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1、关于植物的矿质营养第一页，本课件共有73页第一节第一节 植物必需的矿质营养植物必需的矿质营养一、植物体内的元素一、植物体内的元素 二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法三、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 四、植物缺乏矿质元素的诊断四、植物缺乏矿质元素的诊断第二页，本课件共有73页一、植物体内的元素一、植物体内的元素各种矿质元素的含量因植物种类、器官、年龄、生境不同而有很各种矿质元素的含量因植物种类、器官、年龄、生境不同而有很大差异。大差异。老龄植株和组织比幼龄植株和组织的灰分含量高；老龄植株和组织比幼龄植株和组织的灰分含量高；干燥、通气、盐分
2、含量高的土壤中生长的植物灰分含量高；干燥、通气、盐分含量高的土壤中生长的植物灰分含量高；禾本科植物（水稻）含禾本科植物（水稻）含SiSi较多，十字花科植物含较多，十字花科植物含S S较多，豆科植物较多，豆科植物含含CaCa和和S S较多，马铃薯富含较多，马铃薯富含K K，海藻含，海藻含 I I和和BrBr多，烟草积累多，烟草积累AsAs，紫云，紫云英含英含SeSe多，毛茛科植物含多，毛茛科植物含lili多多挥发挥发植物材料植物材料水分水分干物质干物质有机物有机物灰分灰分105600（10%95%）（5%95%）（90%95%）（5%10%）残留残留第三页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素
3、及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法 必必需需元元素素是是指指在在植植物物完完成成生生活活史史中中，起起着着不不可可替替代代的的直直接生理作用的、不可缺少的元素。接生理作用的、不可缺少的元素。（一）（一）判断植物必需元素的标准判断植物必需元素的标准由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史。由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史。除除去去该该元元素素，则则表表现现出出专专一一的的缺缺乏乏症症，这这种种缺缺乏乏症症是是可以通过加入该元素的方法预防或恢复正常的。可以通过加入该元素的方法预防或恢复正常的。该该元元素素在在植植物物营营养养生生理理上上应应表表现现直直接接的的效
4、效果果，绝绝不不是是因因土土壤壤的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。第四页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（二）判断植物必需矿质元素的方法（二）判断植物必需矿质元素的方法 建立在建立在HoaglandHoagland溶液配方的基础上，调节配方成分使之成溶液配方的基础上，调节配方成分使之成为各种缺素培养液。为各种缺素培养液。培养液对水的要求：纯水；离子交换水培养液对水的要求：纯水；离子交换水重蒸馏重蒸馏二次重蒸馏二次重蒸馏培养液对药品的要求：超纯度，至少要达到优级纯或更高。培养液对药品的
5、要求：超纯度，至少要达到优级纯或更高。培养液对容器的要求：容器是石英的，不能溶解出任何离子培养液对容器的要求：容器是石英的，不能溶解出任何离子溶液培养法溶液培养法（solution culture methodsolution culture method）亦称水培法，是在含）亦称水培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；砂基培养法砂基培养法（sand culture methodsand culture method）：是在洗净的石英砂或玻）：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。璃球等基质中加入营养液来培养植
6、物的方法。气培法气培法（aeroponicsaeroponics）：将根系置入营养液气雾中培养植物）：将根系置入营养液气雾中培养植物的方法。的方法。第五页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法判判断断植植物物必必需需矿矿质质元元素素的的方方法法第六页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（三）植物必需元素的分类（三）植物必需元素的分类 共共有有1616种种（或或1919种种），分分为为两两类类：判判断断的的标标准准是是植植物物对对这些元素的需要量。这些元素的需要量。大大量量元元素素：9 9种种（1010种种
