第六章 植物的礦質營養(yǎng)

第六章植物的礦質營養(yǎng)第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)植物必需的礦質元素一、植物體內的元素小部分氮大部分硫全部的磷全部的金屬元素植物體水分10~95%干物質5~90%C、H、O、N以氣體形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失揮發(fā)部分灰分元素有機物90%無機物10%燃燒第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二、植物必需的礦質元素1植物必需的礦質元素及其列表必需元素大量元素（占干重>0.1%）來自水和CO2：C、H、O來自土壤：N、P、K、Ca、Mg、S、Si微量元素（占干重<0.01%）：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Cl、Mo、Ni、Na共19個第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2判斷植物必需的礦質元素的標準

a.不可缺少性：缺乏該元素時不能正常生長發(fā)育，不能完成生活史。

b.不可替代性：有專一缺乏癥，加入其它元素不能恢復，只有加入該元素才能消除。

c.直接功能性：缺素癥狀是由元素直接作用，并不是通過影響土壤、微生物等的間接作用。第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三3確定必需元素的方法

a.溶液培養(yǎng)法:溶液培養(yǎng)法亦稱水培法,是在含有全部或部分營養(yǎng)元素的溶液中培養(yǎng)植物的方法；b.砂基培養(yǎng)法:是在洗凈的石英砂或玻璃球等基質中加入營養(yǎng)液來培養(yǎng)植物的方法。第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三三、植物必需礦質元素的生理作用1、細胞結構物質的構成成分2、酶的組成元素，對生命起調節(jié)作用3、電化學作用，即平衡離子濃度4、信號轉導的第二信使第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（一）大量元素的生理作用N：1）蛋白質核酸的重要成分2）酶的重要成分3）是葉綠素的組成元素之一4）各種生理活性物質的成分缺乏癥狀：先自老葉上表現出來，葉片失綠黃化，早衰；新葉上，葉片小而薄，與莖的夾角變小，葉片色淡，一般較均勻，不出現斑點狀。根系早期比正常的色白、細長、數量較少，后期則停止生長，呈褐色。過剩癥狀：葉色濃綠，葉片大而厚，莖稈較粗，營養(yǎng)生長過旺，呈徒長現象，易落花落果，果實膨大速度減緩，著色不良，含糖量降低，晚熟；生殖生長被抑制，田間郁蔽，通風透光不良，對病蟲害的抵抗力下降。第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三田間水稻缺氮第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三P：1）是核酸、磷脂的組成成分2）參與細胞內物質及能量代謝3）增強植物的抗逆性缺乏癥狀：葉色暗綠無光澤，老葉上常出現紫紅色斑點或條紋。植株弱矮小，根系不發(fā)達，種子果實變小，成熟期延遲。過剩癥狀：葉片肥厚而密集，生殖生長過早進行，易出現早衰，磷過多會抑制植物對鐵、鋅銅的吸收，會同時出現缺乏相應微量元素的癥狀。第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三K：1）調節(jié)滲透作用2）促進光合產物即糖類的轉化和運輸3）是某些反應中酶的活化劑4）提高植物的抗逆性缺乏癥狀：老葉先表現出癥狀，葉片邊緣黃化，繼而焦枯，逐漸向中脈方向擴展，葉片上出現褐色斑點或斑塊，葉子的中部及葉脈處仍為綠色，嚴重時，整個葉片變紅棕色以至干枯脫落。過剩癥狀：鉀元素與氮、鈣、鎂存在拮抗作用，過多的鉀元素會抵制植物對氮、鈣、鎂的吸收，表現為植株生長緩慢弱小，葉片失去彈性，果實表面粗糙，糖酸比降低，口感差。第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三拔節(jié)期缺鉀的水稻：葉尖焦枯，葉緣枯黃，葉片有褐斑第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三Ca：1）參與細胞壁的形成

