一、认识钙元素
钙(Calcium)是一种金属元素,原子序数为20,符号Ca,原子量40,在元素周期表中位于第4周期、第IIA族,跟常用的镁元素是一个“家族”。钙单质常温下为银白色固体,化学性质活泼,因此在自然界多以离子状态或化合物形式存在。
二、钙的工业、生活用途
1、钙的工业用途
用于与铝、铜、铅制合金,也用作制铍的还原剂、合金的脱氧剂、油脂脱氢等。也可用作合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。
2、钙的生理功能
钙是生物必需的元素。对人体而言,无论肌肉、神经、体液和骨骼中,都有用Ca2+结合的蛋白质。钙是人类骨、齿的主要无机成分,也是神经传递、肌肉收缩、血液凝结、激素释放和乳汁分泌等所必需的元素。钙约占人体质量的1.4%,参与新陈代谢,每天必须补充钙;人体中钙含量不足或过剩都会影响生长发育和健康。
现代医学研究证明,缺钙会造成人体生理障碍,进而引发一系列严重疾病。例如高血压、冠心病、尿路结石、结(直)肠癌、钙与肌肉收缩、手足搐搦症、骨质疏松等。
三、钙的植物营养功能
钙是动植物都必需的一种元素,在柑橘、葡萄等水果生产中,果树对钙元素的需求要远远大于大量元素磷,仅次于氮、钾,钙镁元素的充足与否,直接影响到水果的品质。柑橘的大量元素排序:氮>钾>钙>镁>磷,不同树龄对元素的吸收如下表:
1、植物体内钙的含量与分布
植物正常含钙量为0.1-5%,不同植物的含钙量不同,相同植物,不同器官的含钙量也不一样,一般根部、果实、籽粒含钙量较少,茎叶含钙较高(特别是老叶),这与植物对钙元素的吸收利用方式(质流)有关。
2、钙的植物营养功能
(1)、稳定细胞膜
钙能稳定生物膜结构,保持细胞的完整性,主要原因是钙能把生物膜表面的磷酸盐、磷酸酯与蛋白质的羧基桥接起来。其表现主要为
A、有助于生物膜选择性的吸收离子
B、增强作物对环境胁迫的抗逆能力,如干旱、热害(太阳果)、病虫害等
C、钙能减缓乙烯的合成,防止作物早衰
D、提高作物品质,延长储存期(缺钙引起的“糖心苹果”——储存期短)
(2)、稳固细胞壁
作物中绝大部分的钙以构成细胞壁果胶质的结构成分存在于细胞壁中,稳固细胞壁。缺钙容易使苹果的细胞壁解体,从而出现水心病(糖心)和腐心病。
(3)、促进细胞伸长和根系生长
由于缺钙会破坏细胞壁的黏结联系,抑制细胞壁的形成,并让原有的细胞壁解体,且缺钙不能形成细胞板,细胞的伸长和作物根系生长都会停止(跟钙离子浓度有关)。
植物顶端分生组织的生长必需钙,缺钙则细胞分裂受抑制或不能进行、果树根尖和顶芽生长停滞,根系萎缩,根尖坏死,影响根系生长。根系只有根尖那个小小的区域能吸收钙,所以,良好的根系对吸收钙很重要。
(4)、参与第二信使传递
钙能结合在钙调蛋白(CAM—个氨基酸组成的低分子量多肽)上对植物体内许多酶起活化功能,并对细胞代谢起调节作用。
(5)、渗透调节作用
在有液泡的叶细胞内,大部分钙离子存在于液泡中,对液泡内阴阳离子的平衡有重要贡献。
(6)、酶促作用
钙离子对细胞膜上结合的酶(如Ca-ATP)非常重要,它们主要的功能是参与离子和其他物质的跨膜运输。
3、作物缺钙的症状
钙的运输方式靠质流(叶片蒸腾拉力),所以钙在木质部的运输速度非常缓慢,经常导致果实缺钙。
作物的养分转运途径主要分为韧皮部运输和木质部运输,韧皮部主要由活细胞组成,营养元素在韧皮部中的运输是双向的,既可以向上运输,也可以向下运输。而木质部则主要是由无活性的细胞组成,营养元素只能借助叶片和果皮表面的蒸腾作用从根部往上拉,无法向下迁移。而钙的离子形态、大小以及其它因素导致它绝大部分只能通过木质部往上运输,在植物体内各个部位很难自由转运,基本上到达哪个部位,就只能停留在哪个部位。
植物对钙的吸收形式是质流,钙的运输靠的是蒸腾作用,所以说,整天晒大太阳的作物不容易缺钙。同样,因为叶片蒸腾比果面蒸腾强,往往是叶片不缺钙、树干不缺钙,只有果实缺钙。
需要指出的是,无机钙离子的移动速度非常缓慢,而且容易跟植物体内的草酸形成草酸钙沉淀。经科学监测,钙一天只能在柑橘树干移动5-10厘米,所以要提前使用钙肥,等到发现缺钙才补充,已经来不及了。
不同柑橘品种的最佳补钙时机:
(1)、柑橘缺钙
(2)、葡萄缺钙
(3)、石榴缺钙
三、钙肥产品:
最常见的钙肥是无机钙,包括硝酸钙、硝酸铵钙等,这些钙肥都属于无机钙,移动速度最慢,价格最便宜。经过科研人员们的艰苦努力,钙肥产品从无机钙一直发展到人工合成螯合剂、木质素磺酸盐、葡庚糖酸、EDTA(乙二胺四乙酸)、糖醇螯合,最终到现在的多羟基络合、类糖体技术。多羟基络合钙(美国)、类糖体钙(日本)的移动速度比无机钙快很多,除了木质部运输,还能从韧皮部运输,所以价格也最贵,一般用于叶面喷施,也可用于滴灌、喷灌。
螯合的目的是为了提高利用效率,包括其他微量元素,因为钙不仅能和植物里的草酸形成草酸钙,还会与土壤里的磷及其他元素形成沉淀,影响吸收效率。硼、钼元素目前不存在螯合的农用产品。螯的意思是螃蟹钳子(大夹夹),把那些金属离子夹住,不让它们被其他磷、土壤等吸附固定。
糖醇钙里最常见的糖醇原料主要有:木糖醇、乳糖醇、山梨醇、甘露醇、麦芽糖醇、赤藓糖醇等。根据韧皮对糖醇种类的亲和度,目前比较好的是赤藓醇,其次是甘露醇,当然价格也是比较高的。而亲和度和熬合能力最差的应该是山梨醇,价格比较便宜。这也是为什么同样都叫糖醇钙,而价格却相差很多的原因。
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