7、），需需要要量量大大于于100ppm100ppm（或或1000ppm1000ppm，它们是：，它们是：C H O N P K Ca Mg S C H O N P K Ca Mg S（SiSi）微微量量元元素素：7 7种种（9 9种种），它它们们是是：Fe Fe Mn Mn Cu Cu Zn Zn B B Mo Mo Cl Cl（Na Ni Na Ni）必必需需元元素素对对生生物物体体的的效效应应BertrandBertrand规规律律：必必需需元元素素低低浓浓度度时时对对植植物物的的生生长长发发育育有有促促进进作作用用，过过量量则则对对植植物物产产生毒害。元素具有临界浓度。生毒害。元素具有临界
8、浓度。第七页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（四）无土栽培技术（四）无土栽培技术 无土栽培无土栽培（soilless culturesoilless culture）：是指用营养液（化学肥料）：是指用营养液（化学肥料溶液）代替土壤栽培植物的方法溶液）代替土壤栽培植物的方法1 1、种类和设施、种类和设施水培（水培（water culturewater culture）：如营养膜技术（）：如营养膜技术（nutrient film nutrient film techniquetechnique；NFTNFT）。）。砂培（砂培（sand cultur
9、esand culture）：固体颗粒直径小于）：固体颗粒直径小于3mm3mm。砂砾栽培（砂砾栽培（gravel culturegravel culture）：固体颗粒直径大于）：固体颗粒直径大于3mm3mm。蛭石栽培（蛭石栽培（vermiculaponicsvermiculaponics）：植物根系生长在蛭石或蛭石与）：植物根系生长在蛭石或蛭石与其它无机物的混合物中。其它无机物的混合物中。岩棉栽培（岩棉栽培（rockwool culturerockwool culture）：植物根系生长在岩棉）：植物根系生长在岩棉（石棉）、玻璃棉或其他同类物质中。（石棉）、玻璃棉或其他同类物质中。还有其他多
10、种形式。还有其他多种形式。设施：主要分为两大系统：即设施：主要分为两大系统：即NFTNFT系统和固体栽培设施系统和固体栽培设施第八页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（四）无土栽培技术（四）无土栽培技术2 2、营养液、营养液 是无土栽培技术的核心，成分分为水、营养元素化合物和是无土栽培技术的核心，成分分为水、营养元素化合物和及辅助物质。试剂以化学纯为主，配方主要依据及辅助物质。试剂以化学纯为主，配方主要依据HoaglandHoagland的配方，因地制宜调整演变而来。的配方，因地制宜调整演变而来。水：主要是水质的要求，研究目的用无离子水，生产目的
11、用雨水：主要是水质的要求，研究目的用无离子水，生产目的用雨水、井水或自来水。水、井水或自来水。营养元素化合物及辅助物质：营养元素化合物及辅助物质：营养液中含有植物必需的大量元素和微量元素的各种化合物。营养液中含有植物必需的大量元素和微量元素的各种化合物。还要注意控制沉淀的产生。还要注意控制沉淀的产生。pHpH控制在控制在5.55.56.56.5之间。其渗透之间。其渗透势一般为势一般为0.03MPa0.03MPa0.15MPa0.15MPa，以，以0.09MPa0.09MPa为最适宜。为最适宜。第九页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（四）无土栽培
12、技术（四）无土栽培技术3 3、营养液的管理、营养液的管理增增氧氧：方方法法有有搅搅拌拌（有有一一定定的的效效果果）、通通压压缩缩空空气气产产生生微微气气泡泡（效效果果好好，常常用用于于小小盆盆钵钵）、加加入入化化学学试试剂剂产产生生氧氧气气（效效果果好好但但价价格格昂昂贵）、循环流动法（效果尚好，生产上广泛使用）。贵）、循环流动法（效果尚好，生产上广泛使用）。水水分分和和养养分分的的调调整整：每每天天补补充充水水分分，数数量量以以植植物物的的长长势势、每每株株占占液液量量、耗耗水水快快慢慢而而定定。浓浓度度的的控控制制以以总总盐盐分分浓浓度度反反映映，用电导率表示。用电导率表示。pHpH的的调
