植物营养学整理重点讲解

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1、第二章 植物的营养元素影响植物体内矿质元素种类和含量的因素：1. 遗传因素 2. 环境条件（生长环境）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（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种铜铁锰硼锌钼 镍氯 碳氢氧 氮磷钾 钙镁硫大量元素：C、H、O

2、天然营养元素 非矿质元素 来自空气和水N、P、K 植物营养三要素或肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、（Ni） 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”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

3、、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”。（表）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，硅(Si) 对于水稻、钠(Na) 对于甜菜、钴(Co) 对于豆科作物、铝(Al) 对于茶树均是有益的第三章 植物对营养物质的吸收植物吸收的养分形式：离子或无机分子为主 有机形态的物质少部分植物吸收养

4、分的部位：矿质养分根为主，叶也可 根部吸收 气态养分叶为主，根也可 叶部吸收第一节 植物根系的营养特性 （一）根的类型从整体上分 ：1）直根系 2）须根系 从个体上分：1）定根2)不定根 (三）根的构型：指同一根系中不同类型的根（直根系）或不定根（须根系）在生长介质中的空间造型和分布。具体来说，包括立体几何构型和平面几何构型。从根尖向根茎基部分为根冠、分生区、伸长区和成熟区(根毛区)和老熟区五个部分从根的横切面从外向根内可分为表皮、(外)皮层、内皮层和中柱等几个部分 对于一条根：分生区和伸长区：养分吸收的主要区域；根毛区：吸收养分的数量比其它区段更多根的阳离子交换量(CEC) ：单位数量根系吸

5、附的阳离子的厘摩尔数，单位为：cmol/kg一般，双子叶植物的CEC较高，单子叶植物的较低 2. 根系CEC与养分吸收的关系: (1) 二价阳离子的CEC越大，被吸收的数量也越多 (2) 反映根系利用难溶性养分的能力 根际：由于植物根系的影响而使其理化生物性质与原土体有显著不同的那部分根区土壤。 根际效应：在根际中，植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度，也影响土壤生物的活性，从而构成一个 “根际效应”。（二）根际养分1. 根际养分浓度分布根际养分的分布与土体比较可能有以下三种状况：养分富集：养分亏缺：养分持平2. 影响根际养分分布的因素：土壤因素：养分因素：植物因素，农事因素（三）根际

6、土壤环境1. 根际pH环境 影响因素：a呼吸作用 b根系分泌的有机酸 c养分的选择吸收(影响最大) 阴离子阳离子，pH升高；阳离子阴离子，ph降低 (2) 作用：影响养分的有效性2. 根际Eh环境 影响因素：作物种类 旱作根际Eh周围土体介质养分状况指养分的氧化态或还原态(2) 作用：影响养分的有效性（四）根际生物学环境1. 根系分泌物 (1) 根系分泌物的种类：无机物；有机物 (2) 根系分泌物的农业意义： 微生物的能源和营养材料 促进养分有效化 间作或混作中有互利作用2. 根际微生物 对植物吸收养分的影响如下：(1) 矿化有机物(2) 产生和分泌有机酸(3) 固定和转化大气中的养分(4)

7、产生和释放生理活性物质 3. 菌根 (mycorrhiza) ：菌根是土壤真菌与植物根系建立共生关系所形成的共生体 (4) 作用：促进养分的吸收 “第一节 植物根系的营养特性”小结：1. 植物根系的类型丛整体上可分为 和 。2. 理论上，根系的数量(总长度)越多，植物吸收养分的机率也就 。 3. 不同植物具有不同的根构型， 由于其在土壤表层的根相对较多而更有利于对表层养分的吸收； 则相反。4. 水稻根系的颜色较白，表明根系的 氧化力 较强，亦即根系的 活力 较强，因此，吸收养分的能力也较强。5. 根系 还原力 较强的作物在石灰性土壤上生长不易缺铁。6. 根际是指由于受 影响而使其理化生物性质与

8、 有显著不同的 。厚度通常只有 。 7. 植物根系吸收阴离子(a.大于; b.等于; c.小于)阳离子时，根际pH值有所将上升； 8. 水稻根际的Eh值一般 (a.大于; b.等于; c.小于)原土体，因此，可保护其根系少受(a.氧化物质; b.还原物质) 的毒害。 第二节 植物根系对养分的吸收 根系对养分吸收的过程包括： 1. 养分向根表面的迁移2. 养分进入质外体3. 养分进入共质体一、土壤养分向根表面迁移：(1.截获 2.质流 3.扩散)（一）截获：是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至根表的过程。（二）质流：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分离子向根表迁移的过程。（三）扩

