植物的矿质营养

1、第二章植物的矿质营养,人类很早就开始研究植物矿质营养和氮素营养。早在公元前三世纪，古希腊学者亚里士多德就指出：植物从腐烂物质中获得营养。,有收无收在于水，多收少收在于肥,1699年，英国的伍德沃德用不同的水（雨水、河水、泉水、菜园土浸出液和下水管道水）培养薄荷枝条。,证明植物从土壤中获得营养,菜园土浸出液中生长最好,实验一,1804年，瑞士的德索修尔发现种子在蒸馏水中萌发成苗后很快死亡，与种子相比，灰分数量没有变化。,证明了灰分元素和N的是必须元素,实验二,灰分是指植物充分燃烧后剩下的物质。如果把植物的灰分加到蒸馏水中，再加上硝酸盐植物就可以生长。,1860年萨克斯和诺普相继发表了应用十大化学

2、元素的无机盐配制成营养液， 栽培植物获得成功，称它为水培。以后水培和砂砾培养得到发展。,确定了土壤中的必须元素,实验三,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1095%,干物质590%,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,二、植物必需的矿质元素,1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

3、球等基质中加入营养液来培养植物的方法。,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。 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。,3植物必需的矿质元素列表,必需元素,大量元素,来自水和CO2：C、H、O,来自土壤：N、 P 、 K、Ca、Mg、S、Si,微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、 Cl、 Mo、 Ni、 Na,共19个,三、植物必需矿质元素的生理作用,1、细胞结构物质的组成部分 2、植物生命活动的调节者 3、电化学作用 4、信号转导的第二信使,N元素被称为生

4、命元素？,A）N是建造植物体的结构物质。 B）N为植物体进行能量代谢所必需。 c）N是叶绿素的组成部分，参与光合 d）N是细胞分裂素、生长素的组成部分,P：1）是核酸、磷脂的组成成分 2）可合成ATP、NADPH等参与能量代谢。 3）参与光合产物的运输,K：1）调节气孔开闭 2）促进糖分转化和运输 3）是某些反应中酶的活化剂,Ca,某些酶的活化剂 稳定生物膜结构 细胞壁的重要元素，稳定细胞的结构 缺乏症：幼叶变形，植株矮小，植物早衰，叶尖或叶缘变黄。,Mg,叶绿素的组成部分 光合磷酸化的动力 酶的活化剂 缺乏症：老叶脉间失绿，叶片上清晰的网状脉络,S,蛋白质空间构形的稳定 辅酶的必要组成 光合

5、、呼吸、氨基酸、脂肪和碳水化合物合成代谢中具有重要作用。 缺乏症：幼芽心叶失绿变黄，植株低矮。,微量元素作用,Fe 氧化还原的电子传递体、叶绿素 Mn酶的活化剂、水的光解 B细胞壁组成、参与受精和结实生理 Zn生长素、叶绿素 Cu光合电子传递体 Mo参与植物氮代谢 Cl细胞分裂、维持渗透势 Ni脲酶的主要组分 Na代替钾的作用、催化PEP再生,四、作物缺素症状及其诊断,1病症诊断法：见症状检索表,2化学分析诊断法：取叶片用针对性试验检测含量，然后与标准含量对比。,第二节植物细胞对矿质元素的吸收,植物的营养可分为无机营养和有机营养。化肥是我们最常听到无机营养，其中有N肥、P肥和K肥等等；有机营养

6、主要指糖类、脂类、各种氨基酸等。这些营养物质溶于水后称为溶质。人吸收营养是通过嘴把食物吃到胃里，而细胞吸收溶质时，溶质要穿过细胞膜这道障碍。这一过程是如何进行的呢？,细胞膜的立体结构,基本成分：蛋白质（外在蛋白和内在蛋白）、脂类和糖,糖,膜外,膜内,细胞膜溶质转运途径的示意图,细胞吸收矿质营养的途径,转运蛋白,通道运输（通道蛋白） 载体运输 泵运输,扩散：O2、CO2等气体及其它脂溶性物质的过膜方式，从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散，不消耗能量,胞饮作用,(载体蛋白),一、扩散,1、简单扩散：内外浓度梯度 2、易化扩散：协助扩散 膜转运蛋白易让溶质顺浓度梯度或电化学势梯度跨膜运转.,蛋白,二、离

