植物营养与施肥原则 (2)ppt课件

1、第一章第一章 植物营养与施肥原那植物营养与施肥原那么么 本章讲授内容：本章讲授内容：植物必需营养元素植物必需营养元素 植物对营养的吸收植物对营养的吸收影响植物吸收营养的条件影响植物吸收营养的条件 施肥的根本原理施肥的根本原理 植物营养特性与施肥植物营养特性与施肥 第一节 植物必需营养元素一植物体的元素组成及含量 二植物生长发育的必需营养元素 一植物体的元素组成及一植物体的元素组成及含量含量新鲜植物 100烘干 H2O：7595% 干物质：525% 600灼烧 Fe、Mn、 Zn、 Cu、 Mo、 B、 Cl、 Na、 Si、 Al、 Co、 Ni、 V、 Se等几十种元素。 C、H、O、N变成

2、气体挥发：95%以上（干） 灰分元素：15%（干） 化学分析 Ca、Mg、 K、 Si、 P、 S 、 其它元素其它元素必需营养元素必需营养元素非必需营养元素非必需营养元素 有益元素有益元素 其它元素其它元素植物的营养成分植物的营养成分 由于植物的遗传性状的制约和环境条件的影由于植物的遗传性状的制约和环境条件的影响，不同植物响，不同植物, ,即使同一植物的不同器官、同即使同一植物的不同器官、同一器官的不同时期其体内元素在含量上均有一器官的不同时期其体内元素在含量上均有较大的差别。较大的差别。 运用溶液培育，在培育液中有系统地减运用溶液培育，在培育液中有系统地减去植物灰分中的某些元素，察看植物能

3、去植物灰分中的某些元素，察看植物能否可以正常生长发育，可以检出植物所否可以正常生长发育，可以检出植物所必需的营养元素。必需的营养元素。 1939 1939年年ArnonArnon和和StoutStout提出三条规范提出三条规范: :一植物必需营养元素判别规范一植物必需营养元素判别规范 1. 1.短少该元素，植物就不能完成其生活史。短少该元素，植物就不能完成其生活史。-必必要性要性 2. 2.该元素的功能不能由其它元素所替代。缺乏这种该元素的功能不能由其它元素所替代。缺乏这种元素时，植物会表现出特有的病症，只需补充这种元元素时，植物会表现出特有的病症，只需补充这种元素后病症才干减轻或消逝素后病症

4、才干减轻或消逝-专注性专注性 3. 3.必需直接参与植物的代谢作用。对植物起直接的必需直接参与植物的代谢作用。对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用营养作用，而不是改善环境的间接作用 . - . -直接性直接性二二. .植物生长发育必需营养元素植物生长发育必需营养元素二二) )必需营养元素的种类：必需营养元素的种类： 目前目前 国内外公认的高国内外公认的高等植物所必需的营养元素有等植物所必需的营养元素有1616种。它们是碳、氢、种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。锌、鉬、氯。MnBFeSNCOHCaKP

5、CuClZnMgMo非必需营养元素中一些特定的元素，对特定植物的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，这些元素为有益元素。例：豆科作物-钴； 藜科作物-钠； 硅藻和水稻-硅三三).必需营养元素的分组、来源及功能必需营养元素的分组、来源及功能C、H、O 天然营养元素天然营养元素 非非矿质元素矿质元素 来自空气来自空气和水和水大量元素大量元素 N、P、K 植物营养三要素植物营养三要素(0.1%以上以上) 或肥料三要素或肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素中量元素矿质元素矿质元素微量元素微量元素 Fe、Mn、Zn、Cu、来来自土壤自土壤(0.1%以下以下)B、Mo、Cl、Ni作物营养三要素作物营养三要

6、素( (肥料三要素肥料三要素) ) N N、P P、K K三种元素，由于作物需求的量比三种元素，由于作物需求的量比较多，而土壤中可提供的有效含量又比较多，而土壤中可提供的有效含量又比较少，经常需求经过施肥才干满足作物较少，经常需求经过施肥才干满足作物生长的要求，因此称为生长的要求，因此称为“作物营养三要作物营养三要素或者素或者“肥料三要素；肥料三要素；Relative amounts of essential elements in plant tissues 必需营养元素的主要功能必需营养元素的主要功能第一类：第一类：C、H、O、N、S1. 组成有机体的构造物质和生活物质组成有机体的构造物质

