植物对矿质元素的吸收利用
植物细胞对矿质元素的吸收
主动吸收是指细胞利用代谢能量逆着浓度梯度吸收矿质元素的过程。主动吸收需要转运蛋白的参与。转运蛋白有通道蛋白和载体蛋白之分。载体蛋白又分为单向运输载体、同向运输载体和反向运输载离子也可以通过离子泵(质子泵和钙泵)跨膜运输。
胞饮作用是细胞将吸附在质膜上的矿物质通过膜的内折而转移到细胞内的过程。胞饮作用是非选择性吸收，大分子物质甚至病毒通过胞饮作用进入细胞内。胞饮作用在植物细胞中不很普遍。
植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞吸收矿质元素的方式为：主动吸收、被动吸收和胞饮作用。其中主动吸收是植物细胞吸收矿质元素的主要方式。
被动吸收是指细胞不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它物理过程而进行的吸收过程。O2、CO2、NH3 等气体分子可以穿过膜的脂质双分子层，以简单扩散方式进入细胞，扩散动力是膜两侧的这些物质的化学势差。而带电荷的离被动吸收是顺着电化学势梯度进行的，不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它子不能穿过膜的脂质双分子层，其扩散需要转运蛋白质的协助，所以叫协助扩散或易化扩散，扩散动力是这些离子在膜两侧的电化学势差。
(二)根系对矿质元素的吸收
根系对矿质元素的吸收是以细胞吸收为基础的。但根系吸收矿质元素有其自身的特点。首先，根系对盐分和水分相对吸收。由于根系对盐分和水分的吸收机制不同，吸收量不成比例。其次是，根系对矿质元素的吸收有选择性。即对某些离子吸收的多些，而对有些离子吸收少些或根本不吸收。其三是，单盐毒害与离子对抗。一般阳离子的毒害作用明显，阴离子的毒害作用不明显。在单盐溶液中若加入少量含其它价数不同的金属离子的盐类，单盐毒害现象就会减轻或消失。离子间的这种作用叫离子对抗。一般在元素周期表中不同族的金属元素的离子间才会有对抗作用。植物只要处于一定浓度、一定比例的多种盐的混合液中才能正常生长，这种溶液叫平衡溶液。在施肥中应十分注意。
第三节植物对矿质元素的吸收
质外体和共质体
根部表面 进入根内部
3.离子进入导管
根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
离子在根内径向运输图解 C．细胞质 V．液泡 ER. 内质网
(二)根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收
土粒表面带负电荷 , 吸附着矿质阳离子 ( 如 NH 4 + ,K + ), 不 易被水冲走 , 它们通过阳离子交换 (cation exchange) 与土 壤溶液中阳离子交换。 矿质阴离子 ( 如 NO3-,CI-) 被土粒表面负电荷排斥 , 溶解 在土壤溶液中,易流失。 但 PO43- 则被含铝和铁土粒束缚住 , 因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等带有OH-,OH- 和PO43- 交换 , 于是 PO43- 被吸附在土粒上 , 不 易流失。 根呼吸: C0 2 + H20 → H2C03 H+ + HCO3分布在根表面，土粒表面营养矿质阳、阴离子分别与根表 面的 H+，HCO3- 交换 , 进入根部。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
2.离子对抗（ion antagonism）
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量 其他矿质盐，即能减弱或消除这种单盐毒害。
离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现 象叫做离子对抗。
3.平衡溶液（balanced solution）
（六）土壤有害物质状况
土壤中一些过量有害物质会不同程度地 伤害根部，降低植物吸收矿质元素的能力。
如 H2S、 某些有机酸、 过多Fe2＋、 重金属元素。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
矿质营养植物吸收矿质元素的特点
