有益元素营养功能

关于有益元素营养功能必需元素为各种作物所必需，对于植物生长具有必需性、不可替代性和作用直接性。而有益矿质元素能够促进植物生长发育，但不为植物普遍所必需。有益元素与植物生长发育的关系可分为两种类型： 1、为某些植物类群中的特定生物反应所必需。如钴豆科作物根瘤固氮所必需；

2、某些植物生长在该元素过剩的环境中，经长期进化逐渐变成需要该元素。如水稻对硅，甜菜对钠；植物对有益元素的需求量要求十分严格，缺少时影响生长，过多时则有毒害作用。以适宜的含量作为区分有益元素的界限是至关重要的。第2页,共46页，2024年2月25日，星期天第一节硅第3页,共46页，2024年2月25日，星期天一般栽培植物可按SiO2含量分为三类：1、含硅量很高的植物，如水稻为5%~20%。2、含硅量中等的旱地禾本科植物，如燕麦、大麦等为2~4%。3、含硅量很低的豆科植物和双子叶植物，含量在1%以下。一、植物体内硅的含量、分布和形态（一）、含量第4页,共46页，2024年2月25日，星期天硅在植物体内的分布是不均匀的。根据其在植物体内的分布特点可分为三类：第一类、总含量高，主要分布于地上部，根中累积少。如燕麦和水稻。第二类、植株各部分的含硅量都低，根中和地上部的分布大致相等。如番茄、大葱、萝卜和白菜等。第三类、根中的含量明显高于地上部。如绛车轴草。在组织水平，硅多累积于木栓细胞外的表皮细胞壁中，它不仅进入细胞壁，也进入中胶层。一、植物体内硅的含量、分布和形态（二）分布第5页,共46页，2024年2月25日，星期天植物体内硅的主要形态是硅胶和多聚硅酸，其次是胶状硅酸和游离单硅酸[Si（OH）4]。木质部汁液中的硅主要是单硅酸。一、植物体内硅的含量、分布和形态（三）形态第6页,共46页，2024年2月25日，星期天植物种类部位含量植物种类部位含量小麦黑麦水稻大麦燕麦玉米根茎秆籽粒根茎秆籽粒谷壳叶茎秆根3.110.60~2.240.11~0.161.231.06~1.760.04~0.468.406.023.70~5.602.74芒茎秆籽粒茎秆根叶籽粒茎秆穗茎根果穗籽粒4.701.540.425.962.43~3.742.050.995.960.830.780.320.04几种植物不同部位的含硅量（SiO2%干重）第7页,共46页，2024年2月25日，星期天二、植物对硅的吸收和运输高等植物主要吸收分子态的硅，不同植物种类吸硅能力有显著差异，而植物基因型差异对硅吸收的影响很大。通常土壤溶液中的硅酸浓度与植物的吸硅量呈正比。植物体内硅的运输仅限于木质部，它在地上部茎叶中的分布取决于各器官的蒸腾率。第8页,共46页，2024年2月25日，星期天（一）参与细胞壁的组成

硅与植物体内果胶酸、多糖醛酸、糖脂等物质有较高的亲合力，形成稳定性强，而溶解度低的单、双、多硅酸复合物沉积在木质化细胞壁中。硅能增强组织的机械强度和稳固性，可抵抗病虫的入侵。例如：水稻对稻瘟病、褐斑病的抵御能力也随着体内含硅量的增加而提高。（二）影响植物光合作用与蒸腾作用

植物叶片硅化细胞对于散射光的透过量为绿色细胞的10倍，能增加阳光的吸收，促进光合作用。田间条件下，施硅改变植物的受光形态，抑制蒸腾，增加群体光合作用。三、硅的营养功能第9页,共46页，2024年2月25日，星期天水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响04080120施硅量（mg/L)含硅量（干物重mg/g）020408121620病斑数（个/cm2)第10页,共46页，2024年2月25日，星期天第11页,共46页，2024年2月25日，星期天第12页,共46页，2024年2月25日，星期天第13页,共46页，2024年2月25日，星期天不同硅、氮肥的用量对水稻花期叶片展开度*的影响硅肥**（SiO2，mg/L）氮肥（mg/L）040200516º11º2040º19º20023º53º77º69º22º*展开度指也行尖与茎秆之间的夹角

