无土栽培第二章

1、，第二章，无土栽培的理论基础，无土栽培作物能获得高产量的原因是3360牙齿作物生长的水分、养分、光照、温度、湿度等环境条件优于作物数千年生长的土壤环境。第一节植物的光质营养学和无土栽培，植物到底需要什么，营养问题让我长期困惑。1840年以前，很多人认为植物将腐殖质用作营养，Thaer在1809年明确提出了腐殖质营养学学说，但很多研究者试图从其他方面进一步研究植物的营养问题。Van Helmont在柳树茄子实验中获得水是植物营养的结论，Glauber认为植物的营养元素是硝酸石(KNO3)，而不是水。1755年左右，弗朗西斯霍姆指出，植物的营养元素不是一个，而是空气、水、土、盐、油、火等多种多样的

2、。自1840年德国的Liebig创立植物的光质营养学说以来，植物将什么用作营养的问题已经基本解决了。1865年，Knop和Sachs成功地种植了盐类人工营养媒体，有力地证明了光质营养学说的正确性。人们对植物营养要求有了比较明确的认识，也是对土壤本质，即土壤肥力这一核心思想的认识。植物光质营养学说的创立不仅是学术上的划时代的学说，而且对以后化肥工业的发展以及随之而来的农作物单位面积产量的大幅增加有着巨大的促进作用。无土栽培技术在100多年前被用来验证植物营养学说，充分证明了莱比锡光质营养学说的正确性，丰富了光质营养学说的内容。因此，如果没有无土栽培技术的应用，就很难证明矿质营养学说的正确性，其内

3、涵也不能充实和完善。相反，越来越完善的植物光质营养学说进一步促进了无土栽培技术的发展，使最初用于验证光质营养学说正确性的无土栽培技术从实验室发展到大规模商业化应用，发展到用于优质高效高产作物生产的先进农业生产技术。因此，植物的光质营养学说可以说是无土栽培的理论基础。第二节植物的根和功能，植物的根是养分和水分的主要吸收器官，其生长直接影响植物地面上部的生长，根的生长不好会影响地面上部的生长，生长不好的地面部又会加剧地下生长的恶化。无土栽培的突出优越性之一是植物的根际环境比土壤容易控制。第一，根的形态和结构2，根的功能无土栽培创造的根生长环境(如水分、养分、氧气等供给条件优于土壤栽培)。这些条件的

4、改善使根的功能更好地发挥。1.根的支持功能2。根的吸收功能是根最主要的生理功能之一，主要吸收水分、无机盐、简单的小分子有机化合物和气体。3.根的运输功能4。根的代斯功能：根可以进行很多物质的代斯过程。5.根的储存功能6。根的生殖功能，根在土壤栽培中的作用：a .固定植物b .直立支撑地上部，使其正常生长。在免耕培养中，根别栽培方式与土壤栽培方式不同，因此根支表现不同。例如，在水培或喷雾培养中，根的固定和支持是通过人为的方法实现的。在基质培养中，根系支撑的功能仍然和土壤栽培一样重要。根吸收NO3-_N或NH4-_N后，一部分参与土地上部的李东海代谢，另一部分在根内部形成氨基酸等有机氮化合物后，才

5、被运至大地上部参与新陈代谢。此外，根还可以合成对植物生长影响很大的激素和生物碱。例如，植物约1/3 GA在根部合成。CTK主要在根尖的分裂组织中合成。根系在生长过程中分泌有机酸等有机化合物，在介质中溶解一些不溶性化合物，使植物容易吸收，促进根际微生物的生长。还具有不同程度的氧化和还原能力，防止外部有害物质进入体内或增强某些元素的有效性。例如，根可以将对植物有害的过多Fe2氧化成Fe3，当铁不足时，根的再还原Fe3是根容易吸收的Fe2。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，季节)第三，根对浸入水中的适应植物的进化过程是由水生植物完成的，其结构也有明显的差异。根

6、据植物生长的生态环境和根的浸水适应性，可以分为：1.水生植物：其根只起到固定植物的作用，吸收功能依赖于叶子。2.沼泽性植物：水稻、荠菜等体内将氧气输送到根的3。半沼泽性食物：有根生长所需的生理途径或通道。4.旱生植物：对浸水不耐受。在显微镜下观察了深水培和土壤栽培节的根，结果表明，节果(旱生植物)浸水后，根内细胞变大，细胞间间隙增加，植物体内养分含量远高于土壤栽培的植物。、原因是在水景条件下，根结构引起了适应性的变化。因此，创造条件，确保根氧的适当供给是成功栽培的关键技术。水培吸收作物所需氧气的方法：1 .根直接吸收营养液中溶解的氧气。2.依靠暴露在液面的根部直接吸收空气中的氧气是正常的，暴露

