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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 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； 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。第一节 植物必需的矿质元素1 植物体内的元素与类别1.1 矿质元素与非矿质元素1）矿质元素矿质元素：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，而以氧化物形式存在于灰分中的元素称为灰分元素灰分元素或矿质元素矿质元素。2）非矿质元素非矿质元
2、素：燃烧时以气态形式散失到空气中的元素，如C、H、O、N、S等）。 1.2 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A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史；B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的；C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间接的。 借助溶液培养法和砂基培养法，已证明K、Ca、Mg、S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na及C、H、O共19种元素为多数植物必需。1.3 1.3 大量元素与微量元素大量元素与微量元素A）大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之
3、一以上的元素。包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si等10种元素。 B）微量元素：植物体内含量甚微，稍多即会发生毒害的元素包括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na等9种元素。2 必需矿质元素的主要生理生化作用 A）是细胞结构物质的组成成分。如：磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，后三者都是细胞质和细胞核的组成成分；另外，钙是细胞壁的重要元素。 B）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。如：钾是40多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输；另外，镁是光合作用过程关键酶的激活剂。 C）起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等。如：铁在呼吸、光合和氮代谢等方面的氧
4、化还原过程中起着重要作用。3 作物缺素症状1 1）N N、P P、KK的缺素症的缺素症2） N元素的主要生理作用？ 请看图片：思考：N元素为何被称为生命元素生命元素？ A）N是建造植物体的结构物质和调节物质。如：核酸（DNA、RNA）、蛋白质（包括酶）、磷脂、叶绿素、光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含有N，这些物质有些是生物膜、细胞质、细胞核的结构物质，有些是调节生命活动的生理活性物质。 B）N为植物体进行能量代谢、物质代谢及各种生理活动所必需。例如，N是参与物质和能量代谢的ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+等物质的组分。第二节 植物细胞对矿质元
5、素的吸收1 生物膜的结构与特性2 植物细胞吸收溶质的方式 1 1）通道运输 2 2）载体运输 3 3）离子泵运输（质子泵和钙泵） 4 4）胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折而转移到细胞内的获取物质的过程。第三节 植物对矿质元素的吸收1 植物吸收矿质元素的特点 1）对水分和盐分的相对吸收； 相互联系：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 相互独立：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。 2）选择性吸收； 3）单盐毒害和离子对抗。离子胞外浓度mol/L胞内浓度mol/L积累率（膜内浓度/膜外浓度）K+0.141601142Na+0.510.61.18N
6、O3-0.1338292SO42-0.611423玉米根对离子的选择性吸收2 根部对溶液中矿质元素的吸收过程 1）离子吸附在根部细胞表面； 2）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达输导组织3 影响根部吸收矿物质的因素1）温度温度：过低、过高都不利。如温度过低，代谢弱，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。2 2）通气状况）通气状况：影响呼吸作用。3 3）溶液浓度）溶液浓度：过低、过高都不利。4 4）pHpH值：值：一般作物生育最适的pH值是6-7。在土壤溶液碱性的反应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极少。在
7、酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。4 根外营养4.1 植物根外营养的吸收特点 A）根外营养的主要器官为叶片，故又称为叶片营养；B）营养物质可经气孔或角质层进入叶内，并经胞壁中的外连丝抵达质膜，再进入细胞，最后到达叶脉韧皮部。 外连丝：外连丝：是叶片表皮细胞通道，它从角质层的内侧延伸到表皮细胞的质膜。4.2 根外施肥的优点 A A）在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养临界期时，可根外施肥补充营养；临界期时，可根外施肥补充营养； B B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定而根某些肥料（如磷
8、肥）易被土壤固定而根外施肥无此现象，且用量少；外施肥无此现象，且用量少； C C）补充植物缺乏的微量元素，用量省、见补充植物缺乏的微量元素，用量省、见效快。效快。 4 植物氮代谢1 植物的硝酸盐还原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 植物硝酸盐还原的主要特点1）发生反应的细胞器（硝酸还原在细胞质；亚硝酸还原在叶绿体）；2）参与反应的酶种类及其性质； 诱导酶：又称适应酶，指植物体内本来不含有，但在特定外来物质的诱导下可以生
9、成的酶。如硝酸还原酶可为NO3-所诱导。3）与光合作用的关系。2 植物的氨同化 2.1 2.1 植物氨同化的主要方式（植物氨同化的主要方式（P46-47P46-47）1）谷氨酰胺合成酶途径2）谷氨酸合酶途径3）谷氨酸脱氢酶途径4）氨基交换作用2.2 植物氨同化的生理意义1 1）解除氨毒；2 2）形成新的物质（如氨基酸等）；3 3）酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物体内氨不足时可释放出氨。第五节 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1.1 矿物质运输的形式金属离子：以离子状态运输 （P：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，少量以硝酸根离子运输）（
10、S：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: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。运输速度：30100cm/h2 矿物质在植物体内的分布2.1 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，可转移至其他部位循环利用，如N、P、Mg、K、Zn等，其中以N N、P P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。2 2.2 .2 不可再利用元素不可再利用元素以难溶解的稳定化合物形式存在，难以循
11、环利用，如CaCa、B B、CuCu、MnMn、S S、FeFe，其中以CaCa最为典型。这些元素在老叶中的含量高于幼叶中的含量，缺乏这些元素，幼叶或新生组织会表现出相应的缺素症。第六节 作物合理施肥的生理基础1 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 营养最大效率期：施肥效果最好的时期。水稻、小麦：幼穗形成时期大豆、油菜：开花期(critical concentration)2 2 追肥的指标追肥的指标1）形态指标（相貌相貌、叶色叶色）2）生理指标A A）元素含量）元素含量B B）酰胺含量）酰胺含量 水稻叶片的 Asn含量和含氮水平平行C C）酶活性）酶活性 缺铜：抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性 缺氮、缺钼：NR 缺磷：酸性磷酸酶活性
