植物的矿质营养大型植物生理生态学课件

植物的矿质营养大型植物生理生态学植物的矿质营养大型植物生理生态学本章内容研究植物矿质营养的方法1植物必需的矿质元素及其生理作用*2植物细胞对矿质元素的吸收*3根系对矿质元素的吸收*4矿物质在植物体内的运输与分配*5生物地球化学循环6合理施肥的生理基础7本章内容研究植物矿质营养的方法1植物必需的矿质元素及其生理作3.1研究植物矿质营养的方法灰分分析(ashanalysis)即采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。

N不存在于灰分中，由于N和灰分元素都是从土壤中吸收的，通常将N归于矿质元素一起讨论植物材料105℃水分↑

干物质

5~90%燃烧有机氧化物↑

灰分：70多种矿质元素

3.1研究植物矿质营养的方法灰分分析(ashanalys元素占干重%元素占干重%元素占干重%元素占干重%氧70钛1×10-4铬5×10-4砷3×10-5氢10磷7×10-2钒1×10-4铯n×10-5碳18氮3×10-1铷5×10-4钼2×10-5硅1.5×10-1锰1×10-1锆＜10-4硒n×10-7铝2×10-2硫5×10-2镍5×10-5镉1×10-4钠2×10-2氟1×10-5铜2×10-4碘1×10-5铁2×10-2氯n×10-2锌3×10-4汞n×10-7钙3×10-2锂1×10-5钴2×10-2镭n×10-14镁7×10-2钡n×10-4硼1×10-4钾3×10-1锶n×10-4铅n×10-4植物体中化学元素含量元素占干重%元素占干重%元素占干重%元素占干重%氧70钛1×3.1研究植物矿质营养的方法

植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环境不同而有很大差异。◆老龄植株和细胞中的含灰含量比幼龄植株和细胞的高；◆干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物，其含灰量通常较高；◆植物种类:禾本科植物中含Si较多；十字花科和伞形科植物富含S；豆科植物富含Ca和S；马铃薯块茎富含K；海藻中含有大量的I；盐生植物往往含有较多的Na等。3.1研究植物矿质营养的方法植物体内矿质元素的3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的标准和分类必需元素(essentialelement)是指植物生长发育必不可少的元素。植物必需元素的三个标准(Arnon&Stout，1939)：

(1)若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；

(2)缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，提供该元素可预防或消除此病症；

(3)该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的标准和分3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物的必需元素大量元素(≥0.1%DW)：C、O、H、N、P、K、Ca、Mg、S(9种)；微量元素(≤0.01%DW)：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni(8种)。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物的必需元素3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需矿质元素的生理作用(1)是细胞结构物质的组成成分；(2)作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动；(3)起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等；(4)细胞信号转导信使。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需矿质元素的生理可参与循环元素：是指在植物体内可以再利用的元素。如N、P、K、Mg。不参与循环的元素：是指植物细胞利用以后就不能再移动和再次利用。如S、Ca、Fe、Mn、B。当缺乏营养元素时，出现病症的部位与元素的可否再利用的有关。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用可参与循环元素与不参与循环元素可参与循环元素：是指在植物体内可以再利用的元素。如N、P、K3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的生理作用及缺素症1.氮吸收方式：NH4+或NO3-

