植物根系对矿质元素的吸收专家讲座

（三）离子选择吸收与积累性

首先表现在物种间差异，如番茄吸收Ca、Mg较多，而水稻吸收Si多。其次，对同一个盐不一样离子吸收差异。比如，供给植物(NH4)2SO4时，根系吸收NH4＋多于SO42－，溶液中存留许多SO42－，造成土壤酸性提升，此种盐类称为生理酸性盐；当供给植物NaNO3或Ca(NO3)2时，根系吸收NO3－多，溶液中留存很多Na+或Ca2+，使碱性升高；此种盐属于生理碱性盐;而当供给植物KNO3时，植物对阴、阳离子几乎以同等速率被根系吸收，土壤溶液pH不发生显著改变，这类盐属生理中性盐。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第1页A.NaCl+KCl+CaCl2；B.NaCl+CaCl2C.CaCl2；D.NaCl表示试验结束时培养液中各种养分浓度占开始试验时％图2-10水稻和番茄养分吸收差异图2-11小麦根在盐类溶液中生长情况植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第2页积累性

所谓积累性（accumulation）是指植物能够逆浓度梯度吸收一些物质，积累在细胞一些部位。如海带对海水中钾离子吸收。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第3页（四）单盐毒害与离子反抗1.单盐毒害溶液中只有一个矿质盐对植物起毒害作用现象称为单盐毒害（toxicityofsinglesalt）。2.离子反抗

在发生单盐毒害溶液中，如再加入少许其它矿质盐，即能减弱或消除这种单盐毒害。离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用现象叫做离子反抗（ionantagonism）。3.平衡溶液

把必需矿质元素按一定百分比和浓度混合，使植物生长发育良好，这种对植物生长有良好作用而无毒害溶液，称为平衡溶液（balancedsolution）。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第4页二、根系吸收矿质元素过程1.把离子吸附在根部细胞表面细胞吸附离子含有交换性质，故称交换吸附。标准是同荷等价。2.离子进入根系内部导管离子从根部表面进入根内部可经过质外体和共质体两条路径。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第5页图2－13离子在根内径向运输图解

C．细胞质V．液泡ER.内质网植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第6页三、影响根系吸收矿质元素原因（一）土壤温度情况影响主动吸收（二）土壤通气情况排水，促进土壤通气（三）土壤溶液浓度有饱和效应，太高造成“烧苗”（四）土壤pH情况1.直接影响当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第7页2.间接影响土壤溶液pH对植物矿质营养间接影响比直接影响还要大。当土壤溶液碱性加强时，Fe2+、Ca2+、Mg2＋、Cu2+、Zn2＋等逐步变为不溶解状态，不利于植物吸收；当土壤溶液酸性反应加强时，K＋、PO43-、Ca2+、Mg2＋等离子易溶解，但植物来不及吸收就被雨水淋溶掉，所以酸性土壤（如红壤）往往缺乏这几个元素;酸性土壤还造成重金属（Al、Fe、Mn等）溶解度加大，易使植物受害。

另外，土壤溶液反应也影响土壤微生物活动。酸性反应易造成根瘤菌死亡，失去固氮能力，而碱性反应促使反硝化细菌生长良好，使氮素损失。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第8页（五）离子间相互作用竞争作用和帮助作用1.竞争作用

即一个离子存在抑制植物对另一个离子吸收。竞争易发生在含有相同理化性质（如化合价和离子半径）离子之间，可能与竞争同种离子载体相关。如NH4＋对K＋，Mn2＋、Ca2＋对Mg2+、K＋，Rb+对136Cs+，Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－等都有抑制效应。2.帮助作用

即一个离子存在能促进植物对另一个离子吸收,这种作用经常发生在阴、阳离子间。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第9页（六）土壤有害物质情况

土壤中一些过量有害物质会不一样程度地伤害根部，降低植物吸收矿质元素能力。如H2S、一些有机酸、过多Fe2＋、重金属元素。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第10页四、植物地上部对矿质元素吸收

植物地上部分也能够吸收矿质元素，这被称为根外营养。主要是叶片，所以亦称为叶片营养（foliarnutrition）。路径影响叶片吸收矿质元素原因：气孔、角质层外连丝（ectodesmata）表皮细胞质膜叶脉韧皮部A、叶片部位：嫩叶吸收营养元素比成熟叶快且多；B、温度：直接影响物质进入叶片；C、溶液在叶面上时间越长，吸收矿物质数量越多；D、大气湿度。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第11页根外施肥特点：1.当幼苗根系不发达，而代谢旺盛、生长快、需肥量大时；2.作物生育后期根部吸肥能力衰退；3.营养临界期需肥量大，应用根外追肥能够补充营养；4.一些肥料（如磷肥）易被土壤固定，而根外喷施无此弊端，且用量少，节约肥料；5.补充植物所缺乏微量元素，用量少，效果好；注意：加入表面活性剂，降低表面张力。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第12页五、矿质元素在植物体内运输与分配1.矿质元素运输形式N——主要以有机氮形式运输（氨基酸、酰胺，少许NO3-）P——正磷酸根离子和少许磷酰胆碱、甘油磷酰胆碱S——硫酸根离子，少许蛋氨酸及谷胱甘肽金属离子——离子2.矿质元素运输路径

根系吸收无机离子主要经过木质部向上运输，同时可从木质部活跃地横向运输到韧皮部;叶片下行运输以韧皮部为主,也能够从韧皮部横向运输到木质部植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第13页3.矿质元素在植物体内分配利用

