《植物的矿质营养ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《植物的矿质营养ppt课件.pptx（64页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、任务2 植物的矿质营养,本章内容,一、植物必需矿质元素及生理作用（一）植物必需元素的条件及确定方法（二）植物必需元素的生理作用及缺素症二、植物细胞对矿质元素的吸收运输利用（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）植物地上部分对矿质元素的吸收（四）矿质元素在植物体内的运输（五）矿质元素在植物体内的利用和再利用三、合理施肥的生理基础及在林业生产中的应用（一）植物的需肥规律（二）施肥的指标（三）合理施肥增产的原因及提高肥效的措施四、无土栽培,（一）植物必须元素的条件及确定方法1 矿质营养灰分元素：将植物烘干后充分燃烧，植物体中的 C、H、O、N 元素会以二氧化碳、水分、分子态
2、氮和氮的氧化物等气体形式散失，而矿质元素以氧化物的形式存在于灰分中，所以矿质元素也叫做灰分元素。氮元素虽在燃烧过程中散失，不存在于灰分中，但是氮与其它矿质元素一样，也是植物从土壤中以无机盐的形式吸收来的，因此，也将氮归于矿质元素一类。灰分分析：采用物理和化学手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。,一、植物必需矿质元素及生理作用,2 植物必需元素的标准和分类必需元素是指植物生长发育必不可少的元素。植物必需元素的三个标准：(1)若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；(2)缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，提供该元素可预防或消除此病症；(3)该元素在植物营养生理中的作
3、用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。,3必需元素的确定方法溶液培养法或沙基培养法。单一变量。现已确定了 17 种元素为植物的必需元素，它们是：碳（C）、氧（O）、氢（H）、氮（N）、磷（P）、钾（K）、硫（S）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）、钼（Mo）、硼（B）、氯（Cl）、镍（Ni）。大量元素：0.1%。9 种，即 C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg。微量元素：0.01%。8种：Fe、Cu、Zn、Mn、Mo、B、Cl、Ni。微量元素在植物体中稍多即会发生毒害。,植物体中化学元素含量,植物必需矿质元素的
4、生理作用(1)是细胞结构物质的组成成分；(2)作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动；(3)起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等；(4)细胞信号转导信使。,（二）植物必需元素的生理作用及缺素症1.氮吸收方式：NH4+或NO3-；尿素、氨基酸。生理作用：构成蛋白质的主要成分，核酸、叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。在植物生命活动中占有首要的地位，被称为生命元素。氮肥过多：营养体徒长，抗性下降，易倒伏，成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥，还是有好处的。植株缺氮：植物生长矮小，分枝、分蘖少，叶片小而薄；叶片发黄发生早衰，且由下部叶片开始逐渐向上。,苹果缺氮,马铃薯
5、缺氮,菜豆缺氮,缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。,缺N,CK,萝卜缺N的植株老叶发黄,2.磷生理作用：磷脂和核酸的组分，参与生物膜、细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细胞核的组成成分；核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如ATP、FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代谢中占有极其重要的地位；糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着重要作用。缺磷：分蘖分枝减少，幼芽、幼叶生长停滞，茎、根纤细，植株矮小；叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现，并逐渐向上发展。磷过多：影响硅的吸收，易产生缺 Zn 症。缓冲液：NaH2PO4、Na2HPO4,白
6、菜缺磷,油菜缺磷,玉米缺磷,大麦缺磷,3.钾生理作用：很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子；调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、蒸腾；促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、氧化磷酸化。钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦，易倒伏，抗逆性差。,4.钙生理作用：构成细胞壁；钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称CaM)。CaM和Ca2+结合，形成有活性的Ca2+CaM复合体，起“第二信使”的作用。缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色，叶尖出现钩状，随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎、幼叶和果实等器官上。,蕃茄缺钙,白
