鎳在地殼中含量是比較豐富的礦物元素之一,是一種銀白色金屬,1751年首先瑞典礦物學(xué)家克朗斯塔特分離出來(lái),研究學(xué)者同年又明確了鎳是人體需要的元素,主要是脲酶的輔基。由于鎳具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和延展性、難熔耐高溫、并具有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性、在空氣中不易氧化等特征。因此,是一種十分重要的有色金屬原料。
鎳參與植物
整個(gè)生命周期過(guò)程
1885年Forchhamer首次發(fā)現(xiàn)植物中存在鎳以來(lái),專(zhuān)家門(mén)進(jìn)行了許多研究。1970年明確鎳是低等植物如細(xì)菌、藍(lán)藻、綠藻必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。1983年Eskew等研究人員發(fā)現(xiàn),如果鎳對(duì)大豆生長(zhǎng)供給不夠,大豆體內(nèi)脲酶活性受到遏制,葉片中的尿素積累,會(huì)產(chǎn)生壞死現(xiàn)象。正是尿素過(guò)多引起的毒害作用,使得研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)鎳是高等植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素的證據(jù)。
到了20世紀(jì)80年代中期,Brown等研究人員發(fā)現(xiàn)鎳在植物體內(nèi)主要參與種子萌發(fā)、氮代謝、鐵吸收和衰老過(guò)程。許多植物缺乏鎳時(shí),不能夠完成生命周期,為此證明——鎳是植物生長(zhǎng)必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素。
根據(jù)科學(xué)家研究,我國(guó)土壤中全鎳的含量地區(qū)之間有比較大的差異,土壤鎳含量在3-162mg/kg,土壤平均值在29.3mg/kg,約高于土壤背景值26.9mg/kg。土壤背景值的鎳主要來(lái)自巖石風(fēng)化而來(lái)的成土母質(zhì)。成土母質(zhì)中鎳的含量,很大程度上決定了土壤中鎳含量。發(fā)育在酸性火成巖、砂巖和石灰?guī)r的土壤鎳含量一般在50mg/kg以下;發(fā)育在泥質(zhì)沉積巖和基性火成巖的土壤鎳含量在50-100mg/kg以上;發(fā)育于超基性巖火成巖的土壤鎳含量高達(dá)幾千mg/kg。
鎳能促生長(zhǎng)共代謝
鎳是脲酶和其他含鎳酶的組成成分,鎳植物體內(nèi)含量在0.05-05mg/kg,不同植物體內(nèi)的含量差別很大。關(guān)于鎳在植物體內(nèi)的生理功能,研究最多的是鎳在脲酶中的作用。脲酶是一種普遍存在于植物中的鎳金屬酶,鎳對(duì)于氨基酸水解形成的尿素和核酸代謝都是必要的,缺乏鎳酶都將導(dǎo)致葉片壞死損傷。Dixon等研究表明,鎳是脲酶結(jié)構(gòu)和動(dòng)力所必需,在脲酶里它與N-O-配合基縱向結(jié)合。多數(shù)高等植物都含有脲酶,尿素一般來(lái)自于酰脲和胍的代謝過(guò)程。缺乏脲酶活性的植物會(huì)在種子中累積大量尿素,或者在種子萌發(fā)時(shí)產(chǎn)生大量尿素,會(huì)嚴(yán)重影響種子出芽。所以,植物體內(nèi)的氮代謝過(guò)程中,脲酶起到非常重要的作用。此外,鎳能夠?qū)χ参锲鸬酱龠M(jìn)生長(zhǎng)的作用,科研人員在研究了一些禾本科植物大麥、小麥、燕麥等,得出鎳對(duì)禾本科植物生長(zhǎng)和代謝方面的作用,證明了缺乏鎳導(dǎo)致許多植物早衰及生長(zhǎng)受阻,提供鎳可以使大麥產(chǎn)量提高。同時(shí),鎳對(duì)植物根系吸收鐵有影響,可以促進(jìn)豆科和禾本科作物生長(zhǎng)。研究表明,豆科植物中根瘤里的含鎳量比根系多,在低鎳土壤中施用鎳可以提高大豆根瘤重量83%,使得大豆增產(chǎn)25%。
鎳肥施用方式靈活多樣
目前,常見(jiàn)的鎳肥有氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鎳。氯化鎳是綠色結(jié)晶性粉末,在潮濕環(huán)境下容易潮解,受熱脫水,溶于酒精、水和氫氧化銨,其pH值約為4;硫酸鎳是藍(lán)綠色結(jié)晶,正方晶系,溶于水,其水溶液pH值大約為4.5;硝酸鎳是碧綠色單斜板狀晶體,潮濕空氣里易潮解,易溶于水、酒精、液氨,水溶液pH值約為4。
鎳肥是微量元素肥料,可以進(jìn)行土壤施肥,具有用量少、專(zhuān)用性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn);也可以與大量元素肥料混合或者配合均勻施用于土壤表面,然后耕地入土,作為基肥,供應(yīng)植物整個(gè)生育期需要;鎳肥還可以直接噴施植物。譬如葉片施肥,可以把鎳肥配成稀溶液,一般濃度在0.1%,噴灑在植物葉片和莖上,也可與農(nóng)藥混用,更加方便。同時(shí),鎳肥能用作根部處理,將鎳肥調(diào)成稀泥槳,根部蘸上鎳肥泥,或者用營(yíng)養(yǎng)缽時(shí)添加鎳肥,有利于植物苗期生長(zhǎng)。除此之外,鎳肥還用作種子處理,在播種前將鎳肥附著在種子表明上,采取鎳肥拌種、浸種和包衣等方法。
鎳肥在國(guó)外研究比較成熟了,美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)把鎳列入植物必需營(yíng)養(yǎng)元素,我國(guó)研究論文也比較多,目前鎳對(duì)植物的作用機(jī)理比較明確,可以預(yù)見(jiàn),鎳肥的發(fā)展前景廣闊。