；尿素、氨基酸。生理作用：构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命活动中占有首要的地位，被称为生命元素。氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏，成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶片小而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始逐渐向上3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的生理作用小麦缺氮苹果缺氮马铃薯缺氮菜豆缺氮3.2植物必需的矿质元素及其生理作用小麦缺氮苹果缺氮马铃薯缺氮菜豆缺氮3.2植物必需的矿质元素3.2植物必需的矿质元素及其生理作用2.磷生理作用：①磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分；②核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有极其重要的地位；③糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要作用。缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。磷过多，影响硅的吸收，易产生缺Zn症。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用2.磷白菜缺磷油菜缺磷玉米缺磷大麦缺磷3.2植物必需的矿质元素及其生理作用白菜缺磷油菜缺磷玉米缺磷大麦缺磷3.2植物必需的矿质元素及3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.钾生理作用：①很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子；②调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾；③促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦，易倒伏，抗逆性差3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.钾3.2植物必需的矿质元素及其生理作用4.钙生理作用：①构成细胞壁；②钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称CaM)。CaM和Ca2+结合，形成有活性的Ca2+·CaM复合体，起“第二信使”的作用。缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色，叶尖出现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎、幼叶和果实等器官上。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用4.钙蕃茄缺钙白菜缺钙3.2植物必需的矿质元素及其生理作用蕃茄缺钙白菜缺钙3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.2植物必需的矿质元素及其生理作用5.镁生理作用：①叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄；②许多酶的活化剂。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用5.镁3.2植物必需的矿质元素及其生理作用6.硫生理作用：①含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜；②硫也是CoA、Fd的成分之一。硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用6.硫3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铁：①叶绿素合成所必需；②Fd的组分。因此，参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。硼：①促进糖分在植物体内的运输。②促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时,甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”锰：光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑点。锌：色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铁：①叶3.2植物必需的矿质元素及其生理作用

铜：①参与氧化还原过程。②光合电子传递链中的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病”钼：钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。氯：氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。镍：镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铜：①参白菜缺铁白菜缺锰蕃茄缺硼小麦缺铜3.2植物必需的矿质元素及其生理作用白菜缺铁白菜缺锰蕃茄缺硼小麦缺铜3.2植物必需的矿质元素及植物的矿质营养大型植物生理生态学课件3.2植物必需的矿质元素及其生理作用作物的缺素诊断(一)调查研究，分析病症：第一，要分清生理病害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的病症；第二，若肯定是生理病害，再根据症状归类分析；第三，结合土壤及施肥情况加以分析(二)植物组织及土壤成分的测定(三)加入诊断3.2植物必需的矿质元素及其生理作用作物的缺素诊断3.3植物细胞对矿质元素的吸收植物组织对溶质的吸收

植物细胞吸收矿质元素的方式主要有二种类型：被动吸收和主动吸收植物组织对溶质的吸收3.3植物细胞对矿质元素的吸收植物组织对溶质的吸收

植物细3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞吸收矿质元素的方式：

(1)被动吸收(passiveabsorption)(2)主动吸收(activeabsorption)(3)胞饮作用(pinocytosis)3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞吸收矿质元素3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子间的相互作用：竞争性抑制(competitiveinhibition)如K+与Rb+、Cl-与Br-、Ca2+与Sr2+、So42-与SeO42-之间都具竞争性抑制说明细胞对这些离子对的吸收机制是相似的，或者这些离子对在膜上有相同的结合位置，或膜上有某种类似酶的蛋白质参与离子的吸收过程。3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子间的相互作用：竞争性抑制细胞外侧细胞内侧离子通道运输离子的模式图协助扩散(被动运输)通道具有离子选择性，转运速率高离子通道是门控的3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞外侧细胞内侧离子通道运输离子的模式图协助扩散(被动运输)离子通道的假想模型

3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子通道的假想模型3.3植物细胞对矿质元素的吸收3.3植物细胞对矿质元素的吸收胞饮作用细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内的过程称为胞饮作用(简称为胞饮)。胞饮作用属于非选择性吸收方式，不是植物吸收矿质元素的主要方式。主动吸收的特点：(1)有选择性；(2)逆浓度梯度；(3)消耗代谢能3.3植物细胞对矿质元素的吸收胞饮作用3.4根系对矿质元素的吸收根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区根系吸收矿质元素的特点对矿质元素和水分的相对吸收相关：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。独立：植物吸水与吸收矿质并不呈比例，且吸收的方式不同。3.4根系对矿质元素的吸收根部吸收矿质元素的主要部位：根尖3.4根系对矿质元素的吸收根系吸收矿质元素的过程1.离子在根细胞表面的吸附根细胞通过交换作用而吸附离子，故称为交换吸附(exchangeabsorption)。

