植物的矿质营养同步导学.doc

第五节 植物的矿质营养问题导引1.研究某矿质元素是否是植物必需的矿质元素的方法是什么2.农民常说：“锄地出肥”这一俗语的道理是什么?3.秋种大白菜是吃白菜外部叶片好,还是吃心好?为什么?知识梳理一、植物必需矿质元素1.矿质元素的概念矿质元素是指除了_以外，主要由_从土壤中吸收的元素。2.植物必需矿质元素(1)概念：对植物正常的_不可缺少的矿质元素。某一种矿质元素是否是植物生活所必需的，可通过_进行验证。(2)种类：(14种)大量元素：_。微量元素：_。思考：怎样证明氮元素是小麦必需的矿质元素?知识深化植物必需的矿质元素的确定哪些元素是植物体必需的?哪些元素虽然存在于植物体内，但不是植物所必需的?为此科学家通常采用缺素(溶液)培养法，即培养液中除了缺少某一种元素之外，其他与完全培养液(含有植物生长发育所需所有的元素的培养液)相同。要将同样大小和长势的两组植物，一组栽在完全培养液中，另一组栽在缺素培养液中，在温度、水分、光照等其他条件均完全相同的且适宜的条件下培养一段时间后，与在完全培养液中生长的一组相比较，若两组植物生长情况相同，证明所缺少的元素是非必需元素；如果表现出缺乏症，说明所缺少的元素是必需元素。例释1目前，科学家确定植物必需的矿质元素有14种，下列属于矿质元素的一组是 ( )A.N、P、O、Mg B.N、P、S、HC.K、Ca、Mg、Ni D.C、H、O、N解析：矿质元素是指除了C、H、O以外由植物根系从土壤中吸收的元素。而A项中含O，B项中含H，D项中含O，都不符合矿质元素的概念，更不符合必需矿质元素的概念。答案：C。例释2为确定某种元素是否为植物所必需，用缺少该元素的“完全培养液”进行培养，应该 ( )A.以土壤为基质盆栽，加上述营养液B.大田种植，浇上述营养液C.以沙土为基质，加上述营养液D.只用上述营养液，不用基质解析：A选项以土壤为基质，而土壤中含有多种元素，因而不能采用；B选项实际上与A选项是一样的，大田种植就是以土壤为基质；C选项以沙土为基质，沙土含有其他元素，也不能采用。由此可见，正确的应当是D选项，只用上述营养液培养，不用任何基质，以确保实验的精确性。答案：D。例释3几十年前，新西兰一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量的氮、磷、钾肥也无济于事。后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛。原来，这小片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋踩过的地方，牧草长得绿油油的。经过科学家们的分析和化验，一公顷牧草只要150g钼就足够了。下列关于这一现象的解释，不正确的是 ( )A.钼是植物必需的矿质元素B.钼属于植物必需的微量元素C.钼在植物生长发育过程中的作用不可代替D.钼是一种高效肥料，只要有了钼，植物就能正常生长解析:原来长势不良的牧草，在施氮、磷、钾肥无济于事的情况下,被钼矿矿工踩过的地方“长得十分茂盛”，这说明矿工经过时留下的钼矿粉对牧草的生长发育起着十分重要的作用，而且这种作用是不可替代的，由于植物对钼的需要量很少，它在植物内含量很少，因此钼是一种植物必需的微量矿质元素。答案：D。二、根对矿质元素的吸收1.矿质元素被吸收的形式矿质元素是以_的形式被_吸收的。2.矿质元素被吸收的方式根吸收矿质离子的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白的协助，而且需要消耗细胞呼吸作用释放的_，因此，这是二个_的过程。3.根吸收矿质离子与吸水的关系成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个_的过程。思考：从哪些方面可以说明植物对水分的吸收和矿质元素的吸收是相对独立的过程?4.植物吸收矿质元素的部位植物体除了根以外，地上部分也能吸收矿质元素，其中，_是植物体地上部分吸收矿质元素的主要部位。根外施肥具有_等优点。知识深化l.影响植物根吸收矿质元素的因素土壤溶液中的矿质营养，是以离子形式被根吸收的。