chapter影响植物吸收养分的条件推荐学习实用.pptx

1.1.形态结构形态结构 单单单单子子子子叶叶叶叶植植植植物物物物的的的的根根根根属属属属须须须须根根根根系系系系，粗粗粗粗细细细细比比比比较较较较均均均均匀匀匀匀，根根根根长长长长和和和和表表表表面面面面积积积积都都都都比比比比较较较较大大大大。双双双双子子子子叶叶叶叶植植植植物物物物的的的的根根根根属属属属直直直直根根根根系系系系，粗粗粗粗细细细细悬悬悬悬殊殊殊殊较较较较大大大大，根根根根长长长长和和和和总总总总吸吸吸吸收收收收表表表表面面面面积积积积都都都都小小小小于须根系。于须根系。于须根系。于须根系。2.2.根毛根毛 除除除除洋洋洋洋葱葱葱葱、胡胡胡胡萝萝萝萝卜卜卜卜等等等等少少少少数数数数植植植植物物物物没没没没有有有有根根根根毛毛毛毛或或或或根根根根毛毛毛毛少少少少而而而而短短短短之之之之外外外外，大大大大多多多多数数数数农农农农作作作作物物物物的的的的根根根根系系系系都都都都有有有有根根根根毛毛毛毛。根根根根毛毛毛毛的的的的存存存存在在在在缩缩缩缩短短短短了了了了养养养养分分分分迁迁迁迁移移移移到到到到根根根根表表表表的的的的距距距距离离离离，增增增增加加加加总总总总吸吸吸吸收收收收表表表表面积。根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。面积。根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。面积。根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。面积。根毛的另一作用是加强共质体的养分运输。第1页/共42页a.a.根系深度与底层土壤养分的有效性根系深度与底层土壤养分的有效性 根根根根系系系系分分分分布布布布深深深深度度度度关关关关系系系系着着着着植植植植物物物物从从从从土土土土壤壤壤壤剖剖剖剖面面面面中中中中获获获获取取取取养养养养分分分分的的的的深深深深度度度度和和和和有有有有效效效效空空空空间间间间。通通通通常常常常农农农农作作作作物物物物的的的的根根根根深深深深为为为为50-10050-10050-10050-100cmcmcmcm。植植植植物物物物种种种种类类类类差差差差异异异异和和和和环环环环境境境境因因因因素素素素对对对对根根根根系系系系分分分分布布布布深深深深度度度度有有有有很很很很大大大大影响。影响。影响。影响。b.b.根系密度与养分空间有效性根系密度与养分空间有效性 根根根根系系系系密密密密度度度度是是是是指指指指单单单单位位位位土土土土壤壤壤壤体体体体积积积积中中中中根根根根的的的的总总总总长长长长度度度度，表表表表示有多大比例的土壤体积向根供应养分。示有多大比例的土壤体积向根供应养分。示有多大比例的土壤体积向根供应养分。示有多大比例的土壤体积向根供应养分。3.3.植物根系的特性植物根系的特性第2页/共42页不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况1.35g/cm31.55g/cm3第3页/共42页根区温度对马铃薯幼苗根形态和地上部生长的影响根区温度对马铃薯幼苗根形态和地上部生长的影响10oC15oC20oC25oC30oC 35oC第4页/共42页大麦局部根段供磷对侧根总长度的影响大麦局部根段供磷对侧根总长度的影响根区处理根区处理侧根长度（侧根长度（cm）三段均匀供给磷三段均匀供给磷侧根长度（侧根长度（cm）只供中段磷只供中段磷A（基部）基部）B（中部）中部）C（顶端）顶端）40.027.217.514.3322.011.0第5页/共42页（二）植物的生理生化特性对养分吸收的影响（二）植物的生理生化特性对养分吸收的影响1 1根系的阳离子交换量根系的阳离子交换量 2 2根系的氧化力根系的氧化力3 3根系的还原力根系的还原力4 4根系的代谢作用根系的代谢作用第6页/共42页（三）植物的生育特点对养分吸收的影响（三）植物的生育特点对养分吸收的影响1.