9、散1. 定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离子浓度下降，从而形成土体根表之间的浓度梯度，使养分离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。 植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面？1. 截获：钙、镁 (少部分) 2. 质流：氮 (硝态氮)、钙、镁、硫3. 扩散：氮、磷、钾二、植物根系对离子态养分的吸收1. 质外体（Apoplast）指细胞原生质膜以外的空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。2. 共质体（Symplast）指原生质膜以内的物质和空间，包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。胞间连丝相邻细胞之间的原生质丝，是细胞之间物质运输的主要通道。 （二）养分进入质外体由于

10、质外体与外界相通，养分离子能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入质外体也被称作自由空间(也称表观自由空间AFS或外层空间)自由空间是指根部某些组织或细胞能允许外部溶液通过自由扩散而进入的那些区域，包括细胞间隙、细胞壁到原生质膜之间的空隙.。习惯上可分为水分自由空间和杜南自由空间（三）养分进入共质体 原生质膜的特点：具有选择透性的生物半透膜原生质膜的结构：“流动镶嵌模型”1. 被动吸收定义：膜外养分顺浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、不需消耗代谢能量而自发地 (即没有选择性地) 进入原生质膜的过程。形式： (1) 简单扩散 (2) 易化扩散：被动吸收的主要形式。机理如下： a. 通道

11、蛋白：（跨海大桥或海底隧道）b. 运输蛋白：（轮渡） 2. 主动吸收定义：膜外养分逆浓度梯度 (分子) 或电化学势梯度 (离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。机理(1) 载体解说 载体指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要能量 载体的酶动力学理论 (E. Epstein, 1952) （图）载体学说能够比较圆满地从理论上解释关于离子吸收中的三个基本问题：离子的选择性吸收；离子通过质膜以及在膜上的转移；离子吸收与代谢的关系。(2) 离子泵假说 离子泵（ions bump）：是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶，它能逆电化学势将某种离子“泵入”细胞内

12、，同时将另一种离子“泵出”细胞外。 阳离子的吸收实质上是 H的反向运输；阴离子的吸收实质上是OH的反向运输 目前发现的离子泵主要分为四种类型： H+-ATP酶；Ca2+-ATP酶； H+-焦磷酸酶；ABC型离子泵。(3) 转运子。转运子是指植物的细胞膜上具有控制溶质或信息出入膜的蛋白质体系。3. 主动吸收与被动吸收的判别区别：是否逆电化学梯度； 是否消耗代谢能量；是否有选择性（1）温商法（2）电化学势法（电化学驱动法）原理：理论上，当离子在半透膜内外达到物理化学 平衡时，服从能斯特(Nernst)方程。 通常情况下对于阳离子大多数是被动吸收；对于阴离子相反即主动吸收。三、植物根系对有机态养分的

13、吸收 （二）吸收机理： 1. 被动吸收亲脂超滤解说2. 主动吸收载体解说3. 胞饮作用解说（三）吸收的意义 ： 1. 提高对养分的利用程度2. 减少能量损耗第二节小结：植物根系对养分的吸收 1. 植物吸收养分的全过程可人为地分为 、 和 等三个阶段。2. 土壤中的养分一般通过 、 和 等三种途径迁移至植物根系表面。3. 被动吸收和主动吸收的区别在于： 浓度梯度或电化学势梯度 代谢能量 选择性 被动吸收 主动吸收4. 我们学过的主动吸收的机理有 和 。5. 植物吸收有机态养分的意义在于 和 。 第三节 影响植物吸收养分的因素一、介质中养分浓度1. 介质养分浓度对植物吸肥及吸水有什么影响？2. 简

14、述温度条件和光照条件如何影响植物对养分的吸 收。3. 简述水分与通气条件如何影响植物对养分的吸收。4. 土壤反应对植物吸收阴、阳离子有什么影响？它与植物有效养分含量之间有什么关系？5. 离子间的相互作用有哪些？各表现在哪些离子之间?6. 简述植物的苗龄和生育阶段对养分吸收的影响。（一）影响养分吸收速率的因素1. 中断养分供应的影响（中断某种养分的供应，往往会促进植物对这一养分的吸收。）2. 长期供应的影响（某一矿质养分的吸收速率与其外界浓度间的关系还取决于养分的持续供应状况。）（二）养分吸收速率的调控机理植物根系对养分吸收的反馈调节机理，可使植物在体内某一养分离子的含量较高时，降低其吸收速率；反之，养分缺乏时，能明显提高吸收速率。净吸收速率的降低包括流入量的降低和溢