第三章植物的一般特性精选文档.ppt

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1、第三章植物的一般特性本讲稿第一页，共四十页十十八八种种营营养养元元素素同同等等重重要要，具具有有不不可可替替代性；代性；N、P、K素有素有“肥料三要素肥料三要素”之称；之称；有有益益元元素素对对某某些些植植物物种种类类所所必必需需，或或是是对某些植物的生长发育有益。对某些植物的生长发育有益。需要注意的问题需要注意的问题 大量元素大量元素:碳、氢、氧、磷、氮、钾、硫、钙、镁、硅。其中碳、碳、氢、氧、磷、氮、钾、硫、钙、镁、硅。其中碳、氢、氧很容易从水、空气中获得氢、氧很容易从水、空气中获得,而而氮、磷、钾氮、磷、钾3种元素种元素,由于植由于植物需要量较多物需要量较多,土壤中含量又较少土壤中含量又

2、较少,常需通过施肥补充才能满足常需通过施肥补充才能满足植物生长发育的需要植物生长发育的需要,由此被称为由此被称为“肥料三要素肥料三要素”或或“植物营养植物营养三要素三要素”。本讲稿第二页，共四十页第三章第三章 植物对植物对养分的吸收养分的吸收和运输和运输养分的吸收主要是养分的吸收主要是通过根系进行通过根系进行本讲稿第三页，共四十页一、根系对养分的吸收一、根系对养分的吸收123土壤土壤根根地上部地上部土壤中养分到达根表有两种土壤中养分到达根表有两种机理：机理：其一是根对土壤养分的其一是根对土壤养分的主动主动截获截获；其二是在植物生长与代谢活其二是在植物生长与代谢活动（如蒸腾、吸收等）的影动（如蒸

3、腾、吸收等）的影响下，土壤养分向根表的响下，土壤养分向根表的迁迁移（包括质流和扩散）移（包括质流和扩散）。（1、截获、截获 2、质流、质流 3、扩散）、扩散）养分向根表的迁移方式：养分向根表的迁移方式：本讲稿第四页，共四十页截获截获是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。截是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。截获所得的养分实际是根系所占据土壤容积中的养分，它主要获所得的养分实际是根系所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根系容积大小和土壤中有效养分的浓度。决定于根系容积大小和土壤中有效养分的浓度。质流：养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程质流：养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程扩散：由

4、于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离扩散：由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。大多数情况下，在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。对于不同营养元素来说，不同供应方式的贡献是各不相同的，对于不同营养元素来说，不同供应方式的贡献是各不相同的，钙、镁和钙、镁和氮（氮（NO3-）主要靠质流供应）主要靠质流供应，而，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁

5、等扩散是主要的迁移方式移方式。在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应。在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。的量就大。本讲稿第五页，共四十页根毛区根毛区根尖区根尖区PCa吸收量吸收量不同根区不同根区P P和和CaCa的吸收量示意图的吸收量示意图扩散扩散质流质流本讲稿第六页，共四十页养养分分进进入入根根中中柱柱的的方方式：式：本讲稿第七页，共四十页二、影响养分吸收的因素二、影响养分吸收的因素植物的遗传特性植物的遗传特性植物的生长状况：根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体植物的生长状况：根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。内营养状况。环境因素：环境因素

6、：介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤土壤pH值值养分离子的理化性质养分离子的理化性质本讲稿第八页，共四十页一一般般在在植植物物生生长长初初期期，养养分分吸吸收收的的数数量量少少，吸吸收收强强度度低低。随随时时间间的的推推移移，植植物物对对营营养养物物质质的的吸吸收收逐逐渐渐增增加加，往往往往在在生生殖殖生生长长初初期期达达到到吸吸收收高高峰峰。到到了了成成熟熟阶阶段段，对对营营养养元元素的吸收又逐渐减少。素的吸收又逐渐减少。苗龄和生育阶段苗龄和生育阶段本讲稿第九页，共四十页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

