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1、第三章第三章 植物的矿质营养植物的矿质营养吸收吸收转运转运同化同化矿质矿质营养营养 收多收少收多收少在于肥在于肥! ! l 确定必需元素规范、方法及普通生理作用确定必需元素规范、方法及普通生理作用 lN N、P P、K K、CaCa、MgMg、FeFe、B B、ZnZn的生理作用的生理作用及元素缺乏症及元素缺乏症l细胞被动及自动吸收矿质元素的概念细胞被动及自动吸收矿质元素的概念, ,膜传膜传送蛋白与离子的运转送蛋白与离子的运转 l吸收矿质元素的过程、特点及影响要素吸收矿质元素的过程、特点及影响要素 l合理施肥的生理根据合理施肥的生理根据 本章要求：本章要求：讲授内容讲授内容第一节第一节 植物体
2、的必需元素及其作用植物体的必需元素及其作用第二节第二节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收第三节第三节 矿质元素在植物体内的运输与分配矿质元素在植物体内的运输与分配第四节第四节 合理施肥的生理根底合理施肥的生理根底第一节第一节 植物体内的必需元素植物体内的必需元素 及其作用及其作用一、植物体内的元素一、植物体内的元素l挥发性元素挥发性元素l灰分元素灰分元素(矿质元素矿质元素l研讨方法研讨方法-灰分分析法灰分分析法-70多种多种植物植物资料资料105600水分水分(10%-95%)干物质干物质(5%-90%)有机物有机物90-95%)挥发挥发残渣残渣灰分灰分(5 -10%)N二、植物必需的
3、矿质元素二、植物必需的矿质元素 (一一)必需元素必需元素(essential element)的概念的概念|不可短少性不可短少性|不可替代性不可替代性|直接功能性直接功能性-植物生长发育必不可少的元素植物生长发育必不可少的元素 确定必需元素的三条规范确定必需元素的三条规范-P751.大量元素：约占物体干重的大量元素：约占物体干重的0.1%以上以上 包括包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种种包括包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni 8种种2.微量元素：约占植物体干重的微量元素：约占植物体干重的0.01%以下以下目前已确定目前已确定17种必需元素种必需元素大量元素大量元素微
4、量元素微量元素P76( (二二) )确定植物必需矿质元素的方法确定植物必需矿质元素的方法 P73 P73 溶液培育法溶液培育法水培法水培法砂基培育法砂基培育法气培法气培法三、植物必需元素的生理作用三、植物必需元素的生理作用构成细胞构呵斥分构成细胞构呵斥分 生命活动的调理者生命活动的调理者电化学作用电化学作用参与细胞信号转导参与细胞信号转导 概括为：概括为：P76l蛋白质、酶、核酸、磷脂蛋白质、酶、核酸、磷脂l某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱l叶绿素叶绿素l高能磷酸化合物高能磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP等等) l辅酶和辅基辅酶和辅基(CoA、
