第六章 植物的矿质营养

第六章植物的矿质营养第一页，共六十一页，2022年，8月28日第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素小部分氮大部分硫全部的磷全部的金属元素植物体水分10~95%干物质5~90%C、H、O、N以气体形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失挥发部分灰分元素有机物90%无机物10%燃烧第二页，共六十一页，2022年，8月28日二、植物必需的矿质元素1植物必需的矿质元素及其列表必需元素大量元素（占干重>0.1%）来自水和CO2：C、H、O来自土壤：N、P、K、Ca、Mg、S、Si微量元素（占干重<0.01%）：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Cl、Mo、Ni、Na共19个第三页，共六十一页，2022年，8月28日2判断植物必需的矿质元素的标准

a.不可缺少性：缺乏该元素时不能正常生长发育，不能完成生活史。

b.不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不能恢复，只有加入该元素才能消除。

c.直接功能性：缺素症状是由元素直接作用，并不是通过影响土壤、微生物等的间接作用。第四页，共六十一页，2022年，8月28日3确定必需元素的方法

a.溶液培养法:溶液培养法亦称水培法,是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；b.砂基培养法:是在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来培养植物的方法。第五页，共六十一页，2022年，8月28日三、植物必需矿质元素的生理作用1、细胞结构物质的构成成分2、酶的组成元素，对生命起调节作用3、电化学作用，即平衡离子浓度4、信号转导的第二信使第六页，共六十一页，2022年，8月28日（一）大量元素的生理作用N：1）蛋白质核酸的重要成分2）酶的重要成分3）是叶绿素的组成元素之一4）各种生理活性物质的成分缺乏症状：先自老叶上表现出来，叶片失绿黄化，早衰；新叶上，叶片小而薄，与茎的夹角变小，叶片色淡，一般较均匀，不出现斑点状。根系早期比正常的色白、细长、数量较少，后期则停止生长，呈褐色。过剩症状：叶色浓绿，叶片大而厚，茎秆较粗，营养生长过旺，呈徒长现象，易落花落果，果实膨大速度减缓，着色不良，含糖量降低，晚熟；生殖生长被抑制，田间郁蔽，通风透光不良，对病虫害的抵抗力下降。第七页，共六十一页，2022年，8月28日田间水稻缺氮第八页，共六十一页，2022年，8月28日第九页，共六十一页，2022年，8月28日第十页，共六十一页，2022年，8月28日第十一页，共六十一页，2022年，8月28日P：1）是核酸、磷脂的组成成分2）参与细胞内物质及能量代谢3）增强植物的抗逆性缺乏症状：叶色暗绿无光泽，老叶上常出现紫红色斑点或条纹。植株弱矮小，根系不发达，种子果实变小，成熟期延迟。过剩症状：叶片肥厚而密集，生殖生长过早进行，易出现早衰，磷过多会抑制植物对铁、锌铜的吸收，会同时出现缺乏相应微量元素的症状。第十二页，共六十一页，2022年，8月28日第十三页，共六十一页，2022年，8月28日第十四页，共六十一页，2022年，8月28日第十五页，共六十一页，2022年，8月28日第十六页，共六十一页，2022年，8月28日K：1）调节渗透作用2）促进光合产物即糖类的转化和运输3）是某些反应中酶的活化剂4）提高植物的抗逆性缺乏症状：老叶先表现出症状，叶片边缘黄化，继而焦枯，逐渐向中脉方向扩展，叶片上出现褐色斑点或斑块，叶子的中部及叶脉处仍为绿色，严重时，整个叶片变红棕色以至干枯脱落。过剩症状：钾元素与氮、钙、镁存在拮抗作用，过多的钾元素会抵制植物对氮、钙、镁的吸收，表现为植株生长缓慢弱小，叶片失去弹性，果实表面粗糙，糖酸比降低，口感差。第十七页，共六十一页，2022年，8月28日第十八页，共六十一页，2022年，8月28日拔节期缺钾的水稻：叶尖焦枯，叶缘枯黄，叶片有褐斑第十九页，共六十一页，2022年，8月28日第二十页，共六十一页，2022年，8月28日第二十一页，共六十一页，2022年，8月28日Ca：1）参与细胞壁的形成

