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1、植物的矿质代谢,1.植物必需的矿质元素及其主要生理作用 2.根吸收矿质元素的过程 3.植物根 系吸收矿质元素的特点4.植物体内无机养料的同化 5.矿质元素在植物体内的运输和利用,植物必需的矿质元素,大量元素有C,H,O,N,S,P,K,Ca,Mg.微量元素有:Fe,Mn,B,Zn,Cu,Mo,Cl,Ni,（一）植物必需元素,(二)植物必需的矿质元素1 概念2种类有14种：大量元素：N,P,S,K,Ca,Mg 微量元素:Fe,Mn,B,Zn,Cu,Mo,Cl,Ni3验证,Fe,叶绿素的形成，最常见的缺Fe症状是:幼叶失绿,导致生长受阻,严重时植株死亡.Zn,参与植物生长素和蛋白质的合成，缺Zn的
2、典型症状是:叶片明显变小,枝条顶端节间明显缩短,小叶丛生,出现矮化和小叶病.Mn,与光合作用关系密切,能维持叶绿体结构的稳定性,在光合作用水裂解中也是必要的.缺Mn,其表现是:在幼叶或老叶上发生缺绿斑点.Mo,与氮代谢密切相关.缺乏症状:植物生长受抑,植株矮小,叶片失绿变白最后凋枯.Cu,是与光合作用有关的质体蓝素的组成成分,与叶啉的合成有关,并对其它色素的稳定性起重要作用.缺乏症状:幼苗叶尖变白,整个叶片窄小卷曲,顶端生长不良,节间生长受抑制,导致植株矮化丛生,果树缺Cu出现顶死病.B,有利于糖通过细胞膜而促进植物体内糖的运转,还能促进花粉的萌发和花粉管的伸长.缺B,其症状出现在幼嫩部位,顶
3、端生长或伸长停止,呈莲座状,顶梢枯死,根呈粘滑肿大,根尖坏死,果实形成受阻.Cl,是光合作用中水裂解释放氧不可缺少的,还能提高细胞的渗透压和植物组织的水合度.缺乏症状:叶尖或叶缘灼烧变成青铜色,成熟前黄化及叶片脱落.,植物必需的矿质元素,实验结论?,1、吸收的主要部位,根尖成熟区的表皮细胞,2、吸收的形式,离子(溶于水),3、吸收的方式,主动运输、被动吸收和胞饮作用,植物对矿质元素的吸收具有选择性,二、根对矿质元素的吸收,交换吸附和主动运输根的呼吸作用与根吸收矿质元素有着密切的关系 根对矿质元素的吸收,主要是通过离子交换吸附作用,由土壤颗粒或土壤溶液中的阴阳离子和根细胞表面的H+和发生交换吸附
4、,根细胞表面吸附的矿质元素离子,通过消耗新陈代谢的能量和搬运离子的载体进行主动运输,进入细胞内部.而矿质元素必须溶解在水中以离子状态才能被吸收.根对水分的吸收过程,主要是由蒸腾拉力及成熟区细胞的渗透吸水,它是一个自由扩散的过程,吸收的主要部位是成熟区，,故两过程的独立性又是相对的,二、根对矿质元素的吸收,根吸收矿质元素离子的过程,呼吸作用,根细胞膜表面,根细胞内 部,ATP 载体,主动运输,(选择性),根细胞膜上的载体具有专一性和饱和现象,一个主动运输的过程，(1)动力 呼吸作用(2)有选择性，与细胞膜上载体的种类和数量有关。,三、植物根系吸收矿质元素的特点,植物对离子的吸收具有选择性对同一种
5、盐类(化肥)的阳,阴离子吸收的差异(在矿质营养中,植物对N的需要量很高,阳,阴离子中含N的植物吸收多,如(NH4)2SO4,植物吸收NH4+多,与根细胞膜表面的H+发生交换,长期使用使土壤溶液变酸,所以(NH4)2SO4称为生理酸性盐).吸收到植物体的矿质元素,可参与各种基本结构和调节代谢,如N是构成蛋白质的必需元素,P是核酸,ATP的必需元素,Mg是叶绿素的必需元素,K可充当活化剂,调节代谢.,影响矿质元素吸收的因素,(1)遗传因素:,基因选择性表达,载体不同,选择性吸收,(2)生态因素,氧气,温度,水,矿质元素必须溶解于水才能吸收,矿质元素难溶于水不能吸收,影响土壤中氧气含量,土壤PH,矿