植物生理矿质营养植物吸收矿质元素的特点学习目标Click to add title in hereClick to add title n here掌握植物吸收矿质元素的特点。
理解离子选择性吸收对农业生产的影响及应用。
理解单盐毒害和离子颉颃对农业生产的影响及应用。
Click to add title in here Click to add title n hereClick to add title in here 一、对矿质元素和水分的相对吸收1.相互联系1）矿质元素须溶于水才能被吸收,并随水流进入根部的质外体。
2）矿质元素吸收，降低细胞渗透势，促进植物吸水。
2.相互独立1）水分吸收以被动吸水为主，主要分配方向为蒸腾强度大的叶片等器官。
2）矿质吸收以消耗代谢能的主动吸收为主，主要分配方向为合成代谢旺盛的生长中心。
实验处理水分消耗Ca 2+K +Mg 2+NO 3-PO 43-SO 42-光照1090ml 135271751043187黑暗435ml105351137754115大麦在光照和黑暗条件下蒸腾失水和矿质吸收的关系注：表中各离子下的数据以在溶液中原始浓度的百分比表示。
Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收1.概念离子选择性吸收，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。
2.表现①植物对同一溶液中的不同离子的吸收不同；②植物对同一种盐的正负离子的吸收不同。
3.三类盐类型离子吸收情况离子积累PH 值生理酸性盐阳离子＞阴离子H +变小生理碱性盐阴离子＞阳离子OH -或HCO 3－变大生理中性盐阴离子＝阳离子不积累不变Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收4.注意及应用①生理酸性盐、生理碱性盐和生理中性盐，是植物根系对离子选择吸收的结果，与相应盐本身的酸碱性是两个概念，不能混为一谈。
第三节 植物对矿质元素的吸收
某些肥料（如磷肥、铁、锰、铜）易被土壤固定，而根 外喷施无此弊端，且用量少，节省肥料； 补充植物所缺乏的微量元素，用量少，效果快；
加入表面活性剂。
第四节 矿质元素在植物体内的运输与分配
一、矿质元素在植物体内的运输
（一）矿质元素运输形式
N——有机氮（氨基酸、酰胺），少量NO3P——无机离子，少量磷酰胆碱、甘油磷酰胆碱 S——硫酸根离子，少量蛋氨酸及谷胱甘肽 金属离子——离子（K,Ca,Mg,Fe等）
（二）矿质元素运输的途径 根系吸收无机离子主要通过木质部向上运输，
同时可从木质部活跃地横向运输到韧皮部 叶片下行运输以韧皮部为主 （也可从韧皮部横向运输到木质部）
放射性试验证实
二、矿质元素在植物体内的分配与再分配
分配与再分配，因离子在植物体内是否参与循环而异。
1. 参与循环元素：都能再利用
有的元素进入地上部后仍呈离子状态（钾） ； 有的元素形成不稳定化合物，不断分解，释放出的离 子又转移到其它需要的器官中去（氮、磷、镁） 。 缺素症---发生在老叶。
二、根系吸收矿质元素的过程
（一）根系对溶液中矿质元素的吸收过程
1. 离子吸附在根部细胞表面（交换吸附--exchange absorption）
原因：根部细胞质膜表层有阴阳离子（ H+ 和 HCO3呼吸放 C02 和 H20 生成的H2C03 解离出来）。
H+ 和 HCO3- 迅速地分别与周围溶液阳,阴离子进行交换 吸附,盐类离子即被吸附在细胞表面(不需能量,速度快, 几分之一秒 ) 。
酸性土壤还导致重金属（Al、Fe、Mn等） 溶解度加大，易使植物受害；
土壤溶液反应也影响土壤微生物的活动: 酸性----易导致根瘤菌死亡，失去固氮能力; 碱性---促使反硝化细菌生育良好，使氮素损失。
第7讲 植物对矿质元素的吸收和利用
• （二）元素在体内的分布
• 1.参与循环的元素大多分布在生长点和嫩叶等代谢旺盛 的部分； • 2.不参与代谢的元素分布在老叶。 • 因而缺素时能参与循环的元素表现在老叶，缺不参与
循环的元素，病症表现在嫩叶。
• 3.可移动元素在体内可重新分布，同时可以被排除体外， 参与生态循环。
• 植株被雨淋时洗出的主要物质是钾、氮、糖、有机酸
• 2.间接影响：
• • 土壤溶液反应改变，可以引起溶液中养分的
溶解或沉淀。
一般植物最适生长的pH在6-7之间。
• （五）离子间的相互作用
• 一种离子的存在会影响对另一种离子的吸收。
•
•