7、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界期期和和最大效率期最大效率期。营营养养临临界界期期是是指指植植物物生生长长发发育育的的某某一一时时期期，对对某某种种养养分分要要求求的的绝绝对对数数量量不不多多但但很很迫迫切切，并并且且当当养养分分供供应应不不足足或或元元素素间间数数量量不不平平衡衡时时将将对对植植物物生生长长发发育育造造成成难难以以弥弥补补的的损损失失，这这个个时时期期就就叫叫植植物物营营养养的的临临界界期期。不不同同作作物物对对不不同同营营养养元元素素的的临临界界期期不不同同。大大多多数数作作物物磷磷的的营营养养临临界界期期在在幼

8、幼苗苗期期。氮氮的的营营养养临临界界期期，小小麦麦、玉玉米米为为分分蘖蘖期期和和幼穗分化期。水稻钾营养临界期为分蘖期和幼穗形成期。幼穗分化期。水稻钾营养临界期为分蘖期和幼穗形成期。本讲稿第十页，共四十页在在植植物物生生长长阶阶段段中中所所吸吸收收的的某某种种养养分分能能发发挥挥其其最最大大效效能能的的时时期期，叫叫植植物物营营养养的的最最大大效效率率期期。这这一一时时期期，作作物物生生长长迅迅速速，吸吸收收养养分分能能力力特特别别强强，如如能能及及时时满满足足作作物物对对养养分分的的需需要要，增增产产效效果果将将非非常常显显著著。玉玉米米氮氮素素最最大大效效率率期期在在喇喇叭叭口口期期至至抽抽

9、雄雄期期；棉棉花花的的氮氮、磷磷最最大大效效率率期期均均在在花花铃铃期期；对对于于甘甘薯薯来来说，块根膨大期是磷、钾肥料的最大效率期。说，块根膨大期是磷、钾肥料的最大效率期。本讲稿第十一页，共四十页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+速率的速率的影响影响浓度（浓度（mmol/Lmmol/L）吸收率（吸收率（mol/gmol/g鲜重鲜重hh）0246823451K+Na+养分浓度养分浓度本讲稿第十二页，共四十页一一般般638C的的范范围围内内，根根系系对对养养分分的的吸收随温度升高而增加。吸收随温度升高而增加。温度：温度：本讲稿第十三页，共四十页光光照照可可通

10、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对对某某些些酶酶的的活活性性、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根系对矿质养分的吸收。到根系对矿质养分的吸收。光照：光照：本讲稿第十四页，共四十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和有有机机肥肥料料矿矿化化的的决决定定条条件件。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长有有很很大影响，从而间接影响到养分的吸收。大影响，从而间接影响到养分的吸

11、收。水分：水分：本讲稿第十五页，共四十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的吸吸收收：一一是是根根系系的的呼呼吸吸作作用用；二二是是有有毒毒物物质质的的产产生生；三三是是土土壤壤养养分分的的形形态态和和有有效效性性。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都有十分重要的意义。收都有十分重要的意义。通气状况通气状况本讲稿第十六页，共四十页pH 改改变变了了介介质质

12、中中H+和和OH-的的比比例例。其其对对离离子子吸吸收收的的影影响响主主要要是是通通过过根根表表面面，特特别别是是细细胞胞壁壁上上的的电电荷荷变变化化及及其其与与K+，Cu2+，Mg2+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。土壤反应（土壤反应（pHpH）本讲稿第十七页，共四十页三、叶片和地上部分其它器官三、叶片和地上部分其它器官对养分的吸收对养分的吸收本讲稿第十八页，共四十页植植物物除除可可从从根根部部吸吸收收养养分分之之外外，还还能能通通过过叶叶片片（或或茎茎）吸吸收收养养分分，这这种种营营养养方方式式称称为为植植物物的的根根外外营养营养。本讲稿第十九页，共四十页陆陆生

