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1、第三章植物的矿质营养本讲稿第一页，共六十三页吸收吸收转运转运同化同化矿质矿质营养营养 收多收少收多收少在于肥在于肥!本讲稿第二页，共六十三页l 确定确定必需元素必需元素标准、方法及一般生理作用标准、方法及一般生理作用 lN N、P P、K K、CaCa、MgMg、FeFe、B B、ZnZn的生理作用及元素的生理作用及元素缺乏症缺乏症l细胞被动及主动吸收矿质元素的概念细胞被动及主动吸收矿质元素的概念,膜传递膜传递蛋白与离子的运转蛋白与离子的运转 l吸收矿质元素的过程、特点及影响因素吸收矿质元素的过程、特点及影响因素 l合理施肥的生理依据合理施肥的生理依据 本章要求：本章要求：本讲稿第三页，共六十
2、三页讲授内容讲授内容第一节第一节 植物体的必需元素及其作用植物体的必需元素及其作用第二节第二节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收第三节第三节 矿质元素在植物体内的运输与分配矿质元素在植物体内的运输与分配第四节第四节 合理施肥的生理基础合理施肥的生理基础本讲稿第四页，共六十三页第一节第一节 植物体内的必需元素植物体内的必需元素 及其作用及其作用本讲稿第五页，共六十三页一、植物体内的元素一、植物体内的元素l挥发性元素挥发性元素l灰分元素灰分元素(矿质元素）矿质元素）l研究方法研究方法-灰分分析法灰分分析法-70多种多种植物植物材料材料105600水分水分(10%-95%)干物质干物质(5%
3、-90%)有机物有机物（90-95%)挥发挥发残渣残渣灰分灰分(5-10%)N本讲稿第六页，共六十三页二、植物必需的矿质元素二、植物必需的矿质元素(一一)必需元素必需元素(essential element)的概念的概念l不可缺少性不可缺少性l不可替代性不可替代性l直接功能性直接功能性-植物生长发育必不可少的元素植物生长发育必不可少的元素 确定必需元素的三条标准确定必需元素的三条标准-P75本讲稿第七页，共六十三页1.大量元素：约占物体干重的大量元素：约占物体干重的0.1%以上以上 包括包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 9种种包括包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni 8种
4、种2.微量元素：约占植物体干重的微量元素：约占植物体干重的0.01%以下以下目前已确定目前已确定17种必需元素种必需元素大量元素大量元素微量元素微量元素P76本讲稿第八页，共六十三页(二二)确定植物必需矿质元素的方法确定植物必需矿质元素的方法 P73 P73 溶液培养法溶液培养法（水培法）（水培法）砂基培养法砂基培养法气培法气培法本讲稿第九页，共六十三页三、植物必需元素的生理作用三、植物必需元素的生理作用构成细胞结构成分构成细胞结构成分 生命活动的调节者生命活动的调节者电化学作用电化学作用参与细胞信号转导参与细胞信号转导 概括为：概括为：P76本讲稿第十页，共六十三页l蛋白质、酶、核酸、磷脂蛋
5、白质、酶、核酸、磷脂l某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱某些植物激素、维生素、光敏素、生物碱l叶绿素叶绿素l高能磷酸化合物高能磷酸化合物(ATP、UTP、GTP、CTP等等)l辅酶和辅基辅酶和辅基(CoA、CoQ、NADP+、FAD等）等）1、氮、氮-生命元素生命元素 P76(1)生理作用生理作用本讲稿第十一页，共六十三页生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：叶菜类作物多施一些氮肥叶菜类作物多施一些氮肥（2）元素缺乏症）元素缺乏症矮小，瘦弱，分蘖少，叶小矮小，瘦弱，分蘖少，叶小叶片发黄或发红，均匀黄化叶片发黄或发红，均匀黄化下部叶片下部叶片本讲稿第十二页，共六十
