植物必需的营养元素

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1、植物必需的营养元素尽管Arnon关于植物生长必需元素的标准也许更准确，但LongAshton研究站的D·J·Nichilas对营养元素必需性所下的定义更实用，故为本书所采用。Nicholas引伸了“功能养分”或“代谢养分”的概念。这一概念涵盖了在植物代谢中起作用的任何矿质元素（无论其作用是否专一）。该定义回避了死板地采用必需性标准时引起的混乱，例如经施用特定元素来防止和纠正缺素症状来确定其为必需元素的做法。采用限制性较小的定义时，氯、硅、钠和钒等元素也被纳入必需元素。第一节植物营养元素的必需性及必需元素一、植物营养元素的必需性描述植物营养元素水平的几个常用术语为缺短、不

2、足、毒害和过量。短缺：一种必需元素浓度低得足以严重限制产量并多少产生明显缺素症状。极度短缺会导致植株死亡。不足：一种必需植物养分低于最适产量所需水平且与其他养分处于不平衡状态。此时很少有明显症状。毒害：必需元素或其他元素的浓度高得足以严重降低植物生长。毒害严重时会导致植株死亡。过量：一种必需元素浓度过高，以至使其他养分相应短缺。二、植物所需的营养元素碳、氢、氧、氮、磷、硫是组成蛋白质继而组成原生质的元素。除此6种元素外，尚有14种元素为某种或各种植物所必需，它们是：钙、镁、钾、铁、锰、钼、铜、硼、锌、氯、钠、钴、钒和硅。并非所有植物需要所有这些元素，但已查明所有这些元素

3、对某些植物都必需。这些矿质元素加上磷和硫构成所谓植物灰分，即碳、氢、氧、氮被燃尽后所余的其他矿物质。这20种元素在植物生长发育中起着重要作用。若其数量不足，则限制植物生长，降低产量。植物所含碳、氢、氧从二氧化碳及水获得，继而由光合作用转化为简单的碳水化合物，最终形成氨基酸、蛋白质，进而形成原生质。一般认为，这些元素不是矿质养分。人类除能控制水分或在更小程度上控制二氧化碳外，几乎没有什么重要的作为来改变这些元素对植物的供应。植物矿质元素含量受众多因素影响，因此其在作物中的含量差异极大，若用植物体中各种元素组成数据作参考时这一点要铭记在心。因早期分析方法的缺陷，一些仍在沿用

4、的旧资料所列出的数据可能过低。硫就是典型的例子。近期研究表明，早年该元素植株含量的百分数值很低。Venema指出，如今以现代分析手段测定的硫要多出2~100倍。另外，早年化学分析数值偏低还因其是在远低于现代农业中作物产量水平下测出的结果。植物元素组分数据有时被错误地用作制定施肥计划的唯一依据，其错误在于认为作物移走的元素量应由肥料中所含的量来补偿。该法忽视了一些重要因素，如淋失、某些元素被土壤固定为非有效形态、各种植物吸收某些元素的效率等等。当然，若考虑上述因素，这些数据能帮助指导制定完善的施肥计划。表13-1（参见第十三章）中列出了几种常见作物植株中一些矿质元素含量，

5、虽然使用了最新的资料，但仍应想到那仅仅是平均值。土壤、气候、作物品种和管理等因素会对植株的元素组成有很大影响，个别情况下可能与表中数值迥异。下面将简要介绍植物生长中各种元素的作用。第二节植物所需营养元素的生理功能一、氮氮对植物来说是一种生死攸关的养分，其供应可受人为控制。植株通常含有其干物质1%~5%的氮素，常以硝酸盐和铵离子或尿素形态被植物吸收。在湿润、温暖、通气良好的土壤中以NO3--N为主。NO3-一旦进入植株，就利用光合作用提供的能量还原为NH4+-N。在暗代谢条件下，当所供氮为NO3-而不是NH4+时，合成蛋白质所耗的葡萄糖要高出约50%。一些硝酸盐在植物根中

6、被还原，生成NH4+的量因品种而异，也有相当一部分在枝叶中被还原。生成的NH4+与谷氨酸盐等各种有机化合物相结合，产物为谷氨酰胺。这种初级反应的其他产物（可能为天冬酰胺、天冬氨酸和谷氨酸等氨基酸）也因作物品种而异。16这些初级同化产物中的氮可以NH2形态转入其他底物，如此合成植株中100余种氨基酸中的任何一种，但只有其中一部分（约20种）用来合成蛋白质。氨基酸在蛋白质中的排列顺序由基因控制。植物细胞中有很多功能性而不是结构性蛋白质，也就是说，它们是酶。正是这些酶控制了植物体内发生的代谢过程，其中一些参与NO3-还原及蛋白质合成，当然，这些功能蛋白质并非稳定不变，而是时而

7、降解，时而重新合成。一组称为核蛋白的复杂蛋白质参与控制发育及遗传过程。脱氧核糖核酸（DNA）为其成分之一，存在于细胞核和线粒体中。在分裂生长时，DNA复制所有细胞携载的遗传信息并通过染色体将其传递给每个子细胞。核糖核酸（RNA）也在细胞核中，但更多的是在细胞核周围的细胞内含物（即细胞质）中。RNA的重要使命是执行DNA分子的指令密码。氮除合成蛋白质的作用外，也是构成光合作用中光能主要吸收体—-叶绿素的必需组分。叶绿素结构的基本单元是卟啉环，包括4个吡咯环，每个环含1个氮原子、4个碳原子。每个卟啉环中心束缚1个镁原子。繁茂的营养生长和深绿的