13、生植植物物可可以以通通过过气气孔孔吸吸收收气气态态养养分分，如如CO2、O2以以及及SO2等等。一一般般情情况况下下，叶叶片片吸吸收收气气态态养养分分有有利利于于植植物物的的生生长长发发育育，但但在在空空气气污污染染严严重重的的工工业业区区，叶叶片片也也会会因因过过量量吸吸收收SO2、NO、N2O等对植物生长产生不利影响。等对植物生长产生不利影响。叶片对气态养分的吸收叶片对气态养分的吸收本讲稿第二十页，共四十页叶片对矿质养分的吸收叶片对矿质养分的吸收水水生生植植物物的的叶叶片片是是吸吸收收矿矿质质养养分分的的部部位位，而而陆陆生生植植物物因因叶叶表表皮皮细细胞胞的的外外壁壁上上覆覆盖盖有有蜡蜡

14、质质及及角角质质层层，对对矿矿质质元元素素的的吸吸收收有明显障碍。但角质层有微细孔道，也叫有明显障碍。但角质层有微细孔道，也叫外质连丝，是叶片吸外质连丝，是叶片吸收养分的通道。收养分的通道。本讲稿第二十一页，共四十页叶叶面面施施肥肥见见效效快快，效效率率高高，可可防防止止养养分分在在土土壤壤中中被被固固定定，并并可可同同时时施施用用一一些些生生物物活活性物质如赤霉素等。性物质如赤霉素等。在在作作物物生生长长期期间间缺缺乏乏某某种种元元素素，叶叶面面喷喷施可弥补根系吸收的不足。在土壤养分施可弥补根系吸收的不足。在土壤养分叶面营养的特点及应用叶面营养的特点及应用有有效效性性较较低低的的干干旱旱和和

15、半半干干旱旱地地区区，叶叶面面施施肥肥通通常常是是一一种种有有效效的的满满足足作作物物营营养养需需求求的的途径。途径。本讲稿第二十二页，共四十页叶叶面面施施肥肥的的局局限限性性：肥肥效效短短暂暂，每每次次施施用用养养分分总总量量有有限限，又又易易从从疏疏水水表表面面流流失失或或被被雨雨水水淋淋洗洗；有有些些养养分分元元素素（如如钙钙）从从叶叶片片的的吸吸收收部部位位向向植植物物其其它它部部位位转转移移相相当困难，喷施的效果不一定好。当困难，喷施的效果不一定好。总总之之，植植物物的的根根外外营营养养不不能能完完全全代代替替根根部部营营养养，仅仅是是一一种种辅辅助助的的施施肥肥方方式式，适适于于解

16、解决决一一些些特特殊殊的的植植物物营养问题。营养问题。本讲稿第二十三页，共四十页四、养分运输：四、养分运输：短距离运输短距离运输长距离运输长距离运输本讲稿第二十四页，共四十页皮层皮层中柱中柱根表皮根表皮外皮层外皮层BA晚期后生木质部晚期后生木质部早期后生木质部早期后生木质部凯氏带凯氏带内皮层内皮层韧皮部韧皮部根毛根毛离子离子短距离运输短距离运输的共质体（的共质体（A）及质外体（）及质外体（B）示意图）示意图本讲稿第二十五页，共四十页木质部木质部韧皮部韧皮部长距离运输：长距离运输：木质部运输木质部运输韧皮部运输韧皮部运输本讲稿第二十六页，共四十页木质部运输与蒸腾木质部运输与蒸腾木木质质部部汁汁液

17、液的的移移动动是是根根压压和和蒸蒸腾腾作作用用驱驱动动的共同结果，但两种力量的强度并不相同。的共同结果，但两种力量的强度并不相同。由由于于根根压压和和蒸蒸腾腾作作用用只只能能使使木木质质部部汁汁液液向向上上运运动动，木木质质部部中中养养分分的的移移动动是是单单向向的的。木木质质部部中中养养分的移动是在死细胞组成的导管中进行。分的移动是在死细胞组成的导管中进行。本讲稿第二十七页，共四十页韧皮部运输韧皮部运输P X韧皮部韧皮部韧皮部韧皮部（P）成分：成分：主要是主要是有机物有机物 某些某些矿质元素矿质元素也可在也可在韧皮部中运输韧皮部中运输 不同营养元素在韧皮不同营养元素在韧皮不同营养元素在韧皮不

