植物的矿质营养（PPT35页).ppt

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1、第第二二章章 植物的植物的矿矿质质营养营养 有有收收无无收收在在于于水水 收收多多收收少少在在于于肥肥?第二章第二章 植物的矿质营养植物的矿质营养教学目标教学目标 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用；了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用；掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素；掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素；了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点；了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点；了解矿物质在植物体内运输特点；了解矿物质在植物体内运输特点；弄清作物合理施肥的生理基础。弄清作物合理施肥的生理基础。第一节第一节 植物必需的矿质元素植物必需的矿质元

2、素1 1 植物体内的元素与类别植物体内的元素与类别1.1 1.1 矿质元素与非矿质元素矿质元素与非矿质元素1 1）矿质元素矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后，余下一将植物烘干并充分燃烧后，余下一些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存在于灰分中的元素称为在于灰分中的元素称为灰分元素灰分元素或或矿质元素矿质元素。2 2）非矿质元素非矿质元素：燃烧时以气态形式散失到空气中燃烧时以气态形式散失到空气中的元素，如的元素，如C C、H H、OO、NN、S S等）。等）。1.2 必需元素与必需的矿物质元素必需元素与必需的矿物质元素1）必需元素的判别准则必需元素的判

3、别准则A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史；缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史；B）除除去去该该元元素素则则表表现现专专一一的的缺缺乏乏症症，而而且且这这种种缺缺乏乏症症是是可以预防和恢复的；可以预防和恢复的；C）该该元元素素在在植植物物营营养养生生理理上上应应表表现现直直接接的的效效果果而而不不是是间间接的。接的。借助借助溶液培养法溶液培养法和和砂基培养法砂基培养法，已证明已证明K、Ca、Mg、S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na及及C、H、O共共19种元素为多数植物必需。种元素为多数植物必需。1.3 大量元素与微量元素大量元素与微量元素

4、A A）大量元素大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一以上的元素。包括重达万分之一以上的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等等10种元素。种元素。B B）微微量量元元素素：植植物物体体内内含含量量甚甚微微，稍稍多多即即会会发发生生毒毒害害的的元元素素包包括括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na等等9种元素。种元素。2 必需矿质元素的主要生理生化作用必需矿质元素的主要生理生化作用 A A）是是细细胞胞结结构构物物质质的的组组成成成成分分。如如：磷磷存存在在于于磷磷脂脂、核核酸酸和和核核蛋蛋白白中中，后后三三者者都都是

5、是细细胞胞质质和和细细胞胞核核的的组组成成成成分；另外，分；另外，钙钙是细胞壁的重要元素。是细胞壁的重要元素。B B）是是植植物物生生命命活活动动的的调调节节者者，参参与与酶酶的的活活动动。如如：钾钾是是40多多种种酶酶的的辅辅助助因因子子，还还可可促促进进糖糖类类的的合合成成和和运运输输；另外，另外，镁镁是光合作用过程关键酶的激活剂。是光合作用过程关键酶的激活剂。C C）起起电电化化学学作作用用，即即离离子子浓浓度度的的平平衡衡、胶胶体体的的稳稳定定和和电电荷荷中中和和等等。如如：铁铁在在呼呼吸吸、光光合合和和氮氮代代谢谢等等方方面面的的氧氧化还原过程中起着重要作用。化还原过程中起着重要作用

6、。3 作物缺素症状作物缺素症状1）N、P、K的缺素症的缺素症2）NN元素的主要生理作用？元素的主要生理作用？请看图片：请看图片：思考：思考：NN元素为何被称为元素为何被称为生命元素生命元素？A A）N N是是建建造造植植物物体体的的结结构构物物质质和和调调节节物物质质。如如：核核酸酸（DNA、RNA）、蛋蛋白白质质（包包括括酶酶）、磷磷脂脂、叶叶绿绿素素、光光敏敏色色素素、维维生生素素B、IAA、CTK、生生物物碱碱等等都都含含有有N，这这些些物物质质有有些些是是生生物物膜膜、细细胞胞质质、细细胞胞核核的的结结构构物物质质，有些是调节生命活动的生理活性物质。有些是调节生命活动的生理活性物质。B