6、三页l细胞膜与细胞核的成分细胞膜与细胞核的成分l参与光合作用等代谢参与光合作用等代谢l维持细胞渗透势维持细胞渗透势（1）生理作用）生理作用2、磷、磷 P76-77（2）元素缺乏症）元素缺乏症生长受阻：生长受阻：黄化失绿：黄化失绿：病症首发部位：病症首发部位：矮小，分蘖少矮小，分蘖少叶片呈暗绿或紫红叶片呈暗绿或紫红下部叶片下部叶片本讲稿第十三页，共六十三页 3、钾、钾 P77（1)生理作用生理作用（2）元素缺乏症）元素缺乏症l茎杆柔弱茎杆柔弱l叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩叶片缺绿，叶缘枯焦，皱缩l叶脉间有坏死斑点叶脉间有坏死斑点l首先出现在首先出现在老叶老叶上上 l酶的活化剂酶的活化剂l调节水分代谢
7、调节水分代谢 l促进糖类的合成与运输促进糖类的合成与运输l提高抗旱性提高抗旱性马铃薯，甘薯马铃薯，甘薯钾肥需要量多钾肥需要量多 本讲稿第十四页，共六十三页NPK本讲稿第十五页，共六十三页 4、钙、钙 P77（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症生长缓慢生长缓慢叶尖出现钩状叶尖出现钩状,随后坏死随后坏死首先表现在首先表现在上部上部幼叶上幼叶上构成细胞壁构成细胞壁 参与信号转导参与信号转导(不出现缺绿不出现缺绿)本讲稿第十六页，共六十三页 5、镁、镁 P77（1）生理作用生理作用（2）元素缺乏症）元素缺乏症&叶绿素的组成成分叶绿素的组成成分&许多酶的活化剂许多酶的活化剂&叶脉间失绿
8、叶脉间失绿&严重时可形成坏死斑块严重时可形成坏死斑块&老叶首先表现缺素症老叶首先表现缺素症本讲稿第十七页，共六十三页 6、铁、铁 P77（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症|叶绿素合成所必需叶绿素合成所必需|参与光合作用参与光合作用|脉间失绿黄化脉间失绿黄化|严重时整个叶片变为黄白色严重时整个叶片变为黄白色|症状首先出在症状首先出在幼叶幼叶本讲稿第十八页，共六十三页l促进糖分在植物体内的运输促进糖分在植物体内的运输l促进花粉萌发和花粉管生长促进花粉萌发和花粉管生长7.硼硼 P78（1）生理作用）生理作用 （2）元素缺乏症）元素缺乏症油菜油菜“花而不实花而不实”小麦小麦“穗而不
9、实穗而不实”棉花棉花“蕾而不花蕾而不花”本讲稿第十九页，共六十三页8.8.锌锌 P78 P78 色氨酸合成酶的组分色氨酸合成酶的组分果树果树“小叶病小叶病”本讲稿第二十页，共六十三页 P：生长缓慢：生长缓慢,茎叶暗绿或呈紫红色茎叶暗绿或呈紫红色 K：生长缓慢，茎柔弱，叶尖及边缘焦枯：生长缓慢，茎柔弱，叶尖及边缘焦枯 N：生长缓慢：生长缓慢,叶色失绿发黄叶色失绿发黄Ca：叶尖弯钩状，生长点枯死：叶尖弯钩状，生长点枯死Mg：脉间失绿，出现坏死斑点：脉间失绿，出现坏死斑点Fe：脉间失绿，新叶发黄或发白：脉间失绿，新叶发黄或发白Zn：果树小叶病：果树小叶病B：花而不实，穗而不实：花而不实，穗而不实本讲
10、稿第二十一页，共六十三页P78-79本讲稿第二十二页，共六十三页用人工配制的植物培养液培植黄瓜，若过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，颜色一段时间，营养液中缺少镁，颜色首先由首先由绿变黄的是绿变黄的是：课堂练习课堂练习 A、茎尖、茎尖B、新生叶、新生叶C、植株中部叶片、植株中部叶片 D、植株下部叶片、植株下部叶片本讲稿第二十三页，共六十三页根根据据下下述述缺缺素素症症状状，你你能能判判断断出出各各培培养养缸缸中中最最可可能能缺乏的元素吗？缺乏的元素吗？A老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，老叶叶尖和叶缘呈枯焦状，叶片上有褐色斑点。叶片上有褐色斑点。老叶叶脉间失绿，叶脉清晰可见。