5、CoQ、 NADP+、 FAD等等1、氮、氮- 生命元素生命元素 P76(1)生理作用生理作用生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：叶菜类作物多施一些氮肥叶菜类作物多施一些氮肥 2元素缺乏症元素缺乏症矮小，瘦弱，分蘖少，叶小矮小，瘦弱，分蘖少，叶小叶片发黄或发红，均匀黄化叶片发黄或发红，均匀黄化下部叶片下部叶片l细胞膜与细胞核的成分细胞膜与细胞核的成分l参与光协作用等代谢参与光协作用等代谢l维持细胞浸透势维持细胞浸透势1生理作用生理作用2、磷、磷 P76-772元素缺乏症元素缺乏症生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：矮小，分蘖少矮小
6、，分蘖少叶片呈暗绿或紫红叶片呈暗绿或紫红下部叶片下部叶片 3、钾、钾 P771)生理作用生理作用2元素缺乏症元素缺乏症l茎杆懦弱茎杆懦弱l叶片缺绿，叶缘枯焦，伸展叶片缺绿，叶缘枯焦，伸展l叶脉间有坏死斑点叶脉间有坏死斑点l首先出如今老叶上首先出如今老叶上 l酶的活化剂酶的活化剂l调理水分代谢调理水分代谢 l促进糖类的合成与运输促进糖类的合成与运输l提高抗旱性提高抗旱性马铃薯，甘薯马铃薯，甘薯钾肥需求量多钾肥需求量多 NPK 4、钙、钙 P771生理作用生理作用 2元素缺乏症元素缺乏症生长缓慢生长缓慢叶尖出现钩状叶尖出现钩状,随后坏死随后坏死首先表如今上部幼叶上首先表如今上部幼叶上构成细胞壁构成
7、细胞壁 参与信号转导参与信号转导(不出现缺绿不出现缺绿) 5、镁、镁 P771 生理作用生理作用2元素缺乏症元素缺乏症&叶绿素的组成成分叶绿素的组成成分&许多酶的活化剂许多酶的活化剂&叶脉间失绿叶脉间失绿&严重时可构成坏死斑块严重时可构成坏死斑块&老叶首先表现缺素症老叶首先表现缺素症 6、铁、铁 P771生理作用生理作用 2元素缺乏症元素缺乏症|叶绿素合成所必需叶绿素合成所必需|参与光协作用参与光协作用 |脉间失绿黄化脉间失绿黄化|严重时整个叶片变为黄白色严重时整个叶片变为黄白色|病症首先出在幼叶病症首先出在幼叶促进糖分在植物体内的运输促进糖分在植物体内的运输促进花粉萌生和花粉管生长促进花粉萌
8、生和花粉管生长7. 硼硼 P78 1生理作用生理作用 2元素缺乏症元素缺乏症油菜油菜“花而不实花而不实小麦小麦“穗而不实穗而不实棉花棉花“蕾而不花蕾而不花8. 8. 锌锌 P78 P78 色氨酸合成酶的组分色氨酸合成酶的组分果树果树“小叶病小叶病 P：生长缓慢：生长缓慢,茎叶暗绿或呈紫红茎叶暗绿或呈紫红色色 K：生长缓慢，茎懦弱，叶尖及边缘焦枯：生长缓慢，茎懦弱，叶尖及边缘焦枯 N：生长缓慢：生长缓慢,叶色失绿发黄叶色失绿发黄Ca：叶尖弯钩状，生长点枯死：叶尖弯钩状，生长点枯死Mg：脉间失绿，出现坏死斑点：脉间失绿，出现坏死斑点Fe：脉间失绿，新叶发黄或发白：脉间失绿，新叶发黄或发白Zn：果树
9、小叶病：果树小叶病B：花而不实，穗而不实：花而不实，穗而不实P78-79用人工配制的植物培育液培植黄瓜，假设用人工配制的植物培育液培植黄瓜，假设过一段时间，营养液中短少镁，颜色首先过一段时间，营养液中短少镁，颜色首先由绿变黄的是：由绿变黄的是：课堂练习课堂练习 A、茎尖、茎尖B、新生叶、新生叶C、植株中部叶片、植株中部叶片 D、植株下部叶片、植株下部叶片根根据据下下述述缺缺素素病病症症，他他能能判判别别出出各各培培育育缸缸中中最最能够缺乏的元素吗？能够缺乏的元素吗？A老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，叶片上有褐色斑点。叶片上有褐色斑点。老叶叶脉间失绿，叶脉明晰老叶叶脉间失绿，叶脉
