第二章矿质营养(谢).ppt

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1、Chapter 2 Plant Mineral Nutrition 第一节第一节 必需的矿质营养必需的矿质营养 第二节第二节 细胞对矿质元素的吸收细胞对矿质元素的吸收 第三节第三节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收 第四节第四节 矿质的利用矿质的利用 第五节第五节 矿质的运输矿质的运输一、植物体内的化学元素一、植物体内的化学元素 水分水分植物体植物体 105 有机氧化物有机氧化物 干物质干物质 燃烧燃烧 灰分灰分目前已发现目前已发现70多种灰分元素多种灰分元素第一节第一节 植物必需的矿质营养植物必需的矿质营养 mineral nutrient 矿质元素矿质元素mineral eleme

2、nts=灰分元素灰分元素ash element+N 哪些是植物必须哪些是植物必须EssentialEssential的矿质元素？如何确定的矿质元素？如何确定？确定的标准？确定的标准？二、植物必需的矿质元素二、植物必需的矿质元素（一）确定必需元素的标准（一）确定必需元素的标准 1、缺乏，植物不能完成生活史、缺乏，植物不能完成生活史 2、缺乏，表现专一的缺乏症、缺乏，表现专一的缺乏症deficientsymptoms 3、其作用是直接的、其作用是直接的方法：方法：水培、砂培水培、砂培Sand culture、气培法、气培法现已证实植物的现已证实植物的必需元素有必需元素有19种种 大量元素大量元素M

3、acronutrients10种种：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S，Si 微量元素微量元素micronutrient9种：种：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Na小麦缺小麦缺Cu叶片失水叶片失水变白白柑桔缺柑桔缺Zn小叶症伴脉间失绿小叶症伴脉间失绿 CKCK-Zn-Zn大大大大 豆豆豆豆亚亚 麻麻麻麻 缺锌时，缺锌时，IAAIAA合成受阻，植株矮小。果树合成受阻，植株矮小。果树“小叶病小叶病”由由缺锌所致。缺锌玉米易得缺锌所致。缺锌玉米易得“花白叶病花白叶病”，（二）必需元素的生理作用二）必需元素的生理作用 1、细胞结构的成分、细胞结构的成分 2、生命活动的调节，参与酶的

4、活动、生命活动的调节，参与酶的活动 3、起电化学、起电化学缺乏的诊断？三、植物缺乏矿质元素的诊断1、化学分析诊断法2、病症诊断3、加入诊断 可再利用元素：K、N、P、Mg、Zn。不不可再利用元素：Ca、Fe、Mn等。缺N乏时，老（嫩）叶哪个先出现病症？缺缺N N老老叶叶发发黄黄枯枯死死，新新叶叶色色淡淡,生生长长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。缺NCK萝卜缺卜缺N的植株的植株老老叶叶发黄黄苹果缺苹果缺Fe，新新叶脉间失绿叶脉间失绿一、生物膜的特性一、生物膜的特性两亲性两亲性 绝缘性绝缘性与水分吸收的比较？与水分吸收的比较？第二节植物细胞对矿质元素的吸收二、细胞吸

5、收离子的方式和机理方式（途径）：1.离子通道ionchannel运输转运蛋白2.载体carrier运输3.离子泵ionpump运输机理：主动吸收（ATP）为主离子胞外浓度mol/L胞内浓度mol/L积累率（膜内浓度/膜外）K+0.141601142Na+0.510.61.18NO3-0.1338292SO42-0.611423玉米根对离子的选择性吸收与玉米根对离子的选择性吸收与积累积累吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓度梯度，即溶质的度梯度，即溶质的化学势，化学势，带电的离子？带电的离子？电势梯度电势梯度+化学势梯度化学势梯度=电化学势梯度电化学势梯度

6、electricalpotential（一）离子通道运输被动吸收passiveabsorption离子通道运输高高低低电化学势电化学势梯度梯度细胞外侧细胞外侧细胞内侧细胞内侧离子通道运输离子的模式离子通道运输离子的模式 K+、-、Ca2+、NO3-每秒可运输每秒可运输107-108个离子个离子,比载体运输快比载体运输快1000倍倍 离子通道运输特点离子通道运输特点：1.顺顺电化学势电化学势梯度梯度2.专一性专一性3.高效性高效性（二）离子泵运输（二）离子泵运输 active absorption ATP酶酶催化催化ATP水解放能，驱动离子的转运。水解放能，驱动离子的转运。主要有：主要有：质子泵

7、和钙、钾泵等质子泵和钙、钾泵等 1、质子泵、质子泵proton pump（主要）（主要）质质膜膜上上，液泡膜上的液泡膜上的H+-ATP酶酶。质子泵作用的机理H+泵将泵将H+泵出泵出细胞外侧细胞外侧细胞内侧细胞内侧阴离子与阴离子与H+同同向运输进入向运输进入 I-I-I-I-I-I-I-H+H+H+H+H+K+K+K+K+K+K+H+H+H+H+H+PADP+PATP I-（三）载体运输被动吸收或主动吸收载体蛋白有：单向运输载体:双向运输载体：同向反向单向运输载体模型被动运输低溶质梯度高溶质梯度电化学势梯度A、载体开口于高溶质浓度的一侧，与溶质结合B、载体催化溶质顺电化学势梯度跨膜运输Fe2+、