13、调整整：最最好好用用平平衡衡的的配配方方，pHpH值值比比较较稳稳定定。上上升升时时用用H H2 2SOSO4 4或或HNOHNO3 3；下降使用；下降使用NaOHNaOH或或KOHKOH。液液温温的的调调整整：夏夏季季不不超超过过2828，冬冬季季不不低低于于1818，对对于于适适于于该该季季节栽培的大多数作物都是合适的。全面控制药用全天候温室。节栽培的大多数作物都是合适的。全面控制药用全天候温室。第十页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法（四）无土栽培技术（四）无土栽培技术4 4、无土栽培的优点、无土栽培的优点不受土地条件的限制不受土地条件的限
14、制改善作物品质改善作物品质节省水、肥节省水、肥便于工厂化生产便于工厂化生产第十一页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法无土栽培技术无土栽培技术第十二页，本课件共有73页二、植物必需的矿质元素及确定方法二、植物必需的矿质元素及确定方法无无土土栽栽培培技技术术第十三页，本课件共有73页三、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（一）（一）必需矿质元素的必需矿质元素的一般生理功能一般生理功能细胞结构物质的组成成分。细胞结构物质的组成成分。生命活动的调节者：如酶的成分和酶的活生命活动的调节者：如酶的成分和酶的活化剂、内源生理活性物质的组分
15、等化剂、内源生理活性物质的组分等起电化学作用：如渗透调节、起电化学作用：如渗透调节、离子浓度的平衡、离子浓度的平衡、稳定胶体及电荷中和等。稳定胶体及电荷中和等。第十四页，本课件共有73页三、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（二）各（二）各矿质矿质元素的主要生理功能元素的主要生理功能自学自学提要：举例（氮元素，提要：举例（氮元素，N N）根系根系吸收状态吸收状态：无机态（：无机态（NONO3 3-、NHNH4 4+）；有机态（如尿素）；有机态（如尿素）植植物物体体内内的的含含量量与与分分布布：水水稻稻（干干重重，1 13 3、）、大大豆豆（2.52.53.53.5、平均、
16、平均1.51.5）植植物物体体内内的的存存在在状状态态：蛋蛋白白氮氮（Pr Pr 16161818）；在在生生命命活活动动中占首要地位的生命元素。中占首要地位的生命元素。生理功能：生理功能：缺乏时缺乏时：病症是老叶首先开始变黄。：病症是老叶首先开始变黄。过量时过量时：叶片大而深绿，柔软披散，植物徒长。：叶片大而深绿，柔软披散，植物徒长。生生产产中中常常见见缺缺素素症症：缺缺CaCa时时生生长长点点死死亡亡，植植株株簇簇生生；缺缺FeFe时时果果树树发发生生“黄黄叶叶或或失失绿绿”；缺缺B B时时花花发发育育不不良良，植植株株易易“花花而而不不实实或或蕾蕾而而不不花花”；缺缺ZnZn时时果果树树
17、叶叶小小而而簇簇生生，易易得得“小小叶病叶病”第十五页，本课件共有73页四、植物缺乏矿质元素的诊断四、植物缺乏矿质元素的诊断（一）（一）诊断的要求诊断的要求 第一：要分清生理病害、病虫危害和其他因环境条件不第一：要分清生理病害、病虫危害和其他因环境条件不适而引起的病症。如病毒可引起植株矮化，出现花叶或适而引起的病症。如病毒可引起植株矮化，出现花叶或小叶症状；蚜虫为害后出现卷叶；红蜘蛛为害后出现红小叶症状；蚜虫为害后出现卷叶；红蜘蛛为害后出现红叶；缺水淹水后叶片发黄等很像缺素症。叶；缺水淹水后叶片发黄等很像缺素症。第二：确定生理病害后，再根据症状归类分析，确定诊第二：确定生理病害后，再根据症状归
18、类分析，确定诊断的方法。断的方法。第十六页，本课件共有73页四、植物缺乏矿质元素的诊断四、植物缺乏矿质元素的诊断（二）缺素症状诊断方法（二）缺素症状诊断方法化学分析诊断法化学分析诊断法：对植株和土壤的化学成分进行分析，与正：对植株和土壤的化学成分进行分析，与正常植株的成分进行比较。为减少工作量，可对缺素原因作初常植株的成分进行比较。为减少工作量，可对缺素原因作初步的诊断和分析。步的诊断和分析。病症诊断法病症诊断法：利用植物缺乏矿物质元素的病症检索表：利用植物缺乏矿物质元素的病症检索表进行检索和诊断。但要仔细分析其他的影响因素，综进行检索和诊断。但要仔细分析其他的影响因素，综合判断。合判断。加入