10、明晰可见。可见。老叶失绿，但失绿叶片的色泽老叶失绿，但失绿叶片的色泽较为均一。较为均一。BC第二节第二节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收一、植物细胞对矿质元素的吸收一、植物细胞对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收J与离子的跨膜运输有关与离子的跨膜运输有关一、植物细胞对矿质元素的吸收一、植物细胞对矿质元素的吸收被动吸收被动吸收 自动吸收自动吸收J根据跨膜运输能否耗费能量，可分为：根据跨膜运输能否耗费能量，可分为：-主要方式主要方式一被动吸收一被动吸收1.概念概念 P81 2.动力动力不耗能不耗能
11、顺顺-电化学势梯度或浓度梯度电化学势梯度或浓度梯度3.方式方式u单纯分散单纯分散 P81u易化分散易化分散 P82直接跨膜直接跨膜小分子物质小分子物质- CO2，NH3等等借助膜转运蛋白完成借助膜转运蛋白完成通道蛋白和载体蛋白通道蛋白和载体蛋白通道蛋白通道蛋白载体蛋白载体蛋白离子泵离子泵p88 离子通道离子通道 P82 是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白离子通道对离子的门控作用离子通道对离子的门控作用载体蛋白载体蛋白 P83与离子进展特异结合，并经过构象变化与离子进展特异结合，并经过构象变化将离子进展跨膜运输的蛋白质。将离子进展跨膜运输的蛋白质。 饱和效应与竞争景
12、象饱和效应与竞争景象 1.概念概念 P85 耗能耗能逆逆2.方式方式二自动运输二自动运输 转运蛋白转运蛋白 H+-ATP酶酶H+泵泵 载体蛋白载体蛋白动力动力 ATP H+电化学势梯度电化学势梯度转运转运 一种离子一种离子 两种离子两种离子离子离子 主要是主要是H+ H+和其它离子和其它离子 初级自动转运初级自动转运 次级自动转运次级自动转运 共运输共运输被被动吸收吸收主主动吸收吸收不需要能量不需要能量顺电化学化学势梯度梯度需要能量需要能量逆逆电化学化学势梯度梯度1.单纯扩散散1.初初级主主动运运输H+-ATPase泵 ATP H+2.易化易化扩散散通道运通道运输2.次次级主主动运运输 载体蛋
13、白体蛋白 H+载体运体运输 共共转运运通道蛋白通道蛋白- 吸收吸收载体蛋白载体蛋白- 吸吸收收质子泵质子泵- 吸收吸收自动自动+被动被动被动被动自动自动胞饮作用胞饮作用 P88二、植物根系对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收 一根系吸收矿质元素的特点一根系吸收矿质元素的特点 二根系吸收矿质元素的过程二根系吸收矿质元素的过程三影响矿质吸收的外界条件三影响矿质吸收的外界条件 温、气、浓度、温、气、浓度、PH 一根系吸收矿质元素的特点一根系吸收矿质元素的特点1、吸盐和吸水是既相关又相对立的关系、吸盐和吸水是既相关又相对立的关系对立：对立：相关：相关：l吸收部位一样吸收部位一样l吸收的相互促进
14、吸收的相互促进l吸收不成比例吸收不成比例l吸收机理不同吸收机理不同l分配去向不同分配去向不同 水水 离子离子被动吸收被动吸收 自动吸收自动吸收蒸腾旺盛蒸腾旺盛 生长旺盛生长旺盛2、根系对离子吸收的选择性、根系对离子吸收的选择性同一溶液中不同离子的选择性吸收同一溶液中不同离子的选择性吸收同一盐中阳离子和阴离子的选择性吸收同一盐中阳离子和阴离子的选择性吸收生理酸性盐生理酸性盐生理碱性盐生理碱性盐生理中性盐生理中性盐阳离子阳离子 阴离子阴离子 例如例如少少 多多 NaNO3多多 少少 NH42SO4 相等相等 NH4NO3消费消费 铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐3、单盐毒害和离子对抗、单盐毒害和离子对抗 P8
