植物生理学习.pptx

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1、1灰分分析灰分分析 N不存在于灰分中，由于N和灰分元素都是从土壤中吸收的，所以通常将N归于矿质元素一起讨论。灰分分析灰分分析灰分分析灰分分析（ash analysisash analysis）即对植物材料中干物质即对植物材料中干物质即对植物材料中干物质即对植物材料中干物质燃烧后的灰分进行分析的方法。燃烧后的灰分进行分析的方法。燃烧后的灰分进行分析的方法。燃烧后的灰分进行分析的方法。植物材料植物材料植物材料植物材料水分水分水分水分105105有机氧化物有机氧化物有机氧化物有机氧化物灰分：灰分：灰分：灰分：7070多种矿质元素多种矿质元素多种矿质元素多种矿质元素 干物质干物质干物质干物质燃烧燃烧燃

2、烧燃烧第1页/共86页2 植物体内矿质元素的含量会因植物种类、器官或部位、生存环境不同而有很大差异。老龄植株和细胞老龄植株和细胞老龄植株和细胞老龄植株和细胞中的含灰含量比幼龄植株和细中的含灰含量比幼龄植株和细中的含灰含量比幼龄植株和细中的含灰含量比幼龄植株和细胞的高；胞的高；胞的高；胞的高；干燥、通气或盐分含量高的环境干燥、通气或盐分含量高的环境干燥、通气或盐分含量高的环境干燥、通气或盐分含量高的环境中生长的植物，中生长的植物，中生长的植物，中生长的植物，其含灰量通常较高；其含灰量通常较高；其含灰量通常较高；其含灰量通常较高；植物种类：植物种类：植物种类：植物种类：禾本科禾本科禾本科禾本科植物

3、中含植物中含植物中含植物中含SiSi较多；较多；较多；较多；十字花科和伞形科十字花科和伞形科十字花科和伞形科十字花科和伞形科植物富含植物富含植物富含植物富含S S；豆科豆科豆科豆科植物富含植物富含植物富含植物富含CaCa和和和和S S；马铃薯块茎马铃薯块茎马铃薯块茎马铃薯块茎富含富含富含富含KK；海藻海藻海藻海藻中含有大量的中含有大量的中含有大量的中含有大量的I I ；盐生植物盐生植物盐生植物盐生植物往往含有较多的往往含有较多的往往含有较多的往往含有较多的NaNa等。等。等。等。第2页/共86页3溶液培养法 溶液培养法（solution culture method）/水培法（water cu

4、lture method或hydroponics）即在含有矿质元素的营养液中培养植物的方法。目前使用最为广泛的营养液配方是由美国科学家等设计的Hoagland（大量元素）和Arnon溶液（微量元素）。第3页/共86页4溶液培养的类型：溶液培养的类型：（1）纯溶液培养（pure solution culture），即将植物直接栽植在营养液中，此营养液中无其他介质（medium）。（2）砂基培养法（sand culture method），简称砂培法，即将洗净的石英砂（acid-washed quartz sand）、珍珠岩（perlite）或蛭石（vermiculite）作为支持物或介质加入营养

5、液中来栽培植物的方法。（3）气栽法（aeroponics），是将植物根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。（4）营养膜（nutrient film）法，将植物固定在一个盛装流动营养液的膜槽内培养的方法。第4页/共86页5A.水水培培法法:使使用用不不透透明明的的容容器器(或或以以锡锡箔箔包包裹裹容容器器),以以防防止止光光照照及及避避免免藻藻类类的的繁繁殖殖,并经常通气并经常通气;B.营营养养膜膜法法:营营养养液液从从容容器器a流流进进长长着着植植株株的的浅浅槽槽b,未未被被吸吸收收的的营营养养液液流流进进容容器器c,并并经经管管d泵泵回回a。营营养养液液pH和和成成分分均可控制。均可控制。C.

6、气气培培法法：根根悬悬于于营营养养液液上上方方，营营养养液被搅起成雾状。液被搅起成雾状。第5页/共86页6莴苣的无土栽培照片第6页/共86页7 注意事项注意事项(自学自学)保证营养液通气良好。保证营养液通气良好。盛放溶液的容器不宜透光。盛放溶液的容器不宜透光。必须保证所用的试剂、容器、介质、水等必须保证所用的试剂、容器、介质、水等十分纯净。十分纯净。应经常更换或补充营养液应经常更换或补充营养液 调节调节pHpH。第7页/共86页8无土栽培/溶液培养的生产前景：（1）不受环境条件限制：工厂化四季栽培；（2）提高土地使用效率：多层式立体栽培；（3）节约水肥；（4）便于生产“绿色”产品：病虫害、杂草