2）消除草酸等有機酸的毒害

3）消除環(huán)境中某些離子過多造成的毒害

4）降低水合度，保持原生質的正常狀態(tài)缺乏癥狀：節(jié)間縮短，植株較為矮小，根尖、莖尖及幼葉易腐爛，果實上細嫩的頂部易腐爛；番茄、甜椒等出現“臍腐病”；禾本科早衰、結實少或不結實；常伴隨鐵、鋁、錳的毒害。過剩癥狀：使土壤pH轉為中性或堿性，而農作物適宜生長在偏酸性的土壤中，鈣過剩還會影響植物對錳、鐵、鋅、硼的吸收，導致植物落葉，樹勢衰弱。第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三36缺鈣的番茄果實最初形成棕色斑塊,繼而潰爛,稱為“臍腐病”第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三Mg：1）葉綠素的組成部分2）是多種酶的活化劑3）與維生素的合成有關

缺乏癥狀：老葉的葉緣先出現黃化，繼而擴展至葉肉發(fā)黃，葉脈仍為綠色，癥狀加重時，葉面上則出現黃褐色斑塊，葉片干枯死亡。缺鎂癥狀只表現在葉片上，其他器官則表現正常，但植株生長緩慢，果實較小。過剩癥狀：表現出缺硼、缺錳、缺鋅的癥狀。第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三玉米缺鎂第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三S：1）蛋白質空間構形的穩(wěn)定（二硫鍵）2）是葉綠素合成的促進因素之一3）含硫有機物參與植物體內的氧化還原過程4）促進豆科植物根瘤的形成缺乏癥狀：植株生長緩慢、弱小，葉片黃化，癥狀與缺氮相似，但缺氮的葉子黃化，先在老葉上表現，而缺硫的癥狀是先新葉上表現出來，根系和莖的分枝數量較少。過剩癥狀：使土壤酸化，板結，植物生長不良；水田產生較多的硫化氫氣體，損傷根部結構。第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三大豆缺硫第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（二）微量元素的生理作用Fe：1）影響葉綠素的形成2）是一些重要的氧化還原酶的組分B：1）促進碳水化合物的運輸和分配2）促進分生組織的分化及營養(yǎng)生長3）對生殖生長有重要作用缺乏癥狀：從新葉上表現，葉肉失綠黃化，葉脈仍為綠色，缺鐵較嚴重時，整個葉面變?yōu)辄S白色，有時出現褐色斑點或斑塊。過剩癥狀：較少出現。缺乏癥狀：頂芽枯死，側芽生長點相繼枯死；花不能正常發(fā)育，出現落花落果或不能產生種子的現象。過剩癥狀：葉尖或葉緣出現褐色干枯，嚴重時出現莖枯以致整株枯死。第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三下面是作物對硼敏感情況的3種情況：非常敏感：苜蓿、油菜、花椰菜、芹菜、三葉草、甜菜、蘋果、葡萄、蘿卜、甘藍、向日葵、萵苣等。中度敏感：番茄、棉花、馬鈴薯、煙草、胡蘿卜、花生、桃、梨、板栗、茶等。不敏感：大麥、小麥、燕麥、黑麥、亞麻、玉米、高粱、谷子、水稻、大豆、蠶豆、豌豆、黃瓜、洋蔥、禾本科牧草等。第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三Mn：1）與光合作用關系密切2）可促進有機物質運輸3）是多種酶的活化劑4）促進花粉萌發(fā)、花粉管伸長及種子和果實的膨大缺乏癥狀：從新葉上出現，葉脈間失綠，葉脈仍為綠色，失綠部分常突起，葉片邊緣起皺，嚴重時葉片上會出現褐色斑塊。過剩癥狀：蘋果表現粗皮病，柑橘出現早期落葉，葡萄等在幼果期錳過多則果實的膨大受抑制。第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三植物對缺錳的敏感性有3種情況：非常敏感：小麥、燕麥、大豆、花生、豌豆、馬鈴薯、萵苣、黃瓜、蘿卜、菠蘿、蘋果、桃、柑橘、葡萄等。中度敏感：紫花苜蓿、三葉草、大麥、亞麻、花椰菜、芹菜、番茄、胡蘿卜、棉花等。不敏感：黑麥、玉米、水稻、越橘、牧草、蘆筍等。第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三四、作物缺素癥狀及其診斷方法步驟：1對癥狀進行分析

區(qū)分生理性病害、傳染性病害和蟲害三種病害的癥狀特征；確定病因后，再根據植物所顯現出來的病狀，來初步確定其缺乏的礦質元素。2對植物組織及土壤中的礦質進行測定