竞争结合位点——阻碍；
激活结合位点——促进。
四、叶对矿质元素的吸收
• 根外施肥，主要指叶面施肥。 • 1.要保证吸收，必须保证溶液能很好地被吸附在叶片 上。 措施：用表面活性剂、喷雾液滴要细 • 2.达到细胞质的途径： • （1）气孔进入
1矿质元素2必需元素的三个条件温故而知新3大量元素和微量元素4老组织先出现症状的缺乏元素5新组织先出现症状的缺乏元素第二节植物对矿质元素的吸收与运输一植物吸收矿质元素的特点与方式吸收部位
温故而知新
1、矿质元素
2、必需元素的三个条件 3、大量元素和微量元素 4、老组织先出现症状的缺乏元素 5、新组织先出现症状的缺乏元素
生直接交换。
三、影响根系吸收矿质元素的条件
根系对矿物质的吸收主要有主动吸收和交换吸附， 凡能影响这两个方面任何一方面的条件均可影响。 （一）温度
一定范围内根部吸收矿质的速率随土温的升高而加快。
1.温度过低： 代谢弱，主动吸收慢； 细胞质粘性增大，离子进入困难。 2.温度过高不利吸收： 酶钝化，速率下降； 细胞透性增加，原生质外流。
植物吸收矿质元素的主要方式
植物吸收矿质元素的主要方式
植物细胞吸收矿质元素的方式有：
1、被动吸收：包括简单扩散、杜南平衡。
不消耗代谢能。
定义：当外界液体浓度大于内在浓度时被动吸收产生，被动吸收是一种无能量运动，可以理解为平衡，自然界一种规律。
被动吸收是通过滤过、渗透、简单扩散和易化扩散（需要载体）等几种形式，将消化了的营养物质吸收进入血液和淋巴系统。
特点：物质由高浓度区向低浓度区扩散（浓度梯度），这是一种单纯的物理扩散作用，这种吸收形式不需要消耗机体能量；一些分子量低的物质，如简单多肽、各种离子、电解质和水等的吸收即为被动吸收。
2、主动吸收：有载体和质子泵参与，需消耗代谢能。
主动吸收（flash）与被动吸收相反，必须通过机体消耗能量，是依靠细胞壁"泵蛋白"来完成的一种逆电化学梯度的物质转运形式；主动运输的例子很多，主要有无机离子、有机离子和一些糖类（乳糖、葡萄糖、麦芽糖或蜜二糖）等。
这种吸收形式是高等动物吸收营养物质的主要方式。
3、胞饮作用：是一种非选择性吸收方式。
胞饮作用是指内吞细胞外液体。
胞饮作用根据其产生的机制不同分为4种：网格蛋白依赖的内吞、陷穴蛋白依赖的内吞、巨胞饮、网格蛋白和陷穴蛋白非依赖的内吞。
植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞对矿质元素的吸收植物的生命活动是以细胞为基础的， 因此植物体对矿质元素的吸收也是以细胞的吸收为 基础。
细胞与外界环境进行的一切物质交换必需通过各种生物膜，特别是细胞质膜。
一、生物膜的结构与功能植物细胞的原生质被质膜所包围，在细胞内细胞质和液泡间又有液泡膜分隔。
植物细胞 内的许多细胞器都有相应的膜包着，有的细胞器本身就是由膜组成。
因此，从某种意义上说 植物细胞是由膜系统组成的功能单位。
这些膜将各种细胞器分隔有利于细胞器行使各自的功 能，使各种代谢有条不紊地进行。
1．生物膜的化学组成生物膜由蛋白质、脂类、糖、无机离子等组成，其中蛋白质约占 40%～60%，脂类占 30%～40%，糖占 10%～20%。
这些组分，尤其是脂类与蛋白质的比例，因不同细胞、细胞 器或膜层而相差很大。
功能复杂的膜，其蛋白质含量可达 80%，而有的只占 20%左右。
构 成膜的脂类主要是磷脂，磷脂以双分子层构成生物膜的基本结构，蛋白质分子 “镶嵌”于 其中。
生物膜中的蛋白质根据它们与膜脂相互作用的方式及其在膜中的排列部位， 可以大体地 将膜蛋白分为两类：外在蛋白与内在蛋白（图 22）。
外在蛋白（extrinsic protein）为水溶性 球状蛋白质， 分布在膜的内外表面。
内在蛋白 （intrinsic protein） 占膜蛋白总量的 70%～80%， 又叫嵌入蛋白，其主要特征是水不溶性，分布在脂质双分子层中，有的横跨全膜也称跨膜蛋 白 （transmembrane protein）， 有的全部埋入疏水区。
最近， 又在生物中发现一类新的膜蛋白， 叫膜脂蛋白，它们的蛋白部分不直接嵌入膜，而依赖所含的脂肪酸插入脂质双分子层中。
膜蛋白执行着生物膜的主要功能。
不同生物膜所具有的不同生物学功能主要是由于所含 膜蛋白的种类和数量的不同。
2．生物膜的结构与功能关于生物膜的结构有许多假说与模型，但目前普遍接受的是流动镶嵌模型。
植物对矿质元素的吸收利用