**硅肥采用硅酸纳第14页,共46页，2024年2月25日，星期天1、Si-N作用在供高氮时，植株的机械支撑减弱，组织柔软，易倒伏和遭病虫害等。施硅肥可增强植株的刚性，减少倒伏。植株中Si/N与作物的抗病性有关，随硅含量增加，植物抗病和抗虫性增强。2、Si-P作用植物对硅与磷的吸收表现出一定的竞争效应。缺硅时吸磷增加，增加硅减少磷的吸收。在长距离运输中，硅与磷之间又有一定的相助作用。3、Si-Fe,Mn作用硅能缓解铁、锰离子过多引起的毒害作用。供硅充足时，叶片中锰的分布均匀，有利于作物的生长。硅能增强水稻茎、根通气组织的钢性与体积，有利于氧的输入，从而增加水稻对过量铁、锰的忍耐性。（三）与其它养分的相互作用第15页,共46页，2024年2月25日，星期天施氮条件下供锰对大豆干重的影响010200.15.00.5供锰（umol/L)干重（g/株）+Si-Si10.0第16页,共46页，2024年2月25日，星期天水稻是典型的积硅植物。缺硅后其营养生长与籽粒产量都明显下降。试验表明，生殖阶段供硅可以增加籽粒产量。甘蔗缺硅表现出叶雀斑病（Leaffrechling)典型症状。四、植物对硅的需求和缺硅的反应第17页,共46页，2024年2月25日，星期天不同生育阶段供硅对水稻生长与产量的影响营养生长阶段-Si+Si*-Si+Si生殖生长阶段**-Si-Si+Si+SiSiO2%（地上部干重）0.052.26.90.4干重（g/盆）根4.04.34.24.7茎23.526.531.033.6籽粒5.36.610.310.3*+Si：100mg/LSiO2；**抽穗开始第18页,共46页，2024年2月25日，星期天第二节钠第19页,共46页，2024年2月25日，星期天通常植物体内钠的平均含量大约是干物重的0.1%左右。根据植物对钠的反应，将植物分为两类：喜钠植物和厌钠植物。典型的喜钠植物有甜菜、盐蓬三色苋、滨藜和蓝藻等。生长在滨海沙土上的海蓬子氯化钠的含量可达30%。然而，许多栽培作物在钠多时会出现毒害现象。一、植物体内钠的含量和分布第20页,共46页，2024年2月25日，星期天二、钠的营养功能对于一部分具有C4光合途径和景天酸代谢途径的植物种类来说，钠是必需的微量元素。对于许多盐土植物钠是调节渗透压以适应高盐的需求。钠和钾同样能增加液泡中的溶质势，产生膨压而促进细胞的伸长。钠对气孔开闭具有调控作用，从而改善植物水分平衡，提高抗旱能力。（一）刺激生长（二）调节渗透压（三）影响植物水分平衡与细胞伸展第21页,共46页，2024年2月25日，星期天Na+、K+对甜菜叶片性状的影响K叶片含量(mmol/g干重）处理(mmol）干重(g叶/株）+Na+叶面积(cm2/叶）叶厚度(μm)肉质性(gH2O/dm2）5K+7.92.670.032332743.070.25K++4.75Na+9.70.432.453023193.71K+第22页,共46页，2024年2月25日，星期天某些植物在供钾不足时，钠可有限度地代替钾的功能，钠取代钾的程度因植物种类而异。根据植物对钠的反应不同以及钠、钾之间的互换关系，可将植物分为四类：1、钠可替代体内大部分钾，钠对其生长有明显刺激作用的植物。如糖用甜菜、食用甜菜等。2、钠可替代体内小部分钾，钠对其生长有一定刺激作用。如甘蓝、四季萝卜、棉花、豌豆等。3、钠可替代体内少量钾，钠对其生长无刺激作用。如水稻、大麦、燕麦、番茄、黑麦草等4、钠完全不能替代体内钾。如玉米、黑麦、大豆、菜豆等。（四）代替钾行使营养功能的作用二、钠的营养功能第23页,共46页，2024年2月25日，星期天由Na+

的刺激作用增加的生长量供K+适宜时的生长量ABCD喜盐厌盐能被Na+代替K+

在植株中的比例不能被Na+代替不同类型植物植株中代替的程度及由刺激生长所增加的生长量示意图第24页,共46页，2024年2月25日，星期天三、植物对钠的适应机理当环境中钠较多时，耐钠能力强的植物将所吸收的大量Na+运到地上部或叶细胞的液泡中累积起来，以便调节渗透压，或是在细胞质及细胞器中完成特殊的功能。耐钠植物尽管吸收大量钠，但并不防碍对其它必需养分的选择吸收。第25页,共46页，2024年2月25日，星期天钴第三节第26页,共46页，2024年2月25日，星期天

