图示法点拔与拓展“植物的矿质营养”知识.doc

点拔与拓展“植物的矿质营养”及典型例题剖析曾小军（江西省泰和县第二中学 343700）一矿质元素和必需元素关系矿质元素是除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素，我们就称为矿质元素 。矿质元素在土壤中主要以无机盐的形式存在；在植物体内主要以化合物的形式存在。植物体除了根以外，地上部分如叶片也能吸收矿质元素。必需元素是植物生长和发育所必需的、不可缺少的元素。目前已知有17种。如C、H、O属于必需元素，但不属于矿质元素。由于绿色植物通过光合作用从大气中的二氧化碳获得C和O，从根的吸水中获得H和O 。二衡量必需矿质元素的标准及研究方法衡量必需矿质元素3标准：缺乏该元素时，植物的生长发育发生障碍，且不能由其他元素来代替，即具有不可缺少性和替代性；缺乏该元素时，植物表现专一的病症，一旦补充，该病症是可以恢复的，即病症的专一性和可恢复性；该元素是直接影响植物的生长发育过程，即效果直接性。判断某元素是否属于必需矿质元素常用溶液培养法。溶液培养法是指用含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。该方法在设计中四注意：变量为含某元素的全营养液和无某元素的全营养液，而不是含某元素多少的的全营养液；选择人工配制的营养液才能实现对变量的控制；遵循单一变量的原则，其他条件相同，同时要满足植物正常生长的需要，如植株的大小、长势、种类；适宜的温度、光照；培养液的浓度要适宜，并向培养液中通入氧气（以加强根细胞呼吸作用，促进根对矿质元素的吸收），根据矿质元素具有病症的可恢复性，还需要在缺某元素的培养液中补充该元素，观察植株是否恢复正常状态。可见，该研究方法中涉及到空白对照（某元素的有、无）和自身对照（在同一对象上，实验前后之间的对照）。三根对矿质元素的吸收过程矿质元素一般存在于土壤中的无机盐里，只有溶解于水中形成离子才能被植物根尖吸收，植物根尖吸收矿质离子的主要部位是成熟区。图11 吸收的3个阶段 （如图1）首先矿质离子土壤里的扩散作用；其次交换吸附，是指根细胞表面所吸附的H+和HCO3与土壤溶液中的阳离子和阴离子发生交换的过程。结果使矿质离子达到根细胞表面，最后通过主动运输（需要载体和能量）进入根细胞内部（教材只涉及第3阶段 ）。如图22常见有关矿质元素离子吸收的坐标曲线解读（如图2）（1）根吸收矿质元素离子与溶液中离子浓度的关系：AB段表示在一定离子浓度范围内，根吸收离子的速率随离子浓度的增大而加快。BC段表示当离子浓度达到一定数值时，根对离子的吸收速率不再增加，这是由于根细胞膜上运输离子的载体数量有限。CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，影响根细胞正常的代谢活动，从而使离子吸收速率降低。如图3启迪：该曲线与可再利用的矿质元素（如K、N、P、Mg等）在植物体叶片内的含量随叶片年龄的变化曲线相似。（2）根吸收矿质元素离子与氧分压的关系（如图3）：A点表示在氧分压为0时，根对离子仍具有一定的吸收量，这是由于根细胞无氧呼吸提供能量。AB段表示在一定范围内，根吸收离子的速率随氧分压的升高而加快，这是由于有氧呼吸加强，产生的能量增多。BC段表示当氧分压达到一定数值时，根吸收离子的速率不再加快，这是由于根细胞膜上载体数量有限。所以根对离子的吸收具有载体饱和效应，同时与呼吸作用密切相关，是一个主动运输过程。（3）小結植物吸收矿质离子的影响因素：内因是植物吸收矿质离子的种类和数量，主要取决于植物的遗传性，表现出根的选择性吸收的特点；外因受温度、氧气、PH值、土壤中溶液浓度的影响。四.植物根对水分的吸收、对矿质元素离子的吸收是两个相对独立的过程 原理与过程吸收动力吸收特点矿质元素离子的吸收交换吸附和主动运输完成细胞呼吸作用产生的ATP 选择吸收与细胞膜上载体的种类和数量多少有关水分的吸收液泡形成前：吸胀吸水；液泡形成后：渗透作用吸水蒸腾作用形成的蒸腾拉力；细胞内外溶液的浓度差 受细胞内外溶液浓度的影响相关性一是矿质元素必须溶解于水中，以离子形式才能被吸收。二是矿质离子的吸收可增大细胞液的浓度，有利于水分的吸收。三是吸收的主要部位都在根尖成熟区，运输途径相同导管，运输的动力都是蒸腾作用。五矿质元素的运输和利用运输：矿质元素进入根尖成熟区表皮细胞以后，随水分运输 利用：矿质元素在植物体内转移的特点是从代谢不旺盛的部位（如老叶）移向代谢旺盛的部位（如嫩叶）。不同的矿质元素在植物体内的利用有差异，有些可重复利用，有些只能利用一次。根据各种元素的不同作用，在农业生产中要进行合理施肥。存在形式离子不稳定的化合物稳定的化合物移动情况容易移动可以转移不能转移利用情况反复多次一次集中部位大多分布于分生区和幼叶等代谢旺盛的部位大多分布于分生区和幼叶等代谢旺盛的部位往往在越老的器官中含量越多缺乏时受害部位老老幼嫩举例KK、P、MgCa、Fe五典型综合例题剖析例 在适宜温度下，采用完全营养液培养黄瓜幼苗，研究营养液中氧含量变化对K吸收速率的影响。实验结果如下图，分析并回答下列问题。（1）黄瓜幼苗根系细胞吸收K的方式是 ，图中ab段为此提供的依据是 ，表明该过程需要 。曲线bc段限制K吸收速率的内在因素是 。（2）植物的生长都有一个最适温度。在氧含量等条件稳定、适宜的情况下，研究在1040范围内的温度变化对黄瓜幼苗K吸收速率的影响，预期K吸收速率变化的趋势是 。（3）如用缺少某种矿质元素的营养液培养一段时间后，黄瓜幼苗的茎尖和新生嫩叶首先出现坏死斑点，则缺乏的元素可能是 。 解析：本题考查的知识点是植物矿质元素的吸收、利用及影响因素。植物细胞对矿质元素吸收过程是一个需要载体协助、消耗ATP的主动运输过程。影响ATP形成的因素均可影响对矿质元素的吸收，如氧分压、温度等。当氧分压较低时、产生ATP较少时，ATP是限制吸收矿质元素的制约因素，此时载体“闲着”没有参与主动运输。当氧分压较高时、产生ATP较多时，膜上某种离子载体完全参与主动转运矿质离子的过程，因而此时载体数目成为吸收矿质离子的限制因素。温度影响酶的活性，从而影响呼吸作用ATP的形成,进而影响矿质元素的吸收。在一定范围内，随温度的升高而升高；超过最适温度，随温度的升高而降低。吸收后的矿质元