植物的磷素营养与磷肥施用.ppt
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1、第十章第十章 植物的磷素营养与植物的磷素营养与磷肥施用磷肥施用磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一。它对作物磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一。它对作物高产及保持品种的优良特性有明显的作用。因此,研究如高产及保持品种的优良特性有明显的作用。因此,研究如何提高磷何提高磷 的利用率也是近年来学术领域的热点。的利用率也是近年来学术领域的热点。磷磷江西小麦试验江西小麦试验 主要内容主要内容 要求要求植物的磷素营养植物的磷素营养 了解了解 (掌握磷素的失调症状及其原因掌握磷素的失调症状及其原因)土壤中的磷素及其转化土壤中的磷素及其转化 了解了解 磷肥的种类、性质及其施用磷肥的种类、性质及其施用 掌
2、握掌握磷肥的合理施用磷肥的合理施用 掌握掌握第一第一节节 植物的磷素植物的磷素营营养养一、植物体内磷的质量分数、分布和形态一、植物体内磷的质量分数、分布和形态1.含量含量(P2O5):植株干物重的植株干物重的0.21.1%影响因素影响因素植物种类:植物种类:油料作物油料作物豆科作物豆科作物禾本科作物禾本科作物生育期:生育期:生育前期生育前期生育后期生育后期器官:器官:幼嫩器官幼嫩器官衰老器官、繁殖器官衰老器官、繁殖器官营养器官营养器官 种子种子叶片叶片根系根系茎秆茎秆生长环境:生长环境:高磷土壤高磷土壤低磷土壤低磷土壤植植物物体体的的含含磷磷量量一一般般为为干干物物重重的的 0.2-1.10.
3、2-1.1其其中中大大部部分分是是有有机机态态磷磷,约约占占全全磷磷量量的的8585,而而无无机机磷磷仅仅占占1515左左右右。幼幼叶叶中中含含有有机机态态磷磷较较高高,老老叶叶中中则则含含无无机机态态磷磷较较多多。虽虽然然植植物物体体内内无无机机磷磷所所占占比比例例不不高高,但但从从无无机机磷磷含含量量的的变变化化能能反反应应出出植植株株磷磷营营养养的的状状况况。植植物物缺缺磷磷时时,常常表表现现出出组组织织(尤尤其其是是营营养养器器管管)中中的的无无机机磷磷含含量量明明显显下下降降,而有机磷含量变化较小。而有机磷含量变化较小。2.分布:分布:集中在幼芽和根尖集中在幼芽和根尖再利用能力强达再
4、利用能力强达80以上以上 有机磷:有机磷:占占85,以核酸、磷脂、,以核酸、磷脂、3.形态形态 植素为主植素为主 无机磷:无机磷:占占15,以钙、镁、钾的,以钙、镁、钾的 磷酸盐形式存在磷酸盐形式存在 磷磷在在细细胞胞及及植植物物组组织织内内有有明明显显的的区区域域化化现现象象,植植物物细细胞胞及及组组织织内内复复杂杂的的膜膜系系统统,将将细胞和组织分隔成不同的区域。细胞和组织分隔成不同的区域。分布一一般般来来讲讲,无无机机磷磷的的大大部部分分是是在在液液泡泡中中,只只有有一一小小部部分分存存在在于于细细胞胞质质和和细细胞胞器器内内。液液泡泡是是细细胞胞磷磷的的贮贮存存库库,而而细细胞胞质质则
