Analyse approfondie de l'engrais au magnésium
Abstrait
Le magnésium est un nutriment essentiel dans les plantes et joue un rôle important dans les processus physiologiques et biochimiques des plantes.Cependant, le magnésium est souvent négligé dans la production agricole, ce qui entraîne un phénomène fréquent de carence en magnésium, qui est lié à la compréhension unilatérale du magnésium chez les praticiens agricoles.Afin de fournir des orientations pour la production agricole, cet article présente principalement la demande de magnésium et le processus d'absorption des plantes et l'application d'engrais à base de magnésium.
préface
La croissance normale des plantes nécessite l'absorption d'un grand nombre d'éléments nutritifs, et le manque d'éléments nutritifs essentiels limitera le potentiel de croissance des plantes.Dans les plantes supérieures, à l'exception des trois éléments de carbone, d'hydrogène et d'oxygène proviennent principalement de l'eau et du dioxyde de carbone, d'autres éléments nutritifs essentiels sont obtenus à partir du sol sous forme d'ions inorganiques, appelés nutriments minéraux.
La plupart des éléments nutritifs du sol proviennent à l'origine de l'altération des minéraux formant le sol et participent ensuite au cycle biochimique de la Terre.Basé sur "théorie de la nutrition minérale" des plantes, dans la production agricole moderne, l'augmentation de l'offre de nutriments minéraux augmentera le rendement des cultures à des degrés divers.Cependant, dans les systèmes agricoles à haut rendement, où la majeure partie de la biomasse des cultures quitte la zone de labour, la migration unidirectionnelle des nutriments du sol vers la plante rend particulièrement important la reconstitution des nutriments du sol par la fertilisation.
Dans la zone de plantation économique du sud, la quantité d'application d'azote, de phosphore et de potassium est généralement très suffisante, et les désordres physiologiques causés par le manque d'éléments nutritifs sont principalement causés par le manque de milieu et d'oligo-éléments.La carence en magnésium dans les plantes s'est avérée courante dans les arbres fruitiers et certaines cultures à croissance rapide dans les champs se propagent dans la région de culture du sud.Le sol rouge et jaune acide et le sol sableux du sud de la Chine ont une faible teneur en magnésium, et la perte par lessivage est grave en raison des fortes précipitations, qui se traduisent par une faible teneur en magnésium disponible dans le sol.En outre, l'indice élevé de cultures multiples des terres du sud et la forte demande de nutriments, ainsi que le déséquilibre des apports en nutriments affecteront également la disponibilité du magnésium.Par conséquent, la compréhension des besoins en nutriments et des processus physiologiques d'absorption des nutriments par les plantes est essentielle pour une gestion rationnelle des nutriments.
Le magnésium est très demandé par les plantes
Les nutriments minéraux essentiels sont généralement classés en éléments en grande quantité, en éléments en quantité moyenne et en oligo-éléments en fonction de leur contenu relatif dans les tissus végétaux, qui est la classification des nutriments minéraux d'un point de vue macroscopique.Les teneurs en différents nutriments minéraux dans les tissus végétaux varient considérablement, mais toutes sortes d'éléments minéraux sont tout aussi importants et irremplaçables pour les plantes.Comme le montre le tableau 1, en plus de N, P et K, les teneurs en éléments moyens tels que le calcium et le magnésium dans les tissus végétaux sont également très élevées, voire supérieures aux teneurs en un grand nombre d'éléments dans certains tissus. .
Tableau 1 Teneur moyenne en nutriments minéraux nécessaire à la croissance normale des plantes
Les besoins en engrais et les niveaux de rendement d'une culture par rendement sont généralement pris en compte dans l'élaboration des plans de gestion des éléments nutritifs des cultures.Dans un système de production agricole à haut rendement, les éléments nutritifs emportés par les cultures doivent être entièrement reconstitués pour maintenir la capacité d'approvisionnement en éléments nutritifs du sol.Depuis la mise en œuvre de "analyse du sol et fertilisation par formule", le principe de gestion des nutriments "un grand nombre d'éléments de régulation par étapes, moyens et micro éléments en raison d'un manque d'approvisionnement" a été respectée et une fertilisation rationnelle a été effectuée en fonction de la capacité d'approvisionnement du sol et de la demande en nutriments des plantes.