18、同营养元素在韧皮部中的移动性不同。部中的移动性不同。部中的移动性不同。部中的移动性不同。本讲稿第二十八页，共四十页再吸收再吸收木木质质部部汁汁液液在在运运输输的的过过程程中中，还还与与导导管管壁壁以以及及导导管管周周围围薄薄壁壁细细胞胞之之间间存存在在重重要要的的相相互互作用（作用（交换吸附交换吸附交换吸附交换吸附、再吸收再吸收和和释放释放）。溶溶质质在在木木质质部部导导管管运运输输的的过过程程中中，部部分分离离子子可可被被导导管管周周围围薄薄壁壁细细胞胞吸吸收收，从从而而减减少少了了溶溶质质到到达达茎茎叶叶的的数数量量，这这种种现现象象称称为为再再再再吸吸吸吸收收收收。再再吸吸收收使使得得木

19、木质质部部汁汁液液中的离子浓度从下向上的运输路途上呈递减趋势。中的离子浓度从下向上的运输路途上呈递减趋势。本讲稿第二十九页，共四十页玉米茎维管束的横切面玉米茎维管束的横切面筛管筛管伴胞伴胞韧皮部薄壁组织韧皮部薄壁组织厚壁组织厚壁组织韧皮部韧皮部木质部木质部导管导管筛管筛板筛管筛板木质部木质部导管导管木质部薄壁组织木质部薄壁组织P PP P本讲稿第三十页，共四十页P TX韧皮部韧皮部韧皮部韧皮部（P）转移细胞（转移细胞（T）木质部（木质部（X X）木质部与韧皮部之间木质部与韧皮部之间养分转移示意图养分转移示意图本讲稿第三十一页，共四十页五、养分循环五、养分循环在在韧韧皮皮部部中中移移动动性性较较

20、强强的的矿矿质质养养分分，从从根根的的木木质质部部中中运运输输到到地地上上部部后后，又又有有一一部部分分通通过过韧韧皮皮部部再再运运回回到到根根中中，而而后后再再转转入入木木质质部部继继续续向向上上运运输输，从从而而形形成成养养分自根至地上部之间的循环流动。分自根至地上部之间的循环流动。体体内内养养分分的的循循环环是是植植物物正正常常生生长长所所必必不不可可少少的的一一种种生生命命活动。活动。PX本讲稿第三十二页，共四十页植植物物根根对对多多种种养养分分的的吸吸收收受受植植物物体体内内营营养养状状况况的的影影响响，地地上上部部养养分分在在韧韧皮皮部部中中运运到到根根部部的的数数量量是是反反映映

21、地地上上部部营营养养状状况况的的一一种种信信号号。当当运运往往根根部部的的数数量量高高于于或或低低于于某某一一临临界界值值时时，根根系系可可相相应应降降低低或或提提高高吸收速率；吸收速率；本讲稿第三十三页，共四十页韧皮部中矿质元素的移动性比较韧皮部中矿质元素的移动性比较移动性大移动性大移动性小移动性小难移动难移动氮氮铁铁硼硼磷磷锰锰钙钙钾钾锌锌镁镁铜铜将营养元素按其在韧皮部中移动的难易程度分为移动性大的，将营养元素按其在韧皮部中移动的难易程度分为移动性大的，移动性小的和难移动的三组。移动性小的和难移动的三组。移动性大小决定养分再利用移动性大小决定养分再利用程度的大小。程度的大小。本讲稿第三十四

