第十八章-植物的营养

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第十八章植物的营养一、植物对养分的吸收和运输二、植物的营养与土壤12

1、植物的空气营养：由气孔从空气中吸收CO2并在叶绿体中进行光合作用。植物体主要由光合产物组成。光合作用产物是构建植物体的物质基础，也是细胞呼吸的原料。2、植物的土壤营养：植物必须从土壤中吸收水分和无机盐类来维持其正常的生长发育。一、植物对养分的吸收和运输（一）植物的空气营养和土壤营养

2（二）根细胞控制养分的吸收

主要途径：主动运输+表皮细胞表面渗入。根毛：细胞壁富含果胶质，具粘性和亲水性，与土粒结合很紧密，有利于从土壤中获得水分和矿物质。水液：可通过根毛的主动运输而进入细胞，也可通过表皮细胞表面渗入细胞。质外体途径(apoplastpathway)

共质体途径(symplastpathway)

跨膜途径(transmembranepathway)

34（三）蒸腾作用使水分和养分在木质部中上运液态—吐水气态—

蒸腾作用散失吸收运输51、水分上升的动力（1）根压(rootpressure)：由于水势梯度引起水分进入中柱后产生的压力称为根压。伤流(bleeding)、吐水(guttation)

吐水：土壤水分充足、温度较高、大气相对湿度较大时，完整的植株叶片吐出水分的现象。（2）蒸腾拉力(transpirationalpull)：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度使导管中水分上升的力量。蒸腾作用（transpiration）：植物体内的水分以气态方式从植物体表面向外界散失的过程。672、水柱连续不中断的原因（1）内聚力学说：A.张力＝重力－蒸腾拉力（断裂力）B.内聚力：水分子之间的吸收力C.附着力：水分子与细胞壁之间的力

B＋C＞A

水柱连续不中断（2）导管存在支路，气泡的影响不大。83、植物对水分平衡的控制机制——气孔运动左：保卫细胞吸水，气孔开放右：保卫细胞失水，气孔关闭植物气孔的开放与关闭，即气孔运动9光合CO2减少PH升高淀粉磷酸化酶淀粉葡萄糖水势降低白天吸水气孔开放[OH-]光合停止CO2增加PH降低淀粉磷酸化酶葡萄糖水势升高黒夜淀粉[H+]失水气孔关闭（1）淀粉—糖转化学说10（2）无机离子泵学说

质子泵开放细胞内K＋增多水势降低气孔开放光合ATP增加白天胞外H+增加

K＋内流通道开放H+泵出黑夜光合停止ATP减少质子泵关闭细胞内K＋减少水势增加气孔关闭胞内H+增加

K＋外流通道开放11（3）苹果酸代谢学说在光照下，保卫细胞内的部分CO2被利用时，pH值就上升至8.0～8.5，从而活化了PEP羧化酶，它可催化由淀粉降解产生的PEP与HCO3-结合形成草酰乙酸，并进一步被NADPH还原为苹果酸。苹果酸作为渗透物质降低水势，促使保卫细胞吸水，气孔张开。当叶片由光下转入暗处时，过程逆转。12光照保卫细胞进行呼吸作用

光合作用[CO2]降低

光合磷酸化氧化磷酸化淀粉pH升高水解

EMPATPPEP+HCO3-

PEPC苹果酸

光活化H+-ATPE

糖、苹果酸、K+、Cl-

保卫细胞水势下降排出H+

向周围细胞吸水，膨压升高气孔张开气孔运动机理总结：131、运输途径：短距离运输：胞内运输和胞间运输（共质体运输、质外体运输及共质体与质外体之间的交替运输）长距离运输：用环割法、同位素示踪证明，同化物的长距离运输主要是通过韧皮部的筛管。

环割的利用：增加花芽分化和座果率（开花期的果树适当环割，以阻止同化物的向下运输）；促进生根（高空压条时进行环割可以使养分集中在切口处，有利于发根）。（四）糖分在韧皮部中运输

14用蚜虫吻刺法结合同位素示踪证明：蔗糖是同化物运输的主要形式，占筛管汁液干重的73%以上。此外，还有其它非还原糖、氨基酸、有机酸、蛋白质、无机离子等。无机离子中以钾离子含量最高。