7、易于控制。（5）产量高。第8页/共86页92.2 植物必需的矿质元素及其生理作用*植物必需元素的标准和分类 植物必需矿质元素的生理作用*第9页/共86页10二二 植物体内的元素植物体内的元素 1 1 干物质干物质 植物组织干物质：新鲜材料在植物组织干物质：新鲜材料在105105下烘下烘烤烤10-3010-30分钟，使酶迅速失活，再在分钟，使酶迅速失活，再在70-8070-80下烧烤使水分蒸干而得干物质。占鲜重的下烧烤使水分蒸干而得干物质。占鲜重的5%-90%5%-90%，与具体材料而异。，与具体材料而异。干物质中，干物质中，90-95%90-95%为有机物，无机物不为有机物，无机物不足足10%

8、10%。第10页/共86页112 2 灰分灰分 在在600600下高温烘烤，干物质中下高温烘烤，干物质中有机物所含有机物所含的的C C、H H、O O形成形成COCO2 2和和H H2 2O O，N N、S S形成其它氧化形成其它氧化物，挥发到空气中。物，挥发到空气中。不能挥发的灰白色残烬为不能挥发的灰白色残烬为灰分灰分(ash)(ash)。构成灰分的元素构成灰分的元素(除除C C、H H、O O外外)：灰分元素。灰分元素。N N不属于灰分元素不属于灰分元素。与灰分元素一起由根从土壤中吸收，故与灰分元素一起由根从土壤中吸收，故与矿质元素一起讨论。与矿质元素一起讨论。第11页/共86页12燃燃烧

9、烧第12页/共86页13植物必需元素的标准和分类 植物必需元素的三个标准（Arnon&Stout，1939）：（1）若缺乏该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；（2）缺少该元素，植物会表现出专一的缺素症，提供该元素可预防或消除此病症；（3）该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接的结果。第13页/共86页14植物的必需元素：大量元素大量元素大量元素大量元素(0.1%DW):(0.1%DW):C C、OO、HH、N N、P P、KK、CaCa、MgMg、S S（9 9种）种）种）种）;微量元素(0.01%DW):Fe、Mn、B

10、、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni（8种）。第14页/共86页15必需的矿质元素第15页/共86页16N omission plot receiving sufficient fertilizer P and K,but no N.缺N第16页/共86页17第17页/共86页18 P P：Pi,HPi,H2 2POPO4 4-,HPO,HPO4 42-2-.细胞质、核的成分；细胞质、核的成分；植物代谢中起作用植物代谢中起作用(通过通过ATPATP和各种辅酶和各种辅酶)；促进糖的运输；促进糖的运输；细胞液中的磷酸盐可构成缓冲体系；细胞液中的磷酸盐可构成缓冲体系；缺缺磷磷时时，分分蘖蘖分分枝枝减减少少

11、,幼幼芽芽、幼幼叶叶生生长长停停滞滞,茎茎、根根纤纤细细,植植株株矮矮小小；叶叶子子呈呈现现不不正正常常的的暗暗绿绿色色或或紫紫红红色色。症症状状首首先先在在下下部部老老叶叶出出现现,并并逐渐向上发展。磷过多逐渐向上发展。磷过多，易产生缺，易产生缺ZnZn症。症。第18页/共86页19缺P第19页/共86页20 K K 体内体内6060多种酶的活化剂；多种酶的活化剂；促进蛋白质和糖的合成，促进糖促进蛋白质和糖的合成，促进糖的运输；的运输；增加原生质的水合程度，降低其增加原生质的水合程度，降低其粘度，提高细胞的保水能力和抗旱能粘度，提高细胞的保水能力和抗旱能力；力；影响着细胞的膨压和溶质势，参影

12、响着细胞的膨压和溶质势，参与细胞吸水、气孔运动等。与细胞吸水、气孔运动等。钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦。叶缘枯焦。缺K第20页/共86页21 S S：SOSO4 42-2-含含S S氨基酸氨基酸(Cys,Met)(Cys,Met)几乎是所的蛋白质的构成成分几乎是所的蛋白质的构成成分;Cys-Cys Cys-Cys系统能影响细胞中的氧化还原过程；系统能影响细胞中的氧化还原过程；是是CoACoA、硫胺素、生物素的成分，与体内三大类有机物的代谢密切相关。、硫胺素、生物素的成分，与体内三大类有机物的代谢密切相关。硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色

13、黄硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。绿，植株矮小。第21页/共86页22 Ca:Ca:细胞壁胞间层果胶钙的成分；细胞壁胞间层果胶钙的成分；与细胞分裂有关；与细胞分裂有关；稳定生物膜的功能；稳定生物膜的功能；可可与与有有机机酸酸结结合合为为不不溶溶性性的的钙钙盐盐而而解解除除有有机机酸积累过多时对植物的危害；酸积累过多时对植物的危害；少数酶的活化剂；少数酶的活化剂；作作为为第第二二信信使使，也也可可与与钙钙调调素素结结合合形形成成复复合合物，物，传递信息，在植物生长发育中起作用。传递信息，在植物生长发育中起作用。缺钙典型症状：缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色顶芽、幼叶呈淡绿色顶芽

