉の付け根に濃い緑色の斑点があり、残りは薄黄色です。重度のマグネシウム欠乏症では、葉が変色して縞模様になり、葉の先端に壊死性の斑点が現れます。
作物のマグネシウム欠乏症は、果物や貯蔵器官が腫れているときに発生する傾向があります。マグネシウムは成熟過程で果実に移行し、古い葉と果実の近くの葉が最初に黄色に変わり、症状は明らかです。種子の発芽や苗の成長の際、マグネシウムは必要な部分に運ばれるため、植物の発育の初期段階ではマグネシウム欠乏症の症状が現れにくく、マグネシウム欠乏症は主に植物の成長の中期から後期に発生します。後期に発生した場合、通常は収量にあまり影響を与えません。それが早い段階で発生した場合、歩留まりと品質の両方が深刻な影響を受けます。
図1ハスの葉のマグネシウム欠乏症の症状
植物中のマグネシウムの欠乏は、通常、2つの要因によって引き起こされます。1つは、土壌中のマグネシウムの含有量が少ないため、植物の栄養要求を満たすことができないことです。第二に、土壌中のマグネシウムの含有量は低くはありませんが、土壌中の他の栄養イオンの相互作用のために、根によるマグネシウムの取り込みは低いです。
土壌中のマグネシウム含有量が少ないことによるマグネシウム欠乏症
中国の耕作地の36％は、主に非常に広い地域をカバーする揚子江の南で、土壌中のマグネシウム欠乏症（交換可能なマグネシウム含有量が25mg / kg未満）を持っていると報告されています。土壌中のマグネシウムは、元々、母材が異なるためにマグネシウムの貯留容量が異なるため、土壌中のマグネシウム含有ミネラルの風化に由来します。南部の土壌は主に花崗岩、赤い砂岩、四次赤い粘土からできており、マグネシウム含有量が少ない。蛇紋岩やドロマイトなどの土壌形成鉱物に由来する土壌は、マグネシウム含有量が高くなっています。
土壌中のマグネシウムイオンには、ミネラルマグネシウム（ミネラル格子中のマグネシウム）、交換可能なマグネシウム（土壌静電荷の表面に吸着されたマグネシウム）、水溶性マグネシウム（土壌溶液に溶解したマグネシウム）の3つの形態があります。ミネラルマグネシウムは土壌マグネシウムの主成分であり、土壌マグネシウムの約70％〜90％を占め、ミネラルマグネシウムは風化によってのみ吸収性マグネシウムに変換されますが、風化は非常に長いプロセスであるため、ミネラルマグネシウムは基本的に不可能です植物に吸収され利用される。交換可能なマグネシウムと水溶性マグネシウムは移動性があり、植物に吸収されやすく、有効マグネシウムと呼ばれています。
土壌および土壌コロイド中の交換可能なマグネシウムおよびマグネシウムイオンの吸着能力は弱く、それらは土壌溶液に容易に置き換えられ、水溶性マグネシウムになりやすく、特に南部の酸性土壌では土壌の活動があります。陽イオンは非常に高いです。土壌溶液に入るマグネシウムイオンは、雨の条件下で簡単に洗浄されて失われます。砂質土壌では、養分含有量が少ないだけでなく、浸出損失が発生しやすくなります。
表4土壌養分量の参照指標（mg / kg）
土壌マグネシウムのバックグラウンド値が低く、損失が発生しやすい区画の場合、土壌の栄養状態は、土壌の検出と合理的な施肥によって判断できます。土壌養分存在量指数（表4）によると、土壌交換可能マグネシウム含有量が25mg / kg未満の場合、土壌マグネシウム含有量は低く、作物の正常な成長に影響を及ぼします。マグネシウムの需要が高い一部の作物では、土壌交換可能なマグネシウム含有量が50mg / kg未満の場合、マグネシウムの補給が必要です。土壌養分診断は、現場での養分管理を導くための重要な参考資料として使用できます。
土壌イオン相互作用によるマグネシウム欠乏症
土壌中の栄養素の間には相互作用があります。マグネシウムイオンは陽イオンです。土壌中の他の陽イオンの過剰な含有量は、マグネシウムイオンの吸収を阻害し、イオン間の拮抗作用が発生します。酸性土壌では、マグネシウム欠乏の症状は、土壌のマグネシウム含有量が少ないだけでなく、土壌のH +およびAl3 +の含有量が多いために発生する可能性があります。高収量の農業システムでは、大量のカリウム肥料が植物のマグネシウム欠乏の重要な原因です。