Sont présentés dans le tableau 2 pour différentes cultures selon le résumé des données pertinentes de la consommation d'engrais par unité de production, peut être vu à partir du tableau, la plante à la demande de calcium et de magnésium en fait que le NPK est grand, juste généralement le sol ou l'irrigation l'eau contient du magnésium peut répondre à la croissance, mais dans un système agricole à haut rendement, si elle est effectuée conformément à la quantité d'éléments dans la définition originale de la gestion de la fertilisation,Une carence en magnésium peut facilement se produire sur certains sols et n'est pas propice à la formation du rendement.
Tableau 2 Engrais requis par rendement unitaire de différentes cultures (kg / 1000 kg)
La sensibilité des différentes cultures au magnésium varie également (tableau 3). Par exemple, les cultures d'agrumes et de pommes de terre sont très sensibles au magnésium. Lorsqu'il n'y a pas assez de magnésium dans le sol, les symptômes d'une carence en magnésium peuvent être facilement observés sur les feuilles.Le rendement et la qualité du soja, du raisin et des arbres fruitiers sensibles au magnésium peuvent être améliorés en appliquant un engrais à base de magnésium.Les cultures telles que le riz et le blé ne sont pas sensibles au magnésium.En fait, la concentration critique de magnésium dans les plantes varie considérablement selon l'espèce végétale, la variété, l'organe et le stade de développement, et ce sont tous des facteurs à prendre en compte dans la gestion de la nutrition du magnésium.
Symptômes et causes de la carence en magnésium
Le magnésium est facile à déplacer dans les plantes, et la carence en magnésium dans les plantes se manifeste d'abord dans les vieilles feuilles moyennes et inférieures.Chez les plantes dicotylédones, elle se manifeste par une chlorose interveinale, qui passe progressivement du vert clair au jaune ou au blanc, avec des taches brunes ou rouges violacées de différentes tailles, mais les veines restent vertes et, dans les cas graves, une sénilité prématurée et une perte de feuilles.Les Graminées présentent des taches vert foncé à la base des feuilles et jaune clair au reste. En cas de carence sévère en magnésium, les feuilles sont décolorées et striées, et des taches nécrotiques apparaissent à l'extrémité des feuilles.
Une carence en magnésium dans les cultures a tendance à se produire lorsque les fruits ou les organes de stockage sont gonflés.Le magnésium sera transféré au fruit au cours du processus de maturation, les vieilles feuilles et les feuilles proches du fruit jaunissent en premier et les symptômes sont évidents.Lors de la germination des graines et de la croissance des plantules, le magnésium est transporté vers les parties nécessaires, il n'est donc pas facile d'apparaître des symptômes de carence en magnésium au stade précoce du développement de la plante, la carence en magnésium se produit principalement au stade intermédiaire et tardif de la croissance des plantes.Si cela se produit à un stade avancé, cela n'affecte généralement pas trop le rendement. Si cela se produit à un stade précoce, le rendement et la qualité seront sérieusement affectés.
Fig.1 Symptômes d'une carence en magnésium dans les feuilles de lotus
La carence en magnésium dans les plantes est généralement causée par deux facteurs: premièrement, la faible teneur en magnésium du sol ne peut pas répondre aux besoins nutritifs des plantes;Deuxièmement, la teneur en magnésium du sol n'est pas faible, mais en raison de l'interaction d'autres ions nutritifs dans le sol, l'absorption de magnésium par les racines est faible.
Carence en magnésium due à la faible teneur en magnésium du sol
Il est rapporté que 36% des terres cultivées en Chine ont une carence en magnésium dans le sol (teneur en magnésium échangeable inférieure à 25 mg / kg), principalement dans le sud du fleuve Yangtze, qui couvre une très grande superficie.Le magnésium dans le sol est à l'origine dérivé de l'altération des minéraux contenant du magnésium dans le sol, car la capacité du réservoir de magnésium est différente en raison des différents matériaux d'origine.Le sol du sud est principalement développé à partir de granit, de grès rouge et d'argile rouge quaternaire et a une faible teneur en magnésium.Les sols dérivés de minéraux formant le sol tels que la serpentine et la dolomite ont une teneur élevée en magnésium.
