第一章烟草营养和施肥原理.ppt

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1、第一章烟草营养和施肥原理现在学习的是第1页，共42页第一节第一节 烟草必需的营养元素烟草必需的营养元素现在学习的是第2页，共42页一、烟草体内的元素组成一、烟草体内的元素组成新鲜植株新鲜植株水水 分分 75%90%干物质干物质(5%25%)有机物有机物 95%矿物质矿物质 5%C 44%H 6%O 43%N 2%现在学习的是第3页，共42页烟草体内干物质组成烟草体内干物质组成植物体的主要有机质为蛋白质，其它为含植物体的主要有机质为蛋白质，其它为含N化合物、脂肪、淀粉、化合物、脂肪、淀粉、多糖、纤维素和果胶。烤烟与其它作物所不同之处在于其含多糖、纤维素和果胶。烤烟与其它作物所不同之处在于其含N化

2、化合物中含有较多的烟碱。合物中含有较多的烟碱。有机质主要由有机质主要由C、H、O、N 四种元素组成，它们在燃烧时都四种元素组成，它们在燃烧时都会变成气态。会变成气态。烤烟燃烧后残留的部分称为灰分。灰分中含有烤烟燃烧后残留的部分称为灰分。灰分中含有70多种元素。多种元素。烤烟的元素组成及其含量多少同烤烟品种、它们生长的土烤烟的元素组成及其含量多少同烤烟品种、它们生长的土壤环境，、栽培措施、施肥量的多少和养分元素间的搭配壤环境，、栽培措施、施肥量的多少和养分元素间的搭配也会极大地改变烤烟的元素组成。也会极大地改变烤烟的元素组成。现在学习的是第4页，共42页（一）确定植物必需营养元素的三条标准（一）

3、确定植物必需营养元素的三条标准 v必必要要性性：这这种种化化学学元元素素对对所所有有植植物物的的生生长长发发育育是是不不可可缺缺少少的的。缺缺少少这这种种元元素素植植物物就就不不能能完完成成其其生生命周期。命周期。v专专一一性性：缺缺乏乏这这种种元元素素后后，植植物物会会表表现现出出特特有有的的症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失。症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失。v直直接接性性：这这种种元元素素必必须须是是直直接接参参与与植植物物的的新新陈陈代代谢谢，对对植植物物起起直直接接的的营营养养作作用用，而而不不是是改改善善环环境境的间接作用。的间接作用。二、植物必需的营养元素二、植

4、物必需的营养元素现在学习的是第5页，共42页17 种：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、种：碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、（镍）硼、钼、氯、（镍）C、H、O 非矿质元素（天然营养元素）非矿质元素（天然营养元素）来自空气和水来自空气和水大量元素大量元素N、P、K 植物营养三要素植物营养三要素(0.1%以上以上)或肥料三要素或肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素中量元素矿质元素矿质元素微量元素微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、来自土壤和肥料来自土壤和肥料(0.1%以下以下)B、Mo、Cl、Ni（二）烤烟必需营养元素的种类（二）烤烟必需营养元素的种类现

5、在学习的是第6页，共42页（三）必需营养元素的来源（三）必需营养元素的来源现在学习的是第7页，共42页三、必需营养元素的主要功能三、必需营养元素的主要功能第一组：第一组：C、H、O、N、S1.组成有机体的结构物质和生活物质组成有机体的结构物质和生活物质2.组成酶促反应的原子基团组成酶促反应的原子基团第二组：第二组：P、B1.形成连接大分子的酯键形成连接大分子的酯键2.储存及转换能量储存及转换能量第三组：第三组：K、Mg、Ca、Mn、Cl1.维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡等等现在学习的是第8页，共42页2.活化酶类活化酶类3.稳定细胞壁和生物膜构