2）消除草酸等有机酸的毒害

3）消除环境中某些离子过多造成的毒害

4）降低水合度，保持原生质的正常状态缺乏症状：节间缩短，植株较为矮小，根尖、茎尖及幼叶易腐烂，果实上细嫩的顶部易腐烂；番茄、甜椒等出现“脐腐病”；禾本科早衰、结实少或不结实；常伴随铁、铝、锰的毒害。过剩症状：使土壤pH转为中性或碱性，而农作物适宜生长在偏酸性的土壤中，钙过剩还会影响植物对锰、铁、锌、硼的吸收，导致植物落叶，树势衰弱。第二十二页，共六十一页，2022年，8月28日第二十三页，共六十一页，2022年，8月28日36缺钙的番茄果实最初形成棕色斑块,继而溃烂,称为“脐腐病”第二十四页，共六十一页，2022年，8月28日第二十五页，共六十一页，2022年，8月28日Mg：1）叶绿素的组成部分2）是多种酶的活化剂3）与维生素的合成有关

缺乏症状：老叶的叶缘先出现黄化，继而扩展至叶肉发黄，叶脉仍为绿色，症状加重时，叶面上则出现黄褐色斑块，叶片干枯死亡。缺镁症状只表现在叶片上，其他器官则表现正常，但植株生长缓慢，果实较小。过剩症状：表现出缺硼、缺锰、缺锌的症状。第二十六页，共六十一页，2022年，8月28日玉米缺镁第二十七页，共六十一页，2022年，8月28日第二十八页，共六十一页，2022年，8月28日第二十九页，共六十一页，2022年，8月28日第三十页，共六十一页，2022年，8月28日S：1）蛋白质空间构形的稳定（二硫键）2）是叶绿素合成的促进因素之一3）含硫有机物参与植物体内的氧化还原过程4）促进豆科植物根瘤的形成缺乏症状：植株生长缓慢、弱小，叶片黄化，症状与缺氮相似，但缺氮的叶子黄化，先在老叶上表现，而缺硫的症状是先新叶上表现出来，根系和茎的分枝数量较少。过剩症状：使土壤酸化，板结，植物生长不良；水田产生较多的硫化氢气体，损伤根部结构。第三十一页，共六十一页，2022年，8月28日第三十二页，共六十一页，2022年，8月28日第三十三页，共六十一页，2022年，8月28日第三十四页，共六十一页，2022年，8月28日大豆缺硫第三十五页，共六十一页，2022年，8月28日（二）微量元素的生理作用Fe：1）影响叶绿素的形成2）是一些重要的氧化还原酶的组分B：1）促进碳水化合物的运输和分配2）促进分生组织的分化及营养生长3）对生殖生长有重要作用缺乏症状：从新叶上表现，叶肉失绿黄化，叶脉仍为绿色，缺铁较严重时，整个叶面变为黄白色，有时出现褐色斑点或斑块。过剩症状：较少出现。缺乏症状：顶芽枯死，侧芽生长点相继枯死；花不能正常发育，出现落花落果或不能产生种子的现象。过剩症状：叶尖或叶缘出现褐色干枯，严重时出现茎枯以致整株枯死。第三十六页，共六十一页，2022年，8月28日下面是作物对硼敏感情况的3种情况：非常敏感：苜蓿、油菜、花椰菜、芹菜、三叶草、甜菜、苹果、葡萄、萝卜、甘蓝、向日葵、莴苣等。中度敏感：番茄、棉花、马铃薯、烟草、胡萝卜、花生、桃、梨、板栗、茶等。不敏感：大麦、小麦、燕麦、黑麦、亚麻、玉米、高粱、谷子、水稻、大豆、蚕豆、豌豆、黄瓜、洋葱、禾本科牧草等。第三十七页，共六十一页，2022年，8月28日Mn：1）与光合作用关系密切2）可促进有机物质运输3）是多种酶的活化剂4）促进花粉萌发、花粉管伸长及种子和果实的膨大缺乏症状：从新叶上出现，叶脉间失绿，叶脉仍为绿色，失绿部分常突起，叶片边缘起皱，严重时叶片上会出现褐色斑块。过剩症状：苹果表现粗皮病，柑橘出现早期落叶，葡萄等在幼果期锰过多则果实的膨大受抑制。第三十八页，共六十一页，2022年，8月28日植物对缺锰的敏感性有3种情况：非常敏感：小麦、燕麦、大豆、花生、豌豆、马铃薯、莴苣、黄瓜、萝卜、菠萝、苹果、桃、柑橘、葡萄等。中度敏感：紫花苜蓿、三叶草、大麦、亚麻、花椰菜、芹菜、番茄、胡萝卜、棉花等。不敏感：黑麦、玉米、水稻、越橘、牧草、芦笋等。第三十九页，共六十一页，2022年，8月28日四、作物缺素症状及其诊断方法步骤：1对症状进行分析

