《植物的营养成分》PPT课件.ppt

1、1,第一章植物营养与施肥原则 第一节 植物的营养成分,主要内容基本要求 植物体的组成成分了解 植物的必需营养元素掌握 植物的有益元素了解,2,一 植物体的组成成分,3,一 植物体的组成成分,4,（二）、影响植物体内矿质元素种类和 含量的因素 1. 遗传因素如：禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等。 2. 环境条件（生长环境）如：盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多。,一 植物体的组成成分,5,(一)、植物必需营养元素的标准及种类 1 标准 (Arnon 管恩太等,2000）,使稻田通风透光，提高光合效率。,三 植物的有益元

2、素,16,本节小结：,植物体的组成成分 植物的必需营养元素(掌握) 植物的有益元素,17,本节复习题： 1. 影响植物体中矿质元素含量的因素主要是 遗传因素和 环境条件 。 2. 植物必需营养元素的判断标准可概括为 必要 性、 专一 性和 直接 性。 3. 植物必需营养元素有 17 种，其中 NPK 称为植物营养三要素或肥料三要素。 4. 植物必需营养元素间的相互关系表现为同等重要 和 不可代替 。 5. 植物的有益元素中， Si 对于水稻、 Na 对于甜菜、 Co 对于豆科作物、 AI 对于茶树均是有益的。,18,第二节 植物对养分的吸收,主要内容基本要求 养分离子向根部迁移 了解 植物根系

3、对养分的吸收 掌握 根对有机态养分的吸收 了解 植物叶部对养分的吸收 掌握,19,吸收的含义： 植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程 泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分 确切的吸收指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程 根系对养分吸收的过程包括： 1. 养分向根表面的迁移 2. 养分进入质外体 3. 养分进入共质体,20,(1.截获 2.质流 3.扩散),一、土壤养分向根表面迁移,植物根获取土壤养分的模式图,21,（一）截获（Interception） 1. 定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分 而使养分转移至根表的过程。 2. 实质：接触交换 3. 数量：约占1，远小

4、于植物的需要,（二）质流（Mass flow） 1. 定义：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分 离子向根表迁移的过程。 2. 影响因素：与蒸腾作用呈正相关 与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关,一、土壤养分向根表面迁移,22,（三）扩散（Diffusion） 1. 定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导 致根表离子浓度下降，从而形成土体根 表之间的浓度梯度，使养分离子从浓度高 的土体向浓度低的根表迁移的过程。 2. 影响因素：土壤水分含量 养分离子的扩散系数：NO3-K+H2PO4- 土壤质地 土壤温度,一、土壤养分向根表面迁移,23,问题： 植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面

5、？,1. 截获：钙、镁 (少部分) 2. 质流：氮 (硝态氮)、钙、镁、硫 3. 扩散：氮、磷、钾,24,（一）质外体和共质体的概念 对于植物的吸收和运输而言，植物体可以分为二部分： 1. 质外体（Apoplast）指细胞原生质膜以外的空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。 2. 共质体（Symplast）指原生质膜以内的物质和空间，包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。 胞间连丝相邻细胞之间的原生质丝，是细胞之间物质运输的主要通道。,二、植物根系对离子态养分的吸收,25,Apoplast: cell walls filled with air & water,二、植物根系对离子态养分的吸收,

6、26,（二）养分进入质外体 由于质外体与外界相通，养分离子能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入 质外体也被称作自由空间(也称表观自由空间AFS或外层空间) 自由空间是指根部某些组织或细胞能允许外部溶液通过自由扩散而进入的那些区域，包括细胞间隙、细胞壁到原生质膜之间的空隙,二、植物根系对离子态养分的吸收,27,（三）养分进入共质体 养分需要通过原生质膜才能进入共质体 原生质膜的特点：具有选择透性的生物半透膜 原生质膜的结构：“流动镶嵌模型”,生物膜的流动镶嵌模型,二、植物根系对离子态养分的吸收,28,原生质膜是一个 具有精密结构的屏障， 对不同的物质具有 不同的透性。一些 亲脂性非极性分子或不