6、质元素运输,吸附在根细胞表面的离子即可被根细胞吸收后通过共质体途径进入木质部,也可以通过质外体途径扩散进入根的内皮层以外的质外体部分。但由于根内皮层上有凯氏带,必须转入共质体才能继续向内运送至木质部离子进入导管。离子经共质体途径最终进入木质部后,通过主动的或被动的方式由木质薄壁细胞进入导管通过韧皮部或木质部向地上部分运输，也可以通过韧皮部向地下运输运输途径：根 茎 叶运输动力：蒸腾作用,矿质元素利用,矿质元素的利用,离子状态、不稳定化合物、稳定化合物,(K+),(N、P、Mg),(Ca、Fe、Mn),不能再度利用,老叶表现缺乏症,新叶表现缺乏症,植物吸收水分和吸收矿质离子的比较：,渗透作用,主
7、动运输,蒸腾作用,呼吸作用,2、矿质元素要溶解在水中，才能被根吸收。,3、矿质元素被根细胞吸收后，又会影响细胞液的浓度，从而影响根对水分的吸收。,4、矿质元素是随着水分在植物体内运输的。,1、两者之间吸收的部位相同（根毛区）。,植物吸收水分和吸收矿质离子的比较：,渗透作用,主动运输,蒸腾作用,呼吸作用,相对独立,根外营养,除根系之外，植物地上部分也能吸收矿质元素，这叫根外营养 主要器官：叶片，又叫叶片营养 优点：叶片营养具有可以克服某些矿质元素易于被土壤固定而植物难以利用的弊病；作物生育后期根系生理活动衰退而吸收矿质元素功能下降的情况下，可以通过叶片营养补充营养，用量省、肥效快等优点。但对角质
8、层厚的叶片效果较差。,氮素同化,高等植物将从外界吸收的简单无机养料同化为复杂的有机养料的过程叫无机养料的同化 矿质养料的同化包括硝酸盐的同化、硫酸盐的同化、磷酸盐的同化等。其中硝酸盐的同化与农业生产关系最密切。,N来源：土壤NO3+和NH4 酶：硝酸还原酶，（叶肉细胞中存在于细胞质基质）亚硝酸还原酶 转氨酶、谷氨酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、天冬酰胺合成酶、谷氨酸脱氢酶,氮素同化,硫的同化、磷酸盐同化,来源：SO42-、SO2 SO42-+8e-+8H+S2-+4H2O,来源：HPO42-形成ATP、3-磷酸甘油酸、磷酸糖、磷脂和核苷酸等,生物固氮,通过微生物的作用，将空气中的游离氮固定转变成含氮
9、化合物的过程 豆科植物根瘤菌氮来源：空气中的N2 酶：固氮酶（铁蛋白和钼铁蛋白）功能：还原分子氮为氨 固氮酶对氧敏感，其催化反应在厌氧条件下进行,四、合理施肥,根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便使植物体茁壮生长，并且获得少肥高效的结果：对不同的作物施不同肥料 作物不同生育期施肥量不同 密切注意作物形态变化及生理特性，要及时追肥，保障丰产（追肥指标：长相、长势、叶色 等，叶中元素含量、酰胺含量、酶活性等）,单盐毒害与离子对抗,一般阳离子的毒害作用明显，阴离子的毒害作用不明显。在单盐溶液中若加入少量含其它价数不同的金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减轻或消失。离子间的这种作用叫离子对抗一般在元素周期表中不同族的金属元素的离子间才会有对抗作用。植物只有处于一定浓度、一定比例的多种盐的混合液中才能正常生长，这种溶液叫平衡溶液。在施肥中应十分注意。,(一)、无土栽培的原理,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要的各种矿质元素，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。,(二)、无土栽培的优点和缺点,1、全年都可以栽培，产量高,2、扩大了农作物栽培的范围和面积,3、节约水肥，产品清洁卫生，有利于实现作物栽培的工厂化和自动化,五、无土栽培,