由于土壤颗粒的表面带有负电荷，阳离子被土壤颗粒吸附于表面。外部阳离子如钾离子可取代土壤颗粒表面吸附的另一个阳离子如钙离子，使得钙离子被根系吸收利用。3.4根系对矿质元素的吸收根系吸收矿质元素的过程由于土壤颗a.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换b.根与土粒的接触交换3.4根系对矿质元素的吸收a.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换3.4根系对矿质元素3.4根系对矿质元素的吸收2.离子进入根内部①质外体途径表观自由空间(apparentfreespace，AFS)/相对自由空间(relativefreespace，RFS)：自由空间占组织总体积的百分比。如豌豆、小麦等植物根的自由空间为5%∽14%。②共质体途径：内皮层

导管主动运输为主，也可进行扩散性运输，但速度较慢。3.4根系对矿质元素的吸收2.离子进入根内部3.4根系对矿质元素的吸收3.离子进入导管离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。被动扩散？主动转运？根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织图解3.4根系对矿质元素的吸收3.离子进入导管3.4根系对矿质元素的吸收外界条件对根部吸收矿质的影响1.土壤温度：土壤温度过高或过低，都会使根系吸收矿物质的速率下降。2.土壤通气状祝：土壤通气好，增强呼吸作用和ATP的供应，促进根系对矿物质的吸收。3.土壤溶液的浓度：若一次施用化肥过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸水困难，导致“烧苗”发生。3.4根系对矿质元素的吸收外界条件对根部吸收矿质的影响3.5矿物质在植物体内的运输与分配运输的形式、途径和速度1、形式:氮元素的运输形式主要是氨基酸和酰胺，还有少量是硝酸盐；磷元素的主要运输形式是正磷酸，也有少量转变成有机磷(磷酰胆碱、甘油磷酰胆碱)；硫的运输形式主要是硫酸根，少数是蛋氨酸或谷胱甘肽。金属粒子以粒子状态运输。2、途径:向上通过木质部，向下通过韧皮部，还从木质部横向运输到韧皮部；叶片吸收的矿质元素上行和下行运输都是通过韧皮部3、速度:30～100cm/h。3.5矿物质在植物体内的运输与分配运输的形式、途径和速度3.5矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的分配可参与再循环的元素，称为可再利用元素。如氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典型。不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。可再利用元素的缺素症状首先出现在较老的组织或器官上；不可再利用元素缺素症状则首先出现在幼嫩的组织或器官上。3.5矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的分配3.6生物地球化学循环碳循环主要内容3.6生物地球化学循环碳循环主要内容碳循环定义◆大气科学：碳元素(主要是二氧化碳)在大气、海洋及生物圈之间转移和交换的过程。◆生态学：绿色植物(生产者)在光合作用时从大气中取得碳，合成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸作用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。◆土壤学：碳在大气、陆地生命体和土壤有机质等几个分室中的迁移和转化过程。3.6生物地球化学循环碳循环定义◆大气科学：3.6生物地球化学循环3.6生物地球化学循环地球上的五个碳库

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换,容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。3.6生物地球化学循环地球上的五个碳库地球上最大3.6生物地球化学循环碳的存在形式◆