Il existe trois formes d'ions magnésium dans le sol, à savoir, le magnésium minéral (magnésium dans un réseau minéral), le magnésium échangeable (magnésium adsorbé à la surface de la charge statique du sol) et le magnésium soluble dans l'eau (magnésium dissous dans la solution du sol).Le magnésium minéral est le principal composant du magnésium du sol, représentant environ 70% à 90% du magnésium du sol, le magnésium minéral ne peut être converti en magnésium absorbable que par les intempéries, mais le vieillissement est un processus très long, de sorte que le magnésium minéral est fondamentalement incapable être absorbé et utilisé par les plantes.Le magnésium échangeable et le magnésium hydrosoluble sont mobiles et facilement absorbés par les plantes, et sont appelés magnésium efficace.
La capacité d'adsorption des ions magnésium et magnésium échangeables dans le sol et le colloïde du sol est faible, et ils sont faciles à replacer dans la solution du sol et à devenir du magnésium hydrosoluble, en particulier dans le sol acide du sud, où l'activité du sol le cation est très élevé. Les ions magnésium entrant dans la solution du sol sont faciles à laver et à perdre dans des conditions pluvieuses.Sur les sols sableux, non seulement les teneurs en éléments nutritifs sont faibles, mais les pertes par lessivage sont plus susceptibles de se produire.
Tableau 4 Indices de référence de l'abondance des éléments nutritifs du sol (mg / kg)
Pour les parcelles à faible valeur de fond en magnésium du sol et sujettes à la perte, l'état nutritionnel du sol peut être déterminé par la détection du sol et une fertilisation rationnelle.Selon l'indice d'abondance des éléments nutritifs du sol (tableau 4), lorsque la teneur en magnésium échangeable dans le sol est inférieure à 25 mg / kg, la teneur en magnésium du sol est faible, ce qui affectera la croissance normale des cultures.Pour certaines cultures à forte demande en magnésium, un supplément de magnésium est nécessaire lorsque la teneur en magnésium échangeable dans le sol est inférieure à 50 mg / kg.Le diagnostic nutritionnel des sols peut être utilisé comme référence importante pour guider la gestion des nutriments sur le terrain.
Carence en magnésium due aux interactions des ions du sol
Il existe des interactions entre les éléments nutritifs du sol. Les ions magnésium sont des cations. Une teneur excessive en autres cations dans le sol inhibera l'absorption des ions magnésium et un antagonisme entre les ions se produira.Dans les sols acides, les symptômes de carence en magnésium peuvent survenir non seulement en raison de la faible teneur en magnésium du sol, mais également en raison de la teneur élevée en H + et Al3 + du sol.Dans les systèmes agricoles à haut rendement, une grande quantité d'engrais potassique est une cause importante de carence en magnésium chez les plantes.
Tableau 5 Effets du K + et du Ca2 + (0,25 mm) sur l'absorption de Mg2 + dans les semis d'orge
Dans une expérience de culture avec de l'orge, la teneur en ions magnésium dans les racines et les pousses d'orge a été mesurée après une période de temps avec l'addition d'ions calcium et potassium dans le milieu de culture marqué avec 28Mg comme isotopes.Les résultats ont montré que (tableau 5), par rapport aux ions magnésium à alimentation unique, l'augmentation des ions calcium après que la racine d'orge et l'absorption des ions magnésium aériens diminuent manifestement, et augmentent l'apport d'ions calcium et potassium, réduisent considérablement le système racinaire de l'orge et au-dessus du sol, la teneur en les ions magnésium indiquent que la présence de cations Ca2 +, K + a inhibé l'absorption racinaire du magnésium 2 +.
Figure 2. Premiers symptômes de carence en magnésium dans les feuilles de melon Hami
L'antagonisme du potassium et du magnésium est souvent observé sur le terrain.Lors de la culture du melon Hami à Hainan, les symptômes de carence en magnésium ont été observés dans les feuilles moyennes et inférieures de la plante depuis le moment où les branches du fruit ont été laissées jusqu'au moment où les feuilles supérieures étaient complètement développées. Après la pollinisation, les symptômes ont progressivement diminué des feuilles inférieures aux feuilles supérieures jusqu'à ce qu'elles soient soulagées.La raison de ce phénomène peut être que la teneur en ions magnésium dans le sol sableux n'était pas élevée lorsque l'engrais riche en potassium était appliqué lorsque les branches du fruit étaient laissées, de sorte que l'absorption des ions magnésium était inhibée par une grande quantité d'apport de potassium. De plus, la plante n'a pas pris le dessus à cette période et l'expansion des nouvelles feuilles a nécessité une quantité considérable de magnésium, entraînant une carence en magnésium dans la plante.Cependant, une fois le sommet de la plante enlevé, les feuilles supérieures sont complètement dépliées. A ce moment, le magnésium absorbé par le système racinaire est redistribué aux feuilles moyennes et inférieures pour soulager les symptômes d'une carence en magnésium.