7、和生活物质2. 组成酶促反响的原子基团组成酶促反响的原子基团第二类：第二类：P、B、(Si)1. 构成衔接大分子的酯键构成衔接大分子的酯键2. 储存及转换能量储存及转换能量 第三类：第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl1. 维护细胞内的有序性，如浸透调理、电维护细胞内的有序性，如浸透调理、电 性性 平衡等平衡等 2. 活化酶类活化酶类3. 稳定细胞壁和生物膜构型稳定细胞壁和生物膜构型 第四类：第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1. 组成酶辅基组成酶辅基2. 组成电子转移系统组成电子转移系统四四) )植物营养元素的同等重要律和不可替代律：植物营养元素的同等重要律和不可替代律： 植物必需的营养元素

8、在植物体内不论数量多少都是同植物必需的营养元素在植物体内不论数量多少都是同等重要的；消费上要求：平衡供应营养等重要的；消费上要求：平衡供应营养 任何一种营养元素的特殊功能都不能被其它元素所替任何一种营养元素的特殊功能都不能被其它元素所替代。消费上要求：全面供应营养代。消费上要求：全面供应营养 这就叫营养元素的同等重要律和不可替代律。这就叫营养元素的同等重要律和不可替代律。植物必需营养元植物必需营养元 素的各种功能普统统过植物素的各种功能普统统过植物的外部形状表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某的外部形状表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部病症，这些病症统称一元素时，会出现

9、特定的外部病症，这些病症统称为为“植物营养失调症，包括植物营养失调症，包括“营养元素缺乏症营养元素缺乏症 和和“元素毒害症。元素毒害症。水稻缺铁水稻缺铁水稻铁毒水稻铁毒玉米：玉米：缺钾病症缺钾病症 五五) )相互类似作用：相互类似作用： 几种营养元素都对某终身理代谢作用过几种营养元素都对某终身理代谢作用过程或者作用过程的某一部分起同样的作程或者作用过程的某一部分起同样的作用。也就是说，某一营养元素短少时，用。也就是说，某一营养元素短少时，还可以被另一元素所替代。还可以被另一元素所替代。第二节第二节 植物对营养的吸收植物对营养的吸收 一、根系对营养的吸收一、根系对营养的吸收 二、根外营养二、根外

10、营养CO2 O2 SO2H2OO2MineralNutrients植物营养来源表示图植物营养来源表示图一、根系对营养的吸收： 吸收水分和营养吸收水分和营养 传导水分和营养传导水分和营养 合成一些有机化合物合成一些有机化合物 贮藏营养物质贮藏营养物质 支持作物使之固定于土壤中支持作物使之固定于土壤中 壮苗先壮根 蹲苗一、根吸收营养的部位根吸收营养最多的部位大约在离根根吸收营养最多的部位大约在离根尖尖10cm以内，愈接近根尖处的吸收以内，愈接近根尖处的吸收才干愈强。才干愈强。农作物施用肥料的深度应该在农作物施用肥料的深度应该在20cm以下。以下。果树施用肥料的深度果树施用肥料的深度?二根吸收营养形

11、状二根吸收营养形状 气态气态 CO2、O2、H2O 离子态离子态 阴、阳离子阴、阳离子 分子态分子态 氨基酸、尿素氨基酸、尿素离子离子营养别子向根表的迁移营养别子向根表的迁移根系对营养别子的吸收根系对营养别子的吸收植物的根部营养植物的根部营养土壤营养向根部迁移的方式土壤营养向根部迁移的方式 根对营养吸收的方式根对营养吸收的方式截获截获root interception分散分散 diffusion)质流质流 (mass flow)被动吸收被动吸收 (passive uptake)自动吸收自动吸收 (active uptake)土壤养面迁移土壤养面迁移 1.截获截获Interception定义：植