7、 B）N为为植植物物体体进进行行能能量量代代谢谢、物物质质代代谢谢及及各各种种生生理理活活动动所所必必需需。例例如如，N是是参参与与物物质质和和能能量量代代谢谢的的ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+等等物物质质的的组组分。分。第二节第二节 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收1 1 生物膜的结构与特性生物膜的结构与特性2 2植物细胞吸收溶质的方式植物细胞吸收溶质的方式 1 1）通道运输通道运输 2 2）载体运输载体运输 3 3）离子泵运输（质子泵和钙泵）离子泵运输（质子泵和钙泵）4 4）胞饮作用胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过物质吸附在质膜上，

8、然后通过膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。第三节第三节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收1 1 植物吸收矿质元素的特点植物吸收矿质元素的特点 1 1）对水分和盐分的相对吸收；）对水分和盐分的相对吸收；相互联系相互联系：离子必须溶于水才能被吸收；离子：离子必须溶于水才能被吸收；离子的吸收又有利于水分的吸收的吸收又有利于水分的吸收相互独立相互独立：根部吸水以被动吸水为主，而对离子：根部吸水以被动吸水为主，而对离子的吸收则以主动吸收为主。的吸收则以主动吸收为主。2 2）选择性吸收；）选择性吸收；3 3）单盐毒害和离子对抗。）单盐毒害和离子对抗。离

9、子离子胞外胞外浓度浓度molmol/L/L胞内胞内浓度浓度molmol/L/L积累率（积累率（膜内浓度膜内浓度/膜外浓度）膜外浓度）K K+0.140.1416016011421142NaNa+0.510.510.60.61.181.18NONO3 3-0.130.133838292292SOSO4 42-2-0.610.6114142323玉米根对离子的选择性吸收玉米根对离子的选择性吸收2 2 根部对溶液中矿质元素的吸收过程根部对溶液中矿质元素的吸收过程 1 1）离子吸附在根部细胞表面；）离子吸附在根部细胞表面；2 2）离子进入根部内部。）离子进入根部内部。根毛区吸收的离子经共质体和质外体到

10、达输导组织3 3 影响根部吸收矿物质的因素影响根部吸收矿物质的因素1 1）温度温度：过低、过高都不利过低、过高都不利。如温度过低，代谢。如温度过低，代谢弱，能量不足，主动吸收慢；胞质粘性增大，离弱，能量不足，主动吸收慢；胞质粘性增大，离子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。子进入困难。其中以对钾和硅的吸收影响最大。2 2）通气状况）通气状况：影响呼吸作用影响呼吸作用。3 3）溶液浓度）溶液浓度：过低、过高都不利过低、过高都不利。4）pH值：值：一般作物生育最适的一般作物生育最适的pH值是值是6-7。在土壤溶液碱性的反。在土壤溶液碱性的反应加强时，应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态

11、，能被植物利用的量极呈不溶解状态，能被植物利用的量极少。在酸性环境中少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被等溶解，但植物来不及吸收易被雨水淋失，易缺乏。而雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。的溶解度加大，植物受害。4 4 根外营养根外营养4.1 4.1 植物根外营养的吸收特点植物根外营养的吸收特点 A A）根根外外营营养养的的主主要要器器官官为为叶叶片片，故故又又称称为为叶片营养叶片营养；B B）营营养养物物质质可可经经气气孔孔或或角角质质层层进进入入叶叶内内，并并经经胞胞壁壁中中的的外外连连丝丝抵抵达达质质膜膜，再再进进入入细细胞胞，最后到达叶

12、脉韧皮部。最后到达叶脉韧皮部。外外连连丝丝：是是叶叶片片表表皮皮细细胞胞通通道道，它它从从角角质质层层的内侧延伸到表皮细胞的质膜。的内侧延伸到表皮细胞的质膜。4.2 4.2 根外施肥的优点根外施肥的优点 A A）在在生生育育后后期期根根部部吸吸肥肥能能力力衰衰退退时时或或营营养养临界期时，可根外施肥补充营养；临界期时，可根外施肥补充营养；B B）某某些些肥肥料料（如如磷磷肥肥）易易被被土土壤壤固固定定而而根根外施肥无此现象，且用量少；外施肥无此现象，且用量少；C C）补补充充植植物物缺缺乏乏的的微微量量元元素素，用用量量省省、见见效快。效快。4 植物氮代谢植物氮代谢1 1 植物的硝酸盐还原植物