岩石圈：主要以碳酸盐的形式存在◆大气圈：以二氧化碳和一氧化碳的形式存在◆水圈：以多种形式存在在生物库中，则存在

着几百种被生物合成的有机物3.6生物地球化学循环碳的存在形式◆岩石圈：主要以碳酸盐3.6生物地球化学循环碳循环过程自然界碳循环的基本过程：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以CO2的形式返回大气中。3.6生物地球化学循环碳循环过程自然界碳循环的基3.6生物地球化学循环碳的生物循环3.6生物地球化学循环碳的生物循环3.6生物地球化学循环碳的地球化学循环3.6生物地球化学循环碳的地球化学循环3.6生物地球化学循环人类活动对碳循环的影响◆一是人为增加碳源，如化石燃料的燃烧。◆二是人为减少碳汇，如土地利用方式的改变。◆三是气候变暖的反馈作用，如冰川减少，海平面上升、植被带迁移等。3.6生物地球化学循环人类活动对碳循环的影响◆一是人为增加3.6生物地球化学循环1、氮的固定大气中氮单质（N2）转化为氮的化合物的过程称为氮的固定。2、固氮的途径生物固氮；大气固氮工业固氮。N2+O2放电2NO氮循环3.6生物地球化学循环1、氮的固定大气中氮单自然界中氮的循环细菌分解硝酸盐氨或铵盐大气中的氮NOX3.6生物地球化学循环自然界中氮的循环细菌分解硝酸盐氨或铵盐大气中的氮NOX3.6水体富营养化污染水体富营养化污染3.6生物地球化学循环硫循环

自然界硫循环的基本过程是：陆地和海洋中的硫通过生物分解、火山爆发等进入大气；大气中的硫通过降水和沉降、表面吸收等作用，回到陆地和海洋；地表径流又带着硫进入河流，输往海洋，并沉积于海底。在人类开采和利用含硫的矿物燃料和金属矿石的过程中，硫被氧化成为二氧化硫(SO2)和还原成为硫化氢(H2S)进入大气。硫还随着酸性矿水的排放而进入水体或土壤。自然界中硫的分布、硫的流动和交换见下图。3.6生物地球化学循环硫循环自然界硫循环的基生态系统中的硫循环生态系统中的硫循环农业生态系统土壤矿物的风化分解大气的硫沉降作用含硫肥料的施用地下水上升带硫进入海水中的硫进入灌水中含硫化合物的输入土壤作物收获移走硫的气态挥发随水土的流失农业生态系统中的硫素平衡3.6生物地球化学循环农业生态系统土壤矿物的风化分解大气的硫沉降作用含硫肥料的施用

人类通过燃烧含硫矿物燃料和柴草、冶炼含硫矿石、以及农业活动等导致SO2的大量释放。石油炼制释放的H2S在大气中很快氧化为SO2。这些活动使城市和工矿区的局部地区大气中SO2浓度大为升高，对人和动植物有伤害作用。人类活动的干预3.6生物地球化学循环

人类通过燃烧含硫矿物燃料和柴草、冶炼含硫矿石、以及农业活动植物的矿质营养大型植物生理生态学课件植物的矿质营养大型植物生理生态学课件

酸雨的防治措施

酸雨的危害如此严重，所以必须采取一定的措施进行防治。要减少酸雨危害就要减少SO2和NO2排放量。主要方法有：一是减少污染，如为减少SO2的排放，可采用低硫的煤、石油、天燃气等燃料，以及加工制成低硫或脱硫的燃料；或开发新能源，如太阳能等。二是进行回收处理，综合利用，如硫酸厂的尾气可采用氨吸收法、石灰乳吸收法等进行回收。硝酸厂尾气可采用碳酸钠溶液吸收法、氢氧化钠溶液吸收法等。3.6生物地球化学循环酸雨的防治措施酸雨的危害如此严重，所以必须施肥增产的原因主要是间接作用：如提高光合作用、增大光合面积、提高光合能力、延长光合时间、有利于光合产物分配。发挥肥效的措施肥水配合、深耕土改、改善光照条件、改革施肥方式。合理施肥的生理基础施肥增产的原因主要是间接作用：发挥肥效的措施肥水配合、深耕植物的矿质营养大型植物生理生态学植物的矿质营养大型植物生理生态学本章内容研究植物矿质营养的方法1植物必需的矿质元素及其生理作用*2植物细胞对矿质元素的吸收*3根系对矿质元素的吸收*4矿物质在植物体内的运输与分配*5生物地球化学循环6合理施肥的生理基础7本章内容研究植物矿质营养的方法1植物必需的矿质元素及其生理作3.1研究植物矿质营养的方法灰分分析(ashanalysis)即采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。