7、在空气中的根的比例越高，营养液中的溶解氧含量越高，作物根的生长就越好，反之亦然。4 .影响根系吸收的因素1。植物的生长状态2。温度3。介质中溶质的浓度4。根病5根痛状态6。空气湿度，5，表观吸收成分组成浓度表观吸收成分组成浓度(n/w):植物的各种养分吸收量(n，mmol)植物吸收过程实际上是吸收含有矿物质和其他物质的水溶液的过程。吸收水分的同时，养分离子也一起吸收。无土栽培中植物的吸水和养分吸收之间有一定的关系吗？山崎认为正常生长的植物同时吸收水分和养分，提出了表观吸收成分成分成分浓度的概念。山崎每天测定正常生长植物的各种营养素(主要是大量元素)吸收量(mmol/酒泉)和植物的耗水量(L)。

8、在一段时间内，或者植物一生中吸收了多少养分和水分，然后可以用这个计算n/w。例如，一棵正常生长的西红柿一生共164。吸收5L的水，1151。吸收5mmol的氮后，西红柿一生吸收氮的表观吸收成分的浓度n/w=7mmol/L。N/w值反映了植物吸收和肥料吸收的关系。也就是说，植物吸收一定量的水，就会相应地吸收一定的营养成分。事实上，作为营养液的浓度指标，山崎利用所测定的各种作物的n/w值确定了很多营养液配方，并证明了在生产中是可行的。山崎的配方适合生产的原因：1 .他测量的n/w值基于正常作物的吸收，因此具有一定的代表性。植物吸收养分有相当的可变范围，但是植物吸收水分和养分受到很多内在或外在因素的

9、影响，因此生长季节，其他作物的生长和差异，例如：南方低温雨的春天空气湿度高，温度低，阳光不足，植物吸收落后于吸收。夏天和初秋温度高，空气湿度低，阳光充足，植物的增产作用旺盛，所以牙齿时植物吸收比吸收要落后。，第3节植物所需的光质元素，1，植物体内元素：2，植物所需的光质元素：1，确定植物所需元素的方法：溶液培养法(sand culture method)sake培养法(sand culture method)(3)必须表现出牙齿元素在植物营养生理上的直接效果，而不是由于土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的变化而产生的间接效果。光质元素是植物体内的生理作用，用作细胞结构物质的组成成分。作为植物

10、生命活动的调节者参与酶的活动。电化学作用：离子浓度平衡，胶体稳定性，电荷中和。1 .碳水化合物部分营养n，S 2。能量储存和结构完整性的营养p，Si，B 3。维持离子状态的营养k，Ca，Mg，Cl，Mn，Na 4。参与氧化还原反应的营养Fe，Zn，Cu有机N:元素含量：水稻整个株1 3%，大豆2.5 3.5%作用：A:构成Pr:维持细胞结构和功能B:构成核酸，磷脂，叶绿素C:n有机物多糖细胞壁薄，机械组织不发达，容易倒下。c，N缺乏：植物短，叶小，叶浅，叶色均匀，一般不出现斑点。氮不足症状从桨叶开始，幼叶仍保持绿色，叶色变红(西红柿等糖花色苷)，枝少，卵不饱，产量减少。(阿尔伯特爱因斯坦，No

11、rthern Exposure(美国电视电视剧)，氮缺乏的典型症状：植物生长小，茄子和淀粉少，叶子小而薄。树叶变黄了，发生了朝露，从下部树叶开始逐渐向上爬。磷，吸收形式：正磷酸盐：H2PO4-，HPO42-，PO43-。部分磷酸盐：PO3-体内分布：根、茎生长点、果实种子多，整个株磷的功能约为0.4-1.0%:A构成磷脂(膜)、核酸、核Pr(染色体)。b配置核苷酸：ATP、FAD、FMN、NAD、NADP、CoA等。c参与糖代谢：糖的无氧酸酵和有氧氧化都需要Pi参与。糖的合成、分解、转换都是ATP、Pi、ADP、UDP使用。磷可以促进糖的运输(活化)。光合作用的很多阶段都需要Pi。d对N代谢的