7、带电的极性小分子能溶于双层磷脂层中，因而能以扩散的形式透过质膜。而极性大分子或带电离子则要借助膜上的某些物质才能透过。这种借助膜上物质进行穿透的过程叫运输(transport)。对植物而言，习惯上也叫吸收(absorption)。,二、植物根系对离子态养分的吸收,29,1. 被动吸收（passive absorption） 定义：膜外养分顺浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、 不需消耗代谢能量而自发地 (即没有选择性地) 进 入原生质膜的过程。,二、植物根系对离子态养分的吸收,离子(分子)的运输动力来自膜间的电化学势(浓度)梯度，当膜两边的电化学势(浓度)梯度相等时，离子(分子)达到

8、动态平衡，净吸收停止。,30,Driving forces for membrane transport: concentration differences,Molecules will diffuse until the concentration is the same everywhere,Rob Reid, 2004,运输动力：,31,2. 主动吸收（active absorption） 定义：膜外养分逆浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。,二、植物根系对离子态养分的吸收,32,Driving forces for memb

9、rane transport: metabolic energy,Rob Reid, 2004,运输动力：,33,机理 (1) 载体解说 载体（carrier）指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要能量（ATP）。 载体对一定的离子有专一的结合部位，能有选择性地携带某种离子通过膜。,二、植物根系对离子态养分的吸收,34,(2) 离子泵假说 (Hodges，1973) 离子泵（ions bump）：是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶， 它能逆电化学势将某种离子 “泵入”细胞内，同时将另一 种离子“泵出”细胞外。,二、植物根系对离子态养分的吸收,35,3. 主动吸收与被

10、动吸收的判别 区别： 是否逆电化学梯度 是否消耗代谢能量 是否有选择性,二、植物根系对离子态养分的吸收,36,（一）植物可吸收的有机态养分的 种类 含氮：氨基酸、酰胺等 含磷：磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷 脂、植酸钠等 其它：RNA、DNA、核苷酸等,三、植物根系对有机态养分的吸收,37,（二）、叶部营养的特点 叶部营养具有较高的吸收转化速率，能及时满足植物对养分的需要用于及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件或根部受损而造成的营养不良 叶部营养直接促进植物体内的代谢作用，如直接影响一些酶的活性用于调节某些生理过程，如一些植物开花时喷施硼肥，可以防止“花而不实”,四、叶部对养分的吸收,38,3.

11、 叶部喷施可以防止养分在土壤中固定 问题：叶部营养可否代替根部营养？,对于微量元素，是常用的一种施用手段 对于大量元素，只能作为根际营养的补充,叶面施肥的局限性：叶面施肥的局限性在于肥效短暂，每次施用养分总量有限，又易从疏水表面流失或被雨水淋洗；有些养分元素（如钙）从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难，喷施的效果不一定好。 因此，植物的根外营养不能完全代替根部营养，仅是一种辅助的施肥方式，适于解决一些特殊的植物营养问题。,四、叶部对养分的吸收,39,（五）、叶面肥概述 叶面肥的含义 狭义凡是喷在叶片上能为植物提供营养元素的物质 广义凡是喷在叶片上能对植物起营养作用或生理调节作用的物质 2

12、. 叶面肥的作用与效果 在中、低等肥力的土壤上喷施：大田作物平均增产 510；果树增产515；蔬菜增产2030 3. 叶面肥的优点 针对性强、肥效好、避免土壤固定和淋溶、省肥方便,四、叶部对养分的吸收,40,4. 叶面肥的分类 纯营养型：主要包括氮、磷、钾和微量元素 生长调节剂型：不属肥料，但可调节植物新陈代谢，促进生长发育，增加产量 营养与生长调节剂综合型 5. 叶面肥的种类 市场上产品繁多，多数是由纯营养型和生长调节剂型配比制成。 6. 影响叶面肥使用效果的因素 环境因素、叶面肥质量和使用技术的影响,具体使用时，除了参阅说明书，新选用的品种最好通过试验，以确定其效果和最佳使用技术。,41,

13、复习题： 1.植物根系吸收养分的全过程可人为地分为养分 向根表的迁移 、 进入质外体 和 进入共质体 等三个阶段 2. 土壤中的养分一般通过 截获 、 扩散 和 质流 等三种途 径迁移至植物根系表面。 3. 被动吸收和主动吸收的区别在于： 浓度梯度或电化学势梯度 代谢能量 选择性 被动吸收 顺 不需要 无 主动吸收 逆 需要 有 4. 我们学过的主动吸收的机理有 载体学说 和 离子泵学说 。 5. 植物吸收有机态养分的意义在于 提高养分的利用率 和 减少能量消耗 。 6. 叶部施肥的特点是 养分利用率高 、 肥效迅速 和 防止养分土壤固定 。 7. 在植物营养中 土壤施肥 是主要方式，叶面施肥