植物含钴量因土壤类型、环境条件和植物种类与品系不同而有变化。通常，植物体含钴量的范围为0.02-5mg/kg。豆科植物需要并积累较多的钴。为了防止反刍动物缺钴症，反刍动物长期食用的饲料植物中的含钴量不得低于0.08-0.1mg/kg。一、植物体内钴的含量第27页,共46页，2024年2月25日，星期天（一）参与豆科植物根瘤菌固氮钴是钴胺素辅酶的金属组分。在根瘤菌中有三种专性的酶依赖于钴胺素，它们是甲硫氨酸合成酶、核糖核苷酸还原酶和甲基丙二酰辅酶变位酶。（二）刺激生长钴具有促进茎、芽和胚芽鞘伸长的作用，因为低浓度的钴抑制乙烯的生物合成。（三）稳定叶绿素钴具有稳定叶绿体膜上脂蛋白复合体的功能。二、钴的营养功能第28页,共46页，2024年2月25日，星期天在田间条件下钴能增加豆科植物的生长量与含氮量。豆科植物缺钴后，根瘤菌的侵染率很低，固氮作用缓慢。豆科植物不同种类间对缺钴的敏感性差异颇大，羽扇豆比三叶草敏感的多。过量钴对植物也会产生毒害作用。三、植物对钴的需求第29页,共46页，2024年2月25日，星期天施钴对宽叶羽扇豆根瘤的生长和组分的影响根瘤鲜重含钴量类菌体数钴胺素豆血红蛋白处理(g/株)(mg/g根瘤干重)(×10/g根瘤鲜重)(mg/g根瘤鲜重)(mg/g根瘤鲜重)-9-Co2+0.145155.90.71+Co2+0.61052728.31.91第30页,共46页，2024年2月25日，星期天第五节硒第31页,共46页，2024年2月25日，星期天一、植物体内硒的含量与分布1、高累积型植物多年生深根植物，主要包括黄芪、剑莎草、金鸡菊等。植物体内含硒量可达数千µg/g。2、亚积累型植物主要是紫菀属、滨藜属、扁萼花属和粘胶葡属中的一些植物种。植物体含硒量达数百µg/g水平3、非积累型植物大多数食用植物，一部分杂草和禾本科植物。其含硒量低于3µg/g，平均在0.01~1.00µg/g之间。植物体内的含硒量因植物种类不同而有差异。按植物含硒量分为以下三类：第32页,共46页，2024年2月25日，星期天牧草的含硒量与动物饲养及畜群健康关系密切，因而世界各国对牧草的含硒量十分重视。植物体内含硒量常因器官、部位、生育时期的不同而变化。通常植物籽粒的含硒量最高，次之是叶、茎、根。一、植物体内硒的含量与分布第33页,共46页，2024年2月25日，星期天常见蔬菜和水果中的含硒量作物部位平均含量（μg/g干重）甜玉米籽粒0.011卷心菜叶0.150莴苣叶0.057胡萝卜根0.064马铃薯块茎0.011番茄果实0.036苹果果实0.003橘子果实0.008第34页,共46页，2024年2月25日，星期天培养液中硒水平对油菜体内GSH-Px活性与其生长的影响硒水平（μgSe/ml）茎叶（g/Pot）含硒量（μgSe/g干重）GSH-Px（μmolGSH/g鲜重·min）叶绿素（mg/g鲜重）04.550.004000.2100.015.050.834561.540.2320.055.862.130566.200.3590.107.489.45071.780.3040.507.3432.39106.20.2501.005.7377.57133.80.2315.001.83314.2242.30.14310.001.04601.2132.40.145第35页,共46页，2024年2月25日，星期天植物根吸收的硒主要是硒酸盐（SeO42-）和亚硒酸盐（SeO32-），同时植物也能吸收少量低分子的有机态硒。植物吸收的Se42-和SeO32-主要累积在根部，很少向地上部运输。土壤中其它阴离子影响植物对硒的吸收，SO42-对硒的吸收有竞争性抑制作用，但在SO42-浓度很低时，又促进硒的吸收。硒在植物体内的同化需先经还原作用，而后同化为硒半胱氨酸和硒蛋氨酸。但累积型与非累积型的同化途径是有差异的。在非累积型植物中，硒结合进入蛋白质，是非累积型植物易受硒毒害的原因所在。二、植物对硒的吸收第36页,共46页，2024年2月25日，星期天SeO42-还原作用硒半胱氨酸硒甲基半胱氨酸蛋白质非累积型植物累积型植物不同类型植物同化硒的途径第37页,共46页，2024年2月25日，星期天（一）刺激植物生长低浓度的硒（0.001~0.05µg/g）可不同程度地促进百合科、十字花科、豆科、禾本科植物种子的萌发和幼苗的生长。（二）增强植物体的抗氧化作用硒可强化生物体内清除有害活性氧的酶促系统GSH-Px。在非酶促系统中，不同形态的硒都有抑制脂质氧化反应的作用。三、硒的营养功能第38页,共46页，2024年2月25日，星期天植物对硒的需求量一般很低，硒对植物的有意作用只有在很低的浓度下才会表现出来。硒累积型植物获得高产需要适量的硒。通过某些累积型植物富集硒，保持人体有适量的硒，从而增强免疫功能和抗癌作用。四、植物对硒的需求第39页,共46页，2024年2月25日，星期天第六节铝第40页,共46页，2024年2月25日，星期天植物体内的含铝量通常在20-200mg/kg之间，不同植物体内含量有明显差异。含铝量超过0.1%的植物为铝累积型植物，低于200mg/kg含量的植物为非累积型植物。植物体的含铝量还因土壤条件的不同而异，酸性土壤上生长的植物一般含铝量较高。植物体内铝的分布因植物种类不同而异。水稻和黄瓜根系吸收的铝很少向地上部运输，而萝卜、荞麦根