植物的矿质营养.pptx

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1、第三章植物的矿质营养人类很早就开始研究植物矿质营养和氮素营养。早在公元前三世纪，古希腊学者亚里士多德就指出：植物从腐烂物质中获得营养。我国西汉农学家汜胜之指出：凡耕之本在于趣时和土，务粪泽，早锄早获。有收无收在于水，多收少收在于肥耕种的基本原则是，抓紧适当时间使土壤松和，注意肥料和水分，及早锄地，及早收获。植物对矿物质的吸收、转运和同化第1页/共34页真正用实验的方法研究植物营养的学者是荷兰医生并炼金术士范海尔特蒙（15771644），他把2.27kg重柳树枝条栽种在90kg的土壤中，只浇水不施肥，5年后枝条重76.7kg，土壤减重60g。因此他认为植物从水中获得营养。增重？光合水分去向？蒸腾

2、实验一第2页/共34页1699年，英国的伍德沃德用不同的水（雨水、河水、泉水、菜园土浸出液和下水管道水）培养薄荷枝条。证明植物从土壤中获得营养l菜园土浸出液中生长最好菜园土浸出液中生长最好实验二第3页/共34页1804年，瑞士的德年，瑞士的德索索修尔修尔发现种子在蒸馏水中萌发发现种子在蒸馏水中萌发成苗后很快死亡，与种子成苗后很快死亡，与种子相比，灰分数量没有变化。相比，灰分数量没有变化。证明了灰分元素和N的是必须元素实验三灰分是指植物充分燃烧后剩灰分是指植物充分燃烧后剩下的物质。如果把植物下的物质。如果把植物的灰分加到蒸馏水中，的灰分加到蒸馏水中，再加上硝酸盐植物就可再加上硝酸盐植物就可以生长

3、。以生长。第4页/共34页1860年萨克斯和诺普相继发表了应用十大化学元素的无机盐配制成营养液，栽培植物获得成功，称它为水培。以后水培和砂砾培养得到发展。确定了土壤中的必须元素实验四第5页/共34页第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素小部分氮小部分氮大部分硫大部分硫全部的磷全部的磷全部的金属元素全部的金属元素植物体植物体水分水分1095%干物质干物质590%C、H、O、N以以气体形式散失气体形式散失如如CO2，CO，N2，水蒸汽，水蒸汽，NH3，氮的氧化物，氮的氧化物等，小部分的硫等，小部分的硫以以H2S和和SO2的的形式散失形式散失挥发部分挥发部分灰分元素灰分元素有机物有机物90%无机

4、物无机物10%燃烧燃烧第6页/共34页二、植物必需的矿质元素1确定必需元素的方法 a.a.溶液培养法溶液培养法:溶液培养法溶液培养法亦称水培法亦称水培法,是在含有全是在含有全部或部分营养元素的溶部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；液中培养植物的方法；b.b.砂基培养法砂基培养法:是在洗净的是在洗净的石英砂或玻璃球等基质石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来培养植中加入营养液来培养植物的方法。物的方法。第7页/共34页2判断植物必需的矿质元素的标准 a.不可缺少性：缺乏该元素时不能完成生活史。b.不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不能恢复。c.直接功能性：缺素症状是由元素直接作用，并不是通过

5、影响土壤、微生物等的间接作用。二、植物必需的矿质元素第8页/共34页3植物必需的矿质元素列表二、植物必需的矿质元素必需元素大量元素来自水和CO2：C、H、O来自土壤：N、K、Ca、Mg、P、S、Si微量元素：Cl、Fe、Mn、B、Na、Zn、Cu、Ni、Mo共19个第9页/共34页三、植物必需矿质元素的生理作用N：生命元素氨基酸、核酸、激素、维生素等P：1）是核酸、磷脂的组成成分 2）可合成ATP、NADPH等参与能量代谢。3）参与光合产物的运输K：1）调节气孔开闭 2）促进糖分转化和运输 3）是某些反应中酶的活化剂N、P、K都是可移动元素，缺乏时老叶先出现症状。第10页/共34页三、植物必需

6、矿质元素的生理作用Ca：1）维持膜结构的稳定性2）信号物质：第二信使3）中和有机酸：果实成熟时的酸味消失Ca是不易移动元素，缺乏时新叶先出现症状。1病症诊断法：见书33页症状检索表四、作物缺素症状及其诊断2化学分析诊断法：取叶片用针对性试验检测含量，然后与标准含量对比。第11页/共34页第12页/共34页第二节第二节植物细胞对矿质元植物细胞对矿质元素的吸收素的吸收 现代人的生活讲究营养，可同学们知道植物是如何吸收营养的吗？今天我们就讲讲这个问题。植物的营养可分为无机营养和有机营养。化肥是我们最常听到无机营养，其中有N肥、P肥和K肥等等；有机营养主要指糖类、脂类、各种氨基酸等。这些营养物质溶于水

7、后称为溶质。人吸收营养是通过嘴把食物吃到胃里，而细胞吸收溶质时，溶质要穿过细胞膜这道障碍。这一过程是如何进行的呢？首先让我们近距离观察一下细胞膜的结构。第13页/共34页细胞膜的立体结构基本成分：蛋白质（外在蛋白和内在蛋白）、脂类和糖糖第14页/共34页膜外膜内细胞膜溶质转运途径的示意图第15页/共34页细胞吸收矿质营养的途径细胞吸收矿质营养的途径 转运蛋白通道运输（通道蛋白）载体运输泵运输 简单扩散：O2、CO2等气体及其它脂溶性物质的过膜方式，从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散，不消耗能量 胞饮作用(载体蛋白)第16页/共34页一、通道运输途径一、通道运输途径专一扩散通道（是某些阴离子，阳离子