植物营养的共性和特殊性植物营养的共性和特殊性（1）共性：）共性：所有高等植物都需要所有高等植物都需要17种必需营养元素种必需营养元素（2）特殊性）特殊性a a：不同的植物对各种营养元素的需求量不同不同的植物对各种营养元素的需求量不同b b：不同的作物对不同形态的养分吸收能力不同不同的作物对不同形态的养分吸收能力不同c c：同一种作物的不同品种对养分的需要量不同同一种作物的不同品种对养分的需要量不同d d：同一种作物在不同的生育期对养分的需求量不同同一种作物在不同的生育期对养分的需求量不同 第7页/共42页2作物各生育期的营养特点作物各生育期的营养特点在在植植物物整整个个生生育育期期中中，根根据据反反应应强强弱弱和和敏敏感感性性可可以以把把植植物物对对养养分分的的反反应应分分为为营营养养临临界期界期和和最大效率期最大效率期。第8页/共42页概念作物营养临界期是指某种养分缺少或过多，各种营养比例失调时对作物生长发育影响最大的时期。特点：（1 1）多数发生在植物生长的转折期；（2 2）植物对养分的需要量不一定多，但很迫切；（3 3）这个时期缺乏某种养分所造成的损失难以弥补。举例：作物磷营养的临界期多出现在幼苗期，氮营养临界期也在生育前期：水稻在三叶期和幼穗分化期；棉花-现蕾初期；玉米三叶至五叶期和幼穗分化期；钾营养的临界期分蘖初期和幼穗形成期。作物营养临界期第9页/共42页概念：作物营养最大效率期是指某种养分能发挥其最大增产效率的时期。特点：（1 1）多数出现在作物旺盛生长的时期；（2 2）作物对养分的吸收速率快，且数量多；（3 3）肥料和土壤中的养分能发挥最大增产效果。举例：玉米大喇叭口-抽雄期，氮；棉花花铃期，氮/磷作物营养最大效率期第10页/共42页二二.环境因素对养分吸收的影响环境因素对养分吸收的影响 光照光照温度温度水分水分通气通气pH养分的浓度养分的浓度离子间的相互作用离子间的相互作用第11页/共42页在在低低浓浓度度范范围围内内：离离子子的的吸吸收收率率随随介介质质养养分分浓度的提高而上升，但上升速度较慢。浓度的提高而上升，但上升速度较慢。在在高高浓浓度度范范围围内内：离离子子吸吸收收的的选选择择性性较较低低，而而陪陪伴伴离离子子及及蒸蒸腾腾速速率率对对离离子子的的吸吸收收速速率率影影响响较较大。大。各各种种矿矿质质养养分分都都有有其其浓浓度度与与吸吸收收速速率率的的特特定定关系。关系。（一）（一）介质中养分浓度介质中养分浓度第12页/共42页KCl和和NaCl浓度对离体大麦根吸收浓度对离体大麦根吸收K+和和Na+速率的影响速率的影响浓度（浓度（mmol/Lmmol/L）吸收速率（吸收速率（mol/gmol/g鲜重鲜重h h）0246823451K+Na+第13页/共42页植植物物对对养养分分有有反反馈馈调调节节能能力力。中中断断某某养养分分的的供供应，往往会促进植物对这一养分的吸收。应，往往会促进植物对这一养分的吸收。如如：在在缺缺磷磷一一段段时时期期后后再再供供磷磷会会导导致致地地上上部部含含磷量大大增加，甚至引起磷中毒。磷量大大增加，甚至引起磷中毒。1.1.中断养分供应的影响中断养分供应的影响第14页/共42页含磷量含磷量（umol/g干物重）干物重）*植物植物8天天-P7天天-P+1天天+Pb7天天-Pb+3天天+Pc地上部地上部49(20)151(61)412(176)幼叶幼叶26(5)684(141)1647(483)根系根系43(24)86(48)169(94)不同供磷状况对大麦各部位含磷量的影响不同供磷状况对大麦各部位含磷量的影响*括号中的数字为相对值：对照为100，即整个实验期持续供给150mol/LP。a：不加磷生长8天。b：不加磷生长7天而后补加磷生长1天。c：不加磷生长7天天而后补加磷生长3天。第15页/共42页某某一一矿矿质质养养分分的的吸吸收收速速率率与与其其外外界界浓浓度度间间的关系还取决于的关系还取决于养分的持续供应状况养分的持续供应状况。如如：用用离离体体根根或或或或完完整整的的幼幼龄龄植植物物进进行行短短期期研研究究时时，通通常常是是在在很很稀稀的的营营养养液液或或溶溶液液中中进进行行预预培培养养，因因此此植植株株或或根根内内的的养养分分浓浓度度相相当当低低。当当供供应应养养分分以以后后，养养分分吸吸收收速速率率会会非非常常高高，甚甚至至在在高高浓浓度度范范围围内内，吸吸收收速速率率仍仍持持续增高。续增高。2.