15、9 |单盐毒害单盐毒害|离子颉抗离子颉抗(离子对抗离子对抗)|平衡溶液：平衡溶液：P90单盐溶液单盐溶液 概念概念异价金属离子异价金属离子 NaCl+ KCl+ CaCl2NaClNaCl+ CaCl2CaCl2|离子吸附在根表离子吸附在根表|离子进入根内部离子进入根内部|离子进入导管离子进入导管二根系吸收矿质元素的过程二根系吸收矿质元素的过程根根1.离子吸附在根表离子吸附在根表T土粒吸附的离子土粒吸附的离子同荷同荷等价等价间接交换间接交换接触直接交换接触直接交换T土壤溶液中的离子土壤溶液中的离子交换吸附交换吸附根根间间接接交交换换直接交换直接交换2.离子进入根内部离子进入根内部l质外体途径质
16、外体途径 l共质体途径共质体途径 质外体质外体-共质体共质体-质外体质外体自动吸收为主自动吸收为主导管导管3.离子进入导管离子进入导管薄壁细胞薄壁细胞离子离子l被动进入导管被动进入导管l自动进入导管自动进入导管|吸附吸附|进根内部进根内部|进导管进导管根系吸收矿质元素的过程根系吸收矿质元素的过程1.温度温度三影响根系吸收矿质元素的要素三影响根系吸收矿质元素的要素离子分散减慢离子分散减慢 影响酶的活性影响酶的活性,影响影响各种代谢。各种代谢。 原生质黏性增大原生质黏性增大低温抑制离子吸收低温抑制离子吸收高温抑制离子吸收高温抑制离子吸收加速根尖老化，吸收加速根尖老化，吸收面积减少。面积减少。 酶钝
17、化酶钝化,影响各种代影响各种代谢。谢。 原生质透性添加，离原生质透性添加，离子渗漏到环境中去。子渗漏到环境中去。3.土壤溶液浓度土壤溶液浓度4.土壤溶液土壤溶液PH值值2.通气情况通气情况直接影响：影响到根系的带电情况直接影响：影响到根系的带电情况酸性环境中酸性环境中, 根系带正电形状根系带正电形状, 吸收阴离子吸收阴离子碱性环境中碱性环境中, 根系带负电形状根系带负电形状,吸收阳离子吸收阳离子间接影响：影响到离子有效性间接影响：影响到离子有效性5.其它其它消费消费三、植物叶片对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收 P941. 概念概念角质层角质层 外连丝外连丝 表皮细胞表皮细胞质膜质膜
18、叶肉细胞叶肉细胞 其他部位其他部位 自动或被动吸收自动或被动吸收气孔气孔角质层角质层衔接细胞壁与衔接细胞壁与质膜的纤丝质膜的纤丝2. 方式方式主要主要l不能替代根部施肥不能替代根部施肥l对角质层厚的叶片效果较差对角质层厚的叶片效果较差 l喷施浓度稍高喷施浓度稍高,易呵斥叶片损伤易呵斥叶片损伤 优点：优点：l用肥省用肥省l肥效快肥效快l补充养料的缺乏补充养料的缺乏 缺乏之处：缺乏之处：第三节第三节 矿质元素在体内的运输与分配矿质元素在体内的运输与分配 一、运输方式一、运输方式 有机有机N aa和酰胺和酰胺N PS主要方式主要方式其它方式其它方式 无机无机NNO3- 无机无机P PO43- 有机有
19、机PG-6-P无机无机S(SO42-)有机有机S (Met )离子离子金属元素金属元素二、运输途径与速度二、运输途径与速度 S6S5S4S3S2S1BA42K韧皮部韧皮部 木质部木质部处置处置韧皮部韧皮部 木质部木质部处置处置部位部位有蜡质有蜡质S6 11.6 119S5 0.9 122S4 87 69 0.7 112S3 0.3 98S2 0.3 108S1 20.0 113A 64 56 43 47B 74 67 84 5842K在柳茎中的分布在柳茎中的分布mg.L-1)1根系吸收的根系吸收的42K经过木质部的导管向上经过木质部的导管向上 运输运输2存在横向运输存在横向运输结结 论论运输速
