1、第三章 植物的矿质营养,吸收,转运,同化,收多收少在于肥!,确定必需元素标准、方法及一般生理作用 N、P、K、Ca、Mg、Fe、B、Zn的生理作用及元素缺乏症 细胞被动及主动吸收矿质元素的概念,膜传递蛋白与离子的运转 吸收矿质元素的过程、特点及影响因素 合理施肥的生理依据,本章要求：,讲授内容,第一节 植物体的必需元素及其作用 第二节 植物对矿质元素的吸收 第三节 矿质元素在植物体内的运输与分配 第四节 合理施肥的生理基础,第一节 植物体内的必需元素 及其作用,一、植物体内的元素,挥发性元素 灰分元素(矿质元素）,研究方法-灰分分析法,-70多种,植物 材料,有机物（90-95%),挥发,残渣
2、,灰分(5 -10%),N,二、植物必需的矿质元素,(一)必需元素(essential element)的概念,不可缺少性 不可替代性 直接功能性,-植物生长发育必不可少的元素,确定必需元素的三条标准,-P75,1.大量元素：约占物体干重的0.1%以上,包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种,包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni 8种,2.微量元素：约占植物体干重的0.01%以下,目前已确定17种必需元素,P76,(二)确定植物必需矿质元素的方法 P73,溶液培养法 （水培法）,砂基培养法,气培法,三、植物必需元素的生理作用,构成细胞结构成分 生命活动的调节者电化学作用参
3、与细胞信号转导,概括为：,P76,蛋白质、酶、核酸、磷脂 某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱 叶绿素 高能磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP等) 辅酶和辅基(CoA、CoQ、 NADP+、 FAD等）,1、氮- 生命元素 P76,(1)生理作用,生长受阻： 黄化失绿： 病症首发部位：,叶菜类作物多施一些氮肥,（2）元素缺乏症,矮小，瘦弱，分蘖少，叶小,叶片发黄或发红，均匀黄化,下部叶片,细胞膜与细胞核的成分 参与光合作用等代谢 维持细胞渗透势,（1）生理作用,2、磷 P76-77,（2）元素缺乏症,3、钾 P77 （1)生理作用（2）元素缺乏症,茎杆柔弱 叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩 叶
4、脉间有坏死斑点 首先出现在老叶上,酶的活化剂 调节水分代谢 促进糖类的合成与运输 提高抗旱性,马铃薯，甘薯 钾肥需要量多,N,P,K,肥料三要素,4、钙 P77 （1）生理作用（2）元素缺乏症,生长缓慢 叶尖出现钩状,随后坏死 首先表现在上部幼叶上,构成细胞壁 参与信号转导,(不出现缺绿),5、镁 P77 （1） 生理作用（2）元素缺乏症,叶绿素的组成成分 许多酶的活化剂,叶脉间失绿 严重时可形成坏死斑块 老叶首先表现缺素症,6、铁 P77 （1）生理作用 （2）元素缺乏症,叶绿素合成所必需 参与光合作用,脉间失绿黄化 严重时整个叶片变为黄白色 症状首先出在幼叶,促进糖分在植物体内的运输 促进
5、花粉萌发和花粉管生长,7. 硼 P78,（1）生理作用 （2）元素缺乏症,油菜“花而不实”,小麦“穗而不实”,棉花“蕾而不花”,8. 锌 P78 色氨酸合成酶的组分果树“小叶病”,P：生长缓慢,茎叶暗绿或呈紫红色,K：生长缓慢，茎柔弱，叶尖及边缘焦枯,N：生长缓慢,叶色失绿发黄,Ca：叶尖弯钩状，生长点枯死,Mg：脉间失绿，出现坏死斑点,Fe：脉间失绿，新叶发黄或发白,Zn：果树小叶病,B：花而不实，穗而不实,P78-79,用人工配制的植物培养液培植黄瓜，若过一段时间，营养液中缺少镁，颜色首先由绿变黄的是：,课堂练习,A、茎尖,B、新生叶,C、植株中部叶片,D、植株下部叶片,根据下述缺素症状，
6、你能判断出各培养缸中最可能缺乏的元素吗？,A,老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，叶片上有褐色斑点。,老叶叶脉间失绿，叶脉清晰可见。,老叶失绿，但失绿叶片的色泽较为均一。,B,C,第二节 植物对矿质元素的吸收,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,三、植物叶片对矿质元素的吸收,与离子的跨膜运输有关,一、植物细胞对矿质元素的吸收,根据跨膜运输是否消耗能量，可分为：,-主要方式,（一）被动吸收,1.概念 P81 2.动力,不耗能,顺,-电化学势梯度或浓度梯度,3.形式,单纯扩散 P81易化扩散 P82,直接跨膜 小分子物质- CO2，NH3等,借助膜转运蛋白完成通道蛋白和载体蛋白,通道蛋
