第二章 植物的矿质营养

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1、第二章植物的矿质营养一、教学时数计划教学时数10学时。其中理论课6学时，实验课4学时。二、教学大纲基本要求1.了解高等植物矿质营养的概念、研究历史、植物必需元素的名称及其在植物体内的生理作用、植物缺乏必需元素所出现的特有症状；2.理解营养离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义；3.了解NO3-、NH4+在植物体内的同化过程、同化部位，以及营养物质在体内的运输方式；4.了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、作物生产与矿质营养的密切关系并理解合理施肥的生理基础，能够提出合理施肥

2、的措施。（一）重点1．必需元素及其生理作用、养分的可利用形态、缺素症状。2．离子跨膜运输的方式及机理。3．植物根系吸收矿质养分过程、特点及环境因素对植物吸收矿质养分的影响；4．N素的同化过程。5．农业生产中合理施肥的生理基础。(二)难点1．营养离子跨膜运输的方式及机理。2．N素的同化过程。3．缺素症状的诊断。教学大纲基本要求了解高等植物矿质营养的概念、研究历史、植物必需元素的名称及其在植物体内的生理作用、植物缺乏必需元素所出现的特有症状；理解营养离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根

3、外营养的意义；了解NO3-、NH4+在植物体内的同化过程、同化部位，以及营养物质在体内的运输方式；了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、作物生产与矿质营养的密切关系并理解合理施肥的生理基础，能够提出合理施肥的措施。本章内容提要14/14    植物对矿质元素的吸收、转运和利用（同化）是植物矿质营养的基本内容。通过溶液培养法，现已确定碳、氧、氢、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍17种元素为植物的必需元素。除碳、氧、氢外，其余14种元素均为植物所必需的矿质元素。这些元素又可分为大量元

4、素(≥0.1%DW)和微量元素(≤0.01%DW)。植物所必需的元素的标准有3个。除必需元素外，还有一些元素为有益元素和稀土元素。    植物必需的矿质元素在植物体内有三方面的生理作用：（1）是细胞结构物质的组成成分；（2）参与调节酶的活动；（3）起电化学作用和渗透调节作用。必需矿质元素功能各异，相互间一般不能代替，当缺乏某种必需元素时，植物会表现出特定的缺素症。    植物细胞对矿质元素的吸收有三种方式：被动吸收、主动吸收和胞饮作用。植物细胞对矿质的吸收主要与溶质的跨膜传递有关，跨膜传递的方向取决

5、于溶质在膜两侧的电、化学势梯度。溶质顺其电化学势梯度进行转移称为扩散。扩散不需要消耗代谢能量，属于被动吸收，包括简单扩散与协助扩散。溶质逆其电化学势梯度进入细胞，为主动吸收。主动吸收消耗代谢能量，具有选择性、饱和性以及离子的竞争。主动吸收会导致溶质在细胞中的积累。    细胞的膜上有两种类型的传递蛋白：通道蛋白和载体蛋白。通道蛋白可协助离子的扩散。由载体进行的转运可以是被动的，也可以是主动的。饱和效应与离子竞争性抑制是载体参与离子转运的证据。载体又可分成单向传递体、同向传递体、反向传递体等类型。  

6、  根系是植物体吸收矿质元素的主要器官。根尖的根毛区是吸收离子最活跃的部位。根系对矿质元素吸收的特点是：对矿物质和水分的相对吸收；离子的选择性吸收；单盐毒害和离子对抗。植物地上部分吸收矿质的作用，即根外营养/叶面营养。    根系对矿质元素的吸收受土壤条件（温度、通气状况等）等的影响。    矿质元素运输的途径是木质部。    根据矿质元素在植物体内的循环情况将其分为可再利用元素（如氮、磷等）和不可再利用元素（如钙、铁、锰等）。可再利用元素的缺素症首先出现在幼嫩器官上，而不可再利用元素的缺素症则首先

7、出现在较老器官上。    不同作物的需肥量不同，且需肥特点也有差异。合理施肥就是根据作物的需肥规律适时、适量地供肥。但矿质占植物干物质的量一般不超过10%，因此，合理施肥增产的效果是间接的，是通过改善光合性能而实现的。    植物矿质营养（mineralnutrition）是指植物对矿质元素的吸收、转运和利用（同化）。        1.1研究植物矿质营养的方法1.1.114/14灰分分析    灰分分析：采用理化手段对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析。    灰分构成：各种矿质的氧化物及硫酸盐

8、、磷酸盐、氯化物等各种盐分。    灰分元素：构成灰分的各种元素（C、H、O除外）。    矿质元素：灰分元素直接或间接来自于土壤矿质，故亦被称为矿质元素。N虽不存在于灰分中，但其主要来源于土壤中，因此也归于此类。    植物体内矿质元素的种类与含量：植物体内的矿质元素已发现70多种，常见且量较大的有10余种。植物体内矿质元素的含量随植物种类、器官或部位、生育期的不同而不同。植物体内矿质元素的含量与其生境有较大关系。    1.1.2溶液培养法    溶液培养法（水培