Fig.3 Feuilles de melon Hami normales (à gauche) et feuilles marbrées jaunissantes (à droite)
Afin de vérifier l'inférence ci-dessus, les feuilles en forme de marbrure et les feuilles normales de trois variétés de melon Hami ont été collectées au champ et les teneurs en K et Mg dans la matière sèche des feuilles ont été déterminées.Comme le montre la tendance, la teneur en potassium des feuilles marbrées est généralement plus élevée, tandis que la teneur en magnésium est inférieure à celle des feuilles normales, ce qui indique que l'interaction entre les ions potassium et magnésium entraîne les symptômes d'une carence en magnésium et des feuilles marbrées.
Tableau 6 Résultats diagnostiques des feuilles de melon Hami
En plus du potassium et du calcium, trop d'autres cations dans le sol affecteront également l'absorption du magnésium, comme le Mn2 +, le NH4 +, etc. De même, il existe des interactions similaires entre les anions de même charge.La raison de son apparition est liée au mécanisme d'absorption des ions nutritifs du système racinaire.
L'absorption des nutriments par les racines se produit à l'interface de la racine et du sol. L'absorption des ions nutritifs est en fait le transport transmembranaire à travers la membrane cellulaire, et le transport transmembranaire des ions a besoin de l'aide de transporteurs existant dans le biofilm.Il existe trois types de transporteurs: canal, transporteur et pompe (comme illustré à la figure 4).Le transport dans la direction du gradient de potentiel électrochimique est appelé transport passif et n'a pas besoin de consommer d'énergie. La diffusion à travers les canaux et les porteurs est un transport passif.Le transport dans le sens du gradient de potentiel électrochimique inverse est appelé transport actif, qui nécessite une consommation d'énergie (ATP), et le transport à travers la pompe ionique est un transport actif.
Fig.4 Transporteurs sur biofilm (diagramme schématique)
Généralement, Ca2 +, Mg2 +, K + et d'autres cations pénètrent dans les cellules par transport passif le long de leur gradient électrochimique (le transport actif peut également être effectué lorsque la concentration d'ions externes est faible), mais K + et Ca2 + pénètrent principalement dans les cellules par le biais des protéines de canal, tandis que Mg2 + pénètre dans les cellules par des protéines porteuses.Les canaux sont une sorte de protéines membranaires qui forment des canaux sélectifs dans la membrane. Tant que les canaux sont ouverts, le transport des ions à travers la membrane est très rapide.Cependant, la protéine porteuse ne forme pas une structure de pores complètement transmembranaire. Il doit d'abord se lier au matériau transporté, puis subir des changements conformationnels et enfin transporter les ions de l'autre côté de la membrane.Le transport par transporteur est lent par rapport au transport par canal.
Le mécanisme antagoniste de K +, Ca2 + et NH4 + sur l'absorption de Mg2 + réside dans la compétition du potentiel négatif à l'intérieur des cellules, tandis que l'effet antagoniste du plasma Mn2 + et Cu2 + sur Mg2 + réside dans la compétition des sites de liaison. Par conséquent, lorsque la concentration de cations externes est élevée, l'absorption de Mg2 + par les racines sera inhibée.
Fig.5 Transporteurs sur les membranes plasmiques et vacuolaires des cellules végétales
En conclusion, l'application partielle d'engrais azotés de potassium et d'ammonium lors de la fertilisation, ainsi que l'application d'une grande quantité de chaux pour réguler l'acidité du sol, peuvent aggraver le phénomène de carence en magnésium des plantes.Mais tous les cations ne sont pas antagonistes, à de faibles concentrations favoriseront l'absorption mutuelle.Par conséquent, il est très important de prêter attention à l'application équilibrée des nutriments dans la gestion du champ.