11、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老叶失绿，但失绿叶片的色泽较为均一。为均一。BC本讲稿第二十四页，共六十三页第二节第二节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收一、植物一、植物细胞细胞对矿质元素的吸收对矿质元素的吸收二、植物二、植物根系根系对矿质元素的吸收对矿质元素的吸收三、植物三、植物叶片叶片对矿质元素的吸收对矿质元素的吸收本讲稿第二十五页，共六十三页J与离子的跨膜运输有关与离子的跨膜运输有关一、植物一、植物细胞细胞对矿质元素的吸收对矿质元素的吸收被动吸收被动吸收 主动吸收主动吸收J根据跨膜运输是否消耗能量，可分为：根据跨膜运输是否消耗能量，可分为：-主要方式主要
12、方式本讲稿第二十六页，共六十三页（一）被动吸收（一）被动吸收1.概念概念 P81 2.动力动力不耗能不耗能顺顺-电化学势梯度或浓度梯度电化学势梯度或浓度梯度3.形式形式本讲稿第二十七页，共六十三页l单纯扩散单纯扩散 P81l易化扩散易化扩散 P82直接跨膜直接跨膜小分子物质小分子物质-CO2，NH3等等借助借助膜转运蛋白膜转运蛋白完成完成通道蛋白和载体蛋白通道蛋白和载体蛋白通道蛋白通道蛋白载体蛋白载体蛋白离子泵离子泵p88本讲稿第二十八页，共六十三页 离子通道离子通道 P82 l是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白是有选择功能的跨膜两侧的孔道蛋白l离子通道对离子的门控作用离子通道对离子的门控作用载
13、体蛋白载体蛋白 P83l与离子进行特异结合，并通过构象变化将离子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。进行跨膜运输的蛋白质。l饱和效应与竞争现象饱和效应与竞争现象 本讲稿第二十九页，共六十三页1.概念概念 P85 耗能耗能逆逆2.形式形式（二）主动运输（二）主动运输 本讲稿第三十页，共六十三页转运蛋白转运蛋白 H+-ATP酶（酶（H+泵）泵）载体蛋白载体蛋白动力动力 ATP H+电化学势梯度电化学势梯度转运转运 一种离子一种离子 两种离子两种离子离子离子 （主要是（主要是H+）（H+和其它离子）和其它离子）初级主动转运初级主动转运 次级主动转运次级主动转运 共运输共运输
14、本讲稿第三十一页，共六十三页被动吸收被动吸收主动吸收主动吸收不需要能量不需要能量顺电化学势顺电化学势梯度梯度需要能量需要能量逆电化学势逆电化学势梯度梯度1.单纯扩散单纯扩散1.初级主动初级主动运输运输H+-ATPase泵泵 ATP H+2.易化扩散易化扩散通道运输通道运输2.次级主动次级主动运输运输 载体蛋白载体蛋白 H+载体运输载体运输 共转运共转运通道蛋白通道蛋白-吸收吸收载体蛋白载体蛋白-吸收吸收质子泵质子泵-吸收吸收主动主动+被动被动被动被动主动主动本讲稿第三十二页，共六十三页胞饮作用胞饮作用 P88本讲稿第三十三页，共六十三页二、植物根系对矿质元素的吸收二、植物根系对矿质元素的吸收（
15、一）根系吸收矿质元素的特点（一）根系吸收矿质元素的特点 （二）根系吸收矿质元素的过程（二）根系吸收矿质元素的过程（三）影响矿质吸收的外界条件（三）影响矿质吸收的外界条件 （温、气、浓度、（温、气、浓度、PH）本讲稿第三十四页，共六十三页（一）根系吸收矿质元素的特点（一）根系吸收矿质元素的特点1、吸盐和吸水是、吸盐和吸水是既相关又相对立既相关又相对立的关系的关系对立：对立：相关：相关：l吸收部位相同吸收部位相同l吸收的相互促进吸收的相互促进l吸收不成比例吸收不成比例l吸收机理不同吸收机理不同l分配去向不同分配去向不同 水水 离子离子被动吸收被动吸收 主动吸收主动吸收蒸腾旺盛蒸腾旺盛 生长旺盛生长
16、旺盛本讲稿第三十五页，共六十三页2、根系对离子吸收的选择性、根系对离子吸收的选择性l同一溶液中同一溶液中不同离子不同离子的选择性吸收的选择性吸收l同一盐中同一盐中阳离子和阴离子的阳离子和阴离子的选择性吸收选择性吸收生理酸性盐生理酸性盐生理碱性盐生理碱性盐生理中性盐生理中性盐阳离子阳离子 阴离子阴离子 例如例如少少 多多 NaNO3多多 少少 （NH4）2SO4 相等相等 NH4NO3生产生产 铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐本讲稿第三十六页，共六十三页3、单盐毒害和离子对抗、单盐毒害和离子对抗 P89|单盐毒害单盐毒害|离子颉抗离子颉抗(离子对抗离子对抗)|平衡溶液：平衡溶液：P90单盐溶液单盐溶液 概念
