2010年二月5日矿质元素作用.doc

第五章 植物矿质营养 【目的要求】学习本章的目的重点在于了解矿质营养对植物的生命活动及其生长发育的重要作用；植物根系对土壤中矿质营的吸收利用及其体内运输；各种因素对植物吸收利用矿质营的影响。在了解植物需肥规律的基础上，力争做到合理施肥，以夺取农业生的丰产丰收。【重点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化3、合理施肥的生理学基础【难点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化 第一节 植物必需的矿质元素 一、植物体内的元素植物灰分含量因不同植物、器官及不同环境的影响而异，一般水生植物的灰分含量最低，约占干重的1%；而盐生植物则最高，可达45%以上；大部分中生植物为5%～15%。不同器官之间，以叶子的灰分含量最高；老年的植株或部位的含量大于幼年的植株或部位。环境条件对植物灰分含量有很大影响，凡在养分含量较高，质地良好的土壤中栽培的作物其灰分含量都较高。植物体内的矿质元素种类很多，已发现60种以上的元素存在于不同植物中，其中较普遍的有十余种。二、植物必需的矿质元素及其确定方法根据人工培养的结果，要确定哪些元素是植物必需的有几条标准：（1）如无该元素则植物生长发育不正常，不能完成其生活史；（2）植物缺乏该元素时呈现出特有的病症，而加入该元素后则逐渐转向正常，且其功能不能用其他元素代替；（3）对植物营养的功能是直接的而非由于改善了土壤或培养基条件所致。根据植物对必需元素需要量的多少，可将必需元素分为大量元素（氮、磷、钾、钙、镁、硫）及微量元素（铁、硼、锰、锌、铜、钼、氯、钠）两大类。这两类元素都是植物正常生长发育不可缺少的，只是其需要量不同而已。用含有一定量植物所需养分的水溶液培养植物的方法称为溶液培养法或水培法；也可在石英砂或蛭石中加入溶液进行培养，这种方法称为砂培法；砂培中的砂只起固定植物的作用，必需养分仍由溶液提供。三、植物各种必需的矿质元素的生理作用及其缺乏病症（一）大量元素1．氮氮是蛋白质、核酸和磷脂的组成成分，故为各种细胞器及新细胞形成所必需。在细胞内担负遗传信息传递的核酸以及参与生物氧化和能量代谢的物质如ATP、NAD、NADP、FAD等都是含氮物质，所以，氮是构成生命的物质基础。缺氮时，植物细胞分裂及伸长受抑制，生长发育停滞，分枝或分蘖受阻，叶少而小，植株瘦弱。由于叶绿素合成受抑制而使叶呈黄白色；失绿叶片一般无斑点，但有些植物如玉米、番茄、油菜缺氮时蛋白质含量的减少而碳水化合物及花色素苷相对积累量较多，故缺氮植株也可带红紫色。由于氮化合物在植物体内容易转移，老叶中含氮化合物如叶绿素、蛋白质等的分解产物转移到幼叶后，在幼叶内又合成新的含氮化合物，故缺氮症状常从较老的叶片开始，逐渐向幼叶扩展；下部较老叶片易于早衰、脱落。缺氮植株的根系较细长，根量较少。氮素过多则引起徒长，叶大而薄，茎秆柔嫩，抗病虫害能力减弱。2．磷 通常磷呈正磷酸盐(H2PO-4)形式被植物吸收。磷是核酸同核蛋白的组成成分，故在细胞分裂及遗传信息的传递中有着重要功能。磷在植物能量代谢中有特别重要的作用。它参与光合磷酸化及氧化磷酸化作用，使ADP+Pi ATP，将能量贮备在高能磷酸键中，当ATP水解时能量又释放出来，可用于生物合成及其他需能过程。磷还是辅酶I(NAD)、辅酶Ⅱ(NADP)及黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)的组成成分。故在氧化还原过程及硝酸盐还原等过程中执行着重要功能。磷在碳水化合物代谢中有重要功能，光合作用在电子传递及光合磷酸化中形成的“同化力”（ATP及NADPH）均为含磷化合物，卡尔文循环中的糖都是糖的磷酸酯，光合作用中从磷酸丙糖形成蔗糖和淀粉都要通过含磷化合物，在C4植物光合碳同化中也要通过含磷化合物。由于磷广泛地参与植物代谢过程，故缺磷时植物代谢过程受抑制，植株瘦小，茎叶由暗绿色渐转为带紫红色，分枝或分蘖少；较直立；延迟成熟，果实、种子少且不饱满。磷易于再利用，故缺乏时病症常从下部较老叶片开始，逐渐向幼叶扩展。3．钾 土壤中有KCl，K2SO4等盐类存在，这些盐在水中解离后游离出钾离子，进入根部。钾与氮和磷不同，它不是细胞的组成成分，主要是以离子态存在于细胞内，它是很多酶的活化剂。目前已知K+在细胞内可作为60多种酶的活化剂,例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、琥珀酰CoA合成酶、谷氨酰半胱氨酸合成酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、丙酮酸激酶、果糖激酶等。故钾在蛋白质代谢、碳水化合物代谢及呼吸作用中有重要功能。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。根内，K+从薄壁细胞转运至导管，降低导管中溶液的水势，使水分能从根表面沿水势梯度转运到木质部导管。K+还能调节气孔开闭，从而调节蒸腾作用。钾肥供应充分的植物其叶片在夏季烈日下亦不易失水，并保持一定的光合速率，而缺钾植株叶片在同样条件下