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1、3 植物的矿质营养 黑龙江大学农业资源与环境学院 本章内容 研究植物矿质营养的方法 1 植物必需的矿质元素及其生理作用 * 2 植物细胞对矿质元素的吸收 * 3 根系对矿质元素的吸收 * 4 叶片营养 5 矿物质在植物体内的运输与分配 * 6 合理施肥的生理基础与意义 * 7 植物营养的研究历史 1627年，荷兰人 凡 海尔蒙 做 柳枝试验 ，第一个用实验方法探索植物营养来源。 1650年， 格劳勃 (现向土壤中加入 硝酸盐能使植物产量增加 ，认为水和硝酸盐是植物生长的基础。 1699年，英国的 伍德沃德 (雨水、河水、山泉水、自来水和花园土的水浸提液培养薄荷，发现植株在河水中生长比在雨水中好
2、，而在土壤浸提液中生长最好。据此他得出结论： 构成植物体的不仅是水，还有土壤中的一些特殊物质 。 1804年，瑞士的 索苏尔 报告：若将种子种在蒸馏水中，长出来的植物不久即死亡，它的灰分含量也没有增加；若将植物的灰分和硝酸盐加入蒸馏水中，植物便可正常生长，这证明了 灰分元素对植物生长的必需性 。 布森格 (J一步在石英砂和木炭中加入无机化学药品培养植物，并对植物周围的气体作定量分析，证明碳、氢、氧是从空气和水中得来，而矿质元素是从土壤中得来 。 1840年，德国的 李比希 (J. 立了 矿质营养学说 ，并确立了土壤供给植物无机营养的观点。 1860年， 诺普 ( 萨克斯 (已知成分的 无机盐溶
3、液培养植物 获得成功，自此探明了植物营养的根本性质，即 自养型 (无机营养型 )。 究植物矿质营养的方法 分分析 灰分分析 (采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。 于 常将 植物材料 105 水分 干物质 590% 燃烧 有机氧化物 灰分： 70多种矿质元素 元素 占干重 % 元素 占干重 % 元素 占干重 % 元素 占干重 % 氧 70 钛 1 10 5 10 3 10 10 磷 7 10 1 10 n 10 18 氮 3 10 5 10 2 10 10 1 10 10 n 10 2 10 5 10 5 10 1 10 2 10 1 10 2 10 1 10 2
4、10 n 10 3 10 n 10 3 10 1 10 2 10 n 10 7 10 n 10 1 10 3 10 n 10 n 10物体中化学元素含量 植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环境不同而有很大差异。 老龄植株和细胞 中的含灰含量比幼龄植株和细胞的 高 ； 干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物 ，其含灰量通常较 高 ； 植物种类 : 禾本科 植物中含 多； 十字花科 和 伞形科 植物富含 S； 豆科 植物富含 S； 马铃薯块茎 富含 K； 海藻 中含有大量的 I； 盐生植物 往往含有较多的 。 液培养法 溶液培养法 (水培法(在含有矿质元素的营养液中培养植物的方
5、法。 目前使用最为广泛的营养液配方是由美国科学家 D. R. 量元素 )和 微量元素 )。 溶液培养的类型 : (1) 纯溶液培养 (即将植物直接栽植在营养液中，此营养液中无其他介质 ( (2) 砂基培养法 (简称砂培法，即将洗净的石英砂 (珍珠岩(蛭石 (为支持物或介质加入营养液中来栽培植物的方法。 (3) 气培法 (是将植物根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。 (4) 营养膜 (，将植物固定在一个盛装流动营养液的膜槽内培养的方法。 溶液培养中的注意事项： (1) 通气； (2) 及时更换或补充营养液； (3) 注意消毒，以免微生物污染； (4) 研究植物的必需矿质时，必须保证所用的试剂、容
6、器、介质、水等十分纯净 轻微的污染都会导致错误的结果。 无土栽培的优点和发展前景 (1) 不受环境条件限制 (2) 提高土地使用效率 (3) 高产、优质 (4) “绿色”无污染 (5) 节约水肥 (6) 工厂化生产 物必需的矿质元素及其生理作用 物必需元素的标准和分类 必需元素 (指植物生长发育必不可少的元素。 植物必需元素的三个标准 ( 1939)： (1) 若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而 不能完成其生活史 ； (2) 缺少该元素，植物会表现出专一的 缺素症 ，提供该元素可预防或消除此病症； (3) 该元素在植物营养生理中的 作用是直接的 ，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生
7、物条件所引起的间接的结果。 植物的必需元素 大量元素 ( C、 O、 H、 N、 P、 K、 (9种 )； 微量元素 ( B、 i(8种 )。 物必需矿质元素的生理作用 (1) 是细胞结构物质的 组成成分 ； (2) 作为 酶、辅酶的成分或激活剂 等，参与调节酶的活动； (3) 起 电化学作用 ，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等； (4) 细胞 信号转导 信使。 物必需元素的生理作用及缺素症 1. 氮 吸收方式： 尿素、氨基酸。 生理作用： 构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命活动中占有首要的地位，被称为 生命元素 。 氮肥过多时 ，营养体徒长，
8、抗性下降，易倒伏，成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。 植株缺氮时 ，植物生长矮小 ,分枝、分蘖少 ,叶片小而薄；叶片发黄发生早衰 ,且由下部叶片开始逐渐向上 小麦缺氮 苹果缺氮 马铃薯缺氮 菜豆缺氮 2. 磷 生理作用： 磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分； 核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如 在新陈代谢中占有极其重要的地位； 糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要作用。 缺磷时 ，分蘖分枝减少 ,幼芽、幼叶生长停滞 ,茎、根纤细 ,植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现 ,并逐渐向上发展。
9、磷过多 ，影响硅的吸收，易产生缺 。 白菜缺磷 油菜缺磷 玉米缺磷 大麦缺磷 3. 钾 生理作用： 很多酶的活化剂，是 40多种酶的辅助因子； 调节水分代谢。 K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾； 促进能量代谢。作为 H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。 钾不足时 ，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦，易倒伏，抗逆性差 4. 钙 生理作用： 构成细胞壁； 钙与可溶性的蛋白质形成钙调素 (称 合，形成有活性的 “ 第二信使 ”的作用。 缺钙典型症状： 顶芽、幼叶呈淡绿色，叶尖出现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎、幼叶和果实等器官上。 蕃茄缺钙
10、 白菜缺钙 5. 镁 生理作用： 叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而 叶脉之间变黄 ； 许多酶的活化剂。 6. 硫 生理作用： 含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜；硫也是 硫不足时 ，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。 铁： 叶绿素合成所必需； 此，参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。 硼： 促进糖分在植物体内的运输。促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时 , 甘蓝型油菜“花而不实” ,甜菜“心腐病” 锰： 光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑点。 锌： 色氨酸合成酶的
11、组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。 铜： 参与氧化还原过程。 光合电子传递链中的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病” 钼： 钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。 氯： 氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。 镍： 镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解。 白菜缺铁 白菜缺锰 蕃茄缺硼 小麦缺铜 作物的缺素诊断 (一 ) 调查研究，分析病症 ：第一，要分清生理病害、病虫危害和其它因环境条件不适而引起的病症；第二，若肯定是生理病害，再根据症状归类分析；第三，结合土壤及施肥情况加以分析 (二 ) 植物组织及土壤成分的测定
