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1、植物的矿质营养植物的矿质营养【自学导引】一、植物必需的矿质元素1矿质元素的概念矿质元素是指除了 C、H、O 以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。2植物必需的矿质元素（1）概念：对植物正常的生命活动不可缺少的矿质元素。某一种矿质元素是否是植物生活所必需的，可通过溶液培养法进行验证。（2）种类：(13 种)大量元素：N、P、K、S、Ca、Mg。微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。二、矿质元素的吸收1矿质元素被吸收的形式矿质元素是以离子的形式被根尖吸收的。2矿质元素被吸收的方式根吸收矿质离子的过程，不仅需要细胞膜上载体蛋白质的协助，而且还需要消耗细胞呼吸作用释放的能量，因此，这是一个主
2、动运输的过程。3根吸收矿质离子与吸水的关系成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。三、矿质元素的运输和利用1矿质元素的运输运输矿质元素的结构是导管。四、合理施肥1依据不同植物对各种必需的矿质元素的需求量不同，同一种植物在不同的生长发育时期，对各种必需的矿质元素的需求量也不同。2概念：合理施肥就是根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥。3意义：保证植物体茁壮生长，获得少肥高效的结果。五、无土栽培1概念：无土栽培是指利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物的技术。2优点：第一，全年都可以栽培，并且产量高。
3、第二，节约水肥，产品清洁卫生，有利于实现农作物栽培的工业化和自动化。第三，扩大了农作物栽培的范围和面积。【思考导学】1小王从花店买来一盆万年青，几星期后，他发现老叶油绿绿的，而新生的叶子有发黄的现象，最可能的原因是什么?答案：缺少不能被再度利用的矿质元素，如 Fe、Ca 等。2农民常说：“锄地出肥”，这一俗语的道理是什么?答案：锄地能增加土壤中空气的流通量，增强根细胞的呼吸作用，为根吸收矿质元素离子提供更多的能量。3根对矿质元素的吸收量是否与土壤溶液中矿质离子的浓度成正比？为什么？答案：否。根对矿质离子的吸收具有选择透过性。这主要是由根细胞膜上载体蛋白质的种类和数量决定的，某种载体蛋白质多，则
4、吸收这种载体蛋白质运载的离子就多，反之，则少。【学法指导】1为什么说根吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程根对矿质元素的吸收和对水分的吸收，既有区别又有联系。区别是：(1)矿质元素与水分进入根细胞的方式不同。水分通过自由扩散进入细胞；矿质元素离子通过主动运输进入细胞。(2)吸收的动力不同。吸收水分的动力是蒸腾作用形成的拉力和根细胞与环境之间的浓度差；吸收矿质离子的动力主要是消耗根细胞呼吸作用产生的 ATP。联系是：(1)矿质元素必须溶于水才能被根细胞吸收。(2)矿质元素在植物体内的运输是随着水分到达植物体的各部分的。(3)矿质元素被根细胞吸收后，又会影响到细胞内外溶液的浓度，从而影响根对
5、水分的渗透吸收。因此，根吸收矿质元素离子和吸收水分是两个相对独立的过程。2矿质元素在植物体内的存在形式及其利用情况此处应换行矿质元素在植物体内有三种存在形式：有的以离子形式存在，如 K；有的形成不稳定的化合物，如 N、P、Mg；有的形成难溶的稳定的化合物，一旦形成后就不能再分解，如 Ca、Fe。这三种存在形式的矿质元素，前两种可以多次利用，即能够再度利用，第三种存在形式的矿质元素只能利用一次，即不能再度利用。能够再利用的矿质元素缺乏以后，最先表现病症的部位是老的叶片，这是因为植物体内营养物质的输送中心是生长旺盛的部位，老叶片中的这些矿质元素有的能自由移动(如 K)，有些不稳定的化合物分解将某些