14、、幼叶呈淡绿色顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出叶尖出叶尖出叶尖出现钩状现钩状现钩状现钩状,随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎随后坏死。缺素症状首先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。幼叶和果实等器官上。幼叶和果实等器官上。幼叶和果实等器官上。第22页/共86页23第23页/共86页24 Mg Mg：叶绿素的成分；叶绿素的成分；光合作用和呼吸作用中一些酶的活化剂；光合作用和呼吸作用中一些酶的活化剂；蛋蛋白白质质合合成成时时氨氨基基酸酸的的活活化化需需要要，能能使使核核糖体结合成稳定的结构；糖体结合成稳定的结构；DNADNA和和RN

15、ARNA合成酶的活化剂；合成酶的活化剂；染色体的组成成分，在细胞分裂中起作用。染色体的组成成分，在细胞分裂中起作用。第24页/共86页25 FeFe：许许多多重重要要酶酶的的辅辅基基；传传递递电电子子；叶叶绿素合成有关的酶需要它激活。绿素合成有关的酶需要它激活。MnMn：许多酶的活化剂；直接参与光合作许多酶的活化剂；直接参与光合作用用(叶绿素形成、叶绿体正常结构的维持和水叶绿素形成、叶绿体正常结构的维持和水的光解。的光解。B B：H3BO3H3BO3。与与植植物物的的生生殖殖有有关关，利利于于花花粉粉的的形形成成 ，促促进进花花粉粉萌萌发发、花花粉粉管管伸伸长长、受受精精；与与糖糖结结合合使使

16、糖糖带带有有极极性性从从而而容容易易通通过过质质膜膜 促促进进运运输输；与与蛋蛋白白质质合合成成、激激素素反反应应、根根系系发发育育等等 有有关关；抑抑制制植植物物体体内内咖咖啡啡酸酸、绿绿原酸的合成原酸的合成。第25页/共86页26 Zn Zn：酶的组分或活化剂；参与蛋白质和叶绿素合成；参与酶的组分或活化剂；参与蛋白质和叶绿素合成；参与IAAIAA的生的生物合成；物合成；CuCu：一些氧化还原酶的组分；光合电子传递链质体蓝素一些氧化还原酶的组分；光合电子传递链质体蓝素PCPC的成分的成分 Mo:MoO42-,Mo:MoO42-,是硝酸还原酶、固氮酶的组成成分；是黄嘌是硝酸还原酶、固氮酶的组成

17、成分；是黄嘌吟脱氢酶及脱落酸合成中的某些氧化酶的成分吟脱氢酶及脱落酸合成中的某些氧化酶的成分第26页/共86页27第27页/共86页28 Cl Cl：水的光解；叶和根中的细胞分裂需要；调节细胞溶质和维持水的光解；叶和根中的细胞分裂需要；调节细胞溶质和维持电荷平衡。电荷平衡。NiNi：脲酶、氢酶的金属辅基；激活脲酶、氢酶的金属辅基；激活-淀粉酶；缺乏时植物体的淀粉酶；缺乏时植物体的尿素会积累过多产生毒害而不能完成生活史。尿素会积累过多产生毒害而不能完成生活史。第28页/共86页29第29页/共86页30第30页/共86页31蔬菜作物缺微量元素诊断歌1.缺硼缺硼先看幼嫩尖，花儿不实易常见。植株尖端

18、易发白，顶芽生长易枯萎。生长点下易萌生，植株分枝成丛状。新叶粗糙成淡绿，叶片皱缩变脆易。柄茎粗短常开裂，水渍斑点环状节。2.缺铁缺铁先看枝顶心，叶脉叶肉要分清。新叶缺绿黄白色，叶脉颜色仍显绿。不同植物有区别，双单子叶要分开。网纹花叶双子叶，条纹花叶单子叶。3.缺锌节间短簇株矮小，叶长受租出小叶。新叶灰绿或黄白，细看脉间和中脉。中脉附近先失绿，严重坏死成褐色。4.缺钼缺钼症状两类型，仔细分辨能认清。一类脉间色变淡，叶片发黄出斑点。边缘焦枯向内卷，组织失水呈萎蔫。先看老叶显症状，再辨新叶仍正常。十字花科不一样，叶片扭曲螺旋状。5.缺锰幼叶叶肉变黄白，脉和脉近仍绿色。脉纹清晰是症状，主脉较远先发黄。