6、型稳定细胞壁和生物膜构型第四类：第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1.组成酶辅基组成酶辅基2.组成电子转移系统组成电子转移系统而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为的外部症状，这些症状统称为“植物营养失调症植物营养失调症”，包，包括括“营养元素缺乏症营养元素缺乏症”和和“元素毒害症元素毒害症”。现在学习的是第9页，共42页农业生产中通常把农业生产中通常把N、P、K称为称为肥料三要素。肥料三要素。这是因为：这是因为：作物生长对它们的需要量大作物生长对它们的需要量大 土壤所能提供的有效量少土壤所能提供的有效量少 生产中需

7、要通过施肥予以大量补充才生产中需要通过施肥予以大量补充才能满足作物的需要。能满足作物的需要。现在学习的是第10页，共42页四、四、非必需营养元素非必需营养元素 1.有益元素有益元素（1）有益元素的概念）有益元素的概念 某些元素适量存在时能促进植物的生长发育；某些元素适量存在时能促进植物的生长发育；或者虽然或者虽然它们不是所有植物所必需，但对某些特定的植物缺是不可缺少它们不是所有植物所必需，但对某些特定的植物缺是不可缺少的，这些类型的元素称为的，这些类型的元素称为“有益元素有益元素”，也称，也称“农学必需元农学必需元素素”。烟草有益元素包括：烟草有益元素包括：硒、碘、铝、钠、钻、硅、钒、镍、铬、

8、硒、碘、铝、钠、钻、硅、钒、镍、铬、砷和各种稀土元索。砷和各种稀土元索。现在学习的是第11页，共42页（2）有益元素的作用）有益元素的作用有益元素中，有些是动物必需的，或对人是必需的。例如有益元素中，有些是动物必需的，或对人是必需的。例如硒硒，缺硒时，人就会得克山病等疾病。烤烟中硒含量增加也被认为对缺硒时，人就会得克山病等疾病。烤烟中硒含量增加也被认为对卷烟吸食者有正面的效应。卷烟吸食者有正面的效应。碘碘是另一种人和动物的必需营养元素，如果食物中缺乏碘，是另一种人和动物的必需营养元素，如果食物中缺乏碘，人和动物就会患地方性甲状腺肿。已有报道指出施碘可以人和动物就会患地方性甲状腺肿。已有报道指出

9、施碘可以促进植物生长，促进植物体内叶绿素、胡萝卜素和维生素促进植物生长，促进植物体内叶绿素、胡萝卜素和维生素A A的合成，影响呼吸作用和碳水化合物的代谢等。碘对烟草的合成，影响呼吸作用和碳水化合物的代谢等。碘对烟草花叶病病毒活性有特。花叶病病毒活性有特。在烟草上，低浓度的在烟草上，低浓度的铝铝也似乎稍微增加烟株生长速率。在也似乎稍微增加烟株生长速率。在云南烟区，铝也许是云南烟叶品质较好的原因之一云南烟区，铝也许是云南烟叶品质较好的原因之一现在学习的是第12页，共42页2.毒性较大的元素毒性较大的元素 如：如：Cr、Pb、Cd、Hg、As等等3.植物的超积累吸收及其利用植物的超积累吸收及其利用

10、超积累植物超积累植物 植物修复植物修复 植物开矿植物开矿现在学习的是第13页，共42页五、营养元素之间的相互关系五、营养元素之间的相互关系 1 1、同同等等重重要要律律：植植物物所所必必需需的的营营养养元元素素在在植植物物体体内内不论数量多少都是同等重要的不论数量多少都是同等重要的 生产上要求：生产上要求：平衡供给养分平衡供给养分2 2、不不可可代代替替律律：每每种种营营养养元元素素在在植植物物体体内内都都有有特特定定的生理功能，是其他营养元素所不能代替的的生理功能，是其他营养元素所不能代替的 生产上要求生产上要求：全面供给养分全面供给养分现在学习的是第14页，共42页3、元素之间的相互作用、