19、诊断法加入诊断法：经初步诊断后，补充加入植株缺乏的元素，：经初步诊断后，补充加入植株缺乏的元素，看病症是否消失。看病症是否消失。第十七页，本课件共有73页四、植物缺乏矿质元素的诊断四、植物缺乏矿质元素的诊断缺缺素素症症检检索索表表第十八页，本课件共有73页四、植物缺乏矿质元素的诊断四、植物缺乏矿质元素的诊断烟烟 草草 缺缺 素素 症症第十九页，本课件共有73页第二节第二节 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收一、生物膜与矿质吸收一、生物膜与矿质吸收二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理第二十页，本课件共有73页一、生物膜与矿质吸收一、生物膜与矿质
20、吸收（一）（一）膜的结构、化学成分膜的结构、化学成分结构：单位膜模型、流动镶嵌模型结构：单位膜模型、流动镶嵌模型膜的化学成分：脂类（磷脂、糖脂）、多糖、蛋白质（结构膜的化学成分：脂类（磷脂、糖脂）、多糖、蛋白质（结构蛋白、功能蛋白）蛋白、功能蛋白）(二二)膜的特性：透性（让物质通过）与选择透性（又称差别透性：膜的特性：透性（让物质通过）与选择透性（又称差别透性：水分子和脂溶性物质透性大，极性分子和大分子及离子透性小），水分子和脂溶性物质透性大，极性分子和大分子及离子透性小），体现在体现在溶质跨细胞传递的两个特点，即溶质跨细胞传递的两个特点，即积累积累（逆浓度吸收）与（逆浓度吸收）与选择性选择性
21、（吸收的离子不与溶液中的离子成例（吸收的离子不与溶液中的离子成例 ）吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓度梯度，即溶吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓度梯度，即溶质的化学势。质的化学势。吸收带电的离子取决于离子在膜两侧的电势梯度和化学势梯度，吸收带电的离子取决于离子在膜两侧的电势梯度和化学势梯度，两者合称为两者合称为电化学势梯度电化学势梯度。第二十一页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理根据矿质吸收对能量的需要与否分为：根据矿质吸收对能量的需要与否分为：（一）被动吸收（一）被动吸收（passive absorptionpassive
22、 absorption）（二）主动吸收（二）主动吸收（active absorptionactive absorption）（三）（三）胞饮作用胞饮作用（pinocytosispinocytosis）根据离子吸收的方式分为：根据离子吸收的方式分为：（一）（一）离子通道运输（离子通道运输（channel transport)channel transport)（二）（二）载体运输载体运输 (carrier transport)(carrier transport)（三）（三）离子泵运输（离子泵运输（ion pump transport)ion pump transport)（四）（四）胞饮作用胞
23、饮作用（pinocytosispinocytosis）第二十二页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收（一）被动吸收1.1.概念：指由于扩散作用或其他物理过程而进行的矿概念：指由于扩散作用或其他物理过程而进行的矿质元素吸收，是不消耗代谢能量的吸收过程，又称质元素吸收，是不消耗代谢能量的吸收过程，又称非代谢吸收。非代谢吸收。扩散作用扩散作用 (diffusion)(diffusion)2.2.被动吸收的方式被动吸收的方式 离子交换（离子交换（ion exchange)ion exchange)协助扩散（协助扩散（facilita
24、ted facilitated diffusion diffusion）第二十三页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收（一）被动吸收2.2.被动吸收的方式被动吸收的方式扩散作用扩散作用是指溶液中的分子或离子从浓度高的区域跨膜向浓度低的区是指溶液中的分子或离子从浓度高的区域跨膜向浓度低的区域转移的现象。域转移的现象。简简单单扩扩散散只只是是沿沿着着浓浓度度梯梯度度扩扩散散，不不涉涉及及电电势势梯梯度度。如如果果扩扩散的物质是带电荷的，则要考虑到化学势梯度和电势梯度。散的物质是带电荷的，则要考虑到化学势梯度和电势梯度。植植物物细
25、细胞胞内内存存在在较较高高的的负负电电荷荷，而而膜膜外外存存在在较较高高的的正正电电荷荷。当当细细胞胞放放到到溶溶液液中中时时，结结果果膜膜内内阳阳离离子子浓浓度度高高，比比外外面面溶溶液液高高得得多多的的原原因因是是什什么么？F.F.G.G.DonnanDonnan提提出出了了杜杜南南平平衡衡（Donnan Donnan epuilibriumepuilibrium）：假假设设扩扩散散之之后后溶溶液液的的体体积积不不变变。阳阳离离子子在在膜膜内内高高膜膜外外低低，阳阳离离子子可可与与阴阴离离子子结结合合。即即细细胞胞内内可可扩扩散散的的正正、负负离离子子浓浓度度乘乘积积等等于于细细胞胞外外可