20、度：运输速度：30-100cm.h-13 3叶部吸收的矿质主要是经过韧皮部向下叶部吸收的矿质主要是经过韧皮部向下 运输运输, ,也有横向运输。也有横向运输。三、分配与再分配三、分配与再分配 N、P、K、Mg、Zn Ca 、Fe、MnCu、Mo、B、Cl、S 参与循环的元素参与循环的元素 不参与循环的元素不参与循环的元素构成不稳构成不稳定的化合物定的化合物构成稳定的构成稳定的化合物化合物缺乏病症首缺乏病症首先出如今先出如今老叶上老叶上缺乏病症首缺乏病症首先出如今先出如今新叶上新叶上可再利可再利用元素用元素不可再利不可再利用元素用元素第四节第四节 合理施肥的生理根底合理施肥的生理根底T禾谷类作物：
21、禾谷类作物：N、P、K T豆科作物：豆科作物：P、K, 少少N T叶菜类：叶菜类：N T块茎、块根类：块茎、块根类：P、K T食用大麦：多食用大麦：多N T酿酒大麦：少酿酒大麦：少N1、不同作物需肥不同、不同作物需肥不同一、作物的需肥特点一、作物的需肥特点2、作物不同、作物不同,需肥形状不同需肥形状不同铵态氮铵态氮硝态氮硝态氮水稻水稻铵态铵态N有利于有利于芳香油的构成芳香油的构成硝态硝态N有利于有利于有机酸的构成有机酸的构成烟烟草草3、不同生育时期需肥不同、不同生育时期需肥不同l营养临界期营养临界期对营养缺乏最敏感、对营养缺乏最敏感、最易受害的时期最易受害的时期 l营养最大效率期营养最大效率期
22、对施肥的营养效对施肥的营养效果最好的时期果最好的时期 l需肥规律需肥规律少少-多多-少少苗期苗期生殖生长期生殖生长期生长中心生长中心生长中心随生长期的变化而变化生长中心随生长期的变化而变化4、生长中心需肥量最大、生长中心需肥量最大分蘖期分蘖期孕穗期孕穗期腋芽腋芽小穗小穗：生长较快，需肥量较大的部位：生长较快，需肥量较大的部位1、形状目的叶色、长相、形状目的叶色、长相 二、合理施肥的目的二、合理施肥的目的 N肥肥 充足充足生长快生长快,叶片大叶片大,叶色浓叶色浓,株形松散株形松散 N肥肥 缺乏缺乏生长慢生长慢,叶短而直叶短而直,叶色变淡叶色变淡,株形紧凑株形紧凑2、生理目的、生理目的T营养元素含
23、量营养元素含量T叶绿素含量叶绿素含量T酶活性酶活性T酰胺与淀粉含量酰胺与淀粉含量缺铁缺铁, 过氧化物酶活性下降过氧化物酶活性下降缺钼缺钼, 硝酸复原酶活性下降硝酸复原酶活性下降缺缺N引起水稻叶引起水稻叶鞘中淀粉积累鞘中淀粉积累N肥肥组织中营养浓组织中营养浓度低于临界浓度低于临界浓度，就预示着度，就预示着应及时补充肥应及时补充肥料。料。三、合理施肥增产的缘由三、合理施肥增产的缘由一生理根底一生理根底-提高光合性能提高光合性能二生态根底二生态根底-改善生态环境改善生态环境|扩展光合面积扩展光合面积|提高光合才干提高光合才干|延伸光合时间延伸光合时间|促进光合产物运输与分配促进光合产物运输与分配提高土温；降低土壤酸度；改良土壤构造提高土温；降低土壤酸度；改良土壤构造矿质营养总结矿质营养总结v吸收吸收v运输运输|细胞的吸收细胞的吸收|根系的吸收根系的吸收|叶片的吸收叶片的吸收|方式，途径，再分配方式，途径，再分配l运用运用l实际实际-合理施合理施肥肥作物需肥规律作物需肥规律施肥目的施肥目的增产缘由增产缘由必需元素必需元素概念概念规范规范种类种类研讨方法研讨方法生理功能生理功能缺素症缺素症自动，被动自动，被动特点，过程，影响特点，过程，影响概念，特点概念，特点