蔗糖运输的优点：稳定性高：非还原性糖，糖苷键水解需要很高的能量溶解度很高：0℃时，100ml水中可溶解蔗糖179g。

蔗糖运输速率高2、形式153、运输的方向由源到库。双向运输，以纵向运输为主，可横向运输。纵向运输受阻时，横向运输加强。

代谢源：指制造并输出同化物的组织、器官或部位。如成熟叶片、萌发种子的胚乳或子叶。代谢库：指消耗或贮藏同化物的组织、器官或部位。如幼叶、花、果、根等。源-库单位：指制造同化物的源与相应的库以及它们之间的输导组织。164、在韧皮部运输的机制※压力流动学说（Pressure-flowtheory）1930年德国植物学家明希（Münch）提出。内容：同化物在筛管通道中随着液流的流动而流动，其液流流动的动力是源库之间的压力势差。17要点：在源端（叶片），光合产物被不断地装载到SE－CC复合体中，浓度增加，水势降低，从邻近的木质部吸水膨胀，压力势升高，推动物质向库端流动；在库端，同化物不断地从SE－CC复合体卸出到库中去，浓度降低，水势升高，水分则流向邻近的木质部，从而引起库端压力势下降。于是在源库两端便产生了压力势差，推动物质由源到库源源不断地流动。18韧皮部中从糖原到糖库的压流模型图19二、植物的营养与土壤（一）植物需要17种必需元素必需元素：植物生长发育必不可少的元素。根据植物对这些元素的需要量，把它们分为两大类：大量元素：植物需要的量较多的元素。约占植物体干重的99.5%，C、H、O、N、K、Ca、Mg、P、S等。微量元素：需要量很少，如Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等。但缺乏时植物不能正常生长，若稍有愈量，对植物有害，甚至致其死亡。20必需元素在植物体内的生理功能：

★细胞结构物质的组成成分；★生命活动的调节者，如酶的成分和酶的活化剂；

★起电化学作用；如渗透调节，胶体稳定和电荷中和等。N、P、K:

需要量较大,人为地补充,又称三要素。

211氮

氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16－18%，它是细胞质、细胞核和酶的组成成分。1)许多重要化合物的组成核酸、蛋白质和酶、磷脂、叶绿素、光敏素、植物激素(如IAA、CTK)、维生素(如B1、B2、B6、PP)、生物碱等都含有氮;2)参与物质和能量的代谢

高能三磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP、ADP等)、辅酶(CoA、CoQ、NAD(P)、FAD、FMN等)和铁卟啉等。

22当氮肥供应充足时，植株枝叶繁茂，光合作用旺盛，叶片功能期延长，分枝(蘖)多，营养体壮健，籽粒中蛋白含量高。植株缺氮时，蛋白质、核酸、磷脂等物质的合成受阻，生长矮小，叶小色淡，分枝(蘖)少，花果少且易脱落；缺氮时叶片发黄，并由下部叶片开始逐渐向上发展。这是缺氮症状的显著特点。

23生长矮小，根系细长，分枝减少。老叶发黄枯死，新叶色淡

242磷1)组成成分：核酸、磷脂、辅酶、能量物质等。

2）参与能量代谢：直接参与氧化磷酸化和光合磷酸化合成。ATP(ADP+Pi→ATP)。

3)参与糖的代谢和运输。

4)磷直接参与蛋白质,脂肪和淀粉的合成。

5)组成缓冲体系。

25缺磷会影响细胞分裂，使分蘖分枝减少，幼芽、幼叶生长停滞，茎、根纤细，植株矮小，花果脱落，成熟延迟，蛋白质合成下降，糖的运输受阻，从而使营养器官中糖的含量相对提高，这有利于花青素的形成。缺磷的病症：叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。26大麦缺P，老叶发红

273钾

钾的生理功能1)调节水分代谢：渗透势,气孔,蒸腾作用.2)酶的激活剂：60多种酶的激活剂,如丙酮酸激酶、谷胱甘肽合成酶、淀粉合酶等。3)提高抗性：抗倒、抗病虫。4)钾促进蛋白质和多糖合成，参与物质运输：它对蛋白质合成有促进作用，同时促进糖类物质运输到贮藏器官，并促进贮藏器官合成多糖。5)参与能量代谢:促进氧化磷酸化;和光合磷酸化.28植物缺钾时蛋白质解体，叶绿素被破坏，叶色变黄、枯焦，叶片形成杯状弯卷或皱缩起来，植株茎杆柔弱易倒伏，抗旱、抗寒能力降低。棉花缺钾老叶呈褐色烧焦状枯死,根发育差.

29（二）土壤对植物的生活十分重要1、土壤的特性决定着植物的生长状况：肥沃的土壤不仅给植物适当的水分和溶于其中的养分，而且提供条件使植物能够吸收所需的物质。2、根毛（+）通过离子交换获得土壤颗粒（-）上的某些离子：3、保持土壤肥沃的方法：正确灌溉、正确施肥、防止土壤被侵蚀。3031（三）真菌和细菌对植物的营养有特殊作用1、真菌的作用菌根：一些真菌的菌丝进入植物根的皮层中，和根形成特定的结构。菌根和植物是典型的互利共生关系。真菌吸收土壤中的水和无机盐，类似于根毛的作用。同时菌根有消化纤维素的能力，可以将植物地下死掉部分的细胞壁消化，使植物根毛得以伸入，吸收其中的营养物质。322、固氮菌的作用固氮作用(nitrogenfixation)：大气中的分子氮被氧化形成氮氧化物或被还原形成氨的过程。生物固氮：两类原核微生物。一类是自生固氮微生物，包括多种细菌和蓝绿藻等；另一类是与作为宿主的植物共生的微生物，如根瘤菌、放线菌等。33豌豆根瘤菌大豆根瘤菌34固氮酶

根瘤菌及其他固氮微生物细胞内含有固氮酶(nitrogenase)，它催化分子氮还原为氨的反应。

固氮酶复合物铁蛋白钼铁蛋白由钼铁蛋白和Fe蛋白构成。缺一部分则不具有固氮酶活性。35寄生植物：菟丝子和槲寄生等。