26、可扩扩散散的的正正、负负离离子子浓浓度度乘乘积积时时的的平平衡衡称称为为杜杜南南平衡。平衡。NaNa内内NaNa外外ClCl外外ClCl内内第二十四页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理第二十五页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收（一）被动吸收2.2.被动吸收的方式被动吸收的方式离子交换离子交换：这是根系细：这是根系细胞经常发生的现象胞经常发生的现象,根系根系呼吸过程中产生的呼吸过程中产生的H H+与与 HCOHCO3 3-吸附于根系细胞原生吸附于根系细胞原生质表面质
27、表面,然后与土壤中的然后与土壤中的K K+(NH(NH4 4+)+)与与 SOSO4 42-2-交换并交换并进入原生质内进入原生质内第二十六页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收（一）被动吸收2.2.被动吸收的方式被动吸收的方式协协助助扩扩散散：小小分分了了物物质质经经膜膜转转运运蛋蛋白白顺顺浓浓度度梯梯度度或或电电化化学学梯梯度度跨跨膜的转运。膜转运蛋白可分为两大类：膜的转运。膜转运蛋白可分为两大类：离子通道离子通道和和载体载体。（1 1）离子通道理论离子通道理论认为：细胞质膜上有内在蛋白构成的圆形孔道，认为：细胞质膜上有
28、内在蛋白构成的圆形孔道，横跨膜的两侧，离子通道可由化学方式及电化学方式激活，控制横跨膜的两侧，离子通道可由化学方式及电化学方式激活，控制离子顺着浓度梯度和膜电位差，（即电化学势梯度）被动地和单离子顺着浓度梯度和膜电位差，（即电化学势梯度）被动地和单方向地垮质膜运输。方向地垮质膜运输。K K+、NaNa+、ClCl-、CaCa2+2+、NONO3-3-等离子通道。膜内在蛋白构成圆形孔道，横跨膜等离子通道。膜内在蛋白构成圆形孔道，横跨膜两侧。两侧。构象可随环境条件的改变而改变。在某些构象时其间会形成允许离子通过构象可随环境条件的改变而改变。在某些构象时其间会形成允许离子通过的孔，孔内带有电荷并填充
29、有水。的孔，孔内带有电荷并填充有水。孔的大小及孔内电荷等性质决定了通道转运离子的选择性，即一种通道常常只孔的大小及孔内电荷等性质决定了通道转运离子的选择性，即一种通道常常只允许某一种离子通过。允许某一种离子通过。离子的带电荷情况及其水合规模决定了离子在通道中扩散时的通透性的大小离子的带电荷情况及其水合规模决定了离子在通道中扩散时的通透性的大小第二十七页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收：（一）被动吸收：离子通道模型离子通道模型高高低低电化电化学势学势梯度梯度细胞外侧细胞外侧细胞内侧细胞内侧K+、Ca2+、Cl-每秒可运输每
30、秒可运输10107 7-10-108 8个离子个离子,比载体运输快比载体运输快10001000倍倍第二十八页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理膜膜片片钳钳技技术术第二十九页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（一）被动吸收（一）被动吸收2.2.被动吸收的方式被动吸收的方式：协助扩散协助扩散（2)2)载体理论载体理论认为：质膜上认为：质膜上的载体蛋白选择性地与质的载体蛋白选择性地与质膜一侧的物质结合，形成膜一侧的物质结合，形成载体载体-物质复合物，通过物质复合物，通过载体蛋白构象变化
31、透过载体蛋白构象变化透过质膜，把物质释放到质质膜，把物质释放到质膜的另一侧膜的另一侧 单向运输载体（单向运输载体（uniport uniport carriercarrier）能催化分子或）能催化分子或离子单方向的跨质膜运输。离子单方向的跨质膜运输。这类载体有这类载体有FeFe2 2、ZnZn2 2、MnMn2 2、CuCu2 2等离子的载等离子的载体体单向运输载体模型单向运输载体模型 被动吸收被动吸收低溶质梯度低溶质梯度高溶质梯度高溶质梯度电化学势梯度A A、载体开口于高溶质浓度的一侧，与溶质结合、载体开口于高溶质浓度的一侧，与溶质结合B B、载体催化溶质顺电化学势梯度跨膜运输、载体催化溶质