5、则是是细胞的代谢库。细胞的代谢库。Raven(1974)Raven(1974)研研究究了了巨巨藻藻吸吸磷磷数数量量与与细细胞胞质质及及液液泡泡中中无无机机磷磷变变化化的的关关系系。他他发发现现,磷磷酯酯只只存存在在细细胞胞质质中中,约约1010的的无无机机磷磷位位于于细细胞胞质质,而而9090存存在在于于液液泡泡中中,而而且且液液泡泡中中磷磷的的数数量量随随巨巨藻藻对对磷磷吸吸收收时时间间的的延延长长而而不不断断地地增增加加。Loughman(1984)Loughman(1984)的试验进一步证实了的试验进一步证实了Rawen Rawen 的试验结果。的试验结果。植物体内含量与分布的变化与供磷
6、水平有密切关系,因此可通过测定植物某一部位中的的含量来判断其磷营养的状况。磷是运转和分配能力很强的元素,在植物体内表现有明显的顶端优势。二、磷的生理作用二、磷的生理作用(一)磷是植物体内重要化合物的组分(一)磷是植物体内重要化合物的组分核酸和核蛋白、磷脂、植素、核酸和核蛋白、磷脂、植素、ATP、辅酶辅酶(二)磷能加强光合作用和碳水化合物的二)磷能加强光合作用和碳水化合物的 合成与合成与运载运载(三)促进氮素代谢(三)促进氮素代谢1.促进蛋白质合成促进蛋白质合成.2.利于体内硝酸的还原和利用利于体内硝酸的还原和利用3.增强豆科作物的固氮量增强豆科作物的固氮量(四(四)促进脂肪代谢)促进脂肪代谢(
7、五)提高作物对外界环境的适应性(五)提高作物对外界环境的适应性 如抗旱、如抗旱、抗寒、抗病等抗寒、抗病等 多种重要化合物的组分多种重要化合物的组分 1.核核酸酸和和核核蛋蛋白白 核核酸酸是是核核蛋蛋白白的的重重要要组组分分,核核蛋蛋白白是是细细胞胞核核和和原原生生质质的的主主要要成成分分,它它们们都都含含有有磷磷。核核酸酸和和核核蛋蛋白白是是保保持持细细胞胞结结构构稳稳定定,进进行行正常分裂、能量代谢和遗传所必需的物质。正常分裂、能量代谢和遗传所必需的物质。多种重要化合物的组分多种重要化合物的组分 2.2.磷脂磷脂 生生物物膜膜是是由由磷磷脂脂和和糖糖脂脂、胆胆固固醇醇、蛋蛋白白质质以以及及糖
8、糖类类构构成成的的。生生物物膜膜具具有有多多种种选选择择性性功功能能。它它对对植植物物与与外外界界介介质质进进行行物物质质交交流流、能能量量交交流流和和信信息息交交流流有有控控制制和和调调节节的的作作用用。此此外外,大大部部分分磷磷酸酸酯酯都都是是生生物物合合成成或或降降解解作作用用的的媒媒介介物物,它它与与细细胞胞的能量代谢直接有关。的能量代谢直接有关。3.3.植素植素 植植素素是是磷磷脂脂类类化化合合物物中中的的一一种种,它它是是植植酸酸的的钙钙、镁镁盐盐或或钾钾、镁镁盐盐,而而植植酸酸是是六六磷磷酸酸肌肌醇醇,它它是是由由环环己己六醇通过羟基酯化而生成的。六醇通过羟基酯化而生成的。OHO
9、HOHOHOHOHOHO P OO(-6 H )2O PO34+6HOHO P OOHO P OOOHO P OOOHO P OOOHO P OOO环己六醇环己六醇植酸植酸4.腺苷三磷酸腺苷三磷酸(ATP)植植物物体体内内糖糖酵酵解解、呼呼吸吸作作用用和和光光合合作作用用中中释释放放出出的的能能量量常常用用于于合合成成高高能能焦焦磷磷酸酸键键,ATP就就是是含含有有高高能能焦焦磷磷酸酸键键的的高高能能磷磷酸酸化化合合物物。ATP能能为为生生物物合合成成、吸吸收收养养分分、运运动动等等提提供供能能量量,它它是是淀淀粉粉合合成成时时所所必必需需的的。ATP和和ADP之之间间的的转转化化伴伴随随有有