N不存在于灰分中，由于N和灰分元素都是从土壤中吸收的，通常将N归于矿质元素一起讨论植物材料105℃水分↑

干物质

5~90%燃烧有机氧化物↑

灰分：70多种矿质元素

3.1研究植物矿质营养的方法灰分分析(ashanalys元素占干重%元素占干重%元素占干重%元素占干重%氧70钛1×10-4铬5×10-4砷3×10-5氢10磷7×10-2钒1×10-4铯n×10-5碳18氮3×10-1铷5×10-4钼2×10-5硅1.5×10-1锰1×10-1锆＜10-4硒n×10-7铝2×10-2硫5×10-2镍5×10-5镉1×10-4钠2×10-2氟1×10-5铜2×10-4碘1×10-5铁2×10-2氯n×10-2锌3×10-4汞n×10-7钙3×10-2锂1×10-5钴2×10-2镭n×10-14镁7×10-2钡n×10-4硼1×10-4钾3×10-1锶n×10-4铅n×10-4植物体中化学元素含量元素占干重%元素占干重%元素占干重%元素占干重%氧70钛1×3.1研究植物矿质营养的方法

植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环境不同而有很大差异。◆老龄植株和细胞中的含灰含量比幼龄植株和细胞的高；◆干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物，其含灰量通常较高；◆植物种类:禾本科植物中含Si较多；十字花科和伞形科植物富含S；豆科植物富含Ca和S；马铃薯块茎富含K；海藻中含有大量的I；盐生植物往往含有较多的Na等。3.1研究植物矿质营养的方法植物体内矿质元素的3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的标准和分类必需元素(essentialelement)是指植物生长发育必不可少的元素。植物必需元素的三个标准(Arnon&Stout，1939)：

(1)若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；

(2)缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，提供该元素可预防或消除此病症；

(3)该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的标准和分3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物的必需元素大量元素(≥0.1%DW)：C、O、H、N、P、K、Ca、Mg、S(9种)；微量元素(≤0.01%DW)：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni(8种)。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物的必需元素3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需矿质元素的生理作用(1)是细胞结构物质的组成成分；(2)作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动；(3)起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等；(4)细胞信号转导信使。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需矿质元素的生理可参与循环元素：是指在植物体内可以再利用的元素。如N、P、K、Mg。不参与循环的元素：是指植物细胞利用以后就不能再移动和再次利用。如S、Ca、Fe、Mn、B。当缺乏营养元素时，出现病症的部位与元素的可否再利用的有关。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用可参与循环元素与不参与循环元素可参与循环元素：是指在植物体内可以再利用的元素。如N、P、K3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的生理作用及缺素症1.氮吸收方式：NH4+或NO3-