11、元素之间的相互作用（1）颉抗作用：一种元素抑制另一种元素的吸收）颉抗作用：一种元素抑制另一种元素的吸收（2）协同作用：一种元素促进另一种元素的吸收）协同作用：一种元素促进另一种元素的吸收现在学习的是第15页，共42页离子间的颉颃作用离子间的颉颃作用 表现：表现：阳离子与阳离子之间，如阳离子与阳离子之间，如一价与一价之间：一价与一价之间：K+、Rb+、Cs+之间之间二价与二价之间：二价与二价之间：Ca2+、Mg2+、Ba2+之间之间一价与二价之间：一价与二价之间：NH4+和和H+对对Ca2+、K+对对Fe2+离子间的协同作用表现：离子间的协同作用表现：阴离子与阳离子之间阴离子与阳离子之间如如NO

12、3-、SO42-等对阳离子的吸收有利等对阳离子的吸收有利 二价或三价阳离子对一价阳离子，如二价或三价阳离子对一价阳离子，如Ca2+、Mg2+、Al3+等能促进等能促进K+、NH4+的吸收的吸收现在学习的是第16页，共42页植物的营养成分 干物质（5-25%）新鲜植物水分（75-95%）有机质（90-95%）灰分（5-10%）矿质元素必需营养元素非必需营养元素大量营养元素（大于0.1%dw）微量营养元素超微量营养元素有益营养元素奢侈营养元素现在学习的是第17页，共42页第二节第二节 烟草对养分的吸收烟草对养分的吸收吸收的含义：吸收的含义：烟草对养分的吸收是指养分进入烟草体内的过程烟草对养分的吸收

13、是指养分进入烟草体内的过程泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分确切的吸收确切的吸收指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程植物吸收的养分形态：植物吸收的养分形态：离子或无机分子离子或无机分子为主为主有机形态的物质少有机形态的物质少植物吸收养分的部位：植物吸收养分的部位：矿质养分根为主，叶也可矿质养分根为主，叶也可 根部吸收根部吸收气态养分叶为主，根也可气态养分叶为主，根也可 叶部吸收叶部吸收现在学习的是第18页，共42页一一、根系形态特征与养分吸收、根系形态特征与养分吸收1.根的类型根的类型分分 类

14、类从整体上分从整体上分从个体上分从个体上分直根系：根深直根系：根深须根系：根广须根系：根广 定根定根 形成直根系形成直根系 不定根不定根 形成须根系形成须根系主根主根侧根侧根利用利用:将两种类型的作物种在一起：将两种类型的作物种在一起：混种、间种、套种混种、间种、套种现在学习的是第19页，共42页a.须根系须根系 b.直根系直根系 现在学习的是第20页，共42页 在烤烟的生长过程中，新根不断地产生。根据发在烤烟的生长过程中，新根不断地产生。根据发生的部位不同，根可分为主根、侧根和不定根。生的部位不同，根可分为主根、侧根和不定根。烤烟种子萌发时，胚根突破种皮后直接生长面成烤烟种子萌发时，胚根突破

15、种皮后直接生长面成主根，主根产生的各级大小分支都叫侧根，此外，主根，主根产生的各级大小分支都叫侧根，此外，由茎上发生的根都叫不定根。由茎上发生的根都叫不定根。在自然状态下，烤烟根系会发展成为直根系。但在自然状态下，烤烟根系会发展成为直根系。但由于大多数情况下，烤烟会经过一次假植和一次由于大多数情况下，烤烟会经过一次假植和一次移栽，烤烟的主根往往会遭到破坏，结果在大田移栽，烤烟的主根往往会遭到破坏，结果在大田生长中，烤烟的根系介于直根系和须根系之间。生长中，烤烟的根系介于直根系和须根系之间。现在学习的是第21页，共42页2.根的数量根的数量 用单位体积或面积土壤中根的总长表示用单位体积或面积土壤