植物对矿质元素的吸收利用植物对矿质元素的吸收主要通过根系进行，其中，根的吸收作用是植物获取矿质元素的基础。
根毛是根系表面的突起结构，具有很大的表面积，提高了植物对矿质元素的吸收能力。
根毛通过渗透压的作用，吸引土壤中的水分和溶解其中的矿质元素。
而根系内部的细胞则通过运输蛋白将吸收到的矿质元素从根部运输到植物的地上部分。
植物对矿质元素的选择性吸收主要体现在两个方面：首先，植物对一些必需元素具有较高的亲和力，当土壤中的浓度低于植物对这些元素的需求时，植物会更加积极地吸收这些元素。
其次，植物会对过量的矿质元素进行排斥，通过一些调控机制控制植物对这些元素的吸收，避免对植物造成毒害。
这些选择性吸收的机制有利于植物维持其生理活动的正常进行。
植物对矿质元素的利用主要以参与到植物生理代谢中为主。
不同的矿质元素在植物中有着不同的功能。
例如：氮元素是构成蛋白质和核酸的重要原料，与植物的生长速度和体型发育密切相关；磷元素是构成ATP和核酸的重要元素，参与到能量代谢和生长发育过程中；钾元素参与到水分平衡和渗透调节中，影响细胞的稳定性等。
植物通过吸收和利用这些矿质元素，实现自身的生长代谢需求。
然而，植物对矿质元素的吸收和利用也受到一些因素的影响。
例如，土壤因素包括土壤的酸碱度、含水量、负荷量等，这些因素可能影响矿质元素的有效性和可供性，从而影响植物对矿质元素的吸收利用。
此外，植物自身的生理状态也会影响对矿质元素的需求和吸收能力，例如植物在不同生长阶段对矿质元素的需求量会有所不同。
总的来说，植物对矿质元素的吸收利用是植物正常生长发育的重要过程，它关系到植物体内代谢的正常进行。
植物通过选择性吸收和利用矿质元素，实现自身对矿质元素的需求和生长发育的需要。
了解植物对矿质元素的吸收利用机制和影响因素，对于改进土壤肥力的调控和提高植物生长质量具有重要意义。
矿质元素的吸收和利用
优点： 1、产量高 2、不受时间、空间限制 应用： 1、大棚蔬菜 2、花卉植物
作业
麦田中施用了适量的磷酸钾（K3PO4），试分析小
麦根毛吸收K+和PO43-的过程。
答： 成熟区表皮细胞在呼吸作用中产生二氧化碳（CO2），
1、植物体主要通过根尖成熟区的根毛，从土壤溶 液中吸收矿质元素。 2、矿质元素以离子状态被根毛选择吸收。 3、土壤溶液中的矿质元素被根毛选择吸收，与成 熟区表皮细胞的呼吸作用有密切的关系。
根毛吸收矿质元素离子的过程
交换吸附：根毛细胞膜上的
H+和HCO3-，与土壤溶液中的 阳离子和阴离子发生交换的过 程。
d.运输动力都是蒸腾作用
（1）
（2）
（二）合理施肥：
指根据矿质元素对植物所起的作用，根据植 物的需肥规律，适时地、适量地施用肥料，以便
获得少肥高效的效果。
特点： 1、不同植物对N、P、K等矿质元素的需要量不同。 2、同一种植物在不同的生长发育时期，对N、P、 K等矿质元素的需要量也不相同。
（三）无土栽培
（一）根毛细胞膜对矿质元素的吸收
1、矿质元素被吸收的方式： 交换吸附
主动运输
2、矿质元素被吸收的动力：
呼吸作用
3、矿质元素被选择吸收的特点：
a.根据细胞膜上载体蛋白的种类和数量，对矿质
元素吸收的量不同；
b.对同一种无机盐的阳离子和阴离子吸收的量不 同 生理酸性盐：(NH4)2SO4、NH4Cl、KCl 生理碱性盐：NaNO3、Ca(NO3)2
植物体缺乏某种矿质元素的症状：
缺N的番茄： 植株矮小，叶小色淡
植物对矿质元素的吸收和运输
➢ 离子的选择性吸收：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。
➢ 生理酸性盐：根系吸收阳离子多于阴离子，如果供给 （NH4）2SO4，大量的SO42-残留于土壤溶液中，导致 pH下降酸性提高，这类盐叫生理酸性盐。
➢ 生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子，如果供给 NaNO3，大量的Na+残留于土壤溶液中，导致土壤pH 升高，这类盐叫生理碱性盐。
O、N、P、K、Ca、Mg、S等。 B. 微量元素 ➢ 需要量极微，占植物体干重的0.01%以下。有Fe、
B、Mn、 Zn、Cu、Mo、Cl、Ni等。虽然需要量 很少，但缺乏时植物不能正常生长；若稍有过量， 反而对植物有害，甚至致其死亡。
重点和难点
重点
植物体内必需的营养元素及各种缺素症；植物合理 施肥的生理基础
难点
植物对矿质元素的吸收和运输
收多收少 在于肥!