6、元素释放出来转移到生长旺盛的部位(如 N、P、Mg)，例如 Mg 是合成叶绿素必需的元素，缺 Mg 后叶绿素分解，Mg 释放出来转移到生长旺盛的幼叶部位，这样老叶片表现出缺镁的症状，叶片变黄，因叶绿素减少后类胡萝卜素的颜色表现出来。不能再利用的矿质元素缺乏以后，最先表现病症的部位是幼叶，这是因为这些矿质元素形成了稳定的不易分解的化合物，如 Ca 在植物体内形成草酸钙，草酸钙是难溶的不易分解的化合物。这样老叶片中虽然含有这些元素，但这些元素形成的化合物不能分解，所以不能转移到其他部位，则新生的叶片就缺乏该元素，表现缺乏症。根据上述原理，我们分析落叶中某种矿质元素与生长旺盛叶片相比，落叶中的该元素
7、明显减少，由此可见该元素是能够再度利用的，因为在落叶之前这些矿质元素已经转移到了生长旺盛的部位。如果我们分析落叶中的某种矿质元素与生长旺盛的叶片相比基本相同，则可知该元素是不能再度利用的，因为这些元素形成了稳定的不易分解的化合物，所以形成后不能再分解，也就不能转移到其他部位。3无土栽培应注意的问题在温室中无土栽培植物，通常要在培养液中通入空气，目的是为了增加氧气，促进根细胞的呼吸作用，有利于矿质元素的吸收；另外要定时测定培养液中矿质元素离子的浓度，以便及时补充消耗的矿质元素；此外，在温室中无土栽培植物，可以根据光合作用的原理，在光照强时，适当增加二氧化碳浓度，在夜晚没有光照时适当降低温度，以减
8、少有机物的消耗。4施肥中应注意的问题在学习水分代谢和矿质代谢知识后，施肥时要注意以下几点：第一，一次施肥不能过多，施肥过多会使土壤溶液浓度过高，植物的根细胞不但不能吸水，反而还要向外渗水，造成“烧苗”现象。第二，要根据土壤的酸碱度，选择合适的化肥，如果土壤呈酸性则应选择生理碱性盐，土壤呈碱性则应选用生理酸性盐。第三，施肥时要结合松土同时进行，这样有利于植物对矿质元素的吸收，因为植物吸收矿质元素离子与呼吸作用有密切关系，根细胞的呼吸作用为交换吸附提供 H和 HCO 3，为主动运输提供能量。【例题解析】例 1植物根的表皮细胞吸收 K的数量主要决定于A土壤溶液中 K的浓度 B细胞液中 K的浓度C细胞
9、膜上 H的数量 D细胞膜上载体的数量解析：考查根对离子选择吸收的基础知识。根细胞吸收离子的种类和数量，只与根细胞膜上载体的种类和数量有关。答案：D错因：根表皮细胞对离子的吸收只与根细胞膜上载体有关，与某溶液离子的浓度无关，如果认为有关就会误选 A 或 B。例 2某片绿化树种春季叶色正常，夏季幼叶出现缺绿现象，检测发现是土壤中缺乏一种矿质元素所致，经叶面喷施，树木生长很快恢复正常。这种矿质元素是AN BMg CFe DC解析：C、H、O 显然不属于矿质元素，应该排除。Mg 是构成叶绿素分子的关键元素，N 对植物生长也起着十分重要的作用，但缺绿的是幼叶，说明土壤中缺少的是一次性利用的元素，因为虽然
10、老叶中含有这种元素，但种元素形成了稳定的不易分解的化合物，这样就不能转移到幼叶再利用。如 Fe、Ca、S 都是这种形成稳定化合物而被一次性利用的元素，其余的以离子(如 K)或不稳定化合物形式存在，均为可多次利用的元素，因为老叶含有这些元素，现在幼叶缺少了这种元素，那么这些元素能够转移到幼叶部位重新利用或合成新的化合物。 答案：C错因：解答此题应首先搞清缺乏哪类矿质元素时，植物体的什么部位先受损伤；然后再根据题意去解答。这点认识不到位是解错此题的关键所在。例 3写出三种与光合作用有关的矿质元素的元素符号及它们在光合作用中的作用。元素：_作用_；元素：_作用_元素：_作用_。解析：此题要求分析与光