7、白 载体蛋白 离子泵,p88,离子通道 P82,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,载体蛋白 P83,与离子进行特异结合，并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质。,饱和效应与竞争现象,1.概念 P85,耗能,逆,2.形式,（二）主动运输,转运蛋白 H+-ATP酶（H+泵） 载体蛋白,动力 ATP H+电化学势梯度,转运 一种离子 两种离子 离子 （主要是H+） （H+和其它离子）,初级主动转运 次级主动转运,共运输,通道蛋白- 吸收 载体蛋白- 吸收 质子泵- 吸收,主动+被动,被动,主动,胞饮作用 P88,二、植物根系对矿质元素的吸收,（一）根系吸收矿质元素的特点
8、（二）根系吸收矿质元素的过程 （三）影响矿质吸收的外界条件（温、气、浓度、PH）,（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,对立：,相关：,吸收部位相同 吸收的相互促进,吸收不成比例 吸收机理不同 分配去向不同,被动吸收 主动吸收,蒸腾旺盛 生长旺盛,2、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 同一盐中阳离子和阴离子的选择性吸收,生理酸性盐 生理碱性盐 生理中性盐,阳离子 阴离子 例如,少 多 NaNO3,多 少 （NH4）2SO4,相等 NH4NO3,生产,铵盐,硝酸盐,3、单盐毒害和离子对抗 P89,单盐毒害离子颉抗(离子对抗)平衡溶液：P90,单
9、盐溶液,概念,异价金属离子,离子吸附在根表离子进入根内部离子进入导管,（二）根系吸收矿质元素的过程,1.离子吸附在根表,土粒吸附的离子,同荷等价,土壤溶液中的离子,间 接 交 换,直接交换,2.离子进入根内部,质外体途径 共质体途径,质外体-共质体-质外体,主动吸收为主,导管,3.离子进入导管,薄壁细胞,被动进入导管 主动进入导管,吸附进根内部进导管,根系吸收矿质元素的过程,1.温度,（三）影响根系吸收矿质元素的因素,离子扩散减慢 影响酶的活性,影响各种代谢。 原生质黏性增大,低温抑制离子吸收,高温抑制离子吸收,加速根尖老化，吸收面积减少。 酶钝化,影响各种代谢。 原生质透性增加，离子渗漏到环
10、境中去。,3.土壤溶液浓度 4.土壤溶液PH值,2.通气状况,直接影响：影响到根系的带电状况 酸性环境中, 根系带正电状态, 吸收阴离子 碱性环境中, 根系带负电状态,吸收阳离子,间接影响：影响到离子有效性,5.其它,生产,三、植物叶片对矿质元素的吸收 P94,1. 概念,角质层,外连丝,表皮细胞 质膜,叶肉细胞,其他部位,主动或被动吸收,连接细胞壁与质膜的纤丝,2. 方式,（主要）,不能代替根部施肥 对角质层厚的叶片效果较差 喷施浓度稍高,易造成叶片伤害,优点：,用肥省 肥效快 补充养料的不足,不足之处：,第三节 矿质元素在体内的运输与分配,一、运输形式,有机N （aa和酰胺）,N PS,主
11、要形式,其它形式,无机N （NO3-）,无机P （PO43-）,有机P （G-6-P）,无机S (SO42-),有机S(Met ),离子,金属元素,二、运输途径与速度,B,A,42K,S6 11.6 119 S5 0.9 122 S4 87 69 0.7 112 S3 0.3 98 S2 0.3 108 S1 20.0 113,A 64 56 43 47,B 74 67 84 58,42K在柳茎中的分布（mg.L-1),（1）根系吸收的42K通过木质部的导管向上运输 （2）存在横向运输,结 论,运输速度：30-100cm.h-1,（3）叶部吸收的矿质主要是通过韧皮部向下运输,也有横向运输。,三
12、、分配与再分配,N、P、K、Mg、Zn,Ca 、Fe、Mn Cu、Mo、B、Cl、S,参与循环的元素 不参与循环的元素,形成不稳 定的化合物,形成稳定的 化合物,缺乏病症首 先出现在 老叶上,缺乏病症首 先出现在 新叶上,可再利用元素,不可再利用元素,第四节 合理施肥的生理基础,禾谷类作物：N、P、K 豆科作物：P、K, 少N 叶菜类：N 块茎、块根类：P、K 食用大麦：多N 酿酒大麦：少N,1、不同作物需肥不同,一、作物的需肥特点,2、作物不同,需肥形态不同,铵态氮,硝态氮,水稻,铵态N有利于 芳香油的形成,硝态N有利于 有机酸的形成,烟 草,3、不同生育时期需肥不同,养分临界期,对养分缺乏
13、最敏感、 最易受害的时期,营养最大效率期,对施肥的营养效 果最好的时期,需肥规律,少-多-少,（苗期）,（生殖生长期）,生长中心 生长中心随生长期的变化而变化,4、生长中心需肥量最大,分蘖期,孕穗期,腋芽,小穗,：生长较快，需肥量较大的部位,1、形态指标（叶色、长相）,二、合理施肥的指标,N肥充足,生长快,叶片大, 叶色浓,株形松散,N肥不足,生长慢,叶短而直, 叶色变淡,株形紧凑,2、生理指标,营养元素含量叶绿素含量酶活性酰胺与淀粉含量,缺铁, 过氧化物酶活性下降 缺钼, 硝酸还原酶活性下降,缺N引起水稻叶鞘中淀粉积累,N肥,组织中养分浓度低于临界浓度，就预示着应及时补充肥料。,三、合理施肥增产的原因,（一）生理基础-提高光合性能,（二）生态基础-改善生态环境,扩大光合面积 提高光合能力 延长光合时间 促进光合产物运输与分配,提高土温；降低土壤酸度；改良土壤结构,矿质营养总结,吸收运输,细胞的吸收 根系的吸收 叶片的吸收,形式，途径，再分配,应用,理论,-合理施肥,必需元素,主动，被动,特点，过程，影响,概念，特点,