长期供应的影响长期供应的影响第16页/共42页外界磷浓度对生长外界磷浓度对生长4周的周的8种植物以及生长种植物以及生长24小时的大麦吸磷速率的影响小时的大麦吸磷速率的影响生长生长24小时小时生长生长8周周0.0010.0010.010.010.10.11 110100.010.010.10.11 1101010010010001000磷浓度（磷浓度（mol/L）磷吸收率（磷吸收率（mol/g根鲜重根鲜重h）第17页/共42页植植物物根根系系对对养养分分吸吸收收的的反反馈馈调调节节机机理理可可使使植植物物在在体体内内某某一一养养分分离离子子的的含含量量较较高高时时，降降低低其其吸吸收收速速率率；反反之之，养养分分缺缺乏乏时时，能能明明显显提提高高吸吸收收速速率率。净净吸吸收收速速率率的的降降低低包包括括流流入量的降低和溢泌量的增加入量的降低和溢泌量的增加。3.养分吸收速率的调控机理养分吸收速率的调控机理第18页/共42页 养养分分在在各各种种生生化化反反应应中中的的重重要要作作用用在在于于保保证证细细胞胞质质组组成成和和状状态态的的稳稳定定及及植植物物旺旺盛盛的的代代谢谢作作用用。一一般般认认为为，当当养养分分供供应应不不足足时时，可可通通过过调调节节跨跨原原生生质质膜膜的的吸吸收收速速率率或或对对储储藏藏在液泡中的养分再分配来在液泡中的养分再分配来调节。调节。4.细胞质和液泡中养分的分配细胞质和液泡中养分的分配第19页/共42页离子离子离子离子液泡液泡细胞质细胞质根皮层根皮层中柱中柱根部离子吸收的反馈调控模型根部离子吸收的反馈调控模型第20页/共42页介质介质 K+细胞质细胞质K+液泡液泡 K+0.0113321 0.114061介质中介质中K+的浓度的变化对大麦根细胞质和的浓度的变化对大麦根细胞质和液泡中液泡中K+浓度浓度(mmol/L)的影响的影响第21页/共42页 （二）温度（二）温度1.1.温度影响作物的生理活动。温度影响作物的生理活动。一般一般一般一般638638638638 C C C C的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。温温温温度度度度过过过过高高高高（超超超超过过过过40404040 C C C C）时时时时，高高高高温温温温使使使使体体体体内内内内酶酶酶酶钝钝钝钝化化化化，从从从从而而而而减减减减少少少少了了了了可可可可结结结结合合合合养养养养分分分分离离离离子子子子载载载载体体体体的数量，同时高温使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。的数量，同时高温使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。的数量，同时高温使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。的数量，同时高温使细胞膜透性增大，增加了矿质养分的被动溢泌。低温往往使植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。低温往往使植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。低温往往使植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。低温往往使植物的代谢活性降低，从而减少养分的吸收量。2 2温度影响养分的有效性和微生物的活动温度影响养分的有效性和微生物的活动3 3不同的作物适宜的温度范围不同不同的作物适宜的温度范围不同4 4温度对不同营养元素的影响不同温度对不同营养元素的影响不同第22页/共42页生产实践：生产实践：冬季应重视施用腊肥、灰肥或磷钾肥，达到冬季应重视施用腊肥、灰肥或磷钾肥，达到保暖防冻，协调作物地上、地下部分的生长。在保暖防冻，协调作物地上、地下部分的生长。在早春时节，气温、土温较低，土壤有机质矿化缓早春时节，气温、土温较低，土壤有机质矿化缓慢，有必要配合施用速效肥料，促进植物的早期慢，有必要配合施用速效肥料，促进植物的早期生长。生长。第23页/共42页光光照照可可通通过过影影响响植植物物叶叶片片的的光光合合强强度度而而影影响响到到生生物物化化学学能能的的供供应应；对对气气孔孔的的开开闭闭和和蒸蒸腾腾强强度度等等产产生生间间接接影影响响，最最终终影影响响到到根根系系对对矿矿质质养分的吸收。养分的吸收。（三）（三）光照光照第24页/共42页养分含量养分含量（相对（相对%）照度照度指数指数 NH4+H2PO4-K+Ca2+Mg2+Mn2+SiO2100100100100 100 100100100 58 58 7678 107 103 85 5 56 40 3341 64 68 46 65 5 17 1513 49 40 22 35光照对水稻吸收养分的影响光照对水稻吸收养分的影响光照不足时，各种养分的吸收减少，特别是光照不足时，各种养分的吸收减少，特别是铵态氮、磷、铵态氮、磷、钾与锰钾与锰。