13、的硝酸盐还原1.1 1.1 植物硝酸盐还原的主要过程植物硝酸盐还原的主要过程 A)A)硝酸还原硝酸还原 HNOHNO3 3 HNO HNO2 2 B)B)亚硝酸还原亚硝酸还原 HNOHNO2 2 NHNH3 3 1.2 1.2 植物硝酸盐还原的主要特点植物硝酸盐还原的主要特点1 1）发发生生反反应应的的细细胞胞器器（硝硝酸酸还还原原在在细细胞胞质质；亚硝酸还原在叶绿体亚硝酸还原在叶绿体）；2 2）参与反应的酶种类及其性质；参与反应的酶种类及其性质；诱诱导导酶酶：又又称称适适应应酶酶，指指植植物物体体内内本本来来不不含含有有，但但在在特特定定外外来来物物质质的的诱诱导导下下可可以以生生成成的的酶

14、酶。如如硝硝酸酸还还原原酶酶可可为为NONO3 3-所诱导。所诱导。3 3）与光合作用的关系与光合作用的关系。2 植物的氨同化植物的氨同化 2.1 植物氨同化的主要方式（植物氨同化的主要方式（P46-47）1）谷氨酰胺合成酶途径）谷氨酰胺合成酶途径2）谷氨酸合酶途径）谷氨酸合酶途径3）谷氨酸脱氢酶途径）谷氨酸脱氢酶途径4）氨基交换作用）氨基交换作用2.2 植物氨同化的生理意义植物氨同化的生理意义1）解除氨毒；解除氨毒；2）形成新的物质（如形成新的物质（如氨基酸氨基酸等）；等）；3）酰酰胺胺化化得得到到的的谷谷氨氨酰酰胺胺和和天天冬冬酰酰胺胺在在植植物物体内氨不足时可释放出氨。体内氨不足时可释放

15、出氨。第五节第五节 矿物质在植物体内的运输矿物质在植物体内的运输1 矿物质运输的形式、途径和速度矿物质运输的形式、途径和速度1.1 矿物质运输的形式矿物质运输的形式金属离子：金属离子：以离子状态运输以离子状态运输（P：主要以正磷酸根离子向上运输主要以正磷酸根离子向上运输）（N：主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以硝酸根离子运输硝酸根离子运输）（S：主要以硫酸根离子向上运输主要以硫酸根离子向上运输）1.2 运输途径和速度运输途径和速度运输途径:根部吸收的离子可沿木质部上运，也可横向运至韧皮部。叶片吸收的离子向下和向上是通过韧皮部进行的，也可横向运至木质部。

16、运输速度：30100cm/h2 矿物质在植物体内的分布矿物质在植物体内的分布2.1 可再利用元素可再利用元素 以离子或不稳定化合物形式存在，可转移以离子或不稳定化合物形式存在，可转移至其他部位循环利用，如至其他部位循环利用，如N、P、Mg、K、Zn等，其中以等，其中以N、P最为典型。当植物缺乏这类元最为典型。当植物缺乏这类元素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位，位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位，所以衰老的叶片出现相应的缺素症。所以衰老的叶片出现相应的缺素症。2.2 不可再利用元素不可再利用元素以难溶解的

17、稳定化合物形式存在，难以难溶解的稳定化合物形式存在，难以循环利用，如以循环利用，如Ca、B、Cu、Mn、S、Fe，其中以其中以Ca最为典型。这些元素在老最为典型。这些元素在老叶中的含量高于幼叶中的含量，缺乏这些叶中的含量高于幼叶中的含量，缺乏这些元素，幼叶或新生组织会表现出相应的缺元素，幼叶或新生组织会表现出相应的缺素症。素症。第六节第六节 作物合理施肥的生理基础作物合理施肥的生理基础1 作物的需肥规律作物的需肥规律不同作物或同一作物不同时期需肥量不同不同作物或同一作物不同时期需肥量不同 营养最大效率期营养最大效率期：施肥效果最好的时期。水稻、小麦：幼穗形成时期水稻、小麦：幼穗形成时期大豆、油菜：开花期大豆、油菜：开花期(critical concentration)2 2 追肥的指标追肥的指标1 1）形态指标（）形态指标（相貌相貌、叶色叶色）2 2）生理指标生理指标A）元素含量）元素含量B）酰胺含量）酰胺含量 水稻叶片的水稻叶片的 Asn含量和含氮水平平行含量和含氮水平平行C）酶活性）酶活性缺铜缺铜：抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性缺氮、缺钼缺氮、缺钼：NR缺磷缺磷：酸性磷酸酶活性：酸性磷酸酶活性