；尿素、氨基酸。生理作用：构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命活动中占有首要的地位，被称为生命元素。氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏，成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶片小而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始逐渐向上3.2植物必需的矿质元素及其生理作用植物必需元素的生理作用小麦缺氮苹果缺氮马铃薯缺氮菜豆缺氮3.2植物必需的矿质元素及其生理作用小麦缺氮苹果缺氮马铃薯缺氮菜豆缺氮3.2植物必需的矿质元素3.2植物必需的矿质元素及其生理作用2.磷生理作用：①磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分；②核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有极其重要的地位；③糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要作用。缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞,茎、根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现,并逐渐向上发展。磷过多，影响硅的吸收，易产生缺Zn症。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用2.磷白菜缺磷油菜缺磷玉米缺磷大麦缺磷3.2植物必需的矿质元素及其生理作用白菜缺磷油菜缺磷玉米缺磷大麦缺磷3.2植物必需的矿质元素及3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.钾生理作用：①很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子；②调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾；③促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦，易倒伏，抗逆性差3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.钾3.2植物必需的矿质元素及其生理作用4.钙生理作用：①构成细胞壁；②钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称CaM)。CaM和Ca2+结合，形成有活性的Ca2+·CaM复合体，起“第二信使”的作用。缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色，叶尖出现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎、幼叶和果实等器官上。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用4.钙蕃茄缺钙白菜缺钙3.2植物必需的矿质元素及其生理作用蕃茄缺钙白菜缺钙3.2植物必需的矿质元素及其生理作用3.2植物必需的矿质元素及其生理作用5.镁生理作用：①叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄；②许多酶的活化剂。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用5.镁3.2植物必需的矿质元素及其生理作用6.硫生理作用：①含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜；②硫也是CoA、Fd的成分之一。硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用6.硫3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铁：①叶绿素合成所必需；②Fd的组分。因此，参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。硼：①促进糖分在植物体内的运输。②促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时,甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”锰：光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑点。锌：色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铁：①叶3.2植物必需的矿质元素及其生理作用

铜：①参与氧化还原过程。②光合电子传递链中的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病”钼：钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。氯：氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。镍：镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解。3.2植物必需的矿质元素及其生理作用铜：①参白菜缺铁白菜缺锰蕃茄缺硼小麦缺铜3.2植物必需的矿质元素及其生理作用白菜缺铁白菜缺锰蕃茄缺硼小麦缺铜3.2植物必需的矿质元素及植物的矿质营养大型植物生理生态学课件3.2植物必需的矿质元素及其生理作用作物的缺素诊断(一)调查研究，分析病症：第一，要分清生理病害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的病症；第二，若肯定是生理病害，再根据症状归类分析；第三，结合土壤及施肥情况加以分析(二)植物组织及土壤成分的测定(三)加入诊断3.2植物必需的矿质元素及其生理作用作物的缺素诊断3.3植物细胞对矿质元素的吸收植物组织对溶质的吸收

植物细胞吸收矿质元素的方式主要有二种类型：被动吸收和主动吸收植物组织对溶质的吸收3.3植物细胞对矿质元素的吸收植物组织对溶质的吸收

植物细3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞吸收矿质元素的方式：

(1)被动吸收(passiveabsorption)(2)主动吸收(activeabsorption)(3)胞饮作用(pinocytosis)3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞吸收矿质元素3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子间的相互作用：竞争性抑制(competitiveinhibition)如K+与Rb+、Cl-与Br-、Ca2+与Sr2+、So42-与SeO42-之间都具竞争性抑制说明细胞对这些离子对的吸收机制是相似的，或者这些离子对在膜上有相同的结合位置，或膜上有某种类似酶的蛋白质参与离子的吸收过程。3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子间的相互作用：竞争性抑制细胞外侧细胞内侧离子通道运输离子的模式图协助扩散(被动运输)通道具有离子选择性，转运速率高离子通道是门控的3.3植物细胞对矿质元素的吸收细胞外侧细胞内侧离子通道运输离子的模式图协助扩散(被动运输)离子通道的假想模型

3.3植物细胞对矿质元素的吸收离子通道的假想模型3.3植物细胞对矿质元素的吸收3.3植物细胞对矿质元素的吸收胞饮作用细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内的过程称为胞饮作用(简称为胞饮)。胞饮作用属于非选择性吸收方式，不是植物吸收矿质元素的主要方式。主动吸收的特点：(1)有选择性；(2)逆浓度梯度；(3)消耗代谢能3.3植物细胞对矿质元素的吸收胞饮作用3.4根系对矿质元素的吸收根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区根系吸收矿质元素的特点对矿质元素和水分的相对吸收相关：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。独立：植物吸水与吸收矿质并不呈比例，且吸收的方式不同。3.4根系对矿质元素的吸收根部吸收矿质元素的主要部位：根尖3.4根系对矿质元素的吸收根系吸收矿质元素的过程1.离子在根细胞表面的吸附根细胞通过交换作用而吸附离子，故称为交换吸附(exchangeabsorption)。