同化
转运
矿质 营养
吸收
一、植物从土壤中获得营养
➢ 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。
➢ 菜园土浸出液中生长最好。
式运输 金属离子（K+、Na+）:以离子形式运输
2. 矿质元素在植物体内的运输途径和速度
A. 根导管
茎导管
随蒸腾流单向运输
叶导管
B. 根导管
茎筛管
可双向运输
叶或根
➢矿质元素在植物体内的运输速度为30 ~ 100 cm/h
3. 矿质元素的利用 A. 可再利用元素：如果进入一个植株器官的矿质元素又
种:C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Cu、 B、Zn、Mn、Mo、Cl、Ni） ➢ 符合植物必需元素的3条标准：缺乏该元素，植物 生长发育不正常，不能完成生活史；植物表现专一 的病症，而加入该元素后，转向正常；对植物营养 的功能是直接的
植物对矿质元素的吸收
开始随浓度的提
25
K 吸收速度（μmol/g.h）
高而迅速增加，
20
然后缓慢增加，
以后稳定在一定
15
的速率。如果继
10
续提高养分浓度
5
，养分吸收的速
率会出现“迅速 增加—缓慢增加
0.10
0.20 10
25
50
K 浓度（mmol）L
— 趋 于 稳 定 ” 的大麦在不同浓度的KCl溶液中吸收K+离子的速度
四、植物地上部对矿质元素的吸收
植物地上部分也可以吸收矿质元素，这被称为根 外营养。地上部分吸收矿质盐的器官，主要是叶片， 所以亦被称为叶片营养（foliar nutrition） 思考：
生物分解转化为离子态养分才能被吸收利用。
（三）根系对养分吸收的过程
迁移
吸收
养分：土壤
根表
根内
截获 质流 扩散
主动 被动
1. 土壤养分向根部的迁移
截获（root interception）
根扩直散接从（d所iff接us触ion的) 土壤中获 取质养流分而(m不as经s f过low运) 输。 截获所得的养分实际是根系 所占据土壤容积中的养分
1.土壤养分向根部的迁移
截获（root interception） 扩散 （diffusion) 质流 (mass flow) 扩散和质流是土壤养分迁移至植物根系表面的两种
主要方式。 长距离时，质流是补充养分的主要形式； 短距离时，扩散作用更为重要。
2. 离子吸附在根细胞表面
离子吸附在根部细胞表面细胞吸附离子具有交换 性质，称为交换吸附。
离物子物体体态内内：。。 离离子子态态阳阴阳阴阳阴离离离离离 离子子子子子 子：：：NNN： ：HOHO4343＋－＋－、、HH2KP2KPO＋O＋、42、4－C2、－Ca、2Ha＋2、PH＋O、PM4O2gM－24、＋2g－、2S、＋OF、e4S22O－＋F、、e422－HM＋、、2nB2OH＋M、32－nB2Z、O＋n、2B3＋－4、OZ、n7C22B－＋u、42、O＋。M7C2n－uO、24＋2。－M、nOCl4－2－、
通过分析矿质元素吸收过程,我们应该知道,植物的根细胞吸收
通过分析矿质元素吸收过程，我们应该知道，植物的根细胞吸收矿质元素与两方面条件有关：其一，根细胞对矿质元素的吸收与其呼吸作用密切相关，尤其是有氧呼吸，因为呼吸作用为根细胞进行离子交换吸附提供了可供交换的离子，即碳酸氢根离子和氢离子；同时根细胞呼吸作用过程中合成的A TP又为吸附在根细胞表面的矿质离子进入根细胞的主动运输过程提供了能量。
所以说，呼吸作用是矿质元素吸收的动力。
其二，由于根吸收矿质元素离子是一个主动运输过程，而主动运输是需要蛋白载体和能量的，因此，根细胞膜上运输矿质元素的载体及其数量就起着重要的作用。
矿质元素是与水一起由植物体的导管运输的，其动力都是植物的蒸腾作用。
但是水的吸收其动力是蒸腾作用，而矿质元素的吸收其动力不是蒸腾作用，而是植物的呼吸作用。
因此，植物吸收水分和吸收矿质元素是两个相对独立的过程。
也就是说，二者虽然是一起被运输的，但二者的吸收方式是独立的。
综上可知，认为蒸腾作用是吸收矿质元素的动力，同时也是运输矿质元素的动力，这种说法是不正确的，因为蒸腾作用是运输矿质元素的动力，而与矿质元素的吸收无关。
植物对矿质元素的吸收方式
植物对矿质元素的吸收方式植物对矿质元素的吸收方式可以分为以下几种：
