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1、第八章 植物的钾素营养与钾肥KK主要内容 要求植物的钾素营养 掌握土壤中的钾素及其转化 了解 钾肥的种类、性质及其施用 掌握钾肥的合理分配和施用 掌握1第一节 植物的钾素营养 一、植物体内钾的含量、形态与分布1. 含量u植物体内含钾 (K2O)： 为植株干重的0.3%5%u钾是植物体中含量最多的金属元素u钾在细胞质中的浓度相对稳定，为100200 mmolL-1 (比硝酸根和磷酸根离子高几十倍至百余倍，比外界有效钾高几倍至几十倍)。过多的钾几 乎全部转移到液泡中。植物组织含钾量变化对细胞质 和液泡中钾浓度影响干物质含钾量（%）细胞质液泡012345K+浓度(mmol/L)3002001000钾
2、含量因作物种类和器官而异：淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含 钾较多；禾谷类作物相对较低谷类：茎秆种子；薯类：块根、块茎较高KK主要农作物不同部位中钾的含量 (%)作物部位含K2O作物部位 含K2O小麦籽粒0.61水稻籽粒0.30 茎秆0.73茎秆0.90 棉花籽粒0.90马铃薯叶片1.81 茎秆1.10块根2.28 玉米籽粒0.40 糖用甜菜 根2.13 茎秆1.60块茎5.01 谷子籽粒0.20烟草茎2.80 茎秆1.30叶片4.102. 形态离子态为主并不是以有机化合物的形态存在以水溶性无机盐存在细胞中 以钾离子态吸附在原生质膜表面3. 分布钾在植物体内具有较大的移动性 ，随植物生长中心
3、转移而转移，即 再利用率高。主要分布在代谢最活跃的器官和 组织中，如幼芽、幼叶、根尖等。二、钾的营养功能 (一) 促进酶的活化在生物体内，钾作为60多种酶（包括合成酶类、氧化还原酶类、转移酶类）的活化剂，能促进多种代谢反应。原因：1. 全酶 酶蛋白辅酶K+ K+2. K+易进入酶的活化部位活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响20 阳离子浓度 (mM)0.2K+4050301000.40.60.81.01.21.41.60Na+Li+Rb+ Cs+ NH+4酶活性(mol ADP mg 蛋白-1h -1)1.8一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响(二) 促进光能的利用，增强光合作用1. 保持叶绿
4、体内类囊体膜的正常结构2. 促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷 酸化作用3. 使NADP+ NADPH， 促进CO2同化4. 影响气孔开闭，调节 CO2透入叶片和水分 蒸腾的速率 叶绿体在光下形成H+ 梯度和阳离子流钾对叶绿体中ATP合成的影响作物蚕豆菠菜向日葵干物质中K2O(%)K 3.70 K 1.00 K 5.53 K 1.14 K 4.70 K 1.60ATP的数量(mol/h/g叶绿素)216 143 295 185 10268(三) 改善能量代谢(四) 促进糖代谢1. 促进碳水化合物的合成钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充 足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉 方向
5、进行。钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成 有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作 用。 2. 促进光合产物的运输钾能促进光合产物向贮藏器官的运输，使各组 织生长发育良好。 3. 协调“源”与“库”的相互关系钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响标记叶的叶片 54.3 95.4 标记叶的叶鞘 14.3 3.9 标记叶的节 9.7 0.6 标记叶上部的叶和节 1.9 0.1 标记叶节以下的茎 20.1 0.0414 C涂抹部位 占总标记物的有钾 无钾(Hartt, 1970)*总标记物为100钾对14C的同化以及对同化产物 在番茄各器官中分配率的影响 -低钾 高钾2.2 4.1 每株每分钟
6、脉冲数(cpm) 12.310-7 11.110-7 每克鲜重每分钟脉冲数(cpm) 1.110-5 1.210-5标记同化物 叶片 52.7 49.6 在器官中的果实 6.0 15.2 分配率 茎 37.7 32.6 （） 根 3.7 2.6 叶片干物质中含钾量 (Mengel & Vine, 1977)(五) 促进氮素吸收和蛋白质的合成 1. 提高作物对氮的吸收和利用表现：促进NO3-的还原和运输供钾充足，能促进硝酸还 原酶的诱导合成，并能增强其 活性，有利于硝酸盐的还原；钾能加快NO3-由木质部向 叶片的运输，减少NO3-在根系 中还原的比例。钾离子穿梭运输硝 酸根离子和苹果酸 根离子的