第25页/共42页遮荫对水稻根呼吸作用和遮荫对水稻根呼吸作用和32P吸收率的影响吸收率的影响（遮荫时间为（遮荫时间为6天）天）处理处理每株干物质量每株干物质量(g)根呼吸作用根呼吸作用O2L/gL/g干物质干物质32P相对吸收速率相对吸收速率（cpm/g干物质）干物质）对照对照2.460.174100遮荫遮荫1.700.06232第26页/共42页水水分分状状况况是是决决定定土土壤壤中中养养分分离离子子以以扩扩散散还还是是以以质质流流方方式式迁迁移移的的重重要要因因素素，也也是是化化肥肥溶溶解解和有机肥料矿化的决定条件。和有机肥料矿化的决定条件。水分含量过高另方面稀释了土壤溶液中养水分含量过高另方面稀释了土壤溶液中养分浓度，易产生养分的淋洗损失。分浓度，易产生养分的淋洗损失。水水分分状状况况对对植植物物生生长长，特特别别是是对对根根系系的的生生长有很大影响，从而间接影响到养分的吸收。长有很大影响，从而间接影响到养分的吸收。（四）水分（四）水分第27页/共42页不施肥不施肥少量施肥少量施肥大量施肥大量施肥土壤含水量土壤含水量产产 量量 土土壤壤水水分分状状况况决决定定着着作作物物从从土土壤壤中中吸吸收收养养分分的的能能力力，施施肥肥效效果果一一般般随随土土壤壤含含水水量量的的提提高高而而增加。增加。水分与施肥的效果水分与施肥的效果第28页/共42页土土壤壤通通气气状状况况主主要要从从三三个个方方面面影影响响植植物物对对养养分分的吸收：的吸收：一是根系的呼吸作用；一是根系的呼吸作用；二是土壤养分的形态和有效性；二是土壤养分的形态和有效性；三是有毒物质的产生。三是有毒物质的产生。良良好好的的通通气气环环境境，能能使使根根部部供供氧氧状状况况良良好好，并并能能使使呼呼吸吸产产生生的的CO2从从根根际际散散失失。这这一一过过程程对对根根系系正正常常发发育育、根根的的有有氧氧代代谢谢以以及及离离子子的的吸吸收收都都有有十十分分重要的意义。重要的意义。（五）（五）通气状况通气状况第29页/共42页pH pH 改变了介质中改变了介质中H H+和和OHOH-的比例。其对离子吸收的影响的比例。其对离子吸收的影响主要是通过根表面，特别是细胞壁上的电荷变化及其与主要是通过根表面，特别是细胞壁上的电荷变化及其与K K+，CuCu2+2+，MgMg2+2+等阳离子的竞争作用表现出来的。等阳离子的竞争作用表现出来的。（六）（六）土壤反应（土壤反应（pHpH）1.1.pHpH能影响根细胞表面的带电性。能影响根细胞表面的带电性。2 2pHpH能影响原生质膜的通透性。能影响原生质膜的通透性。3 3pHpH能影响到养分的有效性。能影响到养分的有效性。4 4pHpH影响微生物的活动，间接影响到植物影响微生物的活动，间接影响到植物对养分的吸收对养分的吸收。第30页/共42页离子吸收量离子吸收量（mg/kg鲜重鲜重/6h）培养液的培养液的pH 变化变化NH4+-NNO3-N总吸收量总吸收量4.03448 825.04259 1016.04641 877.66630 96不同不同pH条件对番茄吸收条件对番茄吸收NH4+-N及及NO3-N的影响的影响第31页/共42页外部溶液的外部溶液的pH及及Ca2+的供应对大麦根的供应对大麦根K+净吸收率的影响净吸收率的影响pH234560+10+20K+K+净吸收率净吸收率（molg/molg/鲜重鲜重 3 3h h）78910-10+Ca2+-Ca2+第32页/共42页溶液pH相对吸硼量(%)67891002040801001160硼的相对吸收率与外部溶液硼的相对吸收率与外部溶液pH值的关系值的关系以pH6时各种供应浓度的吸收量为100，其中实线：未解离H3BO3的百分数；：10 mg/kgB；：2.5 mg/kgB；：5.0 mg/kgB；：7.5 mg/kgB；：10.0 mg/kgB第33页/共42页土壤的酸碱性与养分有效性的关系第34页/共42页（七）（七）离子间的相互作用离子间的相互作用离离离离子子子子间间间间的的的的拮拮拮拮抗抗抗抗作作作作用用用用是是是是指指指指在在在在溶溶溶溶液液液液中中中中某某某某一一一一离离离离子子子子的的的的存存存存在在在在能能能能抑抑抑抑制制制制另另另另一一一一离离离离子子子子吸吸吸吸收收收收的的的的现现现现象象象象，主要表现在对离子的选择性吸收上。