第三章植物的矿质营养

吸收转运同化矿质营养收多收少在于肥!确定必需元素标准、方法及一般生理作用N、P、K、Ca、Mg、Fe、B、Zn的生理作用及元素缺乏症细胞被动及主动吸收矿质元素的概念,膜传递蛋白与离子的运转吸收矿质元素的过程、特点及影响因素合理施肥的生理依据本章要求：讲授内容第一节植物体的必需元素及其作用第二节植物对矿质元素的吸收第三节矿质元素在植物体内的运输与分配第四节合理施肥的生理基础第一节植物体内的必需元素及其作用一、植物体内的元素挥发性元素灰分元素(矿质元素）研究方法---灰分分析法---70多种植物材料105℃600℃水分(10%-95%)干物质(5%-90%)有机物（90-95%)挥发残渣灰分(5-10%)N二、植物必需的矿质元素(一)必需元素(essentialelement)的概念不可缺少性不可替代性直接功能性---植物生长发育必不可少的元素确定必需元素的三条标准---P751.大量元素：约占物体干重的0.1%以上包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S9种包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni8种2.微量元素：约占植物体干重的0.01%以下目前已确定17种必需元素大量元素微量元素P76(二)确定植物必需矿质元素的方法P73溶液培养法（水培法）砂基培养法气培法三、植物必需元素的生理作用构成细胞结构成分生命活动的调节者电化学作用参与细胞信号转导概括为：P76蛋白质、酶、核酸、磷脂某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱叶绿素高能磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP等)辅酶和辅基(CoA、CoQ、NADP+、FAD等）1、氮---生命元素P76(1)生理作用生长受阻：黄化失绿：病症首发部位：叶菜类作物多施一些氮肥（2）元素缺乏症矮小，瘦弱，分蘖少，叶小叶片发黄或发红，均匀黄化下部叶片细胞膜与细胞核的成分参与光合作用等代谢维持细胞渗透势（1）生理作用2、磷P76-77（2）元素缺乏症生长受阻：黄化失绿：病症首发部位：矮小，分蘖少叶片呈暗绿或紫红下部叶片3、钾P77（1)生理作用（2）元素缺乏症茎杆柔弱叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩叶脉间有坏死斑点首先出现在老叶上酶的活化剂调节水分代谢促进糖类的合成与运输提高抗旱性马铃薯，甘薯钾肥需要量多NPK4、钙P77（1）生理作用（2）元素缺乏症生长缓慢叶尖出现钩状,随后坏死首先表现在上部幼叶上构成细胞壁参与信号转导(不出现缺绿)5、镁P77（1）生理作用（2）元素缺乏症叶绿素的组成成分许多酶的活化剂叶脉间失绿严重时可形成坏死斑块老叶首先表现缺素症6、铁P77（1）生理作用（2）元素缺乏症叶绿素合成所必需参与光合作用脉间失绿黄化严重时整个叶片变为黄白色症状首先出在幼叶促进糖分在植物体内的运输促进花粉萌发和花粉管生长7.硼P78（1）生理作用（2）元素缺乏症油菜“花而不实”小麦“穗而不实”棉花“蕾而不花”8.锌P78色氨酸合成酶的组分果树“小叶病”P：生长缓慢,茎叶暗绿或呈紫红色K：生长缓慢，茎柔弱，叶尖及边缘焦枯N：生长缓慢,叶色失绿发黄Ca：叶尖弯钩状，生长点枯死Mg：脉间失绿，出现坏死斑点Fe：脉间失绿，新叶发黄或发白Zn：果树小叶病B：花而不实，穗而不实P78-79用人工配制的植物培养液培植黄瓜，若过一段时间，营养液中缺少镁，颜色首先由绿变黄的是：课堂练习A、茎尖B、新生叶C、植株中部叶片D、植株下部叶片√根据下述缺素症状，你能判断出各培养缸中最可能缺乏的元素吗？A老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，叶片上有褐色斑点。老叶叶脉间失绿，叶脉清晰可见。老叶失绿，但失绿叶片的色泽较为均一。BC第二节植物对矿质元素的吸收一、植物细胞对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收与离子的跨膜运输有关一、植物细胞对矿质元素的吸收被动吸收主动吸收根据跨膜运输是否消耗能量，可分为：---主要方式（一）被动吸收1.概念P812.动力不耗能顺---电化学势梯度或浓度梯度3.形式单纯扩散P81易化扩散P82•直接跨膜•小分子物质--CO2，NH3等•借助膜转运蛋白完成•通道蛋白和载体蛋白通道蛋白载体蛋白离子泵p88离子通道P82是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白离子通道对离子的门控作用载体蛋白P83与离子进行特异结合，并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质。