7、菜缺钙,5.镁生理作用：叶绿素的组成成分之一。许多酶的活化剂。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而叶脉之间变黄；,6.硫生理作用：含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜；硫也是CoA、生物素的成分之一。硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。,小麦缺硫 玉米缺硫,铁：叶绿素合成所必需；参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。,苹果缺Fe，新叶脉间失绿,铁：叶绿素合成所必需；参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。硼：促进糖分在植物体内的运输。促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时,甘蓝型油菜“花而不实”
8、,甜菜“心腐病”,蕃茄缺硼,铁：叶绿素合成所必需；参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。硼：促进糖分在植物体内的运输。促进花粉萌发和花粉管生长。缺硼时,甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”锰：光合作用中，水的裂解需要锰参与。缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失绿，有坏死斑点。,白菜缺锰,铁：缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。硼：缺硼时,甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”锰：叶片脉间失绿，有坏死斑点。锌：色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。,柑桔缺Zn小叶症伴
9、脉间失绿,CK,CK,-Zn,-Zn,大 豆,亚 麻,缺锌时，IAA合成受阻，植株矮小。果树“小叶病”由缺锌所致。缺锌玉米易得“花白叶病”，,铜：参与氧化还原过程。光合电子传递链中的电子传递体质体蓝素的组分。缺铜时中叶片黑绿，并有坏死点，叶片卷皱畸形。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病”钼：钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶的成分。氯：氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。镍：镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解。,小麦缺铜,小麦缺Cu叶片失水变白,作物的缺素诊断植物缺素时的症状会随植物的种类、发育阶段及缺素
10、程度的不同而有不同的表现；同时缺乏多种元素时会使病症复杂化；环境因素（如各种逆境、土壤 pH 等）也都可能引起植物产生与营养缺乏类似的症状。因此，在判断植物缺乏哪种矿质元素时，要综合诊断。,二 植物细胞对矿质元素的吸收运输利用,（一）植物细胞对矿质元素的吸收1 被动吸收扩散作用是指分子、离子顺着浓度梯度、化学势梯度、电势梯度转移的现象。简单扩散、协助扩散。被动吸收则是指分子或离子通过扩散作用跨膜进入细胞的现象。膜中的膜脂是扩散途径中的主要障碍。分子：化学势梯度或浓度梯度离子：化学势梯度和电势梯度，通道蛋白或称离子通道，每秒可运输107-108个离子,比载体运输快1000倍。,积累即活细胞吸收某
11、些溶质(离子)，最终使其在细胞内的浓度远远高于细胞外的浓度的现象。细胞对离子吸收具有选择性：细胞吸收离子的量不与溶液中离子的量成比例。如玉米很少吸收Na+和So42-，而K+和NO3-的积累率却很高。,细胞外侧,细胞内侧,离子通道运输离子的模式图,协助扩散(被动运输),通道具有离子选择性，转运速率高离子通道是门控的,2 主动吸收主动吸收是指细胞利用呼吸作用释放的能量作功，逆着化学势或电化学势梯度吸收矿质元素的过程。载体蛋白与转运的离子专一性结合形成复合物后，依靠其构象的改变而将离子转运至膜的另一侧，具有选择性。载体转运的方式：被动转运(顺电化学势梯度进行，协助扩散)主动转运(逆电化学势梯度进行
12、，主动转运)。,载体转运的特点：饱和效应、离子竞争性抑制载体转运的速率比运输通道的速率低。按载体转运的方向性，载体可分为：单向传递体(uniporter)；同向传递体(symporter)；反向传递体(antiporter)等类型。,（二）根系对矿质元素的吸收,根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区。2 根系吸收矿质元素的特点1）对矿质元素和水分的相对吸收相关：矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。独立：植物吸水与吸收矿质并不呈比例，且吸收的方式不同。,2）离子的选择性吸收离子的选择性吸收(selective absorption)即植物根系吸收离子的数量与溶液
13、中离子的数量不成比例的现象。植物对同一溶液中的不同离子的吸收是不一样的例如，水稻可以吸收较多的硅，但却以较低的速率吸收钙和镁。又如，番茄以很高的速率吸收钙和镁，但几乎不吸收硅 植物对同一种盐的正、负离子的吸收不同。,生理酸性盐：根系对阳离子的吸收大于对阴离子的吸收，使较多的H+从根表面进入土壤溶液，而使土壤溶液变酸。如(NH4)2SO4等大多数铵盐。生理碱性盐：根系对阴离子的吸收大于对阳离子的吸收，使较多的OH-和HCO3-从根表面进入土壤溶液，而使土壤溶液变碱。如NaNO3或Ca(NO3)2等。生理中性盐：根系对阴、阳离子的吸收速率相似，土壤溶液的酸碱性不发生明显变化。如NH4NO3。,3.