32、顺电化学势梯度跨膜运输FeFe2+2+、ZnZn2+2+、MnMn2+2+、CuCu2+2+第三十页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收（二）主动吸收1.1.概念：是指细胞利用呼吸释放的能量作功（即概念：是指细胞利用呼吸释放的能量作功（即ATPATP的水解）而逆着电化学势梯度吸收矿物质的过的水解）而逆着电化学势梯度吸收矿物质的过程，又称代谢性吸收。程，又称代谢性吸收。载体（蛋白）学说载体（蛋白）学说2.2.主动吸收的机理：主动吸收的机理：离子泵学说离子泵学说第三十一页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸
33、收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收（二）主动吸收2.2.主动吸收的机理主动吸收的机理载体（蛋白）学说载体（蛋白）学说:认为认为质膜上的载体蛋白质膜上的载体蛋白选择性选择性地与质膜一侧地与质膜一侧的物质结合，形成载体的物质结合，形成载体-物质复合物，通过物质复合物，通过载体蛋白载体蛋白构象的变构象的变化透过质膜，把物质释放到质膜的另一侧。化透过质膜，把物质释放到质膜的另一侧。同同向向运运输输器器（symportersymporter）：在在与与H H结结合合的的同同时时又又与与另另一一分分子子或或离离子子（如如ClCl、NONO3 3、POPO4 433、SOSO4 422、氨氨基
34、基酸酸、肽肽、蔗蔗糖糖、己糖）结合，向同一方向运输。己糖）结合，向同一方向运输。反反向向运运输输器器（antiporterantiporter）：在在与与H H结结合合后后再再与与其其他他分分子子或或离子（如离子（如NaNa 、K K+）结合，两者朝相反方向运输。）结合，两者朝相反方向运输。载体参与离子转运的证据：载体参与离子转运的证据：饱和效应饱和效应和和离子竞争性抑制离子竞争性抑制。第三十二页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收：载体（蛋白）学说（二）主动吸收：载体（蛋白）学说 Na+Cl-、NO3-、蔗糖、蔗糖第三十三
35、页，本课件共有73页（二）主动吸收（二）主动吸收2.2.主动吸收的机理主动吸收的机理离子泵学说离子泵学说：认为质膜上存在着：认为质膜上存在着ATPATP酶，其催化酶，其催化ATPATP水解释放出能量，水解释放出能量，驱动离子转运。植物细胞膜上的驱动离子转运。植物细胞膜上的离子泵主要有：质子泵和钙泵离子泵主要有：质子泵和钙泵质子泵质子泵（proton pump proton pump）：植物细胞对离子的吸收和运输是由膜上）：植物细胞对离子的吸收和运输是由膜上的生电质子泵推动的，生电质子泵亦称为的生电质子泵推动的，生电质子泵亦称为H HATPATP酶，工作过程是酶，工作过程是一种利用能量的逆着电化
36、学势梯度转运一种利用能量的逆着电化学势梯度转运H H的过程，所以它是主动的过程，所以它是主动运输，亦称初级主动运输（运输，亦称初级主动运输（primary active transportprimary active transport）；由）；由生电质子泵所建立的跨膜电化学势梯度又促进了细胞对矿物生电质子泵所建立的跨膜电化学势梯度又促进了细胞对矿物质的吸收，矿物质以这种方式进入细胞的过程是一种间接利质的吸收，矿物质以这种方式进入细胞的过程是一种间接利用能量的方式，称之为次级主动运输（用能量的方式，称之为次级主动运输（secondary active secondary active tran
37、sporttransport）。）。钙泵钙泵（calcium pumpcalcium pump）：亦称）：亦称CaCa2 2ATPATP酶，催化质膜内侧的酶，催化质膜内侧的ATPATP水水解释放出能量，驱动细胞内的钙离子泵出细胞。解释放出能量，驱动细胞内的钙离子泵出细胞。二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理第三十四页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收：离子泵学说（二）主动吸收：离子泵学说 I-I-H+P+H H+泵将泵将H H+泵出泵出细胞外侧细胞外侧K+（或其他阳离子）（或其他阳离子
38、）经经通道蛋白进入通道蛋白进入细胞内侧细胞内侧阴离子与阴离子与H+同向运同向运输进入输进入 I-I-I-I-H+H+H+H+H+K+K+K+K+H+H+H+ADP+PATP I-I-H+K+K+H+第三十五页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收：离子泵学说（二）主动吸收：离子泵学说第三十六页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（二）主动吸收（二）主动吸收3.3.主动吸收的特点主动吸收的特点有选择性有选择性逆浓度梯度逆浓度梯度消耗代谢能消耗代谢能第三十七页，本课件共有73