10、能能量量的的释释放放和和贮存,因此贮存,因此ATP 可视为是能量的中转站。可视为是能量的中转站。积极参与体内的代谢积极参与体内的代谢 1、碳碳水水化化合合物物代代谢谢 在在光光合合作作用用中中,光光合合磷磷酸酸化化作作用用必必需需有有磷磷参参加加;光光合合产产物物的的运运输输也也离离不不开开磷磷;大大分分子子碳碳水水化化合合物物合合成需要磷,否则合成受阻,形成花青素。成需要磷,否则合成受阻,形成花青素。磷的营养功能磷的营养功能Pi对光合作用中蔗糖及淀粉形成的调节对光合作用中蔗糖及淀粉形成的调节2.2.氮素代谢氮素代谢:磷磷是是氮氮素素代代谢谢过过程程中中一一些些重重要要酶酶的的组组分分。硝硝酸
11、酸还还原原酶酶含含有有磷磷,磷磷能能促促进进植植物物更更多多的的利利用用硝硝态态氮氮。磷磷也也是是生生物物固固氮氮所所必必需需。氮氮素素代代谢谢过过程程中中,无无论论是是能能源源还还是是氨氨的的受受体体都都与与磷磷有有关关。能能量量来来自自 ATPATP,氨氨的的受受体体来来自自与与磷磷有有关关的的呼呼吸吸作作用用。因因此此,缺缺磷磷将将使使氮素代谢明显受阻。氮素代谢明显受阻。蔗糖合成不同途经的示意图蔗糖合成不同途经的示意图葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸磷酸果糖果糖 蔗糖蔗糖磷酸磷酸蔗糖蔗糖果糖果糖磷酸蔗糖磷酸蔗糖合成酶合成酶Pi蔗糖合成酶蔗糖合成酶3.3.脂肪代谢脂
12、肪代谢:脂脂肪肪代代谢谢同同样样与与磷磷有有关关。脂脂肪肪合合成成过过程程中中需需要要多多种种含含磷磷化化合合物物(图图2-8)2-8)。此此外外,糖糖是是合合成成脂脂肪肪的的原原料料,而而糖糖的的合合成成、糖糖转转化化为为甘甘油油和和脂脂肪肪酸酸的的过过程程中中都都需需要要磷磷。与与脂脂肪肪代代谢谢密密切切有有关关的的辅辅酶酶A A就就是是含含磷磷的的酶酶。实实践践证证明明,油油料料作作物物需需要要更更多多的的磷磷。施施用磷肥既可增加产量,又能提高产油率用磷肥既可增加产量,又能提高产油率。脂肪合成途径示意图脂肪合成途径示意图 糖 1,6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸甘油甘油 3
13、-磷酸甘油酸脂肪 丙酮酸 乙酰辅酶A 脂肪酸1.1.抗旱和抗寒抗旱和抗寒 抗抗旱旱:磷磷能能提提高高原原生生质质胶胶体体的的水水合合度度和和细细胞胞结结构构的的充充水水度度,使使其其维维持持胶胶体体状状态态,并并能能增增加加原原生生质质的的粘粘度度和和弹弹性性,因因而而增增强强了了原原生生质质抵抵抗抗脱脱水水的的能力。能力。抗抗寒寒:磷磷能能提提高高体体内内可可溶溶性性糖糖和和磷磷脂脂的的含含量量。可可溶溶性性糖糖能能使使细细胞胞原原生生质质的的冰冰点点降降低低,磷磷脂脂则则能能增增强强细细胞胞对对温温度度变变化化的的适适应应性性,从从而而增增强强作作物物的的抗抗寒寒能能力力。越越冬冬作作物物