由于土壤颗粒的表面带有负电荷，阳离子被土壤颗粒吸附于表面。外部阳离子如钾离子可取代土壤颗粒表面吸附的另一个阳离子如钙离子，使得钙离子被根系吸收利用。3.4根系对矿质元素的吸收根系吸收矿质元素的过程由于土壤颗a.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换b.根与土粒的接触交换3.4根系对矿质元素的吸收a.通过土壤溶液与土粒间进行离子交换3.4根系对矿质元素3.4根系对矿质元素的吸收2.离子进入根内部①质外体途径表观自由空间(apparentfreespace，AFS)/相对自由空间(relativefreespace，RFS)：自由空间占组织总体积的百分比。如豌豆、小麦等植物根的自由空间为5%∽14%。②共质体途径：内皮层

导管主动运输为主，也可进行扩散性运输，但速度较慢。3.4根系对矿质元素的吸收2.离子进入根内部3.4根系对矿质元素的吸收3.离子进入导管离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。被动扩散？主动转运？根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织图解3.4根系对矿质元素的吸收3.离子进入导管3.4根系对矿质元素的吸收外界条件对根部吸收矿质的影响1.土壤温度：土壤温度过高或过低，都会使根系吸收矿物质的速率下降。2.土壤通气状祝：土壤通气好，增强呼吸作用和ATP的供应，促进根系对矿物质的吸收。3.土壤溶液的浓度：若一次施用化肥过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸水困难，导致“烧苗”发生。3.4根系对矿质元素的吸收外界条件对根部吸收矿质的影响3.5矿物质在植物体内的运输与分配运输的形式、途径和速度1、形式:氮元素的运输形式主要是氨基酸和酰胺，还有少量是硝酸盐；磷元素的主要运输形式是正磷酸，也有少量转变成有机磷(磷酰胆碱、甘油磷酰胆碱)；硫的运输形式主要是硫酸根，少数是蛋氨酸或谷胱甘肽。金属粒子以粒子状态运输。2、途径:向上通过木质部，向下通过韧皮部，还从木质部横向运输到韧皮部；叶片吸收的矿质元素上行和下行运输都是通过韧皮部3、速度:30～100cm/h。3.5矿物质在植物体内的运输与分配运输的形式、途径和速度3.5矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的分配可参与再循环的元素，称为可再利用元素。如氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典型。不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。可再利用元素的缺素症状首先出现在较老的组织或器官上；不可再利用元素缺素症状则首先出现在幼嫩的组织或器官上。3.5矿物质在植物体内的运输与分配矿物质在植物体内的分配3.6生物地球化学循环碳循环主要内容3.6生物地球化学循环碳循环主要内容碳循环定义◆大气科学：碳元素(主要是二氧化碳)在大气、海洋及生物圈之间转移和交换的过程。◆生态学：绿色植物(生产者)在光合作用时从大气中取得碳，合成糖类，然后经过消费者和分解者，通过呼吸作用和残体腐烂分解，碳又返回大气的过程。◆土壤学：碳在大气、陆地生命体和土壤有机质等几个分室中的迁移和转化过程。3.6生物地球化学循环碳循环定义◆大气科学：3.6生物地球化学循环3.6生物地球化学循环地球上的五个碳库

地球上最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料，含碳量约占地球上碳总量的99.9%。这两个库中的碳活动缓慢，实际上起着贮存库的作用。地球上还有三个碳库：大气圈库、水圈库和生物库。这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换,容量小而活跃，实际上起着交换库的作用。3.6生物地球化学循环地球上的五个碳库