12、物根系伸展于土壤之中直接定义：植物根系伸展于土壤之中直接获取营养的方式获取营养的方式.本质：接触交换本质：接触交换影响要素：根系与土体接触面积、根影响要素：根系与土体接触面积、根系活力系活力数量：约占数量：约占1-3，不超越，不超越10，远小，远小于植物的需求于植物的需求 2.质流Mass flow定义：因植物蒸腾作用而引起的土壤中营养随土壤水流动的运动.影响要素：水势 根系活力迁移的离子：氮(硝态氮)、钙、镁3.分散Diffusion定义：土壤溶液中当某种营养的浓度出现差别时所引起的营养运动.速度慢，间隔短0.1-15mm。影响要素：土壤水分含量; 土壤质地;土壤温度; 营养别子的分散系数;

13、 根系活力迁移的离子：磷、钾、氮NH4+表表1 1 不同离子的分散系数与挪动间隔不同离子的分散系数与挪动间隔引自Jungk,1991扩散系数 离子 水 土 土壤中移动距离/mm.d-1 N03- 1.910-9 510-11 3.0 K+ 2.010-9 510-12 0.9 H2PO4- 0.910-9 110-13 0.13 供 应 量 / kg.hm-2 养 分 需 求 量 /kg.hm-2 截 获 质 流 扩 散 钾 195 4 35 156 氮 190 2 150 38 磷 40 1 2 37 镁 45 15 100 0 表表2 玉米营养需求量与截获、质流和分散供应量玉米营养需求量与

14、截获、质流和分散供应量 引自Barbar，1984 图图 植物根获取土壤营养的方式植物根获取土壤营养的方式 截获截获 质流质流 分散分散 有效营养有效营养 根根 土壤土壤 地上部地上部营养别子向根表迁移的方式图营养别子向根表迁移的方式图土壤营养向根表迁移的途径土壤营养向根表迁移的途径 小结 土壤营养的长间隔迁移以质流为主，短间隔迁移以土壤营养的长间隔迁移以质流为主，短间隔迁移以分散为主。分散为主。 硝态氮硝态氮- -质流，磷、钾质流，磷、钾- -分散，钙、镁分散，钙、镁- -质流。质流。 营养迁移的三种过程同时存在。土壤中挪动性小的营养迁移的三种过程同时存在。土壤中挪动性小的离子，截获较重要，

15、但是有限的，由于根系所占的离子，截获较重要，但是有限的，由于根系所占的体积与土壤体积相比较小。质流过程体积与土壤体积相比较小。质流过程较快；分散作用是慢过程，一天只需几个毫米。较快；分散作用是慢过程，一天只需几个毫米。三三) )、根部对无机态营养的吸收：、根部对无机态营养的吸收： 普通以为溶液中的离子进入根细胞的方式可分两个类普通以为溶液中的离子进入根细胞的方式可分两个类型，即被动吸收与自动吸收。型，即被动吸收与自动吸收。1、被动吸收(Passive Uptake) 又称非代谢吸收，是一种顺电化学势梯度的吸收过程，不需耗费能量。 特点： 1. 顺电化学势梯度 2. 没有选择性 3. 不耗费能量

16、 驱动力驱动力: : 1 1电化学势梯度电化学势梯度 2 2浓度梯度浓度梯度 方式方式 简单分散：当外部溶液中的浓度大于细胞内部浓度简单分散：当外部溶液中的浓度大于细胞内部浓度时，离子经过分散作用进入细胞内的过程。时，离子经过分散作用进入细胞内的过程。 杜南分散：原生质的蛋白质分子带负电，有利于外杜南分散：原生质的蛋白质分子带负电，有利于外部溶液的阳离子的进入。部溶液的阳离子的进入。被动吸收被动吸收 离子交换离子交换营养的跨膜吸收过程营养的跨膜吸收过程 营养需求经过原生质膜才干进入细营养需求经过原生质膜才干进入细胞内部，参与代谢活动。胞内部，参与代谢活动。原生质膜的特点：具有选择透性的生物半原

17、生质膜的特点：具有选择透性的生物半透膜透膜原生质膜的构造：原生质膜的构造：“流动镶嵌模型流动镶嵌模型自动吸收自动吸收被动吸收被动吸收生物膜的流动镶嵌模型：生物膜的流动镶嵌模型：2 2、自动吸收、自动吸收Active uptakeActive uptake 营养别子逆电化学势梯度进入营养别子逆电化学势梯度进入植物细胞内的景象。它需求耗费生物代植物细胞内的景象。它需求耗费生物代谢能量。谢能量。特点： 1. 逆电化学势梯度 2. 高度选择性 3. 耗费能量自动吸收阐明了以下三个问题：自动吸收阐明了以下三个问题： 植物体内离子态营养的浓度，经常比外界土壤溶植物体内离子态营养的浓度，经常比外界土壤溶液的