8、，非电解质，水等的主要过膜方式）电压门控通道（如叶绿体的保卫细胞，膜内外电压差高于100mV时，K+通道打开，K+进入细胞）配体门控通道（某些阳离子，如激素配体通道）机械压力门控通道（某些阳离子、如干旱时K+通道打开）第17页/共34页二、载体运输途径二、载体运输途径1.单向运输载体（顺化学梯度转运）：能够催化分子或离子单方向地跨质膜运输。同向运输器（主要是阴离子和大多数营养物质）逆向运输器（主要是阳离子）2.次级主动转运（依靠H+、K+或Na+提供离子浓度差）第18页/共34页 2.同同 向向 与与 逆逆 向向 运输运输同向运输逆向运输A离子B离子膜外膜内二、载体运输途径第19页/共34页三

9、、泵运输途径（初级主动运输）1.质子泵（HATP酶）2.钙泵转运蛋白与膜内的阳离子转运蛋白与膜内的阳离子M+M+结合，并被结合，并被ATPATP磷酸化，导致构型发生变磷酸化，导致构型发生变化，将阳离子化，将阳离子M+M+暴露于膜外，使其自由扩散。然后释放磷酸根于细胞质，暴露于膜外，使其自由扩散。然后释放磷酸根于细胞质，恢复转运蛋白的原始构型。恢复转运蛋白的原始构型。第20页/共34页四、胞饮作用胞饮作用是细胞通过膜的内折从外界直接摄取物质进入细胞的过程。第21页/共34页一、根部对溶液中矿质元素的吸收1离子通过交换吸附在根部细胞的表面（H和HCO3）2离子进入根的内部：共质体途径和质外体途径3

10、离子进入导管：a.被动扩散b.主动运输第三节植物体对矿质元素的吸收细胞吸附的离子具有可以交换的性质。第22页/共34页细胞途径质外体途径第23页/共34页二、影响根部吸收矿质元素的条件1温度过高过高过低过低酶失活、膜透性增大酶失活、膜透性增大吸收下降吸收下降代谢慢、细胞粘性增大代谢慢、细胞粘性增大吸收下降吸收下降2通气状况增加有氧呼吸吸收加快ATP增加3溶液浓度一定范围内（外 内）吸收加快增加增加浓度过大（外 内）吸收受阻或烧苗第24页/共34页4pH对土壤矿质元素有效性的影响 lN、P、K、S、Ca、Mg、在土壤pH为中性时有效性最大，Mn、B、Cu、Zn等微量元素在微弱酸性时有效性最大。p

11、H过高或过低都影响它们的有效性。PH中性是对大多数矿质元素溶解有利的。二、影响根部吸收矿质元素的条件第25页/共34页1根外营养，又称叶片营养2优点：a.适合生育后期追肥，因为后期根系吸肥力衰退。b.易被土壤固定的矿质元素，可用此法。C.补充微量元素，效果快，用量省。三、植物地上部分对矿质元素的吸收第26页/共34页一、矿质元素运输的形式N：主要以氨基酸和酰胺形式运输，少数以NO3 P：主要以PO43形式运输，少数以有机磷S：主要以SO42形式运输，少数以蛋氨酸和谷胱甘肽形式运输金属离子（K+、Na+）:以离子形式运输第四节矿质元素在植物体内的运输和分布第27页/共34页二、运输的途径1根导管

12、茎导管叶导管随蒸腾流单向运输2根导管茎筛管叶或根可双向运输第28页/共34页1可再利用元素：如果进入一个植株器官的矿质元素又可运输到其它组织和器官，这种元素就称为可再利用元素。特点：优先分配给新组织，所以老叶先出现缺素症状三、矿质元素在体内的分布分为两类以离子形式存在的矿质元素（K、Na+）形成不稳定化合物（N、P、Mg）如N：根中以NO3吸收硝酸还原酶NO2NH4氨基酸（易移动）第29页/共34页2不可再利用元素：从根系进入植株器官后，不能再次运输的元素。S,Ca,Fe,Mn,B形成难溶稳定的化合物。特点：在老组织中积累，所以新叶先出现缺素症状三、矿质元素在体内的分布第30页/共34页一、作

13、物需肥规律1不同作物对矿质元素需求种类不同原因：a.需求部位不同：叶、茎、果b.不同元素生理作用不同如：禾谷类：前期施N肥，后期施P、K肥促粒块根、块茎类：施K肥，促进地下糖分积累叶菜类：施N肥，促叶肥大豆科：少N，有固氮作用，多施P、K肥第六节合理施肥的生理基础第31页/共34页2同一作物不同时期需肥不同时期：种子萌发苗期开花结实 成熟衰老需肥量：不需肥 逐渐增多最多停止吸收3最高生产效率期（营养最大效率期）施肥的营养效果最好，增产最多的时期。第32页/共34页二、合理施肥的指标1形态指标：相貌、叶色2生理指标：a.营养元素含量：叶片，见书54页N、P、K的临界浓度b.酰胺含量：多余的N以酰胺形式贮存，有酰胺存在说明不缺N c.酶活性：某些矿质元素是酶的激活剂，缺乏时酶活性下降。如：缺Mo时，硝酸还原酶活性下降。第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页