17、概念异价金属离子异价金属离子 NaCl+KCl+CaCl2NaClNaCl+CaCl2CaCl2本讲稿第三十七页，共六十三页l离子吸附在根表离子吸附在根表l离子进入根内部离子进入根内部l离子进入导管离子进入导管（二）根系吸收矿质元素的过程（二）根系吸收矿质元素的过程根根本讲稿第三十八页，共六十三页1.离子吸附在根表离子吸附在根表l土粒吸附的离子土粒吸附的离子同荷等同荷等价价间接交换间接交换接触（直接）交换接触（直接）交换l土壤溶液中的离子土壤溶液中的离子交换吸附交换吸附根根本讲稿第三十九页，共六十三页间间接接交交换换直接交换直接交换本讲稿第四十页，共六十三页2.离子进入根内部离子进入根内部l质
18、外体途径质外体途径 l共质体途径共质体途径 质外体质外体-共质体共质体-质外体质外体主动吸收为主主动吸收为主本讲稿第四十一页，共六十三页导管导管3.离子进入导管离子进入导管薄壁细胞薄壁细胞离子离子l被动被动进入导管进入导管l主动主动进入导管进入导管本讲稿第四十二页，共六十三页l吸附吸附l进根内部进根内部l进导管进导管根系吸收矿质元素的过程根系吸收矿质元素的过程本讲稿第四十三页，共六十三页1.温度温度（三）影响根系吸收矿质元素的因素（三）影响根系吸收矿质元素的因素离子扩散减慢离子扩散减慢 影响影响酶的活性酶的活性,影响各影响各种代谢。种代谢。原生质黏性增大原生质黏性增大低温抑制离子吸收低温抑制离
19、子吸收高温抑制离子吸收高温抑制离子吸收加速加速根尖老化根尖老化，吸收面，吸收面积减少。积减少。酶钝化酶钝化,影响各种代谢。影响各种代谢。原生质透性增加原生质透性增加，离子，离子渗漏到环境中去。渗漏到环境中去。本讲稿第四十四页，共六十三页3.土壤溶液浓度土壤溶液浓度4.土壤溶液土壤溶液PH值值2.通气状况通气状况直接影响直接影响：影响到根系的带电状况：影响到根系的带电状况酸性环境中酸性环境中,根系带正电状态根系带正电状态,吸收阴离子吸收阴离子碱性环境中碱性环境中,根系带负电状态根系带负电状态,吸收阳离子吸收阳离子间接影响间接影响：影响到离子有效性：影响到离子有效性5.其它其它生产生产本讲稿第四十
20、五页，共六十三页三、植物叶片对矿质元素的吸收三、植物叶片对矿质元素的吸收 P941.概念概念角质层角质层 外连丝外连丝 表皮细胞表皮细胞质膜质膜叶肉细胞叶肉细胞 其他部位其他部位 主动或被动吸收主动或被动吸收气孔气孔角质层角质层连接连接细胞壁细胞壁与与质膜质膜的纤丝的纤丝2.方式方式（主要）（主要）本讲稿第四十六页，共六十三页l不能代替根部施肥不能代替根部施肥l对角质层厚的叶片效果较差对角质层厚的叶片效果较差 l喷施浓度稍高喷施浓度稍高,易造成叶片伤害易造成叶片伤害 优点：优点：l用肥省用肥省l肥效快肥效快l补充养料的不足补充养料的不足 不足之处：不足之处：本讲稿第四十七页，共六十三页第三节第
21、三节 矿质元素在体内的运输与分配矿质元素在体内的运输与分配 本讲稿第四十八页，共六十三页一、运输形式一、运输形式 有机有机N（aa和酰胺）和酰胺）N PS主要形式主要形式其它形式其它形式 无机无机N（NO3-）无机无机P（PO43-）有机有机P（G-6-P）无机无机S(SO42-)有机有机S(Met)离子离子金属元素金属元素本讲稿第四十九页，共六十三页二、运输途径与速度二、运输途径与速度 S6S5S4S3S2S1BA42K本讲稿第五十页，共六十三页韧皮部韧皮部 木质部木质部处理处理韧皮部韧皮部 木质部木质部处理处理部位部位（有蜡质）（有蜡质）S6 11.6 119S5 0.9 122S4 87