7、模式图地上部2. 促进蛋白质和核蛋白的形成 蛋白质和核蛋白的合成需要Mg2+、K+作为活化剂。核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由5磷酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP)，这个过程的有关酶需要钾离子激活；氨基酸活化后，由转移核糖核酸(tRNA)将活化的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸(mRNA)，然后合成多肽，这一过程需要Mg2+ 、K+。供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响 处理 地上部重量 单株根瘤数 单株根瘤重 固氮酶活性*(g/株) (g) (g) K 9.05 54.7 3.0 86.9K 12.50 60.8 3.9 109.9 *单位为molC2H2/g根瘤/h (
8、Gomes, 1986)3. 促进豆科根瘤菌的固氮作用(六) 促进植物经济用水1. 参与细胞渗透调节作用，促进根系对水分的吸收钾离子以高浓度累积在细胞中，因此，细胞壁渗透压增大，水分便从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞中移动，直至渗透压和膨压达到平衡为止。膨压是细胞扩张的动力，它从细胞内为细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。资料：低量K+处理的作物生长速度、细胞大小和组织的含水量都有所减少。幼嫩组织的膨压是反映K+营养状况最敏感的参数。所以钾充足时，作物能更有效地利用土壤水分，并有较大的能力使水分保持在体内，减少水分的蒸腾。气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮 组织保卫细胞内各种离子的浓度张开 42
9、4 22 35 12关闭 20 0 19 2气孔状态K+ Cl- 渗透压 气孔孔径(10-14mol) (bar) (m)2. 调控气孔运动钾通过影响气孔的开闭来调节水分蒸腾和二氧化碳进入叶片的过程(七) 促进有机酸的代谢 钾参与植物体内氮的代谢，木质部运输中钾离 子是硝酸根离子的主要陪 伴离子。当硝酸根离子被 还原为氨后，钾与苹果酸 根结合为苹果酸钾，并可 重新转移到根部。钾离子穿梭运输硝酸根离子 和苹果酸根离子的模式图地上部(八) 增强作物的抗逆性钾有多方面的抗逆 功能，它能增强作物的 抗旱、抗高温、抗寒、 抗病、抗盐、抗倒伏等 的能力，从而提高其抵 御外界恶劣环境的忍耐 能力。这对作物稳
10、产、 高产有明显作用。 KK1. 抗旱性增加钾离子的浓度 ，提高细胞的渗透势提高胶体对水的束缚能力, 使细胞膜保持稳定的透性气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如促进根系生长，提高根冠比，增强作物吸水能力2. 抗高温保持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成调节气孔和渗透，提高作物对高温的忍耐能力3. 抗寒性 钾能促进植物形成强健的根系和粗壮的木质部导管提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白和各种 阳离子的含量。因此能提高细胞的渗透势，增强抗 旱能力，并能使冰点下降，减少霜冻危害，提高抗 旱性充足的钾还有利于降低呼吸速率和水分损失，保护 细胞膜的水化层，增
11、强植物对低温的抗性。4. 抗盐害钾能稳定质膜中蛋白质分子上的-SH基，避免蛋白 质变性；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化。5. 抗病虫害植物体内可溶性氨基酸和单糖积累少，减少了病原 菌的营养来源；使细胞壁增厚，表皮细胞硅质化程度增加，因而抗 病菌侵入的能力也相应增强；钾充足使体内酚类的合成增加，抗病力提高6. 抗倒伏促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔变 小，机械组崐织内细胞排列整齐。7. 抗早衰延长籽粒灌浆时间，增加千粒重；本章复习题：1. 钾素通常被称为作物的( )(A.有益元素；B.品质元素； C.生命元素)。它在植物体内的形态与氮和磷( )(A.一样； B.相似；C.不同)，主要以( )(A.有机态；B.离子态；C. 螯合态)为主。 2. 钾对植物具有多方面的营养作用，如能 、 、 、 ，并能增强植物抵抗 、 、 、 、 等功能。 3. 缺钾时，水稻根系呈现 颜色。因此，在淹水条件下 增施钾肥，可提高水稻根系的 ，防止还原性物质的 危害。 4. 土壤中钾的形态，以其对作物有效性来分，可以分为 ， 、 和 。施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响 施K2O量 籽粒产量 茎腐病发病率(kg/hm2) (t/hm2) (%) 0 4.48 35300 6.91 19600 8.73 8 钾对冬小麦产量构成因素的影响从开花到成熟的天数 每盆穗数 每穗粒数
