植物生理学 第三章 植物的矿质营养.ppt

第三章植物的矿质营养第三章植物的矿质营养人类很早就开始研究植人类很早就开始研究植物矿质营养和氮素营养早物矿质营养和氮素营养早在公元前三世纪，古希腊学在公元前三世纪，古希腊学者亚里士多德就指出：植物者亚里士多德就指出：植物从腐烂物质中获得营养从腐烂物质中获得营养我国西汉农学家汜胜之我国西汉农学家汜胜之指出：凡耕之本在于趣时和指出：凡耕之本在于趣时和土，务粪泽，早锄早获土，务粪泽，早锄早获 有收无收在于水，多收少收在于肥耕种的基本原则是，抓紧适当时间使土壤松和，注意肥料和水分，及早锄地，及早收获 植物对矿物质的吸收、转运和同化矿质营养矿质营养v真正用实验的方法研究植物营养的学者是荷兰医生并炼金术士范海尔特蒙（15771644），他把2.27kg重柳树枝条栽种在90kg的土壤中，只浇水不施肥，5年后枝条重76.7kg，土壤减重60g因此他认为植物从水中获得营养增重？光合水分去向？蒸腾实验一v1699年，英国的伍年，英国的伍德沃德用不同的水德沃德用不同的水（雨水、河水、泉（雨水、河水、泉水、菜园土浸出液水、菜园土浸出液和下水管道水）培和下水管道水）培养薄荷枝条养薄荷枝条证明植物从土壤中获得营养l菜园土浸出液中菜园土浸出液中生长最好生长最好实验二v1804年，瑞士的德年，瑞士的德索索修尔修尔发现种子在蒸馏水中萌发发现种子在蒸馏水中萌发成苗后很快死亡，与种子成苗后很快死亡，与种子相比，灰分数量没有变化。

相比，灰分数量没有变化证明了灰分元素和N是必须元素实验三灰分是指植物充分燃烧灰分是指植物充分燃烧后剩下的物质如果把后剩下的物质如果把植物的灰分加到蒸馏水植物的灰分加到蒸馏水中，再加上硝酸盐植物中，再加上硝酸盐植物就可以生长就可以生长v1860年萨克斯和诺普相继发表了应用十年萨克斯和诺普相继发表了应用十大化学元素的无机盐配制成营养液，大化学元素的无机盐配制成营养液，v栽培植物获得成功，称它为水培以后栽培植物获得成功，称它为水培以后水培和砂砾培养得到发展水培和砂砾培养得到发展确定了土壤中的必须元素实验四 第一节植物必需的矿质元素第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素一、植物体内的元素小部分氮小部分氮大部分硫大部分硫全部的磷全部的磷全部的金属元素全部的金属元素植物体植物体水分水分1095%干物质干物质590%C、H、O、N以以气体形式散失气体形式散失如如CO2，CO，N2，水蒸汽，水蒸汽，NH3，氮的氧化物，氮的氧化物等，小部分的等，小部分的S以以H2S和和SO2的的形式散失形式散失挥发部分挥发部分灰分元素灰分元素有机物有机物90%无机物无机物10%燃烧燃烧二、植物必需的矿质元素二、植物必需的矿质元素 1. 1. 确定必需元素的方法确定必需元素的方法 a. a.溶液培养法溶液培养法: :溶液培养法亦称水培法溶液培养法亦称水培法, ,是在含有全是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法； b. b.砂基培养法砂基培养法: :是在洗净的石英砂或玻璃球等基质是在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来培养植物的方法。

中加入营养液来培养植物的方法 c. c.气培法：气培法：将植物根系致于培养液气雾中将植物根系致于培养液气雾中 2. 2. 判断植物必需的矿质元素的标准判断植物必需的矿质元素的标准 a. a.不可缺少性：不可缺少性：缺乏该元素时不能完成生活史缺乏该元素时不能完成生活史 b. b.不可替代性：不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不有专一缺乏症，加入其它元素不能恢复 c. c.直接功能性：直接功能性：缺素症状是由元素直接作用，并不缺素症状是由元素直接作用，并不是通过影响土壤、微生物等的间接作用是通过影响土壤、微生物等的间接作用3. 3. 植物必需的矿质元素列表植物必需的矿质元素列表必需元素必需元素大量元素大量元素来自水和来自水和COCO2 2：C C、H H、O O来自土壤：来自土壤：N N、K K、CaCa、MgMg、P P、S S、SiSi微量元素：微量元素：ClCl、FeFe、MnMn、B B、NaNa、ZnZn、 CuCu、NiNi、MoMo共共1919个个约占植物干重的约占植物干重的0.01%-10%0.01%-10%约占植物干重的约占植物干重的1010-5-5%-10%-10-3-3% %丰富多彩的水晶土丰富多彩的水晶土三、植物必需矿质元素的生理作用三、植物必需矿质元素的生理作用三个方面：三个方面：1 1、细胞结构物质的组成成分；、细胞结构物质的组成成分； 2 2、对植物的生命活动起调节作用（酶的成、对植物的生命活动起调节作用（酶的成 分和活化剂）；分和活化剂）； 3 3、起电化学作用（渗透调节、胶体稳定、起电化学作用（渗透调节、胶体稳定、 电荷中和）。