22、 69 0.7 112S3 0.3 98S2 0.3 108S1 20.0 113A 64 56 43 47B 74 67 84 5842K在柳茎中的分布（在柳茎中的分布（mg.L-1)本讲稿第五十一页，共六十三页（1）根系根系吸收的吸收的42K通过木质部的导管通过木质部的导管向上向上 运输运输（2）存在）存在横向横向运输运输结结 论论运输速度：运输速度：30-100cm.h-1（3 3）叶部叶部吸收的矿质主要是通过韧皮部吸收的矿质主要是通过韧皮部向下向下 运输运输,也有横向运输。也有横向运输。本讲稿第五十二页，共六十三页三、分配与再分配三、分配与再分配 N、P、K、Mg、Zn Ca、Fe、M
23、nCu、Mo、B、Cl、S 参与循环的元素参与循环的元素 不参与循环的元素不参与循环的元素形成不稳形成不稳定的化合物定的化合物形成稳定的形成稳定的化合物化合物缺乏病症首缺乏病症首先出现在先出现在老叶老叶上上缺乏病症首缺乏病症首先出现在先出现在新叶新叶上上可再利用可再利用元素元素不可再利不可再利用元素用元素本讲稿第五十三页，共六十三页第四节第四节 合理施肥的生理基础合理施肥的生理基础本讲稿第五十四页，共六十三页l禾谷类作物：禾谷类作物：N、P、K l豆科作物：豆科作物：P、K,少少N l叶菜类：叶菜类：N l块茎、块根类：块茎、块根类：P、K l食用大麦：多食用大麦：多N l酿酒大麦：少酿酒大麦
24、：少N1、不同作物需肥不同、不同作物需肥不同一、作物的需肥特点一、作物的需肥特点本讲稿第五十五页，共六十三页2、作物不同、作物不同,需肥形态不同需肥形态不同铵态氮铵态氮硝态氮硝态氮水稻水稻铵态铵态N有利于有利于芳香油的形成芳香油的形成硝态硝态N有利于有利于有机酸的形成有机酸的形成烟烟草草本讲稿第五十六页，共六十三页3、不同生育时期需肥不同、不同生育时期需肥不同l养分临界期养分临界期对养分缺乏最敏感、对养分缺乏最敏感、最易受害的时期最易受害的时期 l营养最大效率期营养最大效率期对施肥的营养效对施肥的营养效果最好的时期果最好的时期 l需肥规律需肥规律少少-多多-少少（苗期）（苗期）（生殖生长期）（
25、生殖生长期）本讲稿第五十七页，共六十三页生长中心生长中心生长中心随生长期的变化而变化生长中心随生长期的变化而变化4、生长中心需肥量最大、生长中心需肥量最大分蘖期分蘖期孕穗期孕穗期腋芽腋芽小穗小穗：生长较快，需肥量较大的部位：生长较快，需肥量较大的部位本讲稿第五十八页，共六十三页1、形态指标（叶色、长相）、形态指标（叶色、长相）二、合理施肥的指标二、合理施肥的指标 N肥肥 充足充足生长快生长快,叶片大叶片大,叶色浓叶色浓,株形松散株形松散 N肥肥 不足不足生长慢生长慢,叶短而直叶短而直,叶色变淡叶色变淡,株形紧凑株形紧凑本讲稿第五十九页，共六十三页2、生理指标、生理指标T营养元素含量营养元素含量
26、T叶绿素含量叶绿素含量T酶活性酶活性T酰胺与淀粉含量酰胺与淀粉含量缺铁缺铁,过氧化物酶活性下降过氧化物酶活性下降缺钼缺钼,硝酸还原酶活性下降硝酸还原酶活性下降缺缺N引起水稻叶引起水稻叶鞘中淀粉积累鞘中淀粉积累N肥肥本讲稿第六十页，共六十三页组织中养分浓度组织中养分浓度低于低于临界浓度临界浓度，就预示着应及时就预示着应及时补充肥料。补充肥料。本讲稿第六十一页，共六十三页三、合理施肥增产的原因三、合理施肥增产的原因（一）生理基础（一）生理基础-提高光合性能提高光合性能（二）生态基础（二）生态基础-改善生态环境改善生态环境l扩大光合面积扩大光合面积l提高光合能力提高光合能力l延长光合时间延长光合时间l促进光合产物运输与分配促进光合产物运输与分配提高土温；降低土壤酸度；改良土壤结构提高土温；降低土壤酸度；改良土壤结构本讲稿第六十二页，共六十三页矿质营养总结矿质营养总结v吸收吸收v运输运输l细胞的吸收细胞的吸收l根系的吸收根系的吸收l叶片的吸收叶片的吸收l形式，途径，再分配形式，途径，再分配l应用应用l理论理论-合理施肥合理施肥作物需肥规律作物需肥规律施肥指标施肥指标增产原因增产原因必需元素必需元素概念概念标准标准种类种类研究方法研究方法生理功能生理功能缺素症缺素症主动，被动主动，被动特点，过程，影响特点，过程，影响概念，特点概念，特点本讲稿第六十三页，共六十三页