1. 活性转运吸收方式：植物在土壤中吸收矿质元素时，需要通过活性转运方式进行吸收，这种方式是通过植物根部表皮细胞上的离子通道进行转运的。
这种方式主要适用于一些高浓度矿物质元素的吸收。
2. 被动扩散吸收方式：被动扩散是指物质在高浓度处向低浓度处扩散的现象，这种方式是植物吸收低浓度矿质元素时采用的方式。
被动扩散吸收方式对于一些较小的矿物质元素如氢离子、氧离子、水分子等有较好的吸收效果。
3. 植物内在加速吸收方式：植物在土壤中吸收矿质元素时，还可以利用其内在的加速吸收方式进行吸收。
这种方式是指植物利用特定的载体蛋白将矿质元素提取到深层细胞中，然后通过蛋白质信道将其传输到植物的同化器官中进行吸收。
4. 合成物物交换吸收方式：有些矿物质元素会形成合成物，如二价铁和氮化物，此时植物必须通过合成交换的方式将其转化为能够被吸收的形式，然后再通过吸收同化器官中的载体蛋白进行吸收。
总体而言，植物对于不同类型的矿物质元素采用了不同的吸收方式。
在土壤中存在着不同浓度的矿质元素，植物通过灵活运用
各种吸收方式，才能够克服这些挑战，有效地吸收所需的矿质元素，并维持其正常生长和发育。
植物细胞吸收矿质元素的三种方式
植物细胞吸收矿质元素的三种方式植物细胞是植物生长发育的基本单位，而植物对于矿质元素的吸收则是植物生长发育的重要保障。
在植物细胞中，矿质元素的吸收方式有三种：根毛吸收、根细胞内润湿膜吸收和细胞内活性转运。
这三种方式各有特点，共同保障了植物对矿质元素的高效吸收和利用。
**一、根毛吸收**根毛是植物根部的重要结构，具有较高的生物活性和吸收能力。
在根毛表面，存在着大量的毛管细胞，这些细胞具有丰富的质膜和质壁，能够主动吸收土壤中的水和溶解其中的矿质元素。
这种根毛吸收方式是植物最主要的矿质元素吸收途径，尤其对于水溶性矿质元素来说具有高效性和选择性。
**二、根细胞内润湿膜吸收**根细胞内润湿膜是指在根毛吸收后，矿质元素在根细胞内形成的润湿膜。
这种润湿膜吸收方式，主要是指矿质元素通过根细胞内的细胞壁和质膜之间的间隙进行吸收。
这种方式能够克服根毛吸收所存在的一些限制，对于一些难以被主动吸收的矿质元素来说，具有较高的吸收效率。
**三、细胞内活性转运**细胞内活性转运是指植物细胞内部，通过膜蛋白通道、载体蛋白等途径，将矿质元素从一个细胞转运到另一个细胞或细胞器内部，以维持细胞内稳态。
这种方式主要发生在植物体内的各个组织器官之间，对于维持植物正常生长和发育所必需的微量元素起到了关键的作用。
总结回顾通过上述对植物细胞吸收矿质元素的三种方式的介绍，我们可以看到，这三种方式各具特点，相互补充，共同保障了植物对矿质元素的高效吸收和利用。
根毛吸收是最主要、最直接的方式，根细胞内润滑膜吸收是对根毛吸收的补充，而细胞内活性转运则是维持细胞内稳态的关键环节。
个人观点和理解对于植物细胞吸收矿质元素的方式，我认为这些方式的共同作用是为了保障植物对于矿质元素的高效吸收和利用。
在现代农业生产中，我们可以通过合理施肥、调节土壤酸碱度等方式，促进植物细胞对矿质元素的吸收，提高作物产量和品质。
深度与广度的探讨通过本文的介绍，你对植物细胞吸收矿质元素的三种方式有了全面的了解。
植物的矿质营养
植物的矿质营养1、植物的矿质营养：是指植物对矿质元素的吸收、运输和利用。
2、矿质元素：一般指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。
植物必需的矿质元素有13种.其中大量元素7种N、S、P、Ca、Mg、K(Mg是合成叶绿素所必需的一种矿质元素)巧记：丹留人盖美家。
Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl属于微量元素，巧记：铁门碰醒铜母(驴)。
3、交换吸附：根部细胞表面吸附的阳离子、阴离子与土壤溶液中阳离子、阴离子发生交换的过程就叫交换吸附。
4、选择吸收：指植物对外界环境中各种离子的吸收所具有的选择性。
它表现为植物吸收的离子与溶液中的离子数量不成比例。
5、合理施肥：根据植物的需肥规律，适时地施肥，适量地施肥。
语句：1、根对矿质元素的吸收①吸收的状态：离子状态②吸收的部位：根尖成熟区表皮细胞。