表5オオムギ実生のMg2 +吸収に対するK +およびCa2 +（0.25mm）の影響
オオムギを用いた培養実験では、28Mgを同位体として標識した培地にカルシウムイオンとカリウムイオンを添加して、オオムギの根と芽のマグネシウムイオンの含有量を一定期間後に測定しました。結果は（表5）、単一供給マグネシウムイオンと比較して、大麦の根と地上のマグネシウムイオンの取り込み後のカルシウムイオンの増加は明らかに減少し、供給カルシウムとカリウムイオンを増加させると、大麦の根系と地上の含有量が大幅に減少することを示しましたのマグネシウムイオンは、Ca2 +、K +カチオンの存在がマグネシウム2+の根吸収を阻害したことを示しています。
図2.ハミウリの葉のマグネシウム欠乏症の初期症状
カリウムとマグネシウムの拮抗作用は、しばしば野外で観察されます。海南省でハミウリを栽培していると、果実の枝が残ってから上葉が完全に膨らむまで、中葉と下葉にマグネシウム欠乏の症状が見られました。受粉後、症状は下葉から上葉へと徐々に減少し、緩和されました。この現象の原因は、果実の枝を残した状態で高カリウム肥料を施用した場合、砂質土壌のマグネシウムイオン含有量が高くなく、大量のカリウム投入によりマグネシウムイオンの吸収が阻害されたためと考えられます。さらに、この時期に植物はトップオフにならず、新しい葉の拡大にはかなりの量のマグネシウムが必要であり、その結果、植物のマグネシウムが不足していました。しかし、植物の上部が取り除かれた後、上部の葉は完全に広げられます。このとき、根系に吸収されたマグネシウムは中葉と下葉に再分配され、マグネシウム欠乏症の症状を和らげます。
図3通常のハミウリの葉（左）と黄ばんだまだらの葉（右）
以上の推論を検証するために、ハミウリ3品種の斑点状の葉と正常葉を野外で採取し、葉の乾物中のKとMgの含有量を測定した。傾向からわかるように、まだらの葉のカリウム含有量は一般に高く、マグネシウム含有量は通常の葉よりも低く、カリウムとマグネシウムイオンの相互作用がマグネシウム欠乏とまだらの葉の症状につながることを示しています。
表6ハミウリの葉の診断結果
カリウムとカルシウムに加えて、土壌中の他の陽イオンが多すぎると、Mn2 +、NH4 +などのマグネシウムの吸収にも影響します。同様に、同じ電荷を持つ陰イオン間にも同様の相互作用があります。その発生の理由は、根系の栄養イオン吸収メカニズムに関連しています。
根による養分吸収は、根と土壌の界面で起こります。栄養イオンの吸収は、実際には細胞膜を介した膜貫通輸送であり、イオンの膜貫通輸送には、バイオフィルムに存在するトランスポーターの助けが必要です。トランスポーターには、チャネル、キャリア、ポンプの3種類があります（図4を参照）。電気化学ポテンシャル勾配の方向に沿った輸送は受動輸送と呼ばれ、エネルギーを消費する必要はありません。チャネルとキャリアを介した拡散は受動輸送です。逆電気化学ポテンシャル勾配の方向への輸送は能動輸送と呼ばれ、エネルギー消費（ATP）を必要とし、イオンポンプを介した輸送は能動輸送です。
図4バイオフィルム上のトランスポーター（概略図）
一般に、Ca2 +、Mg2 +、K +およびその他の陽イオンは、電気化学勾配に沿った受動輸送を介して細胞に侵入します（能動輸送は、外部イオンの濃度が低い場合にも実行できます）が、K +およびCa2 +は主にチャネルタンパク質を介して細胞に侵入しますが、Mg2 +キャリアタンパク質を介して細胞に入ります。チャネルは、膜内で選択的なチャネルを形成する一種の膜タンパク質です。チャネルが開いている限り、膜を通過するイオン輸送は非常に高速です。ただし、キャリアタンパク質は完全に膜貫通型の細孔構造を形成していません。最初に輸送された材料と結合し、次に構造変化を起こし、最後にイオンを膜の反対側に輸送する必要があります。キャリア輸送はチャネル輸送に比べて遅いです。
