植物营养学--第一章-第一节-植物的营养元素

植物营养与施肥原理第一章第一节植物的营养元素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第一节植物体的组成成分一、植物体的组成成分新鲜植株烘干75～95％水分~75ºC5～25％干物质煅烧95％以气体挥发~525ºC5％灰分(成分复杂)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。水稻、小麦等禾谷类作含Si多豆科作物含N多马铃薯、甘薯含K多盐土中生长的植物含Na多酸性土壤上的植物含Al多第二节植物的必需营养元素一、植物必需营养元素的标准及种类（一）标准(Arnon&Stout,1939)（定义）1.这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺少该元素，植物就不能完成其生活史－－必要性2.这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时，植物会表现出特有的症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失－－专一性3.这种元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用－－直接性（二）种类和含量目前已确认的有17种1.Agivenplantmustbeunabletocompleteitslifecycleintheabsenceoftheelement.2.Thefunctionoftheelementmustnotbereplaceablebyanotherelement.3.Theelementmustbedirectlyinvolvedinplantmetabolism–forexample,asacomponentofanessentialplantconstituentsuchasanenzyme–oritmustberequiredforadistinctmetabolicstepsuchasanenzymereaction.正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量元素符号mol/克（干重）mg/kg%Mo0.0010.1-Cu0.10.6-Zn0.3020-Mn1.050-Fe2.0100-B2.020-Cl3.0100-S3.0-0.1P60-0.2Mg80-0.2Ca125-0.5K250-1.0N1000-1.5O30000-45C40000-45H60000-6钼铜锌锰铁硼氯硫磷镁钙钾氮氧碳氢1987镍Ni1.1确定年份1939193119261922184419231954183918391839183918391804最早1800最早Relativeamountsofessentialelementsinplanttissues二、必需营养元素的分组和来源C、H、O－－天然营养元素非矿质元素来自空气和水大量元素N、P、K－－植物营养三要素(0.1%以上)或肥料三要素Ca、Mg、S－－中量元素矿质元素微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、来自土壤(0.1%以下)B、Mo、Cl、（Ni）CO2O2SO2H2OO2MineralNutrients植物养分来源示意图三、必需营养元素的主要功能第一类：C、H、O、N、S1.组成有机体的结构物质和生活物质2.组成酶促反应的原子基团第二类：P、B、(Si)1.形成连接大分子的酯键2.储存及转换能量第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl1.维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡等2.活化酶类3.稳定细胞壁和生物膜构型第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1.组成酶辅基2.组成电子转移系统植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的外部形态表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为“植物营养失调症”，包括“营养元素缺乏症”和“元素毒害症”。水稻缺铁水稻铁毒四、必需营养元素间的相互关系1.同等重要律－－植物必需营养元素在植物体内的数量不论多少都是同等重要的生产上要求：平衡供给养分2.不可代替律－－植物的每一种必需营养元素都有特殊的功能，不能被其它元素所代替生产上要求：全面供给养分第三节植物的有益元素一、有益元素的概念某些元素适量存在时能促进植物的生长发育；或者是某些特定的植物、在某些特定条件下所必需的，这些类型的元素称为“有益元素”，也称“农学必需元素”。二、有益元素在植物体内的含量、分布和形态元素含量分布形态硅(Si)莎草科,禾本科：10-15％旱地禾本科等：1-3％豆科植物等：1％SiO2：细胞壁,细胞间隙,导管无定型硅胶,多聚硅酸,胶状硅酸,单硅酸钠(Na)平均含量：0.1％甜菜：3-4％牧草：20-2000mg/Kg因植物而异离子态(Na+)钴(Co)平均含量：0.02-0.5mg/Kg豆科植物：0.24-0.52mg/Kg离子态镍(Ni)平均含量：1.10mg/Kg镍超积累：1000mg/Kg离子态硒(Se)高硒累积型：数千mg/Kg非硒累积型：30mg/Kg食用植物：0.01-1.00mg/Kg种子叶、茎、根无机态（SeO42-)有机态挥发态铝(Al)一般含量：20-200mg/Kg铝累积型：0.1%非累积型：200mg/Kg根系叶部老叶幼叶离子态(Al3+)三、有益元素的生理功能元素主要生理功能主要受益植物硅(Si)参与细胞壁的组成(增强植物的硬度);影响植物光合作用与蒸腾作用;提高植物的抗逆性;与其它养分相互作用禾本科植物(如水稻、小麦、大麦)钠(Na)刺激植物生长;调节细胞渗透压;影响植物水分平衡与细胞伸展;代替钾行使营养功能,如部分酶激活等C4或CAM类植物(如甜菜等)钴(Co)参与豆科植物根瘤固氮;调节酶或激素活性,刺激植物生长;稳定叶绿素豆科固氮植物(必需)镍(Ni)刺激种子发芽和幼苗生长;催化尿素降解;防治某些病害一般植物(已归入必需元素)硒(Se)刺激植物生长;增强植物体的抗氧化作用百合科、十字花科、豆科、禾本科(低浓度)铝(Al)刺激植物生长;影响植物颜色;某些酶的激活剂喜酸性植物(如茶树)水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响04080120施硅量（mg/L)含硅量（干物重mg/g）020408121620病斑数（个/cm2)不同生育阶段供硅对水稻生长与产量的影响营养生长阶段-Si+Si*-Si+Si生殖生长阶段**-Si-Si+Si+SiSiO2%（地上部干重）0.052.26.90.4干重（g/盆）根4.04.34.24.7茎23.526.531.033.6籽粒5.36.610.310.3*+Si：100mg/LSiO2；**抽穗开始施钴对宽叶羽扇豆根瘤的生长和组分的影响根瘤鲜重根瘤含钴量根瘤类菌体数根瘤钴胺素根瘤豆血红蛋白处理(g/株)(mg/g干重)(×10/g鲜重)(mg/g鲜重)(mg/g鲜重)-9-Co2+0.145155.90.71+Co2+0.61052728.31.91Na+、K+对甜菜叶片性状的影响K叶片含量(mmol/g干重）处理(mmol）干重(g叶/株）+Na+叶面积(cm2/叶）叶厚度(μm)肉质性(gH2O/dm2）5K+7.92.670.032332743.070.25K+4.75Na+9.70.432.453023193.71K+由Na+的刺激作用增加的生长量供K+适宜时的生长量ABCD喜盐厌盐K+在植株中能被Na+代替不能被Na+代替不同类型植物植株中钠代替钾的程度及由刺激生长所增加的生长量示意图茶树植株不同部位的含铝量(Al，mg/kg)茶树种茎新叶一芽二叶成叶落叶中国品种188155466400010000阿萨姆种11233151228204450本章小结：1.植物体的组成成分2.植物的必需营养元素(掌握)3.植物的有益元素本章复习题：1.影响植物体中矿质元素含量的因素主要是和。2.植物必需营养元素的判断标准可概括为性、性和性。3.植物必需营养元素有种，其中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和。5.植物的有益元素中，对于水稻、对于甜菜、对于豆科作物、对于茶树均是有益的。