18、浓度高几十甚至几千倍。液的浓度高几十甚至几千倍。 植物吸收营养有高度选择性，而不是外界环境中植物吸收营养有高度选择性，而不是外界环境中有什么营养就吸收什么营养。有什么营养就吸收什么营养。 植物对营养的吸收强度与其代谢作用亲密相关，植物对营养的吸收强度与其代谢作用亲密相关，而不决议于外界土壤溶液中的营养浓度。植物生长旺而不决议于外界土壤溶液中的营养浓度。植物生长旺盛，吸收强度就大，生长弱，吸收强度就小。盛，吸收强度就大，生长弱，吸收强度就小。载体学说载体学说Carrier Theory)Carrier Theory)： 生物膜上具有某些分子，它们有载运离子经过生物膜的才干，这些分子叫载体,载体分

19、子上存在某种离子的专性结合位,从而支持了离子吸收的选择性。载体分布在细胞膜上，可以有选择性地运载某种离子经过生物膜。 载体是在类脂层中分散的类脂化合物，很能够是一种透过酶，但目前为止还不能下结论，由于还没有分别出载体分子。载体运载离子耗费的能量来源于呼吸作用，但是能量耗费于何处，目前还不清楚.载体载体CarrierCarrier 普菲费尔普菲费尔Pfeffer 1900Pfeffer 1900提出。提出。 不同种类的植物组织对多种离子的吸收，在一定的浓度范围不同种类的植物组织对多种离子的吸收，在一定的浓度范围内，都表现有一定的规律，即较低浓度时，离子的吸收随浓内，都表现有一定的规律，即较低浓度

20、时，离子的吸收随浓度添加而迅速添加；在较高浓度时，随浓度添加，离子的吸度添加而迅速添加；在较高浓度时，随浓度添加，离子的吸收添加很少；到最高浓度时，离子的吸收趋于稳定。收添加很少；到最高浓度时，离子的吸收趋于稳定。 这阐明了载体的存在和载体具有一定的饱和度。这阐明了载体的存在和载体具有一定的饱和度。载体运输离子的过程：载体运输离子的过程： 载体由呼吸过程中获得能量载体由呼吸过程中获得能量 载体载体ATPATP磷酸化载体磷酸化载体ADPADP 磷酸化载体与某种选择性离子结合，透过质膜磷酸化载体与某种选择性离子结合，透过质膜 磷酸化载体离子磷酸化载体离子离子载体离子载体 离子载体在磷酸化酶的作用下

21、解离，于质膜内侧释放离子载体在磷酸化酶的作用下解离，于质膜内侧释放离子。离子。 离子载体离子载体载体离子无机磷酸载体离子无机磷酸PiPi 无机磷酸在细胞内的线粒体或叶绿体作用下构成无机磷酸在细胞内的线粒体或叶绿体作用下构成ATPATP ADP ADPPiATPPiATP总式为：总式为： 离子离子ATPATP离子离子ADPADPPi Pi 可见将一个离子由膜外带到膜内，需耗费个可见将一个离子由膜外带到膜内，需耗费个ATPATP分子。分子。H2O2 离子泵离子泵Ions bump：是位于植物：是位于植物细胞原生质膜上的细胞原生质膜上的ATP酶，它能逆电化学势酶，它能逆电化学势将某种离子将某种离子“

22、泵入细胞内，同时将另一种离泵入细胞内，同时将另一种离子子“泵出细胞外。泵出细胞外。 外界外界 膜膜 细胞质细胞质 离子运输过程离子运输过程离子泵假说图示离子泵假说图示ATP酶酶阴离子阴离子载体载体ATPH2PO3 ADP + H2O OH + ADPK、Na HOH 阴离子阴离子HH3PO4 根部对有机态营养的吸收：根部对有机态营养的吸收： 采用灭菌培育方法，利用示踪元素进展研讨的采用灭菌培育方法，利用示踪元素进展研讨的结果阐明，植物不仅能吸收无机营养，也能吸结果阐明，植物不仅能吸收无机营养，也能吸收有机态的营养。收有机态的营养。 普通以为，有机分子透过质膜的难易程度决议普通以为，有机分子透过