区分生理性病害、传染性病害和虫害三种病害的症状特征；确定病因后，再根据植物所显现出来的病状，来初步确定其缺乏的矿质元素。2对植物组织及土壤中的矿质进行测定

确定植物缺乏的元素后，对植物组织及土壤中该矿质含量进行测定，并与正常州植株的含量相对比。3补充矿质在确定缺乏某种矿质元素后，给植株补充相应元素，症状消失，说明该植株确实缺乏该元素。第四十页，共六十一页，2022年，8月28日第二节植物细胞对矿质元素

的吸收和运输一植物吸收矿质元素的部位和特点（1）部位：根，同水分的吸收部位

主要区域：根毛区，其他区域也可以部分吸收（2）特点a与吸收水分的关系相互联系，又各自独立相互联系表现在：矿质元素只有溶于水才能被植物根系吸收，而两者的吸收部位是相同的。各自独立性表现在：植物根系对水分的吸收是一种被动吸收（蒸腾拉力）的过程，而对矿质元素的吸收则是一种主动吸收（选择性吸收）的过程，两个过程是相互独立的。第四十一页，共六十一页，2022年，8月28日b选择性吸收植物对矿质元素的吸收是一种选择性吸收的过程；同一种无机盐的不同离子，根系的吸收也表现出选择性。例如：（NH4）2SO4→NH4++SO42-NH4+吸收的更多，SO42-吸收的较省，导致SO42-留在土壤中的较多。NH4+的吸收会置换出H+，所以使得土壤溶液呈现酸性，因此这类盐叫生理酸性盐。同理，NaNO3的吸收，植物所需的N元素更多，所以吸收的NO3-更多，因此置换出来的OH-更多，使土壤呈碱性，因此这类盐叫生理碱性盐。而NH4NO3的吸收，NH4+和NO3-的吸收是大致相等的，因此土壤PH值不变，这类盐则叫生理中性盐。第四十二页，共六十一页，2022年，8月28日c单盐毒害及离子拮抗单盐毒害：将植物培养在只含单一种盐的溶液中，不久植物即表现出生长不良的症状，并在较短时间内死亡，这种现象叫单盐毒害。即使是必须矿质元素，浓度过高也会产生单盐毒害现象。离子拮抗：在发生单盐毒害的溶液中加入另一种矿质元素，毒害现象会减轻或消除，这种现象称为离子拮抗或离子对抗。如：发生单盐毒害的K+溶液中，加入Ca2+可消除单盐毒害。一价离子与二价、三价离子间的拮抗作用较为显著，同价离子间的拮抗作用不明显。如：K+与Na+无拮抗作用，Ca2+与Ba2+无拮抗作用，而K+与Ca2+和Ba2+之间则存大拮抗作用。第四十三页，共六十一页，2022年，8月28日二根系吸收矿质元素的过程（一）吸收方式：主动吸收和被动吸收a被动吸收：矿质元素经扩散作用而不消耗能量进入细胞的吸收方式，称被动吸收。方向是：浓度高到浓度低。b主动吸收：矿质元素逆电化学梯并转移到细胞内，需要消耗能量的一种吸收方式，称主动吸收。方向是：浓度低到浓度高。

主动吸收是根系吸收矿质元素的主要方式。第四十四页，共六十一页，2022年，8月28日（二）吸收过程1离子通过交换吸附在根部细胞的表面（H＋和HCO3－）“同荷等价”原理：置换的两种离子间必须是带有相同的电荷，并且化学价相同。交换方式：a根与土壤溶液的离子交换b接触交换。2离子进入根的内部：共质体途径和质外体途径质外体：根部的一个与外界溶液保持扩散平衡、自由出入的外部区域，称质外体。包括细胞壁、细胞间隙、导管与管胞。3离子进入导管：

a.被动扩散b.主动运输第四十五页，共六十一页，2022年，8月28日三影响根系吸收矿质元素的因素1温度过高过低酶失活、膜透性增大吸收下降代谢慢、细胞粘性增大吸收下降2通气状况增加有氧呼吸吸收加快ATP增加3溶液浓度一定范围内吸收加快增加浓度过大吸收受阻或烧苗第四十六页，共六十一页，2022年，8月28日4土壤pH土壤溶液pH对根的吸收作用有直接影响和间接影响两方面。直接影响：pH较低→H+浓度较高→根表面带正电→阴离子的吸收；