確定植物缺乏的元素后，對植物組織及土壤中該礦質含量進行測定，并與正常州植株的含量相對比。3補充礦質在確定缺乏某種礦質元素后，給植株補充相應元素，癥狀消失，說明該植株確實缺乏該元素。第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)植物細胞對礦質元素

的吸收和運輸一植物吸收礦質元素的部位和特點（1）部位：根，同水分的吸收部位

主要區(qū)域：根毛區(qū)，其他區(qū)域也可以部分吸收（2）特點a與吸收水分的關系相互聯系，又各自獨立相互聯系表現在：礦質元素只有溶于水才能被植物根系吸收，而兩者的吸收部位是相同的。各自獨立性表現在：植物根系對水分的吸收是一種被動吸收（蒸騰拉力）的過程，而對礦質元素的吸收則是一種主動吸收（選擇性吸收）的過程，兩個過程是相互獨立的。第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三b選擇性吸收植物對礦質元素的吸收是一種選擇性吸收的過程；同一種無機鹽的不同離子，根系的吸收也表現出選擇性。例如：（NH4）2SO4→NH4++SO42-NH4+吸收的更多，SO42-吸收的較省，導致SO42-留在土壤中的較多。NH4+的吸收會置換出H+，所以使得土壤溶液呈現酸性，因此這類鹽叫生理酸性鹽。同理，NaNO3的吸收，植物所需的N元素更多，所以吸收的NO3-更多，因此置換出來的OH-更多，使土壤呈堿性，因此這類鹽叫生理堿性鹽。而NH4NO3的吸收，NH4+和NO3-的吸收是大致相等的，因此土壤PH值不變，這類鹽則叫生理中性鹽。第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三c單鹽毒害及離子拮抗單鹽毒害：將植物培養(yǎng)在只含單一種鹽的溶液中，不久植物即表現出生長不良的癥狀，并在較短時間內死亡，這種現象叫單鹽毒害。即使是必須礦質元素，濃度過高也會產生單鹽毒害現象。離子拮抗：在發(fā)生單鹽毒害的溶液中加入另一種礦質元素，毒害現象會減輕或消除，這種現象稱為離子拮抗或離子對抗。如：發(fā)生單鹽毒害的K+溶液中，加入Ca2+可消除單鹽毒害。一價離子與二價、三價離子間的拮抗作用較為顯著，同價離子間的拮抗作用不明顯。如：K+與Na+無拮抗作用，Ca2+與Ba2+無拮抗作用，而K+與Ca2+和Ba2+之間則存大拮抗作用。第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二根系吸收礦質元素的過程（一）吸收方式：主動吸收和被動吸收a被動吸收：礦質元素經擴散作用而不消耗能量進入細胞的吸收方式，稱被動吸收。方向是：濃度高到濃度低。b主動吸收：礦質元素逆電化學梯并轉移到細胞內，需要消耗能量的一種吸收方式，稱主動吸收。方向是：濃度低到濃度高。

主動吸收是根系吸收礦質元素的主要方式。第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三（二）吸收過程1離子通過交換吸附在根部細胞的表面（H＋和HCO3－）“同荷等價”原理：置換的兩種離子間必須是帶有相同的電荷，并且化學價相同。交換方式：a根與土壤溶液的離子交換b接觸交換。2離子進入根的內部：共質體途徑和質外體途徑質外體：根部的一個與外界溶液保持擴散平衡、自由出入的外部區(qū)域，稱質外體。包括細胞壁、細胞間隙、導管與管胞。3離子進入導管：

a.被動擴散b.主動運輸第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三三影響根系吸收礦質元素的因素1溫度過高過低酶失活、膜透性增大吸收下降代謝慢、細胞粘性增大吸收下降2通氣狀況增加有氧呼吸吸收加快ATP增加3溶液濃度一定范圍內吸收加快增加濃度過大吸收受阻或燒苗第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三4土壤pH土壤溶液pH對根的吸收作用有直接影響和間接影響兩方面。直接影響：pH較低→H+濃度較高→根表面帶正電→陰離子的吸收；