Mg2 +吸収に対するK +、Ca2 +およびNH4 +の拮抗作用は、細胞内の負電位の競合にあり、Mg2 +に対するMn2 +およびCu2 +血漿の拮抗作用は、結合部位の競合にあります。したがって、外部陽イオン濃度が高いと、根によるMg2 +の吸収が阻害されます。
図5植物細胞の原形質膜と液胞膜上のトランスポーター
結論として、施肥中のカリウムおよびアンモニウム窒素肥料の部分適用、ならびに土壌の酸性度を調節するための大量の石灰の適用は、植物のマグネシウム欠乏の現象を悪化させる可能性があります。しかし、すべての陽イオンが拮抗的であるわけではありません。低濃度では相互吸収が促進されます。したがって、圃場管理における栄養素のバランスの取れた適用に注意を払うことは非常に重要です。
植物へのマグネシウム補給
マグネシウムを補うためには、植物のマグネシウム欠乏の原因に応じて的を絞った対策を講じる必要があります。土壌中のマグネシウムの不足や作物が大量のマグネシウムを必要とすることを考慮して、適切な量のマグネシウム肥料を追加する必要があります。土壌養分の不均衡によるマグネシウムの不足を考えると、マグネシウム肥料を合理的に補充し、他の養分の投入を管理する必要があります。
マグネシウム肥料の使用
マグネシウム肥料は、溶解度に応じて水溶性、難溶性、不溶性のマグネシウム肥料に分けられます。水溶性マグネシウム肥料は溶解が早く、硫酸マグネシウム、硫酸マグネシウムカリウム、塩化マグネシウムなどの植物に吸収されやすい。リン酸カルシウムマグネシウム肥料、ドロマイト粉末、リン酸マグネシウムアンモニウムなどの水溶性マグネシウム肥料は、肥料効果が遅く、効果が長続きします。蛇紋岩やマグネサイトなどの不溶性マグネシウム肥料は、マグネシウム肥料とマグネシウム塩を処理するための原料です。通常、肥料として直接施用することはありません。
マグネシウム肥料の選択は、作物の成長特性、土壌条件、および圃場管理の利便性を考慮する必要があります。長期作物の場合、またはベース肥料として、リン酸カルシウムマグネシウムやリン酸アンモニウムマグネシウムなど、溶解度の低い長時間作用型のマグネシウム肥料を選択できます。リン酸マグネシウムカルシウムはアルカリ性であり、土壌の酸性度を調節する上で特定の役割を果たします。短期間の作物やトップドレッシングとして、硫酸マグネシウムと塩化マグネシウムを選択できます。灌漑施設のある区画は、灌漑システムと組み合わせて適用することができます。植物のマグネシウム欠乏症の症状を短期的に緩和するために、外部の上部肥料（葉面肥料）を介してマグネシウム肥料を補給することも可能です。硫酸マグネシウムは一般的な葉のマグネシウム肥料であり、マグネシウム糖アルコール、LSA-マグネシウム（リグノスルホネート錯化マグネシウム）など、葉の吸収効果が高い葉のマグネシウム肥料の有機キレート/錯化製品がいくつか市場に出回っています。 。
マグネシウム肥料の施肥量は、作物の施肥量、土壌の養分状態、養分利用率、段階的な養分需要に応じて決定する必要があります。生産、一般的な基本肥料muの適用1-1.5kg Mg、マグネシウム欠乏症状は、muあたり5-10kgの硫酸マグネシウムに適用することができ、その後、効果を観察します。
バランスの取れた受精
K +、Ca2 +、NH4 +およびその他の高濃度の土壌カチオンによるMg2 +取り込みの競合的阻害を考慮すると、フィールド管理では上記の栄養素を大量に避ける必要があります。過剰な栄養素は、他の栄養素の不足を悪化させるだけでなく、栄養素の利用率を低下させ、過剰な施肥による損失を容易にします。それは、植物、土壌、環境、そして生産コストに負担をかけます。
短期間のカリウム需要が高い成長の早い果物やメロン、作物の場合、マグネシウムと他の要素を同時に補給するか、マグネシウム肥料を葉に補給して、カリウムが大量にあるときにマグネシウムの十分な供給を確保する必要があります肥料が追加されます。石灰を使用して土壌の酸性度を調整する場合、大量のカルシウム投入が他の栄養素に与える影響を考慮し、マグネシウム肥料の投入量を適切に増やして、土壌中の栄養素のバランスの取れた供給を維持する必要があります。