12、影响：参与硝酸盐还原，参与氨基转化。e与脂肪转换有关。脂肪合成需要CoA、ATP。症状不足：Pr合成影响细胞分裂，生长缓慢，植物短，细长，直立，根不发达，叶黑，无光泽，磷缺乏严重，叶红。西红柿，产量低，电阻弱。缺磷的典型症状：分支减少，芽，幼叶生长停滞，茎，根细长，植株小。叶子呈异常的深绿色或紫红色。症状首先出现在下部的桨叶上，逐渐向上发展。钾(potassium，kalium)，吸收形式：K含量：2 5%，体内金属含量最高，流动性好，分布在代谢最活跃的机构和组织中。作用：a .部分酶的活化剂。b .促进合成Pr。c .促进糖切换和运输。d .调节胞内水势，提高抗旱性，调节气孔开关。也称为质量

13、因素。供给和增长：A，充足的供给：单糖纤维素，木质素茎粗。光聚合物的储存器官产量高，供应不足。茎纤细，抵抗力下降，生长缓慢，叶色变黄，坏死。症状首先出现在桨叶上，逐渐扩展到新叶，缺钾的桨叶从叶边变成黄褐色，但叶中部的叶脉仍保持绿色，左：正常中：轻度缺钾右：严重缺钾，缺钾典型症状：植物茎脆弱，叶色变黄，逐渐坏死。叶缘干裂，生长缓慢，叶子皱巴巴的。缺乏症首先出现在下部的桨叶上。硫，吸收形式：SO42-作用：形成反西斯aa，鸡蛋aa参与Pr合成和一些氧化还原反应。组织CoA参与各种反应。缺乏：Pr合成、叶绿素合成、叶色黄绿色。硫在植物体内流动性小，硫缺乏症始于成熟的叶片和荷叶，氮缺乏在桨叶。钙(钙)

14、，吸收：Ca2存在部位：叶和旧器官组织，不易移动的作用：参与细胞壁的形成；用细胞内调节因子调节细胞代谢。缺乏Ca:生长受阻，节间缩短，组织软弱。钙缺乏症首先出现在幼体部位，幼体器官腐烂死亡，幼体弯曲畸形，坏死-腐烂心脏病发生。(威廉莎士比亚，哈姆雷特，钙，钙，钙，钙，钙，钙，钙)，缺钙，缺钙的典型症状：正常啊，幼叶呈浅绿色，叶尖呈钩状，然后断裂。缺乏症症状首先出现在上部俞京油叶和果实等器官上。镁(magnesium)，吸收形式：Mg2生理功能：A是叶绿素的主要成分。b作为特定酶(乙酰胆碱，红宝石科)的活化剂，C集中在DNA，RNA，蛋白质合成存在部位，即幼体器官和组织中植物成熟时的种子。缺乏症

15、：叶绿素不能合成，叶脉呈绿色，叶脉之间呈黄色，严重时褐色斑点断裂。镁缺乏的典型症状：叶穷，绿色，从下部叶开始，叶肉变黄，叶脉保持绿色，镁严重不足时，会引起叶的早衰和脱落。铁(iron)，吸收形式：Fe2，Fe3，固定在植物体内，不易移动：1。是许多重要酶的辅助器，如Cyt、过氧化物酶、过氧化氢酶、铁氧返回蛋白。催化叶绿素合成的酶需要Fe2活化。3.参与叶绿体组成缺乏症。生长受阻，果树牙齿发生“黄叶病”，是缺铁的典型症状。芽，幼叶没有绿色，变黄，甚至变成黄白色，下部叶仍然是绿色。锰(Manganese)，促进呼吸：激活EMP，TCA中的酶，参与光合作用，镉缺乏的典型症状：叶脉间绿色褪色，叶脉仍保持绿色，脉间出现坏死斑，缺乏症状从幼叶开始。boric，角色：A和糖的结合促进糖分运输。b参与水分修正过程；c酚合成缺乏抑制：a，花不结实。b，组织内酚化合物积累，伤了植物。缺硼的典型症状：受精不良，谷物减少，“花不实”，“不花芽”；根尖，茎尖的生长点停止生长，形成簇状。叶片畸形，皱纹。经常引起各种腐败病。锌(zinc)，角色：a，参与合成生长素；b、碳酸脱氢酶的合成；c，叶绿素生物合成所需的元素D，用作多种酶的活化剂。缺乏症：A，果树“小叶病”B，玉米“花白叶病”，组织氧化，参与氧化还原过程，Cu Cu2。构成叶绿体中的质体蓝素，参与光合作用电子传递。铜(coppe