电荷中和）大量元素大量元素N N： 吸收形式：吸收形式：NHNH4 4+ +、NONO2 2- - 、有机态氮（尿素、氨基酸）、有机态氮（尿素、氨基酸）生理功能：生理功能：1. 1.生命元素是氨基酸、核酸、磷脂生命元素是氨基酸、核酸、磷脂 的主要成分（这三者是原生质、细胞核和的主要成分（这三者是原生质、细胞核和 生物膜的重要组分）生物膜的重要组分） 2. 2.对生命活动起调节作用激素、维对生命活动起调节作用激素、维 生素、辅酶组成成分生素、辅酶组成成分 3. 3.是叶绿素的成分是叶绿素的成分缺乏症：缺乏症：植株矮小，分枝少，叶小色淡植株矮小，分枝少，叶小色淡过量：过量：细胞大而壁薄，糖合成少，易倒伏细胞大而壁薄，糖合成少，易倒伏在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状P P：吸收形式：吸收形式：H H2 2POPO4 4- - 、HPOHPO4 42- 2-生理功能：生理功能：1 1、是核酸、磷脂、辅酶的组成成分；、是核酸、磷脂、辅酶的组成成分； 2 2、可合成、可合成ATPATP、NAD(P)HNAD(P)H等参与代谢等参与代谢 ( (糖、脂肪、蛋白质代谢糖、脂肪、蛋白质代谢) )； 3 3、参与光合产物的运输。

参与光合产物的运输缺乏症：缺乏症： 1 1、植株矮小、叶色暗绿，、植株矮小、叶色暗绿， 2 2、叶片呈现红色、叶片呈现红色在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状K K：吸收形式：吸收形式：K K+ +生理功能：生理功能：1 1、酶的活化剂；、酶的活化剂； 2 2、建立必要的渗透势，有利于根的、建立必要的渗透势，有利于根的 吸收、调节气孔开闭；吸收、调节气孔开闭； 3 3、促进多糖合成，促进纤维素和木、促进多糖合成，促进纤维素和木 质素的合成，抗倒伏；质素的合成，抗倒伏； 4 4、促进糖类运输，使光和产物运往、促进糖类运输，使光和产物运往 块根、块茎块根、块茎缺乏症：缺乏症：茎秆柔弱易倒伏，叶片呈现赤褐色斑茎秆柔弱易倒伏，叶片呈现赤褐色斑 点，叶尖、叶缘焦枯坏死点，叶尖、叶缘焦枯坏死在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状S: S:吸收形式：吸收形式：SOSO4 42- 2-生理功能：生理功能：1 1、参与氨基酸、辅酶、参与氨基酸、辅酶A A的组成；的组成； 2 2、参与氨基酸、脂肪、碳水化合物合成、参与氨基酸、脂肪、碳水化合物合成、 转化；转化； 3 3、参与光合、固氮作用、参与光合、固氮作用( (铁硫蛋白和固氮铁硫蛋白和固氮 酶组分酶组分) )。

4 4、调节氧化还原反应、稳定蛋白质空间、调节氧化还原反应、稳定蛋白质空间 结构缺乏症：缺乏症：幼叶表现缺绿症状，新叶均匀失绿，一般不幼叶表现缺绿症状，新叶均匀失绿，一般不 表现缺乏症表现缺乏症在植物体内不易移动，缺乏时新叶先出现症状在植物体内不易移动，缺乏时新叶先出现症状CaCa：吸收形式：吸收形式：CaCa2+2+生理功能：生理功能：1 1、维持膜结构的稳定性维持膜结构的稳定性( (磷脂中磷酸与磷脂中磷酸与 蛋白质羧基间联结的桥梁蛋白质羧基间联结的桥梁) )； 2 2、信号物质：第二信使信号物质：第二信使( (CaMCaM) )； 3 3、中和有机酸：果实成熟时的酸味消失；中和有机酸：果实成熟时的酸味消失； 4 4、细胞壁胞间层、细胞壁胞间层果胶酸钙成分果胶酸钙成分缺乏症：缺乏症：色淡，叶尖、叶缘干枯坏死色淡，叶尖、叶缘干枯坏死 不易移动元素，缺乏时新叶先出现症状不易移动元素，缺乏时新叶先出现症状Mg:Mg:吸收形式：吸收形式：MgMg2+2+生理功能：生理功能：1 1、参与叶绿素组成；、参与叶绿素组成； 2 2、酶的活化剂；、酶的活化剂； 3 3、促进核糖体亚单位之间的结合促进核糖体亚单位之间的结合。