Supplémentation en magnésium dans les plantes
Pour compléter le magnésium, il faut prendre des mesures ciblées en fonction des causes de carence en magnésium chez les plantes.Compte tenu de la carence en magnésium dans le sol ou la culture a besoin d'une grande quantité de magnésium, une quantité appropriée d'engrais de magnésium doit être ajoutée;Compte tenu de la carence en magnésium causée par le déséquilibre des nutriments du sol, il est nécessaire de compléter rationnellement l'engrais de magnésium et de contrôler l'apport d'autres nutriments.
L'utilisation d'engrais au magnésium
Les engrais de magnésium peuvent être divisés en engrais de magnésium solubles dans l'eau, légèrement solubles et insolubles en fonction de la solubilité.L'engrais de magnésium soluble dans l'eau se dissout rapidement et est facilement absorbé par les plantes, comme le sulfate de magnésium, le sulfate de potassium et de magnésium, le chlorure de magnésium, etc.L'engrais de magnésium micro-soluble, tel que l'engrais de phosphate de calcium et de magnésium, la poudre de dolomite, le phosphate de magnésium et d'ammonium, etc., a un effet d'engrais lent et un effet durable.Les engrais de magnésium insolubles, tels que la serpentine et la magnésite, sont la matière première pour le traitement des engrais de magnésium et du sel de magnésium. En général, il n'est pas appliqué directement comme engrais.
Le choix de l'engrais au magnésium doit tenir compte des caractéristiques de croissance des cultures, des conditions du sol et de la commodité de la gestion des champs.Pour les cultures à long terme ou comme engrais de base, un engrais de magnésium à action prolongée avec une légère solubilité, tel que le phosphate de calcium et de magnésium ou le phosphate de magnésium et d'ammonium, peut être choisi. Le phosphate de calcium et de magnésium est alcalin et joue un certain rôle dans la régulation de l'acidité du sol.Pour les cultures à court terme ou comme top dressing, le sulfate de magnésium et le chlorure de magnésium peuvent être choisis. Les parcelles avec des installations d'irrigation peuvent être appliquées en combinaison avec un système d'irrigation.Pour le soulagement à court terme des symptômes de carence en magnésium des plantes, il est également possible de compléter l'engrais de magnésium par un engrais de surface externe (engrais foliaire). Le sulfate de magnésium est un engrais foliaire de magnésium courant, et il existe sur le marché certains produits chélateurs / complexants organiques d'engrais foliaire de magnésium, tels que le sucre-alcool de magnésium, le LSA-magnésium (magnésium complexé au lignosulfonate), etc., qui ont un meilleur effet d'absorption foliaire. .
La quantité d'application d'engrais de magnésium doit être déterminée en fonction des besoins en engrais de la culture, de l'état nutritionnel du sol, du taux d'utilisation des nutriments et de la demande en nutriments au stade.Production, l'application de l'engrais de base générale mu 1-1,5 kg Mg, les symptômes de carence en magnésium peuvent être appliqués à 5-10 kg de sulfate de magnésium par mu, puis observer l'effet.
Une fertilisation équilibrée
Compte tenu de l'inhibition compétitive de l'absorption de Mg2 + par K +, Ca2 +, NH4 + et d'autres cations du sol à des concentrations élevées, une grande quantité des nutriments ci-dessus doit être évitée dans la gestion des champs. Un excès de nutriments aggravera non seulement la carence en d'autres nutriments, mais entraînera également un faible taux d'utilisation des nutriments et une perte facile en raison d'une fertilisation excessive.C'est un fardeau pour la plante, le sol, l'environnement et le coût de production.
Pour certains fruits et melons à croissance rapide et les cultures à forte demande de potassium à court terme, le magnésium et d'autres éléments doivent être complétés en même temps, ou l'engrais de magnésium doit être complété dans le feuillage pour assurer un approvisionnement suffisant en magnésium lorsqu'une grande quantité de potassium de l'engrais est ajouté.Lors de l'utilisation de la chaux pour réguler l'acidité du sol, il est nécessaire de prendre en compte l'influence d'une grande quantité d'apport de calcium sur d'autres nutriments et d'augmenter l'apport d'engrais au magnésium de manière appropriée pour maintenir un apport équilibré en nutriments dans le sol.