③、细胞吸收矿质元素离子可以分为两个过程：一是根细胞表面的阴、阳离子与土壤溶液中的离子进行交换吸附;二是离子被主动运输进入根细胞内部，根进行离子的交换需要的HCO-和H+是根细胞呼吸作用产生的CO2与水结合后理解成的，根细胞主动运输吸收离子要消耗能量。
④影响根对矿质元素吸收的因素：a、呼吸作用：为交换吸附提供HCO-和H+，为主动运输供能，因此生产上需要疏松土壤;b、载体的种类是决定是否吸收某种离子，载体的数量是决定吸收某种离子的多少，因此，根对吸收离子有选择性。
氧气和温度(影响酶的活性)都能影响呼吸作用。
2、植物成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
①吸收部位：都为成熟区表皮细胞。
②吸收方式：根对水分的吸收---渗透吸水，根对矿质元素的吸收----主动运输。
③、所需条件：根对水分的吸收----半透膜和半透膜两侧的浓度差，根对矿质元素的吸收----能量和载体。
④联系：矿质离子在土壤中溶于水，进入植物体后，随水运到各个器官，植物成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
3、矿质元素的运输和利用：①运输：随水分的运输到达植物体的各部分。
植物吸收矿质元素和水的关系
植物吸收矿质元素和水的关系1. 植物的基本需求植物就像我们每个人一样，生活离不开吃喝。
它们需要阳光、空气、水和养分，而今天我们主要聊聊水和矿质元素这对好搭档。
想象一下，如果植物是一位明星，水就是它的经纪人，矿质元素则是它的助理。
没有水，植物可就难以在这个绿油油的舞台上大放异彩了。
水是植物的“生命之源”，没有了水，它们就像一台没有电的机器，根本无法运转。
水不仅仅是植物的饮料，还是它们运输矿质元素的“快递员”。
当水通过根系被吸收后，矿质元素就像是水中的营养小宝贝，跟着水一起在植物体内游走，给每一片叶子、每一根枝条送去养分。
可以说，没有水，植物的“美食”就得不到及时送达，那可真是惨了！2. 矿质元素的角色2.1 矿质元素的种类矿质元素就像植物的调味品，各种元素都有不同的功效。
例如，氮是植物的“成长专家”，能让它们长得茁壮；磷则像是植物的“能量饮料”，让它们开花结果；钾则帮助植物增强抵抗力，能应对各种环境挑战。
真是个个都是不得了的角色！2.2 矿质元素的来源这些矿质元素一般从土壤中获取，植物的根系就像是一个个小侦探，四处探寻隐藏在土壤里的宝藏。
然后，水分把这些矿质元素送到植物的各个部分，帮助它们进行光合作用、合成蛋白质等重要活动。
就好比一场大派对，水和矿质元素一起跳舞，欢快地为植物提供能量。
3. 水与矿质元素的互动3.1 吸收的过程当植物吸水的时候，矿质元素就跟着水一起被吸收进了根部。
想象一下，一根根小根须在土壤中寻找水分和矿质元素，它们可真是勤劳的小家伙！水分一进来，矿质元素也紧随其后，搭着水分的“顺风车”，一路向上，直达植物的每一个角落。
3.2 平衡的重要性但是，水和矿质元素的关系可不是单纯的“你来我往”，它们之间得有个平衡。
水太多，矿质元素就会被稀释，植物吸收不到足够的养分；水不够，矿质元素又无法充分被利用，植物就会干渴得“哇哇”直叫。
所以，给植物浇水的时候，得掌握个度，别让它们喝得太多，也别让它们渴得发慌，真是个技术活啊！4. 结语综上所述，水和矿质元素就像一对老夫老妻，默契而又不可分割。
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(二)通气状况 土壤通气状况直接影响到根系的呼吸作用， 通气良好时根系吸收矿质元素速度快。因 此,增施有机肥料,改善土壤结构,加强中耕松 土等改善土壤通气状况的措施能增强植物 根系对矿质元素的吸收。土壤通气除增加 氧气外,还有减少CO２的作用。
(三)土壤溶液浓度
当土壤溶液浓度很低时,根系吸收矿质元 素的速度,随着浓度的增加而增加,但达到某 一浓度时,再增加离子浓度,根系对离子的吸 收速度不再增加。这一现象可用离子载体 的饱和效应来说明。浓度过高,会引起水分 的反渗透,导致“烧苗”。所以，向土壤中 施用化肥过度,或叶面喷施化肥及农药的浓 度过大,都会引起植物死亡,应当注意避免。
二、植物吸收矿质元素的特点
(一)根系吸收矿质与吸收水分不成比例