19、严重叶片褐细点，逐渐增大布叶面。第31页/共86页32植物必需矿质元素的生理作用 （1）是细胞结构物质的组成成分;（2）作为酶、辅酶的成分或激活剂等，参与调节酶的活动;（3）起电化学作用，参与渗透调节、胶体的稳定和电荷的中和等。第32页/共86页33植物的有益元素 不为植物所必需的但对植物生长发育产生有利影响的元素。如钠(盐生植物)，硅(水稻等禾本科)，钴(多种酶的活化剂)，硒、钒(玉米、甜菜)等。第33页/共86页342.3 植物细胞对矿质元素的吸收植物细胞对矿质元素的吸收*电化学势梯度与离子转移的关系和特点扩散作用与被动吸收主动吸收胞饮作用第34页/共86页352.3 植物细胞对矿质元素的

20、吸收 细胞吸收矿质元素的方式:(1)被动吸收（passive absorption）(2)主动吸收（active absorption）(3)胞饮作用（pinocytosis）电化学势梯度与离子转移的关系和特点离子的选择性积累 溶质跨膜传递的特点：（1）积累（accumulation）（2）选择性（selectivity）第35页/共86页36 例玉米吸收Na+和SO42-少，对K+和NO3-吸收多、快。对K+的吸收不受Na+的影响；对Cl-的吸收不受F-、I-的影响，也不受NO3-、SO42-或H2PO4-等的影响。即活细胞吸收某些溶质（离子），最终使其即活细胞吸收某些溶质（离子），最终使其

21、即活细胞吸收某些溶质（离子），最终使其即活细胞吸收某些溶质（离子），最终使其在细胞内的浓度远远高于细胞外的浓度的现象。在细胞内的浓度远远高于细胞外的浓度的现象。在细胞内的浓度远远高于细胞外的浓度的现象。在细胞内的浓度远远高于细胞外的浓度的现象。积累的程度：积累的程度：积累的程度：积累的程度：积累率积累率积累率积累率(accumulation ratio)=(accumulation ratio)=CCi i/C/Co o 细胞对离子吸收的细胞对离子吸收的细胞对离子吸收的细胞对离子吸收的选择性选择性选择性选择性：细胞吸收离子的量不细胞吸收离子的量不细胞吸收离子的量不细胞吸收离子的量不与溶液中离子

22、的量成比例。与溶液中离子的量成比例。与溶液中离子的量成比例。与溶液中离子的量成比例。C Ci i-胞内离子浓度，胞内离子浓度，胞内离子浓度，胞内离子浓度，C Co o-胞外离子浓度。胞外离子浓度。胞外离子浓度。胞外离子浓度。第36页/共86页37离子间的相互作用：竞争性抑制（competitive inhibition）如K+与Rb+、Cl-与Br-、Ca2+与Sr2+、SO42-与SeO42-之间都具竞争性抑制。离子间的竞争性抑制说明了什么离子间的竞争性抑制说明了什么离子间的竞争性抑制说明了什么离子间的竞争性抑制说明了什么?细胞对这些离子对的细胞对这些离子对的细胞对这些离子对的细胞对这些离子

23、对的吸收机制是相似的吸收机制是相似的吸收机制是相似的吸收机制是相似的，竞争，竞争，竞争，竞争性抑制的性抑制的性抑制的性抑制的离子间共同竞争离子载体的结合部位离子间共同竞争离子载体的结合部位离子间共同竞争离子载体的结合部位离子间共同竞争离子载体的结合部位!第37页/共86页38电化学势梯度与离子转移 细胞吸收不带电荷的溶质取决于溶质在膜两侧的浓度梯度（concentration gradient）。带电离子的跨膜转移则是由膜两侧的电势梯度（electrical gradient）和化学势梯度（chemical potential gradient）共同决定。电势梯度与化学势梯度合称为电化学势梯度

24、（electrochemical potential gradient）。第38页/共86页39被动吸收(passive absorption)单纯扩散（simple diffusion）物质从电化学势较高的区域直接向电化学势较低的区域转移（net movement）的现象；即物质顺其电化学势梯度进行转移的过程。协助扩散（facilitated diffusion）/易化扩散 溶质借助于膜转运蛋白顺化学势梯度的跨膜转运过程，速度快。第39页/共86页40 参与协助扩散的膜传递蛋白/转运蛋白(translocator protein)的类型：1.通道蛋白（channel protein）/通道（

25、channel）/离子通道（ion channel）依靠构象改变允许离子通过;选择性：水和孔的大小及表面电荷等决定。特点：被动转运；离子扩散速率快（106个/s 108个/s）第40页/共86页41离子通道运输离子的模式图第41页/共86页422.载体蛋白（carrier protein）载体（carrier）、传递体（transporter或porter）、透过酶（permease或penetrase）或运输酶（transport enzyme）载体蛋白与转运的离子专一性结合形成复合物，依靠其构象改变而将离子转运至膜的另一侧，具有选择性。载体转运的方式：被动转运（顺电化学势梯度进行，协同扩散

26、）主动转运（逆电化学势梯度进行，主动转运）第42页/共86页43载体转运的特点：饱和效应（saturation effect）;离子竞争性抑制(ion competitive inhibition)。载体转运的速率：104105个/s，比运输通道的速率低(1/100)。按载体转运的方向性：单向传递体（uniporter）；同向传递体（symporter）；反向传递体（antiporter）等类型。第43页/共86页44单向运输载体模式图被动运输(Fe2+/Zn2+/Mn2+/Cu2+)第44页/共86页45溶质A的电化学势梯度溶质B的电化学势梯度第45页/共86页46第46页/共86页472.