矿质元素在地上部各处分配利用，因离子在植物体内是否参加循环而异。参加循环元素

有元素进入地上部后仍呈离子状态（如钾）；有元素形成不稳定化合物，不停分解，释放出离子又转移到其它需要器官中去（如氮、磷、镁）。参加循环元素都能再利用,缺素症状发生在老叶上。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第14页不参加循环元素不能再利用,缺素病症都先出现于嫩叶。

有元素（如硫、钙、铁、锰、硼）在细胞中呈难溶解稳定化合物，尤其是钙、铁、锰，所以它们是不能参加循环元素。不参加循环元素植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第15页第四节植物氮素同化硝酸盐还原为氨可分为两个阶段：

一是在硝酸还原酶作用下，由硝酸盐还原为亚硝酸盐；二是在亚硝酸还原酶作用下，将亚硝酸盐还原为氨。

土壤中无机氮化合物中以铵盐和硝酸盐为主，植物从土壤中吸收铵盐后，可直接利用它去合成氨基酸;假如吸收硝酸盐，则必须经过代谢还原才能被利用。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第16页NADH起源于呼吸作用

在细胞质中进行，由硝酸还原酶（nitratereductase,NR）催化。一、硝酸盐还原关于硝酸还原酶（nitratereductase,NR）：

硝酸还原酶是一个诱导酶，受底物NO3-

诱导。是一个钼黄素蛋白，含有钼和黄素辅酶FAD，Mo在酶促反应中起着电子传递体作用;受光促进，光对硝酸还原促进受光敏色素调整。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第17页光照能促进硝酸盐还原过程①光下植物经过光合作用合成糖流出叶绿体后，经糖酵解产生NADH而用于NO3—还原;②光能促进底物对NR诱导，在一定范围内，NR活力随光强增加而升高，光下生长植物体内NR水平要比暗中生长高得多;③光合作用光反应中形成NADPH和还原型铁氧还蛋白(Fd)可转化成NADH为硝酸还原提供还原力;④光反应中形成还原型铁氧还蛋白可直接用来还原亚硝酸盐进而促进NO3—还原。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第18页二、亚硝酸还原

由叶绿体中亚硝酸还原酶（nitriereductase,NiR）催化。

亚硝酸盐还原氢供给体是绿叶中铁氧还蛋白（Fd）,Fd起源于光合作用。根部进行亚硝酸盐还原，其还原力起源于呼吸作用。

还原产生NH4+或植物从土壤中吸收NH4+，主要经过氨基化作用、氨基交换作用等合成氨基酸；另首先，也可形成酰胺作为贮存、运输形式，或解毒作用。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第19页三、氨态氮同化氨同化是经过谷氨酸合成酶循环进行。两种主要酶：谷氨酰胺合成酶（glutaminesynthetase,GS）谷氨酸合成酶（glutamatesynthase,GOGAT）

形成谷氨酰胺和谷氨酸可深入经过转氨作用、氨基交换作用等一系列反应形成其它氨基酸。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第20页图2－15谷氨酸合成酶循环植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第21页四、硝酸还原酶与作物氮素利用NR活力与作物氮素利用效率关系亲密。

依据植物对氮素水平适应性和氮素利用效率差异，人们提出了耐肥性和耐瘠性概念。所谓耐瘠性是指在低水平供肥（N）条件下能够充分利用有限氮源，很好地生长，取得较高产量特征；耐肥性是指在高水平供肥（N）条件下增产特征，即随供肥（N）水平提升，产量继续增加。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第22页耐肥植物利用低浓度NO3－能力差，但在较高水平NO3－条件下，生长比很好，产量也有较高水平。耐瘠植物NR活力高，利用低浓度NO3－能力强，氮素利用效率就高，故耐瘠作物在低氮水平下有一定产量。研究表明，NR活力与耐肥性呈负相关。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第23页第五节合理施肥生理基础

所谓合理施肥，就是依据矿质元素对作物所起生理功效，结合作物需肥规律，适时适量地施肥，做到少肥高效。一、作物需肥规律（一）不一样作物需肥不一样小麦、棉花除需较多氮外，P、K肥需要量也较多；烟草、马铃薯需K较多；豆科、茄科需钙较多；水稻需硅较多；油料作物需镁较多；油菜需硼较多等等。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第24页

施肥营养效果最好时期，称为最高生产效率期，又称植物营养最大效率期。作物营养最大效率期，普通是生殖生长时期。营养最大效率期：（二）不一样生育期需肥不一样植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第25页二、合理施肥指标（一）施肥形态指标1.相貌2.叶色（二）施肥生理指标1、营养元素

营养临界浓度（criticalconcentration）：取得最高产量最低养分浓度。2、酰胺3、酶活性如硝酸还原酶和谷氨酸脱氢酶植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第26页图2－19组织营养元素浓度与产量关系图解植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第27页三、施肥增产原因

施肥增产原因是间接，施肥经过有机营养（光合作用）来增加干物质积累，提升产量。（一）施肥可增强光合性能

详细表现在：施肥增大光合面积（如氮肥使叶面积加大），可提升光合能力（氮是叶绿素组成成份，磷是光合进程中许多步骤必需），可延长光合时间（氮肥延长叶片寿命），有利光合产物分配利用（如磷、钾促进光合产物运输）等等。

所以施肥增产实质在于改进光合性能，经过光合过程形成更多有机物，取得增产。

施肥既能够改进植物光合性能（生理效应），又能够经过改进生态环境（生态效应），到达增产效果。植物根系对矿质元素的吸收专家讲座第28页三、施肥增产原因（二）施肥生态效应

施肥不只满足作物生理需要，同时也改进生态环境，尤其是土壤环境。比如，施用石灰、石膏、草木灰等能促进有机质分解，也能提升土温。在酸性土壤上施用石灰，能够中和土