7、子通道,细胞膜中由通道蛋白构成的孔道，控制离子通过细胞膜,三、载体运输途径,载体是一类跨膜运输的内在蛋白。在跨膜区不形成孔道结构 1.单向运输载体（顺化学梯度转运）： 能够催化分子或离子单方向地跨质膜运输。 2 同向运输器 3 逆向运输器,同 向 与 逆 向 运输,膜外,膜内,四、离子泵,膜内在蛋白 ATP酶:ATP磷酸水解酶,H+-ATP酶,Ca2+-ATP酶,H+-焦磷酸酶,五、胞饮作用,胞饮作用是细胞通过膜的内折从外界直接摄取物质进入细胞的过程。,一、根部对溶液中矿质元素的吸收 1离子通过交换吸附在根部细胞的表面（H和HCO3） 2离子进入根的内部： 共质体途径和质外体途径 3离子进入导

8、管： a.被动扩散b.主动运输,第三节植物体对矿质元素的吸收,细胞吸附的离子具有可以 交换的性质。,二、影响根部吸收矿质元素的条件,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,4pH对土壤矿质元素有效性的影响 N、P、K、S、Ca、Mg、在土壤pH为中性时有效性最大，Mn、B、Cu、Zn等微量元素在微弱酸性时有效性最大。pH过高或过低都影响它们的有效性。 PH中性是对大多数矿质元素溶解有利的。,pH对植物养分可用性的影响,根外营养 植物除了根部

9、吸收矿质元素外，地上部分主要是通过叶片吸收矿质营养的过程。 方式：气孔，角质层 影响因素： 内因 外因,保证溶液附着在叶面上,溶液在叶片下停留的时间,温度,三、植物地上部分对矿质元素的吸收,根外施肥的优点,A）在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养临界期时，可根外施肥补充营养； B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定而根外施肥无此现象，且用量少； C）补充植物缺乏的微量元素，用量省、见效快。,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

10、输,第四节矿质元素在植物体内的运输和分布,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。,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）,2不可再利用元素：从根

11、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,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，有固氮作用，多施P、K肥,第五节合理施肥的生理基础,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,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

12、，增产最多的时期。,二、合理施肥的指标,1形态指标：相貌、叶色 2生理指标： a.营养元素含量：叶片， b.测土配方施肥:土壤测试和肥料田间试验为基础,根据植物对土壤养分的需求规律、 土壤养分的供应能力的肥料效应,在合理施用有机肥料的基础上,提出N、P、K和中、微量元素肥料的施用数量、时期、方法的一套施肥技术体系。,作物生长发育过程中需要量较多的是氮素、磷素和钾素，它们在土壤中含量较少，满足不了作物生长的需要，须通过施肥补充。 肥料三要素,需要每年重剪的花卉需要加大磷、钾肥的比例，以利于萌发新枝； 以观叶为主的花卉，可偏重于施氮肥。 球根花卉，多施些钾肥，以力球根充实；香花类花卉，进入开花期，

13、多施些磷肥、钾肥，可促进花香味浓。,坚持“四多、四少、四不”的原则： 四多就是：花卉出现黄瘦时多施，发芽前多施，孕蕾时多施，开花后多施； 四少就是：茁壮时少施，发芽时少施，开花时少施，雨季时少施； 四不就是：徒长时不施，新栽时不施，盛暑时不施，休眠时不施。,冬季气温低，植物生长缓慢，大多数花卉处于生长停滞状态，一般不施肥； 春、秋两季正是花卉生长旺期，根、茎、叶生长，花芽分化，幼果膨胀，都需要比较多的肥料，所以要适当地多追肥 夏季气温高，水分蒸发快，又是花卉植株生长的旺盛期，因此施追肥的浓度要小，但次数可以多一些。,1、在维管植物的较幼嫩的部分，亏缺下列哪种元素时，缺素症首先表现出来。（ ） （ 1 ） K （ 2 ） Ca （ 3 ） P （ 4 ） N 2、植物缺乏下列元素都会引起缺绿症，若缺绿症首先出现在下部老叶上，是缺乏哪种元素。（ ） （ 1 ） Fe （ 2 ） Mg （ 3 ） Cu （ 4 ） Mn 3、反映植株需肥情况的形态指标中，最敏感的是（ ） A、相貌 B、叶色 C、株高,4、质膜上的离子通道运输属于哪种运输方式。（ ） A、主动运输 B、被动运输 C、被动运输和主动运输 5、栽培叶菜类时，可多施一些（ ） A、氮肥 B、磷肥 C、钾肥 6、植物吸收离子最活跃的区域是（ ） A、根毛区 B、分生区 C、伸