14、单盐毒害和离子对抗只含有一种盐分的溶液称为单盐溶液。植物培养在单盐溶液中所引起的毒害现象即为单盐毒害原因：植物在单盐溶液中，吸收阳离子过多过快引起的毒害，一般阴离子的毒害作用不显著。,在单盐溶液中若加入少量含其他金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减弱或消除。离子间相互消除毒害的作用叫做离子对抗或离子颉颃。金属离子之间的对抗不是随意的，一般在元素周期表中不同族金属元素的离子之间才会有对抗作用。例如Na+或K+可以对抗Ba2+或Ca2+。对植物生长发育良好而无毒害作用的溶液称为平衡溶液。土壤溶液一般即是平衡溶液。,3 根系吸收矿质元素的过程1）离子在根细胞表面的吸附根细胞的细胞壁和质膜表层有蛋白质，
15、可解离出正、负离子，因而可吸附相反电荷的离子。根细胞呼吸放出的 CO2 溶于 H2O 生成 H2CO3，进而解离出 H+和 HCO3-。H+和 HCO3-可吸附于根细胞壁和质膜表面，并与土壤中的离子进行同荷等价交换。这种交换吸附是不消耗代谢能量的。,a.根通过土壤溶液与土粒间进行离子交换b.根与土粒的接触交换,2）离子进入根内部 质外体途径 共质体途径：主动运输为主，也可进行扩散性运输，但速度较慢。,3）离子进入导管离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。,4 外界条件对根部吸收矿质的影响 1）土壤温度：土壤温度过高或过低，都会使根系吸收矿物质的速率下降。2）土壤通气状祝：土壤通气好，增强呼吸作用和
16、ATP的供应，促进根系对矿物质的吸收。3）土壤溶液的浓度：根部细胞膜上的载体蛋白数量有限，若一次施用化肥过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸水困难，导致“烧苗”发生。,4）土壤溶液的pH值(1)直接影响：一般以pH5.56.5为宜。(2)影响土壤微生物的活动：土壤偏酸，引起根瘤菌死亡，固氮菌失去固氮能力；当土壤偏碱，反硝化细菌等活跃，氮素损失大。(3)影响土壤中矿质的可利用性：土壤过酸，磷、钾、钙、镁等易淋失，造成铝、铁、锰等毒害；土壤过碱，铁、磷、钙、镁、铜、锌等易形成不溶性氢氧化物，有效性降低。,5）土壤中离子间的相互作用相互竞争：如Br、I对Cl有竞争；钾、铷和铯三者之间互相竟争。相互
17、促进：如P可促进N、K的吸收6）土壤水分含量：影响土壤的通气状况、土壤温度、土壤pH值等。7）土壤颗粒对离子的吸附：土壤颗粒表面一般都带有负电荷，易吸附阳离子。8）土壤微生物：菌根，固氮菌，根瘤菌，反硝化细菌等。,（三）叶片营养,植物地上部分对矿物质的吸收称为根外营养。地上部分吸收矿质的器官以叶片为主，根外营养也称叶片营养。离子角质层裂隙质膜细胞内叶脉韧皮部根外施肥的优点：快速、高效。(1)补充作物生育后期根部吸肥不足；(2)避免土壤对养分的固定(如P、Mn、Zn、Ca等)；(3)补充微量元素，效果快，用药省；(4)干旱季节，植物不易吸收，叶片营养可补充。,叶片施肥与叶片的内外因素有关：部位：