缺乏症：缺乏症：叶片失绿叶片失绿在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状在植物体内可以移动，缺乏时老叶先出现症状微量元素微量元素FeFe：酶和电子传递体的组成成分，合成叶绿体必须的：酶和电子传递体的组成成分，合成叶绿体必须的 元素MnMn：多种酶的活化剂，稳定叶绿体的膜结构，参与：多种酶的活化剂，稳定叶绿体的膜结构，参与 水的光解水的光解ZnZn：与生长素合成有关与生长素合成有关CuCu：许多氧化酶的构成成分，质体蓝素的组成成分许多氧化酶的构成成分，质体蓝素的组成成分MoMo：硝酸还原酶和固氮酶的组成成分硝酸还原酶和固氮酶的组成成分B B：促进花粉萌发和花粉管伸长，促进糖的运输促进花粉萌发和花粉管伸长，促进糖的运输ClCl：参与维持各种生理平衡，水的光解参与维持各种生理平衡，水的光解四、作物缺素症状及其诊断四、作物缺素症状及其诊断1. 1.病症诊断法病症诊断法2. 2.化学分析诊断法：取叶片用针对性试验检测含量，化学分析诊断法：取叶片用针对性试验检测含量，然后与标准含量对比然后与标准含量对比 第二节第二节 植物对矿质元素植物对矿质元素 的吸收与运输的吸收与运输一、植物吸收矿质元素的特点一、植物吸收矿质元素的特点1. 1.根系吸收矿质元素与吸水的独立性根系吸收矿质元素与吸水的独立性 相互促进：相互促进：矿质元素溶于水后才能被吸收，根系矿质元素溶于水后才能被吸收，根系吸收的无机盐溶液随着蒸腾流上升。

植物吸收盐吸收的无机盐溶液随着蒸腾流上升植物吸收盐分会使细胞的渗透势降低，促进水分的吸收分会使细胞的渗透势降低，促进水分的吸收 相互独立：相互独立：根系吸水是主要是因蒸腾引起的被动根系吸水是主要是因蒸腾引起的被动过程；对盐分的吸收主要是需要消耗代谢能量的过程；对盐分的吸收主要是需要消耗代谢能量的主动吸收主动吸收 2. 2.根系吸收矿质元素具有选择性根系吸收矿质元素具有选择性 植物对同一溶液中的不同离子具有不同吸收植物对同一溶液中的不同离子具有不同吸收 相同溶液培养番茄和水稻，番茄对钙和镁吸收速相同溶液培养番茄和水稻，番茄对钙和镁吸收速度快，水稻大量吸收硅度快，水稻大量吸收硅 对同一盐分中的阴阳离子吸收比例不同对同一盐分中的阴阳离子吸收比例不同 生理酸性盐生理酸性盐 (NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4 生理碱性盐生理碱性盐 NaNONaNO3 3 生理中性盐生理中性盐 NHNH4 4NONO3 3 3. 3.单盐毒害与离子拮抗单盐毒害与离子拮抗 植物长期培养在单一的盐类溶液中，会渐渐死植物长期培养在单一的盐类溶液中，会渐渐死亡的现象称为亡的现象称为单盐毒害单盐毒害 在发生单盐毒害的溶液中，加入少量的其它盐在发生单盐毒害的溶液中，加入少量的其它盐类毒害现象便会消失，这种离子间能够互相消除毒类毒害现象便会消失，这种离子间能够互相消除毒害的现象，称为害的现象，称为离子拮抗。

离子拮抗 植物只有处于具有一定浓度，一定比例的多种植物只有处于具有一定浓度，一定比例的多种盐的混合溶液中才能正常生长，这种溶液称为盐的混合溶液中才能正常生长，这种溶液称为平衡平衡。