植物吸收矿质离子的种类和数量受各种内外因素的影响。(1)内部因素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。由于不同生物的遗传物质(DNA)不同，控制合成的载体及根细胞膜上载体种类和数量的不同，因而根吸收矿质元素的种类和数量就不同，从而表现出根的选择性吸收的特点。如有实验表明，番茄与水稻相比，番茄吸收钙、镁较多。吸收硅较少；水稻吸收硅较多，吸收钙、镁较少。(2)外部因素温度：在一定范围内，根系吸收矿质离子的速率，随土壤温度的升高而加快。这主要是由于温度影响根的呼吸速率，从而影响根的吸收。但温度过高(超过40)，一般吸收离子的速度下降。氧气：在一定范围内，氧气供应越多。根系吸收矿质离子越多。氧气主要是通过影响根细胞的呼吸作用，进而影响根对矿质元素的吸收。因此，土壤通气不良，会影响根系对矿质元素的吸收。氧气浓度与根吸收矿质离子的速率可表示如下图：关于上图的解释：a.AB段表示在一定的范围内，根吸收矿质元素离子的速率随氧气浓度的升高而加快。b.BC段表示当氧气浓度增大到一定值时，根吸收离子的速率不再随氧气浓度升高而加快，这是由于根吸收离子不仅与细胞呼吸有关，还与根细胞膜上载体的数量有关。土壤溶液浓度的影响。在土壤溶液浓度较低时，随溶液浓度的升高，根对离子的吸收量随之增多；当溶液达到一定浓度后，根对离子的吸收量就不再随之增多，此时细胞膜上的离子载体全部参与主动运输过程而达到饱和状态。当土壤溶液浓度过高时，由于细胞失水影响了植物细胞的正常代谢活动，使根对离子的吸收速率下降。见图示如下：a.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。b.BC段表示当离子浓度增大到一定数值时，根的吸收速率不再增加，这是由根细胞膜上载体的数量决定的。c.CD段表示当离子浓度过高时，将会使根细胞失水，从而影响根细胞正常的代谢活动，使离子吸收速率下降。例释4植物对外界离子的吸收具有选择性，这与 ( )A.溶液中不同离子的数量有关B.植物细胞渗透压变化有关C.植物细胞的呼吸强度有关D.细胞膜上不同载体数量有关解析：植物时外界离子的吸收是依靠细胞膜的功能特性来完成的，对离子吸收的种类和数量取决于细胞膜上运载蛋白的种类和数量。答案：D。例释5对绿色植物自身来说，制约其吸收矿质元素离子的因素有 ( )根细胞呼吸作用的强弱根细胞内细胞液浓度 植物的蒸腾作用 物种自身的遗传性A. B. C. D.解析：本题考查影响矿质元素离子吸收的因素。矿质元素离子的吸收是主动运输过程，主动运输需要的ATP由根细胞的呼吸作用提供；主动运输过程需要的载体，其性质是蛋白质，蛋白质的合成受遗传物质控制，不同生物具有不同的DNA。因此载体的种类具有物种的遗传性。答案：D。2.为什么说根吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程?根对矿质元素的吸收和对水分的吸收，既有区别又有联系。区别是：(1)矿质元素与水分进入根细胞的方式不同。水分是通过自由扩散进入细胞；矿质元素离子是通过主动运输进入细胞。(2)吸收的动力不同。吸收水分的动力是蒸腾作用形成的拉力和根细胞与环境之间的浓度差；吸收矿质离子的动力主要是消耗根细胞呼吸作用产生的ATP。联系是：(1)矿质元素必须溶于水才能被根细胞吸收。(2)矿质元素在植物体内的运输是随着水分的运输到达植物体的各部分。(3)矿质元素被根细胞吸收后，又会影响到细胞内外溶液的浓度，从而影响根对水分的渗透吸收。因此，根吸收矿质元素离子和吸收水分是两个相对独立的过程。例释6有人用化学方法分析了大麦幼苗在0和16条件下，根吸收水分的量与吸收矿质元素的量，其结果如下图所示：(1)试问：根吸收矿质元素的量与吸收水分的量之间呈什么关系?_(2)这说明根对矿质元素的吸收和对水分的吸收是两个_过程。这是因为在一般情况下，根吸水主要是由_引起的；而根吸收矿质元素则是以_为主的过程。答案：(1)不成比例(或无直接依赖关系) (2)相对独立 蒸腾作用散失水分所产生的拉力(或蒸腾拉力) 主动运输(或主动吸收)三、矿质元素的运输和利用1.