39、页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（三）（三）胞饮作用胞饮作用1.1.概念概念：物质吸附在质膜上，通过膜的内折而转移到：物质吸附在质膜上，通过膜的内折而转移到细胞内的吸收物质及液体的过程。细胞内的吸收物质及液体的过程。2.2.胞饮作用胞饮作用植物吸收矿物质、水分和其他物质的方式之植物吸收矿物质、水分和其他物质的方式之一，是一个主动和消耗能量的过程，一，是一个主动和消耗能量的过程，是一种非选择性是一种非选择性吸收。吸收。第三十八页，本课件共有73页二、植物细胞吸收矿质元素的二、植物细胞吸收矿质元素的 方式和机理方式和机理（三）（三）胞饮作用：胞饮作用：过
40、程及电镜图过程及电镜图第三十九页，本课件共有73页第三节第三节 植物体对矿质元素的吸收植物体对矿质元素的吸收一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根系吸收矿质元素的特点二、植物根系吸收矿质元素的过程二、植物根系吸收矿质元素的过程三、影响根系吸收矿物质的外部条件三、影响根系吸收矿物质的外部条件四、叶片营养四、叶片营养第四十页，本课件共有73页一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根系吸收矿质元素的特点(一一)对盐分吸收的区域性对盐分吸收的区域性：根尖的根尖的根毛区根毛区是植物根系吸收离子最活跃的区域是植物根系吸收离子最活跃的区域第四十一页，本课件共有73页一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根
41、系吸收矿质元素的特点（二）对盐分和水分的相对吸收（二）对盐分和水分的相对吸收对离子和水分的吸收是两个相对独立的过程对离子和水分的吸收是两个相对独立的过程相互联系相互联系：离子必须溶于水才能随着蒸腾流的上升被：离子必须溶于水才能随着蒸腾流的上升被吸收；离子吸收引起的水势下降又有利于根系的吸水吸收；离子吸收引起的水势下降又有利于根系的吸水相对独立相对独立：根部吸水以主要是以蒸腾引起的被动吸水：根部吸水以主要是以蒸腾引起的被动吸水为主，而对离子的吸收则以消耗能量的主动吸收为主；为主，而对离子的吸收则以消耗能量的主动吸收为主；而且植物的吸盐量和吸水量之间不存在直线依赖关系而且植物的吸盐量和吸水量之间不
42、存在直线依赖关系第四十二页，本课件共有73页一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根系吸收矿质元素的特点（三）对离子的选择性吸收（三）对离子的选择性吸收选择性的原因为：根系需要量大，载体或通道多，对离子吸收就多。选择性的原因为：根系需要量大，载体或通道多，对离子吸收就多。对同一溶液中不同离子的吸收差异对同一溶液中不同离子的吸收差异：例如水稻可吸收较多的：例如水稻可吸收较多的SiSi，但以较低的速度吸收但以较低的速度吸收CaCa和和MgMg；番茄以较高的速度吸收；番茄以较高的速度吸收CaCa和和MgMg，但，但几乎不吸收几乎不吸收SiSi。对溶液中同一盐阴阳离子吸收的差异对溶液中同一盐阴阳离子吸
43、收的差异：生理酸性盐生理酸性盐：植物对阳离子的吸收大于对阴：植物对阳离子的吸收大于对阴 离子的吸收，离子的吸收，使土壤溶液使土壤溶液pHpH值降低的盐类。如值降低的盐类。如(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4等等 生理碱性盐生理碱性盐：使植物对阴离子的吸收大于对阳离子的吸收，土壤溶液：使植物对阴离子的吸收大于对阳离子的吸收，土壤溶液pHpH值升高的盐类：如值升高的盐类：如NaNONaNO3 3、CaCa（NONO3 3）2 2等等 生理中性盐生理中性盐：植物对阴、阳离子的吸收量相等，不改变土壤：植物对阴、阳离子的吸收量相等，不改变土壤溶液的溶液的pHpH的盐类。如的盐类。如NHNH4 4N