14、 是辅助 手段,42,THANK YOU!,The end,43,44,主要内容 基本要求 养分的短距离运输了解 养分的长距离运输了解 养分的再利用了解,第三节 植物体内物质的运输,45,吸收了的养分的去向： 1. 在原细胞被同化，参与代谢或物质形成，或积累在液泡中成为贮存物质 2. 转移到根部相邻的细胞 3. 通过输导组织转移到地上部各器官 4. 随分泌物一道排回介质中,46,含义：也称横向运输，是指介质中的养分沿根表皮、皮层、内皮层到达中柱(导管)的迁移过程。由于其迁移距离短，故称为短距离运输。,一 养分的短距离运输,离子短距离运输的质外体(A)和共质体(B)示意图,凯氏带: 根的皮层最内

15、一层细胞为内皮层,细胞排列紧密,无细胞间隙,其 径向壁与横向壁上具木栓化和木质化的栓质的带状加厚,称为凯氏带,47,含义：也称纵向运输，是指养分沿木质部导管向上，或沿轫皮部筛管向上或向下移动的过程。由于养分迁移距离较长，故称为长距离运输。 （一）、木质部运输 1 动力和方向 (1). 动力： 蒸腾作用一般起主导作用 根压当蒸腾作用微弱或停止时，起主导作用,木质部导管,二 养分的长距离运输,48,含义：植物某一器官或部位中的矿质养分可通过轫皮部运往其它器官或部位而被再度利用的现象。 (一)、养分再利用的过程 第一步：养分的激活 养分离子在细胞中被转化为可运输的形态。 由需要养分的新器官发出“养分

16、饥饿”的信号，信号传到老器官，运输系统被激活而启动，将养分转移到细胞外，准备进行长距离运输。,三 养分的再利用,49,只有移动能力强的养分元素才能被再利用,第二步：养分进入轫皮部 被激活的养分通过主动运输转移至轫皮部（“装”），进行长距离运输。 第三步：进入新器官 养分通过轫皮部或木质部运至靠近新器官的部位，再经过跨质膜的主动运输过程“卸”入需要养分的新器官细胞内。,三 养分的再利用,50,（二）、养分再利用与缺素部位,老叶,新叶,三 养分的再利用,51,本节小结： 养分的短距离运输 养分的长距离运输 养分的再利用,52,复习题： 1. 养分的横向运输是指养分沿根的 表皮 、 皮层 、 内皮层

17、 ，最后到达中柱 导管 的过程。 2. 养分的短距离运输可通过 质外体 和 共质体 2种途径进行。 3. 养分通过横向运输从外部介质到达中柱的木质部导管至少 穿过原生质膜 2 次。 4. 养分的纵向运输是指养分沿 木质部导管 向上，或沿 轫皮部筛管 向上或向下迁移的过程。 5. 养分从木质部导管周围的薄壁细胞移动到木质部导管实际 上是从 共质体 到 外质体 的过程。,53,54,（一）共性：所有高等植物都需要17种必需营养元素 （二）个性：不同植物、或同种植物的不同品种、 甚至同一植物在不同生育期 1. 对营养元素的种类和数量需要不同 2. 对介质养分的吸收能力不同 3. 对肥料的需要量不同

18、4. 对肥料形态的要求不同,第一章 植物营养与施肥原则 第四节 植物的营养特性,一、植物营养的共性和个性,55,（一）作物的种子营养 种子发芽前后，依靠种子中贮存的物质进营养。三叶期以后则依靠介质提供营养。 （二）作物不同生育阶段的营养特点 一般在植物生长初期，养分吸收的数量少，吸收强度低。随时间的推移，植物对营养物质的吸收逐渐增加，往往在生殖器官分化期达到吸收高峰。到了成熟阶段，对营养元素的吸收又逐渐减少。,二、植物营养的阶段性,56,生长初期 旺盛期 成熟期 作物不同生长阶段的养分吸收规律示意图,二、植物营养的阶段性,57,（三）营养生长期中需肥的关键时期 1. 植物营养临界期（大多在植物