8、Zn2+、Mn2+、Cu2+逆电化学势梯度主动运输（104-105个s）Na+Cl-、NO3-、蔗糖蔗糖载体运输特点载体运输特点：主动（主要）或被动；专一性主动（主要）或被动；专一性 如何证明如何证明载体存在载体存在？饱和效应饱和效应saturation effect离子竞争离子竞争ion competition三种转运蛋白transferprotein的比较？一、吸收部位一、吸收部位 根系：根毛区 叶第三节第三节 植物对矿质元素的吸收植物对矿质元素的吸收二、根系吸收矿质元素的特点二、根系吸收矿质元素的特点 1、对矿质和水分吸收的关系对矿质和水分吸收的关系 上表说明上表说明?植物的吸盐量和吸水

9、量之间不存在线性依赖关系。植物的吸盐量和吸水量之间不存在线性依赖关系。二、根系吸收矿质元素的特点二、根系吸收矿质元素的特点 1、相互联系相互联系：离子必须：离子必须溶于水溶于水才能被吸收；才能被吸收；离子的吸收又有利于水分的吸收离子的吸收又有利于水分的吸收?独立独立：吸水：吸水：被动吸水被动吸水为主，为主，离子：离子：主动吸收主动吸收为主。为主。生理酸性盐生理酸性盐physiologicalacidsalt：对阳离子对阳离子的吸收大于阴离子，使土壤溶液的吸收大于阴离子，使土壤溶液pH值降低值降低的盐类。的盐类。如如(NH4)SO4等等生理碱性生理碱性alkaline盐盐：如如NaNO3等等生理

10、中性生理中性neutral盐盐：如如NH4NO3等。等。原理？原理？2、离子的选择性吸收、离子的选择性吸收3、单盐毒害、单盐毒害toxic action of single salt 和离子对抗和离子对抗ionantagonize 平衡溶液平衡溶液 三、根系吸收矿质元素的过程（一）离子被吸附在根细胞表面交换吸附（二）离子进入根部内部1、共质体symplastapproach2、质外体apoplastapproach3、联合途径combination根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织三、外部条件对根部吸收矿物质的影响 1、土壤温度 2、通气状况 3、溶液浓度 4、溶液的pH 温度对小麦

11、幼苗吸收钾的影响温度对小麦幼苗吸收钾的影响喜稍酸环境:如茶、马铃薯、烟草等,喜偏碱环境:如甘蔗和甜菜等。根外营养：植物地上部分对矿物质的吸收过程；四、叶片营养foliar nutrition 叶片营养的优点？高效、快速、节省一、运输形式第四节矿物质在植物体内的运输运输途径运输途径?如何证明如何证明?二、运输途径和速度运输途径运输途径:根部吸收：根部吸收：木质部上木质部上运运 叶片吸收：叶片吸收：韧皮部上、下韧皮部上、下 横向：横向：了解了解:无土栽培无土栽培soilless culturesoilless culture用营养液代替土壤栽培植物的方法。用营养液代替土壤栽培植物的方法。国兰育苗国

12、兰育苗国兰育苗国兰育苗.彩叶树穴盘育苗彩叶树穴盘育苗彩叶树穴盘育苗彩叶树穴盘育苗蝴蝶兰育苗蝴蝶兰育苗蝴蝶兰育苗蝴蝶兰育苗乳纹椒草育苗乳纹椒草育苗乳纹椒草育苗乳纹椒草育苗温室番茄无土栽培温室番茄无土栽培温室番茄无土栽培温室番茄无土栽培连栋大棚无土栽培番茄连栋大棚无土栽培番茄连栋大棚无土栽培番茄连栋大棚无土栽培番茄苗苗苗苗 盘盘盘盘轻基质无土轻基质无土轻基质无土轻基质无土栽培屋顶绿栽培屋顶绿栽培屋顶绿栽培屋顶绿化工程化工程化工程化工程无土立体栽培无土立体栽培无土立体栽培无土立体栽培合理施肥的指合理施肥的指标（以（以N肥为例）肥为例）?（一）施肥的形（一）施肥的形态指指标1.相貌相貌2.叶色叶色（二

13、）施肥的生理指（二）施肥的生理指标1、营养元素养元素2、酰胺胺3、酶活性活性如硝酸如硝酸还原原酶和谷氨酸脱和谷氨酸脱氢酶等等1.1.淹水叶片变黄？淹水叶片变黄？2.2.植物缺氮黄化与缺铁黄化的区分？植物缺氮黄化与缺铁黄化的区分？3.3.如何证明根系主动吸收？如何证明根系主动吸收？4.4.如何证明载体的存在？如何证明载体的存在？5.5.作物与林木哪个施肥多？如何解释？作物与林木哪个施肥多？如何解释？6.6.施肥增施肥增产的原因的原因是直接或间接？为什么？是直接或间接？为什么？施肥增产的原因是间接的，施肥通过有机营养（光施肥增产的原因是间接的，施肥通过有机营养（光合作用）来增加干物质积累，提高产量。合作用）来增加干物质积累，提高产量。练习与思考练习与思考