pH較高→OH-濃度較高→根表面帶負電→陽離子的吸收；間接影響：酸性條件（pH較低）→PO43-、K+、Ca2+、Mg2+等離子溶解性增加→吸收增多，也易導致流失→植物易缺乏這些元素酸性過強，Al、Fe、Mg、Mn溶解度增大，植物會因過量吸收這些元素而中毒。堿性條件（pH較高）→Ca、Fe、Mg、Cu、Zn形成難溶性化合物→不易被吸收。5土壤有毒物質：重金屬污染、有害化合物、有害微生物。第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三根外營養(yǎng)（葉面施肥）植物除了根部吸收礦質元素外，地上部分如葉、幼莖及生長中的果實也能吸收礦質營養(yǎng)的過程。吸收途徑：氣孔，角質層（主要途徑）三、植物地上部分對礦質元素的吸收第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三根外施肥的優(yōu)點與不足優(yōu)點：a肥效快；礦質進入植物內時間短。b節(jié)省成本；c利用率高。不足：a持效期較短；b角質層較厚植物不易使用葉面施肥。第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三一、礦質元素運輸的形式N：主要以氨基酸和酰胺形式運輸，少數以NO3-P：主要以PO43－形式運輸，少數以有機磷S：主要以SO42－形式運輸，少數以蛋氨酸和谷胱甘肽形式運輸金屬離子（K+、Na+）:以離子形式運輸補充礦質元素在植物體內的運輸和分布第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二、運輸的途徑1）根部吸收的礦質元素主要通過木質部向上運輸；2）葉片吸收的礦質元素的上行和下行運輸都以韌皮部為主；3）木質部中的礦質元素可橫向運輸到韌皮部，韌皮部中的礦質元素也可橫向運輸到木質部。第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三1

可再利用元素：如果進入一個植株器官的礦質元素又可運輸到其它組織和器官，這種元素就稱為可再利用元素。

特點：優(yōu)先分配給新組織，所以老葉先出現缺素癥狀三、礦質元素在體內的分布分為兩類以離子形式存在的礦質元素（K＋、Na+）形成不穩(wěn)定化合物（N、P、Mg）如N：根中以NO3－吸收硝酸還原酶NO2－NH4＋氨基酸（易移動）第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2不可再利用元素：從根系進入植株器官后，不能再次運輸的元素。

S,Ca,Fe,Mn,B形成難溶穩(wěn)定的化合物。特點：在老組織中積累，所以新葉先出現缺素癥狀第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三一、作物需肥規(guī)律1不同作物對礦質元素需求種類不同原因：a.需求部位不同：葉、莖、果

b.不同元素生理作用不同如：禾谷類：前期施N肥，后期施P、K肥促粒塊根、塊莖類：施K肥，促進地下糖分積累葉菜類：施N肥，促葉肥大豆科：少N多鉬，有固氮作用，多施P、K肥番茄、桃、白菜等需鈣較多；花椰菜、棉花、巨峰葡萄、柿樹、大棗等需要較多的硼；豆科作物需要較多的鉬。第三節(jié)合理施肥的生理基礎第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三2同一作物不同時期需肥不同時期：種子萌發(fā)苗期開花結實成熟衰老需肥量：不需肥或很少逐漸增多最多停止吸收3最高生產效率期（營養(yǎng)最大效率期）施肥的營養(yǎng)效果最好，增產最多的時期。營養(yǎng)臨界期：作物最需要營養(yǎng)的時期或缺乏營養(yǎng)對產量影響最大的時期稱為營養(yǎng)臨界期。比如禾本科作物的營養(yǎng)臨界期為分蘗至抽穗期。不同作物的需肥形態(tài)有特定的要求

對于含糖量要求高的作物不應施用含氯離子較高的氯化鉀肥料；水稻施肥宜選用銨態(tài)氮而不用硝態(tài)氮。第55頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三二、合理施肥的指標1土壤營養(yǎng)指標：土壤質地、土壤礦質含量，壤土保水保肥性能等2形態(tài)指標：外形、長勢、葉色、葉相等3生理指標：

a.體內養(yǎng)分狀況：葉片元素診斷是常用的植物營養(yǎng)分析方法。

b.葉綠素含量c.酰胺和淀粉含量

d.酶活性第56頁，共61頁，2023年，2月20日，星期三三提高肥效的途徑1肥水結合使用2重視有機肥的施用

有機肥能改良土壤結構，增加有機質的含量，增強土壤的保水保肥能力；可與速效肥結合施用。3重視微量元素及稀土元素的應用4改善作物的光照條件5防除田間雜草