19、生长初期） 定义：是指营养元素过少或过多或营养元素间不平衡，对植物生长发育起着明显不良影响的那段时间 出现时间：磷素多在幼苗期，如冬小麦在分蘖初期；棉花和油菜在幼苗期；玉米在三叶期 氮素水稻在三叶期；杂交水稻在分蘖期；棉花在现蕾期；小麦在分蘖期；玉米在幼穗分化期 钾素水稻在分蘖初期及幼穗分化期,二、植物营养的阶段性,58,2. 植物营养最大效率期 定义：是指营养物质在植物体内能产生最大效能的那段时间。 特点：这一时期，作物生长迅速，吸收养分能力特别强，如能及时满足作物对养分的需要，增产效果将非常显著。 出现时间：植物生长最旺盛的时期，如氮素水稻在分蘖期；油菜在花期；玉米在喇叭口至抽雄初期；棉花

20、在花铃期。对于甘薯来说，块根膨大期是磷、钾肥料的最大效率期。,二、植物营养的阶段性,59,3. 注意：既要重视植物需肥的关键时期，又要正视植物吸肥的连续性，采用基肥、追肥、种肥相结合的方法。,二、植物营养的阶段性,60,新型肥料控释肥是解决这个问题的有效途径,图1 肥料的养分释放与作物养分需求的动态变化示意图,二、植物营养的阶段性,61,Roots are the main structures for nutrient uptake,三、植物根系的营养特性,62,1 根的类型 （1）分类从整体上分 直根系：根深 须根系：水平生长 定根主根形成直根系 从个体上分侧 根 不定根 组成须根系,根的

21、类型、数量和分布,三、植物根系的营养特性,63,a.须根系 b.直根系 直根系和须根系示意图,（2）. 根的类型与养分吸收的关系 直根系能较好地利用深层土壤中的养分 须根系能较好地利用浅层土壤中的养分 农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起 间种、混种、套种。,三、植物根系的营养特性,64,2 根的数量 用单位体积或面积土壤中根的总长度表示，如： LV（cm/cm3）或 LA （cm/cm2）一般， 须根系的LV 直根 系的LV根系数量越 大，总表面积越大 根系与养分接触的 机率越高反映 根系的营养特性,三、植物根系的营养特性,65,根际(Rhizosphere)的概念 根际：由于植物根系的

22、影响而使其 理化生物性质与原土体有显 著不同的那部分根区土壤。 根际效应：在根际中，植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度，也影响土壤生物的活性，从 而构成一个 “根际效应”。 “根际效应”反过来又强烈地影响着植物对养分的吸收。,四、根际效应,66,根际微生物的作用 对植物吸收养分的影响如下： 矿化有机物 释放CO2和无机养分 产生和分泌有机酸 络合金属离子， 促进养分的吸收和转移；同时，降低 土壤pH值，促进难溶性化合物的溶解 和养分释放 固定和转化大气中的养分 固氮微生物能将空气中的分子态氮转化为植物可利用的形式 产生和释放生理活性物质 促进根系的生长和养分的吸收,四、根际效应,67

23、,四、根际效应,68,作用：促进养分的吸收 主要原因： 通过外延菌丝大大增加吸收表面积 降低菌丝际pH值,有利于养分（磷）的活化。 真菌膜上运载系统与养分（磷）的亲合力高于寄主植物根细胞膜与养分的亲合力。 植物所吸收的磷以聚磷酸盐的形式在菌丝中运输效率高。,四、根际效应,69,Hyphae of AM fungi grow into soil link roots to soil particles,From I. Jakobsen,四、根际效应,70,Arbuscular mycorrhizas-structures inside roots,四、根际效应,71,菌根促进养分(P)吸收示意图

24、,四、根际效应,72,THANK YOU!,73,THANK YOU！,74,75,第一章植物营养与合理施肥 第五节 合理施肥,一、 施肥原则 二、施肥基本理论 三、常见施肥方法,76,第一章 植物营养与合理施肥第五节 合理施肥,一、合理施肥的原则,1 平衡施肥,平衡施肥 满足最小养分 最大效益 有机肥与化肥的配合 综合考虑作物增产因素,平衡施肥是指作物所必需的各种营养元素之间的合理供应和调节，以满足作物生长发育的需要，达到提高产量、改善品质、减少肥料浪费和防止环境污染的目的。可分解为4个环节：,77,一、合理施肥的原则, 土壤测试：利用土壤测试设备和技术，快 速、准确地测定和掌握土壤养分状况