饱和效应与竞争现象1.概念P85耗能逆2.形式（二）主动运输转运蛋白H+-ATP酶（H+泵）载体蛋白动力ATPH+电化学势梯度转运一种离子两种离子离子（主要是H+）（H+和其它离子）初级主动转运次级主动转运共运输被动吸收主动吸收不需要能量顺电化学势梯度需要能量逆电化学势梯度1.单纯扩散1.初级主动运输H+-ATPase泵ATPH+2.易化扩散通道运输2.次级主动运输载体蛋白ΔμH+载体运输共转运通道蛋白---吸收载体蛋白---吸收质子泵---吸收主动+被动被动主动胞饮作用P88二、植物根系对矿质元素的吸收（一）根系吸收矿质元素的特点※（二）根系吸收矿质元素的过程（三）影响矿质吸收的外界条件（温、气、浓度、PH）（一）根系吸收矿质元素的特点1、吸盐和吸水是既相关又相对立的关系对立：相关：吸收部位相同吸收的相互促进吸收不成比例吸收机理不同分配去向不同水离子被动吸收主动吸收蒸腾旺盛生长旺盛2、根系对离子吸收的选择性同一溶液中不同离子的选择性吸收同一盐中阳离子和阴离子的选择性吸收生理酸性盐生理碱性盐生理中性盐阳离子阴离子例如少多NaNO3多少（NH4）2SO4相等NH4NO3生产铵盐硝酸盐3、单盐毒害和离子对抗P89单盐毒害离子颉抗(离子对抗)平衡溶液：P90单盐溶液概念异价金属离子NaCl+KCl+CaCl2NaClNaCl+CaCl2CaCl2离子吸附在根表离子进入根内部离子进入导管（二）根系吸收矿质元素的过程根1.离子吸附在根表土粒吸附的离子同荷等价间接交换接触（直接）交换土壤溶液中的离子交换吸附根间接交换直接交换2.离子进入根内部质外体途径共质体途径质外体-共质体-质外体主动吸收为主导管3.离子进入导管薄壁细胞离子被动进入导管主动进入导管吸附进根内部进导管根系吸收矿质元素的过程1.温度（三）影响根系吸收矿质元素的因素①离子扩散减慢②影响酶的活性,影响各种代谢。③原生质黏性增大低温抑制离子吸收高温抑制离子吸收①加速根尖老化，吸收面积减少。②酶钝化,影响各种代谢。③原生质透性增加，离子渗漏到环境中去。3.土壤溶液浓度4.土壤溶液PH值2.通气状况直接影响：影响到根系的带电状况酸性环境中,根系带正电状态,吸收阴离子碱性环境中,根系带负电状态,吸收阳离子间接影响：影响到离子有效性5.其它生产三、植物叶片对矿质元素的吸收P941.概念角质层外连丝表皮细胞质膜叶肉细胞其他部位主动或被动吸收气孔角质层连接细胞壁与质膜的纤丝2.方式（主要）不能代替根部施肥对角质层厚的叶片效果较差喷施浓度稍高,易造成叶片伤害优点：用肥省肥效快补充养料的不足不足之处：第三节矿质元素在体内的运输与分配一、运输形式有机N（aa和酰胺）NPS主要形式其它形式无机N（NO3-）无机P（PO43-）有机P（G-6-P）无机S(SO42-)有机S(Met)离子金属元素二、运输途径与速度S6S5S4S3S2S1BA42K韧皮部木质部处理Ⅰ韧皮部木质部处理Ⅱ部位（有蜡质）S611.6119S50.9122S487690.7112S30.398S20.3108S120.0113A64564347B7467845842K在柳茎中的分布（mg.L-1)（1）根系吸收的42K通过木质部的导管向上运输（2）存在横向运输结论运输速度：30-100cm.h-1（3）叶部吸收的矿质主要是通过韧皮部向下运输,也有横向运输。三、分配与再分配N、P、K、Mg、ZnCa、Fe、MnCu、Mo、B、Cl、S参与循环的元素不参与循环的元素形成不稳定的化合物形成稳定的化合物缺乏病症首先出现在老叶上缺乏病症首先出现在新叶上可再利用元素不可再利用元素第四节合理施肥的生理基础禾谷类作物：N、P、K豆科作物：P、K,少N叶菜类：N块茎、块根类：P、K食用大麦：多N酿酒大麦：少N1、不同作物需肥不同一、作物的需肥特点2、作物不同,需肥形态不同铵态氮硝态氮水稻铵态N有利于芳香油的形成硝态N有利于有机酸的形成烟草3、不同生育时期需肥不同养分临界期对养分缺乏最敏感、最易受害的时期营养最大效率期对施肥的营养效果最好的时期需肥规律少-多-少（苗期）（生殖生长期）生长中心生长中心随生长期的变化而变化4、生长中心需肥量最大分蘖期孕穗期腋芽小穗：生长较快，需肥量较大的部位1、形态指标（叶色、长相）二、合理施肥的指标N肥充足生长快,叶片大,叶色浓,株形松散N肥不足生长慢,叶短而直,叶色变淡,株形紧凑2、生理指标营养元素含量叶绿素含量酶活性酰胺与淀粉含量缺铁,过氧化物酶活性下降缺钼,硝酸还原酶活性下降缺N引起水稻叶鞘中淀粉积累N肥组织中养分浓度低于临界浓度，就预示着应及时补充肥料。三、合理施肥增产的原因（一）生理基础---提高光合性能（二）生态基础---改善生态环境扩大光合面积提高光合能力延长光合时间促进光合产物运输与分配提高土温；降低土壤酸度；改良土壤结构矿质营养总结吸收运输细胞的吸收根系的吸收叶片的吸收形式，途径，再分配应用理论---合理施肥作物需肥规律施肥指标增产原因必需元素主动，被动特点，过程，影响概念，特点