23、质膜的难易程度决议于分子的大小和脂溶性的强弱。于分子的大小和脂溶性的强弱。采用灭菌培育法采用灭菌培育法 + 同位素示踪法同位素示踪法球蛋白球蛋白核糖核酸核糖核酸病毒病毒水分水分无机盐无机盐已证明水稻能吸收葡萄糖、核糖核酸及各种氨基酸，已证明水稻能吸收葡萄糖、核糖核酸及各种氨基酸，有的氨基酸如组氨酸、甘氨酸的营养效应超越硫酸铵。有的氨基酸如组氨酸、甘氨酸的营养效应超越硫酸铵。大小麦和菜豆能吸收各种磷酸己糖、磷酸甘油酸等。大小麦和菜豆能吸收各种磷酸己糖、磷酸甘油酸等。胞饮作用胞饮作用二、根外器官对营养的吸收二、根外器官对营养的吸收一根外营养一根外营养Plant Foliage Plant Foli

24、age nutrition nutrition 植物叶面包括植物叶面包括一部分茎吸收营养来营养其一部分茎吸收营养来营养其本身的景象叫做叶部营养或根本身的景象叫做叶部营养或根外营养。外营养。机理机理特点特点影响根外营养效果的要素影响根外营养效果的要素二根外营养特点二根外营养特点 ：叶子吸收营养的途径：普通以为，叶面施肥的原理叶子吸收营养的途径：普通以为，叶面施肥的原理是营养经过叶片角质层和气孔，进入细胞；是营养经过叶片角质层和气孔，进入细胞； 但最近研讨阐明，能够使营养别子经过角质层上的但最近研讨阐明，能够使营养别子经过角质层上的裂痕和从表层细胞延伸到角质层的外质连丝，进入细裂痕和从表层细胞延伸

25、到角质层的外质连丝，进入细胞胞外质连丝是一种不含原生质的纤维孔隙，能使细胞原生外质连丝是一种不含原生质的纤维孔隙，能使细胞原生质与外界直接联络，这种外质连丝能做为角质膜到达质与外界直接联络，这种外质连丝能做为角质膜到达表皮细胞原生质膜的一条通路。表皮细胞原生质膜的一条通路。 气孔气孔捍卫细胞捍卫细胞角质膜角质膜上表皮细胞上表皮细胞 栅栏组织栅栏组织 海绵组织海绵组织 维管束维管束下表皮细胞下表皮细胞叶片的构造表示图叶片的构造表示图仙人掌外表向内凹陷的气孔仙人掌外表向内凹陷的气孔外表外表横切面横切面胞间连丝胞间连丝作为一种细胞质作为一种细胞质构造构造将相邻的细胞连将相邻的细胞连系起来系起来构成植

26、物的共质构成植物的共质体。体。1. 快2. 强3. 省处置处置(CuSO4/kg.hm2)穗数穗数/m2穗粒数穗粒数籽粒数籽粒数/g.m2不施不施Cu10.0soil0.04leaf37.028.863.80.142.317.10.031.014.0缺铜土壤上叶面施铜对小麦生长和产量的影响缺铜土壤上叶面施铜对小麦生长和产量的影响叶子吸收营养的形状：叶子吸收营养的形状：离子态：钾离子、磷酸根离子等。离子态：钾离子、磷酸根离子等。分子态：二氧化碳、尿素、二氧化硫、氮气等。分子态：二氧化碳、尿素、二氧化硫、氮气等。 3、叶部营养的特性： 直接供应作物吸收的营养可防止营养在土壤中的固定 和转化。 叶部对营养的吸收转化比根部快，能及时满足作物需求。 32P涂于棉花叶部5分钟后各器官已有相当数量的，根、生长点和嫩叶中添加剧烈。10天后32P的积累到达最高点。而根部施用15天后的分布和强度仅仅接近于叶部施用分钟的情况。又如：普通尿素施入土壤4-5天后才见效果，叶部施用只需1-2天即可显出效果。故在出现缺素症或遭自然灾祸时最为适用。