25、。 施肥推荐：根据土壤测试、田间试验数据， 吸收已有的施肥经验，合理确定适用于不 同土壤类型、不同作物品种的肥料配方、 用量及施用方法。 肥料配置：根据农业生产需要和作物、土壤 的实际情况，准备优质、高效的作物专用 肥或各种单质肥料。 科学施肥：通过技术培训、示范和咨询，科 学、合理地施用肥料，提高施肥效益。,1 平衡施肥,78,2 满足最小养分 作物的生长和产量的高低受土壤中相对 含量最低的养分的限制，因此土壤施肥必 须首先使用此种养分。,一、合理施肥的原则,3 肥料效益 施肥的目的是为了获得高产优质的农产品和获取较高的经济效益,4 有机无机配合施用 有机肥：养分全而含量低，肥效长而缓 无机

26、肥：养分单一而含量高，肥效短而猛 二者配合施用取长补短,79,综合因素 植物的生长和施肥的效果受多种因素的影 响，所肥料施用时必须综合考虑 植物因素：不同的植物、品种、生育期对养分 的吸收能力和对肥料的种类、形态、数量需 要不同 土壤因素：不同土壤的肥力水平差异较大，供 肥和保肥能力不同(砂壤、粘壤、黑土、红壤） 肥源：农家肥和化肥，肥源充足的可适当多施 其它：地形、气候、远近等,一、合理施肥的原则,80,施肥理论,二、施肥的基本理论,最小因子限制律,养分归还学说,报酬递减律,81,意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用 养分归还方式： 一是通过施用有机肥料，二是通过施用无机肥料。二者各有优缺点

27、，若能配合施用则可取长补短，增进肥效，是农业可持续发展的正确之路。,1. 养分归还学说 要点：随着作物的每次收获，必然要从土壤中取走大量养分；如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐下降；要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部养分。,二、施肥的基本理论,82,2. 最小因子限制（最小养分律 1843年） 要点：作物 产量的高低受 土壤中相对含 量最低的养分 所制约。也就 是说，决定作 物产量的是土 壤中相对含量 最少的养分。,最小养分律示意图,二、施肥的基本理论,83,最小养分随条件而变化的示意图,而最小养分会 随条件变化而变 化，如果增施不 含最小养分的肥 料，不但难以增 产，还会降低施

28、肥的效益。,意义：指出作物产量与养分供应上的矛盾，表明 施肥要有针对性，应合理施肥。,二、施肥的基本理论,84,限制因子律：1905年英国Black man把最小养分律扩大到养分以外的生态因子，这就是限制因子律。作物的产量受各种生态因子中最低因子的影响，任何一个生态因子不足，都可成为影响作物生长的限制因子。,二、施肥的基本理论,85,3 报酬递减律 18世纪后期，欧洲经济学家杜尔哥和安德森同时提出了报酬递减律。 定义：从一定土地上所得到的报酬，随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而增加，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬的增加却逐渐减少。亦即最初的劳力和投资所得到的报酬最高，以后递增的单

29、位劳力和投资所得到的报酬是渐次递减的。 这一定律对工农业及其他行业都具有普遍的指导意义。,二、施肥的基本理论,86,报酬递减律最先引入到农业上的是德国土壤化学家米切利希等人。20世纪初，他们在前人工作的基础上，通过燕麦施用磷肥的砂培试验，深入研究了施肥量与产量之间的关系，发现随着施肥剂量的增加，所获得的增产量呈递减的趋势，得出了与报酬递减律相吻合的结论(表)。 米采列希学说（报酬递减律-肥料效应） 产量与施肥量之间的关系符合报酬递减律，随着施肥量的增加，产量增加，但单位施肥量的增产效应随施肥量的增加而减少。,燕麦磷肥试验（砂培）,二、施肥的基本理论,87,二、施肥的基本理论,肥料效应曲线,88,三、常见施肥方法,89,三、常见施肥方法,90,施肥：为了满足植物对养分的需求，就要在其生长过程中供给肥料。在作物生长期间，根据不同营养阶段的特点施用肥料。 为使所施肥料能被充分吸收并完全发挥作用，就要选择合适的施肥方法，施入的肥料才能发挥其最大的效果。 基肥 施肥方法 种肥 追肥,三、常见施肥方法,91,1 基肥 基肥也