矿质元素的运输矿质元素进入_表皮细胞以后。随着_最终进入根尖内的_，并且进一步运输到植物体的各个器官中。思考：既然植物体内矿质元素的运输是随水分运输到各个器官中，那么矿质元素的运输动力是什么?2.矿质元素的利用能被再度 离子状态：如_利用的元素 形成不稳定化合物： 如_不能再度利用的元素：进入植物体以后，形成 _化合物，如_知识深化矿质元素在植物体内的存在形式及其利用情况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转移可以转移不能转移利用情况多次多次一次集中部位大多分布于分生区和幼叶等代谢较旺盛的部位往往在越老的器官中含量越多缺乏时首先受损部位老幼嫩举例KN、P 、MgCa、Fe例释7分析大白菜的营养成分时发现，外部叶片的含Ca量为2，而内部叶片(白菜心)的含Ca量仅为0.5左右。下图表示北方大白菜种植期间的气温变化、大白菜的呼吸强度的变化以及水分蒸腾量变化的曲线，请据图分析说明外部叶片含Ca量比内部叶片高的原因。(1)Ca元素是通过_方式被吸收的。(2)外部叶片生长期间的气温较_，根的呼吸作用较_，有利于Ca的_，叶的蒸腾作用较_，有利于Ca的_，所以外部叶片含Ca量较高。(3)Ca进入叶细胞后以_的形式存在，因而只能是_利用的矿质元素。(4)大白菜移栽后的枯心现象与Ca元素的_有关 。答案：(1)主动运输 (2)高 强 吸收 强 运输 (3)稳定化合物一次性 (4)缺少四、合理施肥1.原理：依据不同植物对_的需要量不同。同一种植物在不同的生长发育时期，对各种必需的矿质元素的需要量也不同。2.概念：合理施肥就是根据植物的需肥规律，适时地_地施肥。3.意义：保证植物体茁壮生长，获得_的结果。知识深化施肥中应注意的问题在学习水分代谢和矿质代谢知识后，施肥时要注意以下几点：第一，一次施肥不能过多，施肥过多会使土壤溶液浓度过高，植物的根细胞不但不能吸水，反而还要向外渗水，造成“烧苗”现象。第二，要根据土壤的酸碱度，选择合适的化肥，如果土壤呈酸性则应选择生理碱性盐(如NaNO3)，土壤呈碱性则应选用生理酸性盐(如(NH4)2SO4)。第三，施肥时要结合松土同时进行，这样有利于植物对矿质元素的吸收，因为植物吸收矿质元素离子与呼吸作用有密切关系，根细胞的呼吸作用为主动运输提供能量。例释8(2003年上海)家庭养花，一次施肥过浓，引起花卉萎蔫，可采取的措施是 ( )加强光照 改善空气流通适当浇灌清水 更换盆中泥土A. B. C. D.解析：一次施肥过多，使根细胞周围的土壤溶液浓度高于植物细胞液的浓度，使细胞失水造成萎蔫，此时应设法降低土壤溶液的浓度，使细胞液浓度大于外界溶液的浓度，植物才能吸水，在题目给出的措施中，只有D组合可以达到此目的。答案：D。五、无土栽培1.概念无土栽培是指利用_的原理，把植物体生长发育过程中所需要的_，按照_配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物的技术。2.优点第一，全年都可以栽培，并且_。第二，节约水肥，_，有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化。第三，扩大了农作物栽培的_。知识深化无土栽培中应注意的问题(1)营养液的配方合理：含有植物必需的各种矿质元素；依据植物的选择性，营养配方中矿质元素的比例恰当。浓度适中，浓度太低不能满足植物对各种矿质元素的需要，浓度太高，会使植物细胞失水而影响细胞的生命活动。(2)满足植物根系良好的氧气供应条件可以及时向营养液中充入新鲜空气也可采用通气条件良好的固体基质固定植物(3)在温室中无土栽培植物，可以根据光合作用的原理。在光照强时，适当增加二氧化碳浓度。(4)在夜晚没有光照时适当降低温度，以减少有机物的消耗。例释9下表是用于无土栽培的一种培养液配方，请回答下列问题:Ca(NO3)2.1.0 gMgSO4 0.25 gKH2PO4 0.25 gKCL.0.12 gFeCL3.0.005 gH2O.1000 mL(1)用此培养液培育某高等植物时，往往要给培养液中