44、ONO3 3等等第四十三页，本课件共有73页一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根系吸收矿质元素的特点（四）单盐毒害和离子对抗（四）单盐毒害和离子对抗单单盐盐毒毒害害（toxicity toxicity of of single single saltsalt）：溶溶液液中中只只有有一一种种离离子子对对植植物物起起毒毒害害作作用用的的现现象象，尽尽管管这这种种离离子子对对植植物物可可能能是是必必需需和和有有益益的。能够导致单盐毒害的盐分中，阳离子的毒害作用比阴离子明显的。能够导致单盐毒害的盐分中，阳离子的毒害作用比阴离子明显离离子子对对抗抗（ion ion antagonismantagon
45、ism）：在在发发生生单单盐盐毒毒害害的的溶溶液液中中，加加入入少少量量其其它它金金属属离离子子即即能能减减弱弱或或消消除除这这种种单单盐盐毒毒害害，离离子子之之间间的的这这种种作作用用称称之之为为离离子子拮拮抗抗（ion ion antagonismantagonism）。金金属属离离子子之之间间的的对对抗抗作作用用不不是是随随意意的的，一一般般元元素素周周期期表表中中不不同同族族金金属属元元素素的的离子间才有对抗作用，例如离子间才有对抗作用，例如NaNa+或或K K+可以对抗可以对抗BaBa2+2+或或CaCa2+2+平平衡衡溶溶液液（balanced balanced solutions
46、olution）：在在含含有有适适当当比比例例的的多多种种盐盐溶溶液液中中，各各种种离离子子的的毒毒害害作作用用被被消消除除，植植物物可可以以正正常常生生长长发发育育，这这种种对对植植物物生生长长没没有有毒毒害害作作用用的的溶溶液液称称为为平平衡衡溶溶液液。如如营营养养液液、海水、土壤溶液等。海水、土壤溶液等。第四十四页，本课件共有73页一、植物根系吸收矿质元素的特点一、植物根系吸收矿质元素的特点第四十五页，本课件共有73页二、植物根系吸收矿质元素的过程二、植物根系吸收矿质元素的过程（一）离子被吸附在根细胞（一）离子被吸附在根细胞表面表面非代谢性交换吸附非代谢性交换吸附对对游离和吸附态矿质游离
47、和吸附态矿质，根细，根细胞表面的胞表面的H H+和和HCOHCO3 3-与土壤溶与土壤溶液中的阳离子和阴离子交液中的阳离子和阴离子交换吸附。不需要能量，吸换吸附。不需要能量，吸附速度快。有附速度快。有接触交换接触交换和和间接交换间接交换两种方式两种方式对对难溶性盐难溶性盐，根部释放的有，根部释放的有机酸（柠檬酸、苹果酸等）机酸（柠檬酸、苹果酸等）和碳酸溶解后吸收，例如岩和碳酸溶解后吸收，例如岩缝中的树木和地衣等缝中的树木和地衣等间接交换接触交换第四十六页，本课件共有73页二、植物根系吸收矿质元素的过程二、植物根系吸收矿质元素的过程（二二）离离子子进进入入根根部部内内部部：根根毛毛表表皮皮皮皮层
48、层内内皮皮层层木木质质部薄壁组织部薄壁组织质外体质外体途径：途径：离子通过自由空间迅速达到内皮层离子通过自由空间迅速达到内皮层共共质质体体途途径径：内内皮皮层层上上有有凯凯氏氏带带，离离子子和和水水不不能能通通过过，离离子子和和水必须转入共质体进入木质部薄壁细胞。水必须转入共质体进入木质部薄壁细胞。根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织第四十七页，本课件共有73页二、植物根系吸收矿质元素的过程二、植物根系吸收矿质元素的过程（三）离子进入导管：经过（三）离子进入导管：经过共质体共质体途径进入导管的过程途径进入导管的过程一种观点认为离子从薄壁细胞一
49、种观点认为离子从薄壁细胞被动被动地随水流扩散进入导管地随水流扩散进入导管另一种观点认为离子在另一种观点认为离子在ATPATP的作用下的作用下主动主动地有选择性地进入导管地有选择性地进入导管第四十八页，本课件共有73页三、影响根系吸收矿物质的外部条件三、影响根系吸收矿物质的外部条件土壤温度土壤温度高温低温均抑制高温低温均抑制土壤通气状况土壤通气状况OO2 2充足，有利呼吸吸收充足，有利呼吸吸收土壤溶液浓度土壤溶液浓度:浓度低时随浓度升高而升高，浓度高时则无紧密浓度低时随浓度升高而升高，浓度高时则无紧密关系关系土壤溶液的土壤溶液的pHpH（最适（最适pHpH为为5.5 6.55.5 6.5）（1
50、1）直接影响细胞质蛋白质的带电性）直接影响细胞质蛋白质的带电性来影响离子吸附来影响离子吸附 (2)(2)间接影响矿物质的溶解性：碱性环境，间接影响矿物质的溶解性：碱性环境，FeFe、CaCa、MgMg、CuCu等呈等呈不溶态，植物的利用量少；酸性环境，不溶态，植物的利用量少；酸性环境，FeFe、CaCa、MgMg、CuCu等等易溶解，易被雨水淋走易溶解，易被雨水淋走 (3)(3)间接影响土壤微生物的活动间接影响土壤微生物的活动离子间的相互作用：相互竞争，如离子间的相互作用：相互竞争，如BrBr、I I对对ClCl有竞争；相互有竞争；相互促进，如促进，如P P可促进可促进N N、K K的吸收的吸