27、3.3 主动吸收主动吸收(active absorption)质子泵主要为存在于细胞膜上的H+-ATPase，利用水解ATP释放的能量驱动H+的跨膜转移(初级主动转运，primary active transport)，形成跨膜电势，推动其他离子的跨膜转运(次级共转运,secondary cotransport)，是细胞主动吸收矿质的主要方式。质子泵（主宰酶）：pH稳定、细胞的伸长生长、气孔运动、种子萌发等 植物细胞利用代谢能逆电化学势梯度吸收矿质的过程。植物细胞利用代谢能逆电化学势梯度吸收矿质的过程。植物细胞利用代谢能逆电化学势梯度吸收矿质的过程。植物细胞利用代谢能逆电化学势梯度吸收矿质的过

28、程。ATPATP酶（电子泵，在膜两端形成电势差）：酶（电子泵，在膜两端形成电势差）：酶（电子泵，在膜两端形成电势差）：酶（电子泵，在膜两端形成电势差）：由由由由质子泵质子泵质子泵质子泵(proton(proton pump)pump)和和和和离子泵离子泵离子泵离子泵(ion pump)(ion pump)完成完成完成完成。第47页/共86页48 1.质子泵的类型 (1)质膜上的H+-ATP酶 作用：将H+从质膜内转运到质膜外(细胞间隙)。受邻位-钒酸盐（ortho-vanadate）（磷酸根的类似物）的专一性抑制。使细胞质pH值升高；使细胞壁酸化。（每传递1个H+，消耗1分子ATP）（ATPa

29、se逆电化学梯度主动转运离子的机制）第48页/共86页49第49页/共86页50(2)液泡膜上的H+-ATP酶 该酶能将H+泵进液泡。不被钒酸盐抑制，但能被硝酸盐抑制；Cl-、Br-、I-等阴离子对此酶有激活作用。此酶的H+/ATP计量为23。第50页/共86页51(3)线粒体膜与叶绿体膜上的H+-ATP酶 （呼吸作用、光合作用）其H+/ATP计量约为3，酶活性受叠氮化钠（NaN3）的抑制。2.离子泵/钙泵(Ca2+-ATPase)质膜上的Ca2+-ATPase催化膜内侧的ATP水解放能，驱动胞质内的Ca2+泵出细胞或泵入液泡和内质网。其活性依赖于与ATP和Mg2+的结合，又称Ca2+,Mg2

30、+-ATPase。(溶质跨膜转运的几种方式)第51页/共86页52第52页/共86页53主动吸收的特点：（1）消耗代谢能；（2）有选择性；（3）逆浓度梯度第53页/共86页54胞饮作用 细胞通过质膜的内折而将物质转移到胞内的过程称为胞饮作用（简称胞饮）。胞饮作用属于非选择性吸收方式，不是植物吸收矿质元素的主要方式。第54页/共86页552.4 根系对矿质元素的吸收 根部吸收矿质元素的主要部位：根尖的根毛区。根系吸收矿质元素的特点*（对矿质元素和水分的相对吸收；离子的选择性吸收；单盐毒害和离子对抗）根系吸收矿质元素的过程外界条件对根部吸收矿质的影响第55页/共86页56根系吸收矿质元素的特点1对

31、矿质元素和水分的相对吸收 相关:矿质元素只有溶于水中才能被植物吸收，一般植物吸水越多吸收矿质也越多。独立:植物吸水与吸收矿质并不呈比例，即植物对某些离子吸收多，而对另外一些离子却吸收少。第56页/共86页572离子的选择性吸收 离子的选择性吸收（selective absorption）即植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例的现象。植物对同一溶液中的不同离子的吸收是不一样的。例如，水稻可以吸收较多的硅，但却以较低的速率吸收钙和镁。又如，番茄以很高的速率吸收钙和镁，但几乎不吸收硅。植物对同一种盐的正、负离子的吸收不同。第57页/共86页58 生理酸性盐（physiologically

