植物的礦質(zhì)營養(yǎng)35

1、第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 有收無收在于水 收多收少在于肥? ?第二章 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)教學(xué)目標(biāo) 了解植物必需的礦質(zhì)元素及其主要生理生化作用； 掌握植物細胞和根系對礦質(zhì)元素吸收特點及影響因素； 了解植物氮代謝的過程及硝酸鹽還原過程的特點； 了解礦物質(zhì)在植物體內(nèi)運輸特點； 弄清作物合理施肥的生理基礎(chǔ)。第一節(jié) 植物必需的礦質(zhì)元素1 植物體內(nèi)的元素與類別1.1 礦質(zhì)元素與非礦質(zhì)元素1）礦質(zhì)元素：將植物烘干并充分燃燒后，余下一些不能揮發(fā)的殘燼稱為灰分，而以氧化物形式存在于灰分中的元素稱為灰分元素或礦質(zhì)元素。2）非礦質(zhì)元素：燃燒時以氣態(tài)形式散失到空氣中的元素，如C、H、O、N、S等）。 1.2 必需元素與必需

2、的礦物質(zhì)元素1） 必需元素的判別準(zhǔn)則A）缺乏該元素植物生長發(fā)育發(fā)生障礙不能完成生活史；B）除去該元素則表現(xiàn)專一的缺乏癥，而且這種缺乏癥是可以預(yù)防和恢復(fù)的；C）該元素在植物營養(yǎng)生理上應(yīng)表現(xiàn)直接的效果而不是間接的。 借助溶液培養(yǎng)法和砂基培養(yǎng)法，已證明K、Ca、Mg、S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na及C、H、O共19種元素為多數(shù)植物必需。1.3 大量元素與微量元素A）大量元素：在植物體內(nèi)含量較多，占植物體干重達萬分之一以上的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等10種元素。 B）微量元素：植物體內(nèi)含量甚微，稍多即會發(fā)生毒害的元素包括：Cl、Fe、

3、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na等9種元素。2 必需礦質(zhì)元素的主要生理生化作用 A）是細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分。如：磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，后三者都是細胞質(zhì)和細胞核的組成成分；另外，鈣是細胞壁的重要元素。 B）是植物生命活動的調(diào)節(jié)者，參與酶的活動。如：鉀是40多種酶的輔助因子，還可促進糖類的合成和運輸；另外，鎂是光合作用過程關(guān)鍵酶的激活劑。 C）起電化學(xué)作用，即離子濃度的平衡、膠體的穩(wěn)定和電荷中和等。如：鐵在呼吸、光合和氮代謝等方面的氧化還原過程中起著重要作用。3 作物缺素癥狀1）N、P、K的缺素癥2） N元素的主要生理作用？ 請看圖片：思考：N元素為何被稱為生命元素？ A）N是建造

4、植物體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和調(diào)節(jié)物質(zhì)。如：核酸（DNA、RNA）、蛋白質(zhì)（包括酶）、磷脂、葉綠素、光敏色素、維生素B、IAA、CTK、生物堿等都含有N，這些物質(zhì)有些是生物膜、細胞質(zhì)、細胞核的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，有些是調(diào)節(jié)生命活動的生理活性物質(zhì)。 B）N為植物體進行能量代謝、物質(zhì)代謝及各種生理活動所必需。例如，N是參與物質(zhì)和能量代謝的ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+等物質(zhì)的組分。第二節(jié) 植物細胞對礦質(zhì)元素的吸收1 生物膜的結(jié)構(gòu)與特性植物細胞吸收溶質(zhì)的方式 1）通道運輸 2）載體運輸 3）離子泵運輸（質(zhì)子泵和鈣泵） 4）胞飲作用：物質(zhì)吸附在質(zhì)膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)的獲

5、取物質(zhì)的過程。第三節(jié) 植物對礦質(zhì)元素的吸收1 植物吸收礦質(zhì)元素的特點 1）對水分和鹽分的相對吸收； 相互聯(lián)系：離子必須溶于水才能被吸收；離子的吸收又有利于水分的吸收相互獨立：根部吸水以被動吸水為主，而對離子的吸收則以主動吸收為主。 2）選擇性吸收； 3）單鹽毒害和離子對抗。離子胞外濃度mol/L胞內(nèi)濃度mol/L積累率（膜內(nèi)濃度/膜外濃度）K+0.141601142Na+0.510.61.18NO3-0.1338292SO42-0.611423玉米根對離子的選擇性吸收2 根部對溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程 1）離子吸附在根部細胞表面； 2）離子進入根部內(nèi)部。根毛區(qū)吸收的離子經(jīng)共質(zhì)體和質(zhì)外體到達輸導(dǎo)