pH较高→OH-浓度较高→根表面带负电→阳离子的吸收；间接影响：酸性条件（pH较低）→PO43-、K+、Ca2+、Mg2+等离子溶解性增加→吸收增多，也易导致流失→植物易缺乏这些元素酸性过强，Al、Fe、Mg、Mn溶解度增大，植物会因过量吸收这些元素而中毒。碱性条件（pH较高）→Ca、Fe、Mg、Cu、Zn形成难溶性化合物→不易被吸收。5土壤有毒物质：重金属污染、有害化合物、有害微生物。第四十七页，共六十一页，2022年，8月28日根外营养（叶面施肥）植物除了根部吸收矿质元素外，地上部分如叶、幼茎及生长中的果实也能吸收矿质营养的过程。吸收途径：气孔，角质层（主要途径）三、植物地上部分对矿质元素的吸收第四十八页，共六十一页，2022年，8月28日根外施肥的优点与不足优点：a肥效快；矿质进入植物内时间短。b节省成本；c利用率高。不足：a持效期较短；b角质层较厚植物不易使用叶面施肥。第四十九页，共六十一页，2022年，8月28日一、矿质元素运输的形式N：主要以氨基酸和酰胺形式运输，少数以NO3-P：主要以PO43－形式运输，少数以有机磷S：主要以SO42－形式运输，少数以蛋氨酸和谷胱甘肽形式运输金属离子（K+、Na+）:以离子形式运输补充矿质元素在植物体内的运输和分布第五十页，共六十一页，2022年，8月28日二、运输的途径1）根部吸收的矿质元素主要通过木质部向上运输；2）叶片吸收的矿质元素的上行和下行运输都以韧皮部为主；3）木质部中的矿质元素可横向运输到韧皮部，韧皮部中的矿质元素也可横向运输到木质部。第五十一页，共六十一页，2022年，8月28日1

可再利用元素：如果进入一个植株器官的矿质元素又可运输到其它组织和器官，这种元素就称为可再利用元素。

特点：优先分配给新组织，所以老叶先出现缺素症状三、矿质元素在体内的分布分为两类以离子形式存在的矿质元素（K＋、Na+）形成不稳定化合物（N、P、Mg）如N：根中以NO3－吸收硝酸还原酶NO2－NH4＋氨基酸（易移动）第五十二页，共六十一页，2022年，8月28日2不可再利用元素：从根系进入植株器官后，不能再次运输的元素。

S,Ca,Fe,Mn,B形成难溶稳定的化合物。特点：在老组织中积累，所以新叶先出现缺素症状第五十三页，共六十一页，2022年，8月28日一、作物需肥规律1不同作物对矿质元素需求种类不同原因：a.需求部位不同：叶、茎、果

b.不同元素生理作用不同如：禾谷类：前期施N肥，后期施P、K肥促粒块根、块茎类：施K肥，促进地下糖分积累叶菜类：施N肥，促叶肥大豆科：少N多钼，有固氮作用，多施P、K肥番茄、桃、白菜等需钙较多；花椰菜、棉花、巨峰葡萄、柿树、大枣等需要较多的硼；豆科作物需要较多的钼。第三节合理施肥的生理基础第五十四页，共六十一页，2022年，8月28日2同一作物不同时期需肥不同时期：种子萌发苗期开花结实成熟衰老需肥量：不需肥或很少逐渐增多最多停止吸收3最高生产效率期（营养最大效率期）施肥的营养效果最好，增产最多的时期。营养临界期：作物最需要营养的时期或缺乏营养对产量影响最大的时期称为营养临界期。比如禾本科作物的营养临界期为分蘖至抽穗期。不同作物的需肥形态有特定的要求

对于含糖量要求高的作物不应施用含氯离子较高的氯化钾肥料；水稻施肥宜选用铵态氮而不用硝态氮。第五十五页，共六十一页，2022年，8月28日二、合理施肥的指标1土壤营养指标：土壤质地、土壤矿质含量，壤土保水保肥性能等2形态指标：外形、长势、叶色、叶相等3生理指标：

a.体内养分状况：叶片元素诊断是常用的植物营养分析方法。

b.叶绿素含量c.酰胺和淀粉含量

d.酶活性第五十六页，共六十一页，2022年，8月28日三提高肥效的途径1肥水结合使用2重视有机肥的施用

有机肥能改良土壤结构，增加有机质的含量，增强土壤的保水保肥能力；可与速效肥结合施用。3重视微量元素及稀土元素的应用4改善作物的光照条件5防除田间杂草第五十七