16、中根的总长表示 （LV，cm/cm3 或或 LA，cm/cm2）一般：一般：须根系的须根系的Lv 直根系的直根系的LvLv越大，总面积越大，根与养分接触的机率高越大，总面积越大，根与养分接触的机率高反映根系的营养特性反映根系的营养特性3.根的分布根的分布 分布稀疏或过密：养分利用不充分分布稀疏或过密：养分利用不充分 分布合理：提高养分吸收效率分布合理：提高养分吸收效率现在学习的是第22页，共42页二、根系对养分的吸收过程二、根系对养分的吸收过程1.养分向根表面的迁移养分向根表面的迁移2.养分到达根表养分到达根表3.养分进入根内养分进入根内养分：土壤养分：土壤 根表根表 根内根内 迁移迁移 吸收

17、吸收截获截获 质流质流 扩散扩散 主动主动 被动被动现在学习的是第23页，共42页（一）土壤养分到达根表面的方式（一）土壤养分到达根表面的方式1、截获（、截获（Interception）（1）定义：定义：是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至是指植物根系在生长过程中直接接触养分而使养分转移至根表的过程根表的过程（2）实质：实质：接触交换接触交换（3）数量：数量：约占约占1，远小于植物的需要，远小于植物的需要2、质流（、质流（Mass flow）（1）定义：定义：是指由于水分吸收形成的水流而引起养分离子向根表迁移是指由于水分吸收形成的水流而引起养分离子向根表迁移的过程的过程（2）影响

18、因素：影响因素：与蒸腾作用呈正相关与蒸腾作用呈正相关与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关（3）迁移的离子：迁移的离子：氮氮(硝态氮硝态氮)、钙、镁、硫、钙、镁、硫现在学习的是第24页，共42页3、扩散（、扩散（Diffusion）（1）定义：定义：是指由于植物根系对养分离子的吸收，导是指由于植物根系对养分离子的吸收，导致根表离子浓度下降，从而形成土体根表之间的浓度致根表离子浓度下降，从而形成土体根表之间的浓度梯度，使梯度，使养分离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁养分离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程移的过程（2）影响因素：影响因素：土壤水分含量土壤水分含

19、量 养分离子的扩散系数养分离子的扩散系数 土壤质地土壤质地 土壤温度土壤温度（3）迁移的离子：迁移的离子：磷、钾、氮磷、钾、氮现在学习的是第25页，共42页（二）植物根系对养分的吸收机制（二）植物根系对养分的吸收机制被动吸收被动吸收主动吸收主动吸收现在学习的是第26页，共42页1.被动吸收（被动吸收（Passive absorption）定义：定义：膜外养分膜外养分顺顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、（离子）、不需不需消耗代谢能量而自发地（即消耗代谢能量而自发地（即没有没有选择选择性地）进入原生质膜的过程。性地）进入原生质膜的过程。形式：形式：(1)简单扩

20、散：简单扩散：如亲脂性分子如亲脂性分子(O2、N2)、不带电极性小不带电极性小分子分子(H2O、CO2、甘油甘油)(2)易化扩散：易化扩散：主要形式。机理如下：主要形式。机理如下：a.通道蛋白通道蛋白（channel protein）：认为贯穿双重磷脂层的认为贯穿双重磷脂层的蛋白质在一定条件下开启，成为一定类型离子的蛋白质在一定条件下开启，成为一定类型离子的“通道通道”。现在学习的是第27页，共42页b.运输蛋白（运输蛋白（transport protein）：认为运输认为运输蛋白在离子的电化学势作用下，与离子结合蛋白在离子的电化学势作用下，与离子结合并产生构型变化，从而将离子翻转并产生构型变

21、化，从而将离子翻转“倒入倒入”膜内。膜内。离子的运输动力来自膜间的电化学势梯度，离子的运输动力来自膜间的电化学势梯度，当膜两边的电化学势梯度相等时，离子达到动当膜两边的电化学势梯度相等时，离子达到动态平衡，净吸收停止。态平衡，净吸收停止。现在学习的是第28页，共42页机理机理:离子泵学说、载体学说、胞饮学说离子泵学说、载体学说、胞饮学说2.主动吸收（主动吸收（active absorption）定义：定义：膜外养分膜外养分逆逆浓度梯度或电化学势梯度、浓度梯度或电化学势梯度、需要需要消耗代消耗代谢能量、谢能量、有有选择性地进入原生质膜内的过程。选择性地进入原生质膜内的过程。现在学习的是第29页，