32、 acid salt）：根系对阳离子的吸收大于对阴离子的吸收，较多的H+从根表面进入土壤溶液，而使土壤溶液变酸。如(NH4)2SO4等大多数铵盐。生理碱性盐（physiologically alkaline salt）：根系对阴离子的吸收大于对阳离子的吸收，较多的OH-和HCO3-从根表面进入土壤溶液，使土壤溶液变碱。如NaNO3或Ca(NO3)2等。生理中性盐（生理中性盐（生理中性盐（生理中性盐（physiologically neutral saltphysiologically neutral salt）：）：）：）：根根根根系对阴、阳离子的吸收速率相似，土壤溶液的酸碱性系对阴、阳离子的

33、吸收速率相似，土壤溶液的酸碱性系对阴、阳离子的吸收速率相似，土壤溶液的酸碱性系对阴、阳离子的吸收速率相似，土壤溶液的酸碱性不发生明显变化。如不发生明显变化。如不发生明显变化。如不发生明显变化。如NHNH4 4NONO3 3。第58页/共86页593单盐毒害和离子对抗 只含有一种盐分的溶液称为单盐溶液（single salt solution）。植物培养在单盐溶液中所引起的毒害现象即为单盐毒害（toxicity of single salt）。原因：原因：原因：原因：植物在单盐溶液中，植物在单盐溶液中，植物在单盐溶液中，植物在单盐溶液中，吸收阳离子过多过快吸收阳离子过多过快吸收阳离子过多过快吸收

34、阳离子过多过快引起的毒害，一般阴离子的毒害作用不显著。引起的毒害，一般阴离子的毒害作用不显著。引起的毒害，一般阴离子的毒害作用不显著。引起的毒害，一般阴离子的毒害作用不显著。第59页/共86页60 在单盐溶液中若加入少量含其他金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减弱或消除。离子间相互消除毒害的作用叫做离子对抗或离子颉颃（ion antagonism）。一般元素周期表中不同族金属元素的离子之间才具有对抗作用。例如Na+或K+可以对抗Ba2+或Ca2+。对植物生长发育良好而无毒害作用的溶液称为平衡溶液（balanced solution）。土壤溶液是不是平衡溶液？土壤溶液是不是平衡溶液？土壤溶液是不是

35、平衡溶液？土壤溶液是不是平衡溶液？第60页/共86页61根系吸收矿质元素的过程根系吸收矿质元素的过程1.离子在根细胞表面的吸附 根细胞通过交换作用而吸附离子，故称为交换吸附（exchange absorption）。a:a:通过土壤溶液与土粒间通过土壤溶液与土粒间通过土壤溶液与土粒间通过土壤溶液与土粒间进行离子交换进行离子交换进行离子交换进行离子交换b b：根与土粒的接触交换：根与土粒的接触交换：根与土粒的接触交换：根与土粒的接触交换第61页/共86页622.离子进入根内部 质外体途径 表观自由空间（apparent free space，AFS）/相对自由空间(relative free s

36、pace，RFS)：自由空间占组织总体积的百分比。如豌豆、小麦等植物根的自由空间为5%14%。共质体途径 内皮层 导管 主动运输为主，也可进行扩散性运输，但速度较慢。第62页/共86页633.离子进入导管 离子从导管周围的薄壁细胞进入导管。被动扩散？主动转运？（根毛区吸收的离子经共质体和质外体根毛区吸收的离子经共质体和质外体根毛区吸收的离子经共质体和质外体根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织图解到达输导组织图解到达输导组织图解到达输导组织图解）第63页/共86页64第64页/共86页65外界条件对根部吸收矿质的影响 1.土壤温度 土壤温度过高或过低土壤温度过高或过低土壤温度过高或过低土

37、壤温度过高或过低，都会降低根系吸收矿物质，都会降低根系吸收矿物质，都会降低根系吸收矿物质，都会降低根系吸收矿物质的速率的速率的速率的速率;2.2.土壤通气状况土壤通气状况土壤通气状况土壤通气状况 通过呼吸供能影响根系对矿物质的吸收通过呼吸供能影响根系对矿物质的吸收通过呼吸供能影响根系对矿物质的吸收通过呼吸供能影响根系对矿物质的吸收;3.土壤溶液的浓度 若一次施用化肥过多，土壤溶液浓度过高，可能造成根系吸水困难，导致“烧苗”发生;第65页/共86页66 4.土壤溶液的pH值 （1）直接影响根系的生长：一般以 pH5.56.5 为宜 （2）影响土壤微生物的活动：土壤偏酸（土壤偏酸（土壤偏酸（土壤偏