主要表现在对离子的选择性吸收上。主要表现在对离子的选择性吸收上。主要表现在对离子的选择性吸收上。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。阳离子中，阳离子中，阳离子中，阳离子中，K K+，RbRb+和和和和CsCs+之间；之间；之间；之间；CaCa2+2+，SrSr2+2+和和和和BaBa2+2+之间。之间。之间。之间。阴阴阴阴 离离离离 子子子子 中中中中 ClCl-，BrBr-和和和和 I I-之之之之 间间间间；SOSO4 42-2-与与与与 SeOSeO4 42 2-之之之之 间间间间；H H2 2POPO4 4-与与与与 SOSO4 42-2-之之之之 间间间间；H H2 2POPO4 4-与与与与ClCl-之间；之间；之间；之间；NONO3 3-与与与与ClCl-之间，都有拮抗作用。之间，都有拮抗作用。之间，都有拮抗作用。之间，都有拮抗作用。此外还有竞争电荷的非竞争性拮抗作用。此外还有竞争电荷的非竞争性拮抗作用。此外还有竞争电荷的非竞争性拮抗作用。此外还有竞争电荷的非竞争性拮抗作用。1.1.1.1.离子间的拮抗作用离子间的拮抗作用离子间的拮抗作用离子间的拮抗作用第35页/共42页机制：机制：a a：具有拮抗作用的离子可能竞争载体上的结合部位，具有拮抗作用的离子可能竞争载体上的结合部位，比如比如K K+NHNH4 4+RbRb+CsCs+，它们的水合半径相近在载它们的水合半径相近在载体上可能具有相同的结合部位，从而产生拮抗作用。体上可能具有相同的结合部位，从而产生拮抗作用。b b：具有拮抗作用的离子可能影响到原生质膜的通透具有拮抗作用的离子可能影响到原生质膜的通透性（主要是指性（主要是指CaCa2+2+对一些离子产生的拮抗作用。对一些离子产生的拮抗作用。c c：其其它它一一些些影影响响。比比如如水水稻稻上上的的K K+对对 FeFe2+2+的的拮拮抗抗作作用用，因因为为K K+可可增增加加水水稻稻根根系系的的氧氧化化力力，从从而而减减少少FeFe2+2+的有效性。的有效性。第36页/共42页K+Na+Ca2+Mg2+阳离子总量阳离子总量处理处理(cmol/kg干物质干物质)Mg14944249144Mg25733161152Mg35722368150提高镁浓度对向日葵中各种阳离子含量的影响提高镁浓度对向日葵中各种阳离子含量的影响第37页/共42页5.0含量含量(umol/g)Cl-K+离子浓度离子浓度(mmol)NO3-Cl-K+地上地上部部根根地上地上部部 根根011.06.5 4615190.111.1331333330.511.513539521.012.012363552.013.07080265.016.0519029NO3-对大麦根和地上部对大麦根和地上部K+,Cl-的影响的影响第38页/共42页应用：应用：由于离子间存在于拮抗作用，在农由于离子间存在于拮抗作用，在农业生产上要注意离子间的拮抗作用。业生产上要注意离子间的拮抗作用。a a：解毒作用解毒作用 b b：施肥或混合肥料时，要注意离子间的施肥或混合肥料时，要注意离子间的 拮抗作用：拮抗作用：第39页/共42页离离子子间间的的协协助助作作用用是是指指在在溶溶液液中中某某一一离离子子的的存存在在有有利利于于根根系系对对另另一一些些离离子子的的吸吸收收。这这种种作作用用主主要要表表现现在在阳阳离离子子和和阴阴离离子子之之间间，以及阴离子与阴离子之间。以及阴离子与阴离子之间。Ca2+对对多多种种离离子子的的吸吸收收有有协协助助作作用用，一一般般认认为为是是由由于于它它具具有有稳稳定定质质膜膜结结构构的的特特殊殊功功能能，有有助助于于质质膜膜的的选选择择性性吸吸收收。的的这这种种协协助助作用也称作用也称“维茨效应维茨效应”。2.离子间的协助作用离子间的协助作用第40页/共42页吸收速率吸收速率(umol/g鲜重鲜重4h)玉米玉米甜菜甜菜外部溶液外部溶液NaCl+KClNa+K+Na+K+Na+K+Na+K+无钙无钙9.0 11.020.018.8 8.327.1有钙有钙5.9 15.020.915.4 10.726.1Ca2+对根系选择性吸收对根系选择性吸收K+/Na+的影响的影响第41页/共42页感谢您的观赏！第42页/共42页