22、共42页(1)离子泵学说离子泵学说 离子泵（离子泵（Ions bumpIons bump）：是位于植物细胞原生质膜是位于植物细胞原生质膜上的上的ATPATP酶酶，它能逆电化学势将某种离子，它能逆电化学势将某种离子“泵入泵入”细胞内，细胞内，同时将另一种离子同时将另一种离子“泵出泵出”细胞外。细胞外。外界外界 膜膜 细胞质细胞质 离离子子运运输输过过程程离子泵假说图示离子泵假说图示ATP酶酶阴离子阴离子载体载体ATPH2PO3 ADP +H2O OH+ADPK、Na HOH 阴离子阴离子H2OHH3PO4现在学习的是第30页，共42页可见：阳离子的吸收实质上是可见：阳离子的吸收实质上是 H的反向

23、运输；的反向运输；阴离子的吸收实质上是阴离子的吸收实质上是OH的反向运输的反向运输由于细胞内常以带负电荷为主，所以：由于细胞内常以带负电荷为主，所以：阳离子（阳离子（K除外）多属被动吸收；除外）多属被动吸收；阴离子（包括阴离子（包括K）多属主动吸收多属主动吸收现在学习的是第31页，共42页(2)载体学说载体学说 载体（载体（carrier）指生物膜上存在的能携指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要能量（要能量（ATP）。）。载体对一定的离子有专一的结合部位，能有载体对一定的离子有专一的结合部位，能有选择性地携带某种离子通过

24、膜。选择性地携带某种离子通过膜。载体转运离子的过程载体转运离子的过程现在学习的是第32页，共42页磷磷酸酸脂脂酶酶ACP磷磷酸酸激激酶酶ACPIC膜膜 外外内内未活化载体未活化载体载体离子复合物载体离子复合物离子离子活化载体活化载体ATPADPPi线线粒粒体体载载 体体 假假 说说 图图 解解P现在学习的是第33页，共42页a.细胞内线粒体氧化磷酸化产生细胞内线粒体氧化磷酸化产生ATP，供载体活化所需供载体活化所需b.非活化载体非活化载体(IC)在磷酸激酶的作用下发生磷酸化，成为在磷酸激酶的作用下发生磷酸化，成为活化活化载体载体(AC-P)c.活化载体活化载体(AC-P)移到膜外侧，与某一专一

25、离子移到膜外侧，与某一专一离子(例如例如K)结合成为结合成为离子载体复合物离子载体复合物(AC-P-K)d.离子载体复合物离子载体复合物(AC-P-K)移动到膜内侧，在磷酸移动到膜内侧，在磷酸脂酶作用下将磷酰基脂酶作用下将磷酰基(Pi)分解出来，载体失去对离子分解出来，载体失去对离子的亲和力而将离子释放到膜内，载体同时变成的亲和力而将离子释放到膜内，载体同时变成非活化非活化状态状态(IC)e.磷酰基与磷酰基与ADP在线粒体上重新合成在线粒体上重新合成ATP现在学习的是第34页，共42页 养分吸收养分吸收的酶动力学理论的酶动力学理论实验证明：离子的吸收有饱和现象（如图）实验证明：离子的吸收有饱和

26、现象（如图）K浓度浓度吸吸收收速速率率大麦根系对大麦根系对K的吸收曲线的吸收曲线Vmax1/2VmaxKm 吸收曲线与酶促反应的速度和底物浓度的关系曲线非常吸收曲线与酶促反应的速度和底物浓度的关系曲线非常相似，于是把：相似，于是把：载体离子载体离子比作比作酶底物酶底物现在学习的是第35页，共42页 S C ES C S 离子离子(外外)载体载体 离子载体离子载体 载体载体 离子离子(内内)K1k3k2应用米凯利斯门滕应用米凯利斯门滕(Michaelis-Menten)方程式，方程式，求得：求得：Vmax S KmS式中：式中：v吸收速率吸收速率(mol gg-1-1 hh-1-1)Vmax最大