22、页，共四十页矿质养分的再利用矿质养分的再利用植植物物某某一一器器官官或或部部位位中中的的矿矿质质养养分分可可通通过过韧韧皮皮部部运运往往其其它它器器官官或或部部位位，而而被被再再度度利利用，这种现象叫做用，这种现象叫做矿质养分的再利用矿质养分的再利用。矿矿质质养养分分再再利利用用的的程程度度取取决决于于养养分分在在韧韧皮皮部部中中移移动动性性的的大大小小，韧韧皮皮部部中中移移动动性性大大的的养养分分元元素素，如如氮氮、磷磷、钾钾等等，其其再再利利用程度高。而钙、硼的再利用程度低。用程度高。而钙、硼的再利用程度低。本讲稿第三十五页，共四十页第一步，养分的激活第一步，养分的激活养分离子在细胞中被转

23、化为可运输的形态养分离子在细胞中被转化为可运输的形态。第二步，进入韧皮部第二步，进入韧皮部被被激激活活的的养养分分转转移移到到细细胞胞外外的的质质外外体体后后，再再通通过过原原生生质膜的主动运输进入韧皮部筛管中。质膜的主动运输进入韧皮部筛管中。第三步，进入新器官第三步，进入新器官 养养分分通通过过韧韧皮皮部部或或木木质质部部先先运运至至靠靠近近新新器器官官的的部部位位，再再经经过过跨跨质质膜膜的的主主动动运运输输过过程程卸卸载载到到需需要要养养分分的的新新器器官官细胞内。细胞内。养分再利用的过程养分再利用的过程养分再利用的过程是漫长的。养分再利用的过程是漫长的。本讲稿第三十六页，共四十页六、养

24、分的再利用与六、养分的再利用与缺素部位缺素部位再再利利用用程程度度大大的的元元素素，养养分分的的缺缺乏乏症症状状首首先先出出现现在在老老的的部部位位，而而不不能能再再利利用用的的养养分分，在在缺缺乏乏时时由由于于不不能能从从老老部部位位运运向向新新部部位位，而而使使缺缺素素症症状状首先表现在幼嫩器官。首先表现在幼嫩器官。本讲稿第三十七页，共四十页钾营养状况对番茄钾分配的影响钾营养状况对番茄钾分配的影响施施K水平水平（mmol/L）0.11.01025鲜重鲜重（g/叶）叶）12213447钾含量钾含量 老叶老叶 8163447 中部叶中部叶12203343 幼叶幼叶15172223本讲稿第三十八

25、页，共四十页缺素症状表现部位与养分再利用程度之间缺素症状表现部位与养分再利用程度之间的关系的关系矿质养分种类矿质养分种类缺素症出现的缺素症出现的主要部位主要部位再利用程度再利用程度氮、磷、钾、镁氮、磷、钾、镁老老 叶叶高高硫硫新新 叶叶较较 低低铁、锌、铜、钼铁、锌、铜、钼新新 叶叶低低硼和钙硼和钙新叶顶端分生组织新叶顶端分生组织很很低低本讲稿第三十九页，共四十页氮氮、磷磷、钾钾和和镁镁四四种种养养分分在在体体内内的的移移动动性性大大，因因而而，再再利利用用程程度度高高，当当这这些些养养分分供供应应不不足足时时，可可从从老老部部位位迅迅速速及及时时地地转转移到新器官，以保证幼嫩器官的正常生长。移到新器官，以保证幼嫩器官的正常生长。铁铁、锰锰、铜铜和和锌锌通通过过韧韧皮皮部部向向新新叶叶转转移移的的比比例例及及数数量量还还取取决决于于体体内内可可溶溶性性有有机机化化合合物物的的水水平平。当当能能够够螯螯合合金金属属微微量量元元素素的的有有机机成成分分含含量量增增高高时时，这这些些微微量量元元素素的的移移动动性性随随之之增增大大，因因而而老老叶叶中中微微量量元元素素向向幼叶的转移量随之增加。幼叶的转移量随之增加。本讲稿第四十页，共四十页