38、酸（pHpH值较低），引起根瘤菌死亡，固氮菌值较低），引起根瘤菌死亡，固氮菌值较低），引起根瘤菌死亡，固氮菌值较低），引起根瘤菌死亡，固氮菌失去固氮能力；失去固氮能力；失去固氮能力；失去固氮能力；当土壤偏碱（当土壤偏碱（当土壤偏碱（当土壤偏碱（pHpH值较高），反硝化细菌等活跃，氮值较高），反硝化细菌等活跃，氮值较高），反硝化细菌等活跃，氮值较高），反硝化细菌等活跃，氮素损失大素损失大素损失大素损失大;（3）影响土壤中矿质的可利用性：土壤过酸，磷、钾、钙、镁等易淋失，造成铝、铁、锰等毒害；土壤过碱，铁、磷、钙、镁、铜、锌等易形成不溶物氢氧化物，有效性降低;第66页/共86页67 5.土壤水分含

39、量 影响土壤的通气状况、土壤温度、土壤pH值等;8.土壤中离子间的相互作用 相互竞争：如Br、I对Cl有竞争;钾、铷和铯三者之间互相竞争;相互促进：如P可促进N、K的吸收。6.6.土壤颗粒对离子的吸附土壤颗粒对离子的吸附土壤颗粒对离子的吸附土壤颗粒对离子的吸附 土壤颗粒表面一般都带有负电荷，易吸附阳离子土壤颗粒表面一般都带有负电荷，易吸附阳离子土壤颗粒表面一般都带有负电荷，易吸附阳离子土壤颗粒表面一般都带有负电荷，易吸附阳离子;7.7.土壤微生物土壤微生物土壤微生物土壤微生物 菌根，固氮菌、根瘤菌，反硝化细菌等菌根，固氮菌、根瘤菌，反硝化细菌等菌根，固氮菌、根瘤菌，反硝化细菌等菌根，固氮菌、根

40、瘤菌，反硝化细菌等;第67页/共86页682.5 叶片营养 植物地上部分对矿物质的吸收称为根外营养。地上部分吸收矿质的器官以叶片为主，也称叶片营养（foliar nutrition）。离子离子离子离子 角质层角质层角质层角质层 外连丝外连丝外连丝外连丝 质膜质膜质膜质膜 细胞内细胞内细胞内细胞内 叶脉韧皮部叶脉韧皮部叶脉韧皮部叶脉韧皮部根外施肥的优点：快速、高效。(1)补充作物生育后期根部吸肥不足；(2)避免土壤对养分的固定(如P、Mn、Zn、Ca等)；(3)补充微量元素，效果快，用药省；（4）干旱季节，植物不易吸收，叶片营养可补充。第68页/共86页692.6 矿物质在植物体内的运输与分配矿

41、质在植物体内的运输矿物质在植物体内的分配第69页/共86页70矿质在植物体内的运输1.运输形式 N：大部分在根部转化为氨基酸和酰胺上运，少量以NO3-上运；P：以正磷酸盐或有机磷化合物运输；S：以SO42-或少量以甲硫氨酸(Met)运输；金属元素：以离子状态运输。第70页/共86页712.运输途径和速度 根部吸收的矿质一般以离子形式通过导管向上运输；运输速度为30100 cmh1。韧皮部也具有运送矿质的能力，其中以K、P最多。叶片吸收的矿质可向下或向上运输，运输途径主要是韧皮部。第71页/共86页72矿物质在植物体内的分配 可参与再循环的元素，称为可再利用元素。如氮、磷、钾、镁，以氮、磷最为典

42、型。不能参与循环的元素，称为不可再利用元素。如钙、铁、锰、硼等，以钙最为典型。可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状首先出现在首先出现在首先出现在首先出现在较老较老较老较老的组织的组织的组织的组织或器官上；或器官上；或器官上；或器官上；不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状则首先出现在则首先出现在则首先出现在则首先出现在幼嫩幼嫩幼嫩幼嫩的组的组的组的组织或器官上。织或器官上。织或器官上。织或器官上。可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状可再利用元素的缺素症状首先出现的

43、部位？首先出现的部位？首先出现的部位？首先出现的部位？不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状不可再利用元素缺素症状首先出现的部位？首先出现的部位？首先出现的部位？首先出现的部位？第72页/共86页732.7 合理施肥的生理基础与意义作物的需肥特点*合理施肥与作物增产第73页/共86页74作物的需肥特点1.不同作物对矿质元素的需要量和比例不同 作物类型 禾谷类:前期需氮较多，后期需磷、钾较多，以利子粒饱满；块根、块茎:需钾多，促进地下部分积累碳水化合物；叶菜类:需氮多，以使叶片肥大;第74页/共86页75 豆科:可固氮，宜少施氮，可适当增施磷、钾肥；油料作物：需镁较多