11、合作用有关的矿质元素，首先要分析试题中所包含的知识点：矿质元素的概念、光合作用中起重要作用的物质以及这些物质中所包含的矿质元素。由于是矿质元素，所以 C、H、O 要除外，然后要联系光合作用过程，分析在这个过程中需要哪些重要的化合物，这些化合物中含有哪些重要的矿质元素。光合作用中需要叶绿素吸收光能，需要多种酶参加，在光合作用过程中光反应产生 ATP 和氢供暗反应需要。叶绿素中含有的一种重要的矿质元素 Mg；ATP 中含有 P 元素；酶几乎都是蛋白质，含有 N、S 等矿质元素。此外，与光合作用有关的矿质元素还有 S、等，只要回答出来，写出相应的作用都可以给分。答案：Mg 叶绿素的成分 P 形成 A
12、TP 需要 P N 叶绿素和各种酶的成分错因：此题的常见错误是有人将 C、H、O 归属于矿质元素而导致错误，还有人考虑到了 N 和 P，但认为 N是细胞膜中蛋白质的成分，P 是磷脂的成分，磷脂是细胞膜的主要成分，以上作用本与光合作用无关，易被学生误认为与光合作用有关。从此题可以看出，在学习过程中要将前后知识联系起来，并且要将所学的知识与实际结合起来。由于答案不是惟一的，这样给了学生较大的思维空间，经常进行这种发散性思维训练，可以培养创新思维能力，如果只是死记书本知识，就难以正确回答此题。【基础训练】一、选择题1下列属于植物必需矿质元素的一组是AN、P、K、Na BS、Ca、Mg、SiCB、Zn
13、、Ca、Cl DCa、Cu、Mn、Al解析：植物必需的矿质元素有十三种：其中属于大量元素的是 N、P、K、S、Ca、Mg，属于微量元素的是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl。答案：C2绿色植物体内的化学元素、矿质元素、必需的矿质元素的种类依次有60 多种 16 种 13 种 60 种左右9 种A B C D答案：A3番茄在白天和夜晚对 Ca2的吸收量有一定的差别，原因是白天和晚上的A蒸腾作用强度不同 B呼吸作用强度不同C运输 Ca2的载体数量不同 DCa在土壤溶液中的含量不同解析：番茄对 Ca2的吸收是一个主动运输的过程，需呼吸作用提供能量；夜晚和白天温度有差异，与呼吸作用有关的酶的活性不
14、同，故呼吸作用强度不同。答案：B4在培养玉米的溶液中加某种负离子，结果发现玉米根细胞在吸收该种负离子的同时，对 Cl的主动吸收减少，而对 K的主动吸收并没有影响，原因是A该种负离子妨碍了 ATP 的形成 B该种负离子抑制了主动运输C该种负离子抑制了呼吸作用 D该种负离子和 Cl的载体相同解析：在培养玉米的溶液中加某种负离子，对 K的主动吸收没有影响，说明该种负离子没有抑制呼吸作用、妨碍 ATP 的形成和抑制主动运输，对 Cl的主动吸收减少，说明吸收该种负离子的载体蛋白质与 Cl的相同。答案：D5.土壤中缺硼时，植物体会表现出一定的病症，在有该病症的植株叶面上喷施一定浓度的含硼溶液后，该病症消失
15、，这说明硼是植物体的A大量元素，必需元素 B矿质元素，必需元素C矿质元素，微量元素 D矿质元素，大量元素解析：土壤中缺硼时，植物体会表现出一定的病症，喷施后，该病症消失，说明硼是植物体的必需矿质元素。答案：B6树冠顶部的叶片合成叶绿素需镁离子。叶片获得镁离子与下述哪项有关A主动运输和蒸腾作用 B自由扩散和呼吸作用C被动运输和蒸腾作用 D自由扩散和蒸腾作用解析：树根从土壤溶液中吸收 Mg2需消耗呼吸作用释放的能量，随水分在体内运输的主要动力是蒸腾作用。答案：A7植物细胞对 NH 4的吸收较困难，对 NO 3的吸收较容易，是因为A细胞膜上两种离子载体的数量不同 B细胞中 NH 4和 NO 3的数量不同C呼吸作用提供的能量不同 D土壤溶液中 NH 4和 NO 3的数量不同解析：根细胞对矿质离子的吸收具有选择透过性，这主要是由细胞膜上载体蛋白质的种类及数量决定的，某种载体多，吸收这种载体所运载的离子就多；反之就少。答案：A8给某种蔬菜施含放射性同位素15N 的氮肥，植物吸收后主要用于合成蛋白质，人食用该种蔬菜后，通过代谢15N 最先出现在人体中的A氨基酸 B尿素 C氨 D蛋白质解析：该种蔬菜中的蛋白质在人的消化道内被蛋白酶分解成