14、增增施施磷磷肥肥,可可减减轻轻冻冻害害,安安全越冬。全越冬。提高作物抗逆性和适应能力提高作物抗逆性和适应能力施施用用磷磷肥肥能能提提高高植植物物体体内内无无机机磷磷酸酸盐盐的的含含量量,有有时时其其数数量量可可达达到到含含磷磷总总量量的的一一半半。这这些些磷磷酸酸盐盐主主要要是是以以磷磷酸酸二二氢氢根根和和磷磷酸酸氢氢根根的的形形式式存存在在。它它们们常常形形成成缓缓冲冲系系统统,使使细细胞胞内内原原生生质质具具有有抗抗酸酸碱碱变变化化能能力力的的缓缓冲冲性性。当当外外界界环环境境发发生生酸酸碱碱变变化化时时,原原生生质质由由于于有有缓缓冲冲作作用用仍仍能能保保持持在在比比较较平平稳稳的的范范
15、围围内内.这这有有利利于于作作物物正正常常生生长长发发育育。这这一一缓缓冲冲体体系系在在pH6-8pH6-8时时缓缓冲冲能能力力最最大大,因因此此在在盐盐碱碱地地上上施施用磷肥可以提高作崐物抗盐碱的能力。用磷肥可以提高作崐物抗盐碱的能力。缓冲性缓冲性:H2PO4-1HPO4-1缓冲体系缓冲体系 三、植物对磷的吸收和利用三、植物对磷的吸收和利用(一)(一)吸收形态:吸收形态:1.主要是主要是正磷正磷 酸盐酸盐:H2PO4 HPO42P0432.偏磷酸盐、焦磷酸盐偏磷酸盐、焦磷酸盐3.少量的有机磷化合物少量的有机磷化合物吸收:吸收:一一般般认认为为磷磷的的主主动动吸吸收收过过程程是是以以液液泡泡膜
16、膜上上 H+-ATP酶酶的的H+为为驱驱动动力力,借借助助于于质质子子化化的的磷磷酸酸根根载载体体而而实实现现的的,即即属属于于H+与与H2PO4共共运运方方式式。进进一一步步的的试试验验证证明明,根根的的表表皮皮细细胞胞是是植植物物积积累累磷磷酸酸盐盐的的主主要要场场所所,并并通通过过共共质质体体途途径径进进入入木木质质部部导导管管,然然后后运运往植物地上部。往植物地上部。作物对磷的吸收和利用作物对磷的吸收和利用(二)吸收机理:(二)吸收机理:主动吸收,主动吸收,H与与H2PO42共运共运 吸收部位为:根毛区吸收部位为:根毛区影响因素:影响因素:作物种类和生育期作物种类和生育期 介质的介质的
17、pH 伴随离子伴随离子 其它环境因素其它环境因素 1 1、作物特性作物特性 不同植物种类,甚至不同的栽培不同植物种类,甚至不同的栽培品种,对磷的吸收都有明显的影响。品种,对磷的吸收都有明显的影响。2 2、土壤供磷状况土壤供磷状况 植物能利用的磷主要是土壤植物能利用的磷主要是土壤中的无机磷。虽然植物可吸收少量有机态磷,但中的无机磷。虽然植物可吸收少量有机态磷,但通常有机磷必须转化为无机磷后才能被大量吸收。通常有机磷必须转化为无机磷后才能被大量吸收。因此,土壤中磷的形态直接影响着土壤供磷状况因此,土壤中磷的形态直接影响着土壤供磷状况及植物对磷的吸收。及植物对磷的吸收。(三)影响吸收磷的主要因素(三
18、)影响吸收磷的主要因素植物吸收磷受很多因素的植物吸收磷受很多因素的影响,其中有植物生物学特性影响,其中有植物生物学特性和环境条件两个方面。和环境条件两个方面。3、菌菌根根 菌菌根根能能增增加加植植物物吸吸磷磷的的能能力力。通通过过菌菌根根的的菌菌丝丝以以扩扩大大根根系系吸吸收收面面积积,并并能能缩缩短短了了根根吸吸收收养养分分的的距距离离,从从而而提提高高土土壤壤磷磷的的空空间间有有效效性性;菌根的分泌物也能促进难溶性磷的溶解度。菌根的分泌物也能促进难溶性磷的溶解度。4、环环境境因因素素 温温度度升升高高有有利利于于磷磷的的吸吸收收。增增加加水水分分也也有有利利于于土土壤壤溶溶液液中中磷磷的的
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