44、；甜菜、苜蓿、亚麻：对硼有特殊要求。生产目的 如大麦，作粮食用途时，宜施氮肥，以增加子粒中蛋白质的含量；若作酿酒原料，应提高淀粉含量，后期不宜施氮过多。第75页/共86页762.作物在不同生育期对矿质的吸收情况不同 一般植物吸收矿质的数量与其生长速度和个体大小相一致。植物对元素缺乏的敏感性并不与需肥总量完全一致。如幼苗期对矿质的总量需求不大，但对元素缺乏很敏感。将作物对缺乏矿质元素最敏感的时期称为需肥临界期（或植物营养临界期）。第76页/共86页77 将矿质元素发挥最大增产效果时期称为营养最大效率期或最高生产效率期。以收获种子和果实为目的作物，其营养最大效率期是生殖生长时期。水稻、小麦、玉米：

45、幼穗形成时期；大豆、油菜：开花期。第77页/共86页78合理施肥与作物增产 1改善光合性能 2改善栽培环境（特别是土壤条件）施肥增产的原因：施肥增产的原因：施肥增产的原因：施肥增产的原因：间接效应。间接效应。间接效应。间接效应。第78页/共86页79本章内容提要（1）植物对矿质元素的吸收、转运和利用(同化)是植物矿质营养的基本内容。植物完成生活史必须9种大量元素和8种微量元素。植物必需矿质元素的生理作用概括起来有四个方面：是细胞结构物质的组成成分；参与调节酶的活动；起电化学作用和渗透调节作用。细胞信号转导的第二信使。植物细胞对矿质元素的吸收有被动吸收、主动吸收和胞饮作用等三种方式。第79页/共

46、86页80本章内容提要（2）根系是植物体吸收矿质元素的主要器官，吸收矿质的过程式交换吸附。根系对矿质元素吸收具有相对性、选择性且离子之间存在相互作用。土壤条件(温度、通气状况等)是影响根系吸收矿质元素的主要因素，矿质主要通过木质部运送到地上部。植物地上部分也可吸收矿质元素。矿质元素在植物体内的存在状态决定了其循环利用程度，也决定了缺素症表现的差异。第80页/共86页81本章内容提要（3）合理施肥的增产作用主要是间接效益，即通过无机营养改善光合作用的结果。合理施肥应遵循作物的需肥特点，根据作物特性、生产目的、生育期等情况，结合土壤肥力与作物营养指标(形态指标、生理指标)进行施肥，以实现优质、高产

47、、稳产目标。第81页/共86页82本章重点1必需元素及其主要的生理功能；2细胞吸收矿质的特点及机理；3根系吸收矿质的特点；4合理施肥与高产优质。第82页/共86页83思考题：思考题：1.溶液培养法有哪些类型？用溶液培养植物时应注意哪些事项？2.如何确定植物必需的矿质元素？植物必需的矿质元素有哪些生理作用？3.植物细胞通过哪几种方式吸收矿质元素？4.为什么说主动转运与被动转运都有膜传递蛋白的参与？5.H+-ATP酶是如何与主动转运相关的？H+-ATP酶还有哪些生理作用？6.试解释两种类型的共转运及单向转运。7.试述根系吸收矿质元素的特点、主要过程及其影响因素。8.为什么植物缺钙、铁等元素时，缺素

48、症最先表现在幼叶上？9.合理施肥为何能够增产？要充分发挥肥效应采取哪些措施？第83页/共86页84推荐阅读文献（1）董燕,王正银.矿质营养对柑橘品质的影响.土壤肥料,2004,6:37-40郭衍银,徐坤,王秀峰等.矿质营养与植物病害机理研究进展.甘肃农业大学学报，2003，38(4):385-393袁瑛.矿质营养与植物病害关系研究进展.邵阳学院学报(自然科学),2003,2(2):136-139耿建梅,黄建国,王守生.矿质营养对茶叶产量和品质的效应.西南农业大学学报,2001,23(1):51-57张玉良.主要矿质营养元素对小麦籽粒蛋白质及其不同组份形成的作用.麦类作物学报,1996,4:27

49、-29陈化榜,李振声,李继云.植物矿质营养育种的研究进展.中国农业科学,1995,28(S1):1-6第84页/共86页85推荐阅读文献（2）赵贝贝,杜俊杰,赵海英等.果树矿质营养研究现状及养分管理对策.山西农业科学，2005,33(2):40-41陈江华，刘建利，龙怀玉.中国烟叶矿质营养及主要化学成分含量特征研究.中国烟草学报，2004，10(5):20-27徐爱春,李保国,齐国辉.苹果矿质营养研究进展.河北林果研究,2003,18(4):368-376马琼,黄建国.菌根及其在植物吸收矿质元素营养中的作用.2003,28（2）41-43艾绍英,王美丽,姚建武等.氮素营养条件对菜心吸收矿质养分的影响及其与硝酸盐累积的关系.农业环境科学学报，2003，22(5):578-581邱瑾，杨盛昌，钟然.矿质营养对水仙若干生理生化指标的影响.亚热带植物科学，2005,34(2):21-24 第85页/共86页/6786感谢您的观看！第86页/共86页