6、組織3 影響根部吸收礦物質(zhì)的因素1）溫度：過低、過高都不利。如溫度過低，代謝弱，能量不足，主動吸收慢；胞質(zhì)粘性增大，離子進入困難。其中以對鉀和硅的吸收影響最大。2）通氣狀況：影響呼吸作用。3）溶液濃度：過低、過高都不利。4）pH值：一般作物生育最適的pH值是6-7。在土壤溶液堿性的反應(yīng)加強時，F(xiàn)e、Ca、Mg、Zn呈不溶解狀態(tài)，能被植物利用的量極少。在酸性環(huán)境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物來不及吸收易被雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。4 根外營養(yǎng)4.1 植物根外營養(yǎng)的吸收特點 A）根外營養(yǎng)的主要器官為葉片，故又稱為葉片營養(yǎng)；B）營養(yǎng)物質(zhì)可經(jīng)氣孔或角質(zhì)層進入葉內(nèi)，

7、并經(jīng)胞壁中的外連絲抵達質(zhì)膜，再進入細胞，最后到達葉脈韌皮部。 外連絲：是葉片表皮細胞通道，它從角質(zhì)層的內(nèi)側(cè)延伸到表皮細胞的質(zhì)膜。4.2 根外施肥的優(yōu)點 A）在生育后期根部吸肥能力衰退時或營養(yǎng)臨界期時，可根外施肥補充營養(yǎng)； B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定而根外施肥無此現(xiàn)象，且用量少； C）補充植物缺乏的微量元素，用量省、見效快。 4 植物氮代謝1 植物的硝酸鹽還原1.1 植物硝酸鹽還原的主要過程 A) 硝酸還原 HNO3 HNO2 B) 亞硝酸還原 HNO2 NH3 1.2 植物硝酸鹽還原的主要特點1）發(fā)生反應(yīng)的細胞器（硝酸還原在細胞質(zhì)；亞硝酸還原在葉綠體）；2）參與反應(yīng)的酶種類及其性質(zhì)；

8、誘導(dǎo)酶：又稱適應(yīng)酶，指植物體內(nèi)本來不含有，但在特定外來物質(zhì)的誘導(dǎo)下可以生成的酶。如硝酸還原酶可為NO3-所誘導(dǎo)。3）與光合作用的關(guān)系。2 植物的氨同化 2.1 植物氨同化的主要方式（P46-47）1）谷氨酰胺合成酶途徑2）谷氨酸合酶途徑3）谷氨酸脫氫酶途徑4）氨基交換作用2.2 植物氨同化的生理意義1）解除氨毒；2）形成新的物質(zhì)（如氨基酸等）；3）酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物體內(nèi)氨不足時可釋放出氨。第五節(jié) 礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸1 礦物質(zhì)運輸?shù)男问?、途徑和速?.1 礦物質(zhì)運輸?shù)男问浇饘匐x子：以離子狀態(tài)運輸 （P：主要以正磷酸根離子向上運輸）（N：主要以氨基酸和酰胺形式向上運輸，少量以

9、硝酸根離子運輸）（S：主要以硫酸根離子向上運輸） 1.2 運輸途徑和速度 運輸途徑: 根部吸收的離子可沿木質(zhì)部上運，也可橫向運至韌皮部。 葉片吸收的離子向下和向上是通過韌皮部進行的，也可橫向運至木質(zhì)部。 運輸速度：30100cm/h2 礦物質(zhì)在植物體內(nèi)的分布2.1 可再利用元素 以離子或不穩(wěn)定化合物形式存在，可轉(zhuǎn)移至其他部位循環(huán)利用，如N、P、Mg、K、Zn等，其中以N、P最為典型。當(dāng)植物缺乏這類元素時，它們就從衰老組織轉(zhuǎn)移到新生的幼嫩部位，從代謝水平低的部位轉(zhuǎn)移到代謝旺盛部位，所以衰老的葉片出現(xiàn)相應(yīng)的缺素癥。2.2 不可再利用元素 以難溶解的穩(wěn)定化合物形式存在，難以循環(huán)利用，如Ca、B、Cu、Mn、S、Fe，其中以Ca最為典型。這些元素在老葉中的含量高于幼葉中的含量，缺乏這些元素，幼葉或新生組織會表現(xiàn)出相應(yīng)的缺素癥。第六節(jié) 作物合理施肥的生理基礎(chǔ)1 作物的需肥規(guī)律不同作物或同一作物不同時期需肥量不同 營養(yǎng)最大效率期：施肥效果最好