27、吸收速率最大吸收速率(mol gg-1-1 hh-1-1)S介质离子浓度介质离子浓度(mM)v=现在学习的是第36页，共42页Km吸收速率常数吸收速率常数(mM)，Kmk2 k3 k1 当当 v=1/2Vmax时，得时，得 kmSkm与结合常数与结合常数(k1)成反比，所以成反比，所以km又被称为：又被称为：离子载体在膜内的解离常数离子载体在膜内的解离常数km值越值越小小，载体对离子的亲和力越，载体对离子的亲和力越大大，载体运输离子的速，载体运输离子的速度越度越快快例如：例如：请根据作物的请根据作物的km值判断植物优先选择吸收哪种离子值判断植物优先选择吸收哪种离子作物作物km(mM)硝态氮硝态

28、氮 铵态氮铵态氮玉米玉米0.1100.170水稻水稻0.6000.020现在学习的是第37页，共42页（三）植物根系对有机态养分的吸收（三）植物根系对有机态养分的吸收1、植物可吸收的有机态养分的种类、植物可吸收的有机态养分的种类含氮：含氮：氨基酸、酰胺等氨基酸、酰胺等含磷：含磷：磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷脂、植酸钠等磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷脂、植酸钠等其它：其它：RNA、DNA、核苷酸等核苷酸等现在学习的是第38页，共42页2、吸收机理吸收机理（1）被动吸收被动吸收亲脂超滤解说亲脂超滤解说（2）主动吸收主动吸收载体解说载体解说（3）胞饮作用解说胞饮作用解说在特殊情况下发生在特殊情况下发生3、

29、吸收的意义、吸收的意义（1）提高对养分的利用程度提高对养分的利用程度（2）减少能量损耗减少能量损耗植物吸收植物吸收 离子态养分主要离子态养分主要 有机态养分次要有机态养分次要现在学习的是第39页，共42页三、植物的根外营养（叶部营养）三、植物的根外营养（叶部营养）叶部营养叶部营养(或根外营养或根外营养)植物通过叶部或非根系部分植物通过叶部或非根系部分吸收养分来营养自己的现象吸收养分来营养自己的现象（一）叶部吸收养分的途径（一）叶部吸收养分的途径气孔气孔保卫细胞保卫细胞角质膜角质膜上表皮细胞上表皮细胞 栅栏组织栅栏组织 海绵组织海绵组织 维管束维管束下表皮细胞下表皮细胞叶片的结构示意图叶片的结构

30、示意图现在学习的是第40页，共42页1、表皮细胞途径、表皮细胞途径 养分养分 养分养分腊质层腊质层 分子间隙分子间隙 角质膜角质膜角质层角质层 分子间隙分子间隙(通透性差通透性差)角化层角化层 借助果胶借助果胶 表表 皮皮 细细 胞胞 的的 外外 壁壁 通过原生质膜通过原生质膜细胞内细胞内原生质体原生质体外外 质质 连连 丝丝现在学习的是第41页，共42页2、气孔途径气孔途径（1）气态养分气态养分（如（如CO2、SO2）进入的必经之路进入的必经之路（2）一些离子态养分一些离子态养分也可通过扩散进入，然后被比邻气也可通过扩散进入，然后被比邻气孔的叶肉细胞吸收孔的叶肉细胞吸收（二）叶部吸收养分的机理（二）叶部吸收养分的机理1.被动吸收被动吸收2.主动吸收主动吸收（三）叶部营养的特点（三）叶部营养的特点1.具有较高的吸收转化速率具有较高的吸收转化速率，能及时满足植物对养分的能及时满足植物对养分的需要需要用于用于及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件或根部受损而造成的营养不良或根部受损而造成的营养不良现在学习的是第42页，共42页