18、嫩叶吸收营养物质比老叶迅速且量大。时间：根外施肥应选在凉爽、无风、大气湿度高的时间（如阴天、傍晚）进行。浓度：根外施肥所用溶液的肥料的质量分数一般以1.5%2.0%以下。,（四）矿物质在植物体内的运输,1.运输形式N：大部分在根部转化为氨基酸和酰胺上运，少量以NO3-上运；P：以正磷酸盐或有机磷化合物运输；S：以SO42-或少数以甲硫氨酸(Met)运输；金属元素：以离子状态运输。,2.运输途径和速度根部吸收的矿质一般以离子形式通过导管向上运输；运输速度30100 cmh-1。木质部：只向上运输髓射线：横向运输到韧皮部、形成层韧皮部：向上向下运输。其中以K最多。叶片吸收的矿质可向下或向上运输，运
19、输途径主要是韧皮部。,（五）矿物质在植物体内的分配,可参与再循环的元素，称为可再利用元素。如氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典型。不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。可再利用元素的缺素症状首先出现在较老的组织或器官上；不可再利用元素缺素症状则首先出现在幼嫩的组织或器官上。,三 合理施肥的生理基础与意义,（一）作物的需肥特点1 不同作物对矿质元素的需要量和比例不同豆科：可固氮，宜少施氮，可适当增施磷、钾肥；禾谷类：前期需氮较多，后期需磷、钾较多，以利子粒饱满；块根、块茎：需钾多，促进地下部分积累碳水化合物；叶菜类：需氮多，以使叶片肥大；油料作物：需镁较多；甜菜、
20、苜蓿、亚麻：对硼有特殊要求。生产目的如大麦，作粮食用途时，宜施氮肥，以增加子粒中蛋白质的含量；若作酿酒原料，应提高淀粉含量，后期不宜施氮过多。,2 作物在不同生育期对矿质的吸收情况不同一般植物吸收矿质的数量与其生长速度和个体大小相一致。到开花结实期，植物吸收矿质的数量达最大。萌发及幼苗期：需肥较少；营养生长期：需肥量增加；开化结实期：需肥量最大；将作物对缺乏矿质元素最敏感的时期称为需肥临界期(或植物营养临界期)。,（二）合理施肥的指标1 营养指标：土壤分析了解土壤肥力；2 形态指标：叶色、长相、长势；3 生理指标：叶绿素含量、酶类活性、植物体营养元素含量。,（三）合理施肥与作物增产1.改善光合
21、性能2.改善栽培环境（特别是土壤条件）（草木灰、盐碱地改良）,发挥肥效的措施(1)肥水配合，充分发挥肥效(2)深耕改土，改良土壤环境(3)改善光照条件，提高光合效率(4)改革施肥方式，促进作物吸收(5)平衡施肥,四 无土栽培,用营养液代替土壤栽培植物的方法。溶液培养法或水培法：在含有矿质元素的营养液中培养植物的方法。溶液培养的类型:(1)纯溶液培养：即将植物直接栽植在营养液中，此营养液中无其他介质。(2)砂基培养法：简称砂培法，即将洗净的石英砂、珍珠岩或蛭石作为支持物或介质加入营养液中来栽培植物的方法。(3)气培法：是将植物根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。(4)营养膜法：将植物固定在一个盛装流动营养液的膜槽内培养的方法。,目前使用最为广泛的营养液配方是由美国科学家D.R.Hoagland等设计的Hoagland(大量元素)和Arnon溶液(微量元素)。,温室番茄无土栽培,连栋大棚无土栽培番茄,苗 盘,轻基质无土栽培屋顶绿化工程,无土立体栽培,溶液培养中的注意事项：(1)通气；(2)及时更换或补充营养液；(3)注意消毒，以免微生物污染；轻微污染都会导致严重后果。(4)研究植物的必需矿质时，必须保证所用的试剂、容器、介质、水等十分纯净,无土栽培的优点和发展前景(1)不受环境条件限制(2)提高土地使用效率(3)高产、优质(4)“绿色”无污染(5)节约水肥(6)工厂化生产,
