微量元素大揭秘——硼在作物生长中的作用

世界各地的农民正面临着与日俱增的压力，他们需要提升作物的可持续性，改进肥料使用率，当然最重要的还有提高产量。面对这些不同的压力，研究影响作物生长和产量的所有因素比以往任何时候都更加重要。

微量元素至关重要

想要大田作物充分发挥其潜力，仅仅考虑氮、磷、钾（NPK）是不够的。包括硼（B）在内的微量元素同样至关重要。近年来，微量元素缺乏症的发生率有所增加。在巴西，高达60%的草原土壤被认为缺硼。这在一定程度上是由集约化种植、表层土壤因侵蚀而流失、微量元素因淋洗而流失、酸性土壤石灰化、农家肥使用减少而改用化肥、提高化肥纯度以及利用边际土地进行作物生产而导致的。

土壤中的硼元素

硼主要以硼酸（H₃BO₃）的形式存在于土壤中。这也是它被植物根部吸收的形式。但植物对硼的吸收利用率受到不同因素的影响，包括土壤pH值、土壤水分含量以及土壤中钙和氮的水平。此外，过量的降雨或灌溉亦会从土壤中将硼滤出。硼通过土壤中的有机物分解进入土壤。土壤的质地也影响硼的吸收利用。特别是在有机质含量低的沙质土壤中，这种元素的缺乏变得尤为显著。

影响硼吸收利用的因素

在向土壤中施用硼时，土质非常重要。对于粘土或有机物含量高的缺硼土壤，或已石灰化的土壤，建议施用更高剂量的硼。这是由于土壤对硼的吸附会使得植物根部吸收不到硼。

土壤的pH值也会影响硼的吸收。pH值为5到7之间是作物吸收硼的理想范围，在这种条件下，硼大部分保持在未解离的硼酸状态。如高于这个范围，pH值处于6到9之间，硼会被铁和铝的氧化物吸附。在石灰化或pH值较高的土壤中，硼会与碳酸盐结合，以硼酸钙的形式沉淀，或者被吸附到碳酸钙中，植物无法吸收利用。

一般来说，植物所需的大部分硼都是由有机物提供的。有利于植物通过有机质分解获得硼的土壤条件是高温、土壤潮湿、微生物活动和土壤透气性。

土壤水分可能成为植物吸收硼的限制因素。硼存在于土壤溶液中。在干燥的条件下，土壤中的水分较少，因此植物的根无法吸收硼。此外，干燥使得有机物的矿化降低，从而进一步降低了硼的可吸收性。

强降水会导致淋洗风险，尤其是在沙质土壤中，硼可能从植物根系中淋出，这一情况在未加石灰的土壤中更为显著。

植物中的硼

一旦被根系吸收，硼在植物的木质部中，会由根系向地上部进行单向输送。而在负责将叶片产生的营养物质输送到植物其他部分的韧皮部中，硼被认为实际上是不可移动的。这意味着缺硼症状出现在幼嫩组织的生长点。

硼在植物中的作用

硼是实现多种植物功能的关键，包括:

• 质膜稳定性
• 核酸代谢
• 糖分输送
• 生长素调节
• 组织分化
• 根系伸长
• 酚类化合物的合成
• 生物固氮
• 花粉管生长

如植物在新生组织和顶端分生组织中出现缺硼症状，会导致植株瘦小，叶片变形，甚至顶芽死亡，造成作物减产。

硼的毒性

植物也容易受到过量硼的影响，甚至导致硼中毒。这在干旱地区更为常见：如土壤矿物质来源为海洋的地区，或是在土壤或叶面施用过量硼肥的地方。硼中毒的症状包括斑驳的黄化，及随后由于较大蒸腾作用而产生的老叶边缘的坏死斑。

使用硼减轻铝的毒性

由于土壤酸度的影响，热带土壤对作物的生长和定植有一定的限制。铝是酸性成分中制约作物产量的主要因素之一。铝除了对植物具有毒性外，在土壤溶液中，它还会减少细胞分裂，抑制根系的生长，从而产生更厚、变形和脆弱的根系。铝还会干扰DNA合成，减少细胞分裂和复制，改变细胞膜的通透性，改变线粒体和高尔基复合体的功能，从而抑制植物的生长发育。

由于硼在维持细胞膜和细胞壁方面的作用，有人提出使用硼来减轻铝的这些负面影响。硼还促进了根系附近的蛋白质和果胶化合物的形成，提高了植物对铝毒害的耐受性。事实上，有研究表明，在铝溶液中加入硼后，柑橘根系的体积增大69%。进一步研究还表明，在高铝条件下，硼能刺激抗氧化系统，特别是过氧化氢酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶，从而减少铝对根系的影响，降低铝在叶片和根系中的浓度。

土壤分析

土壤分析对评估土壤中养分的有效性很重要。虽然土壤分析的使用仍然受到限制，但其在显著提高产量方面的应用正在增加。土壤分析表明，土壤中硼含量通常在7 ~ 80 mg/dm³之间变化，但由于土壤植物系统中硼的动态变化，只有含量在0.1 ~ 3 mg/dm³之间的硼才能被作物吸收。

表1：巴西土壤中的硼含量分类

在巴西大草原和圣保罗（SP），高达90%的土壤的硼含量低于或处于平均水平（见表1）。大多数种植手册建议，作物在巴西土壤中种植的硼含量应接近0.6 mg/dm³；南部各州例外，因其土壤中有机物含量较高导致硼含量较低（见表2）。在2016年的大豆产量竞赛中，结果表明，产量在78袋/公顷（4680 kg/公顷）以上的地区，在深度为0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm的土壤中，硼含量分别高于0.8和0.7 mg/dm³。这凸显了硼对提升产量的重要性，也鼓励了更多种植户使用硼肥产品。

表2：巴西土壤的推荐硼含量

硼肥来源

大多数硼肥的含硼量约为10%。然而，如前所述，产品的形态会对硼的吸收率产生影响。硼的主要来源有：无辉石、硅柱石、水硼矿和角晶石。这些来源的溶解性和稳定性如下图1所示。除了这些不同矿石之间的特性差异外，同种矿石群内部也存在差异。生产过程会影响硼肥在田间施用的溶解度，从而影响植物对硼的吸收率。因此，虽然不同的产品可能含有相似的硼含量，但在植物的硼吸收率上，可能存在很大差异。

图1：不同硼肥来源的溶解性和稳定性

以硼钠钙石为例，常用的两种制造工艺是煅烧或酸化。煅烧使用高温干燥原料，目的是通过脱水来增加肥料中的硼含量。虽然这些肥料的硼浓度通常较高，约为12-15%，但其溶解度通常较低，这意味着硼不太容易被植物吸收。

以化创新农业的多款不同类型的肥料中添加了各种比例的硼元素，满足不同类型的作物在不同阶段对硼的需求，助力提升作物品质与产量。更多作物营养方案请咨询当地农技部门或联系以化技术人员。