大量研究证明,植物吸水和吸收盐分的数量会因 植物和环境条件的不同而变化很大。植物对水分 和矿质的吸收是既相互关联,又相互独立。前者, 表现为盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并 随水流进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低 了细胞的渗透势，促进了植物的吸水。后者,表现 在两者的吸收比例不同，吸收机理不同:水分吸收 主要是以蒸腾作用引起的被动吸水为主,而矿质吸 收则是以消耗代谢能的主动吸收为主。另外两者 的分配方向不同，水分主要分配到叶片，而矿质 主要分配到当时的因素有 关。嫩叶比老叶的吸收速率和吸收量要大,这是由 于二者的表层结构差异和生理活性不同的缘故。 由于叶片只能吸收溶解在溶液中的营养物质, 所以溶液在叶面上保留时间越长,被吸收的营养物 质的量就越多。凡能影响液体蒸发的外界环境因 素,如光照、风速、气温、大气湿度等都会影响叶 片对营养物质的吸收。因此,向叶片喷营养液时应 选择在凉爽、无风、大气湿度高的期间(例如阴天、 傍晚)进行。
2、主动吸收（active absorption）：又叫主动运输，代谢吸收， 指细胞利用呼吸释放的能量做功而逆着浓度差吸收矿物质的过程。 3、胞饮作用（pinocytos ）： 物质吸附在质膜上，通过膜的内 折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。
载体运输
2.载体及作用方式 载体（carrier） ：生物膜上存在专门运送物质的大分子蛋白 质（载体R） ，能有选择地与外界物质（分子或离子）结 合，形成载体-物质复合体，透过质膜，在质膜内方脱离， 把物质释放在细胞内。 载体作用方式： （1）扩散方式： 认为载体为透过酶，其在膜内可扩散，在扩散过程 中把外界物质带入细胞内。 （2）变构方式： 认为载体为变构酶，其在膜内不可移动，它为膜的 一部分，横跨膜内外，通过变构作用，把膜外分子或离子 运到细胞去。
本章复习题
一、名词解释
1、 矿质元素 2、 必需元素 3、 有益元素 4、 离子 的被动吸收 5、 离子的主动吸收 6、 单盐毒害 7、 离子颉颃 8、 平衡溶液 9、 生理酸性盐 、 生理碱 性盐 、 生理中性盐 10、 养分临界期 11、 诱导酶
二、问答题 1、 植物必需的矿质元素要具备哪些条件? 2、硝态氮进入植物体之后是怎样运输的?如何还原成氨的? 3、合理施肥增产的原因是什么? 4、植物细胞吸收矿质元素的方式有哪些？
质子泵学说
细胞对离子的吸收和运输是由于
质膜上存在的离子泵和ATP酶引起的，
ATP酶催化ATP水解放出能量，离子泵利用
该能量驱动离子的转运。
胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折 而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。（一种 非选择性的吸收方式）
各种运输途径的证据：
通道运输：简单扩散，不消耗能量
四)土壤pH值
土壤pH值对矿质元素吸收的影响,因离子性质 不同而异，一般阳离子的吸收速率随pH值升高而 加速;而阴离子的吸收速率则随pH值增高而下降 pH值对阴阳离子影响不同的原因,认为与组成 细胞质的蛋白质为两性电解质有关。 一般认为土壤溶液pH值对植物营养的间接影 响比直接影响大得多。例如引起元素沉淀和淋失、 引起植物中毒。一般植物最适生长的pH值在6～7 之间,但有些植物喜稍酸环境,如茶、马铃薯、烟 草等,还有一些植物喜偏碱环境,如甘蔗和甜菜等
3、根外营养的特点
根外施肥具有肥料用量省、肥效快等特点,特别 是在作物生长后期根系活力降低、吸肥能力衰退 时;或因干旱土壤缺少有效水、土壤施肥难以发挥 效益。或因某些矿质元素如铁在碱性土壤中有效 性很低;Mo在酸性土壤中强烈被固定等情况下,采 用根外追肥可以收到明显效果。常用于叶面喷施 的肥料有尿素、磷酸二氢钾及微量元素。谷类作 物生长后期喷施氮肥,可有效地增加种子蛋白质含 量 根外施肥的不足之处是对角质层厚的叶片(如 柑橘类)效果较差;喷施浓度稍高,易造成叶片伤害。
载体运输：饱和效应、离子竞争 质子泵（主动运输）：逆电化学梯度、需 要能量
第三节
植物体对矿质元素的吸收
一、植物根系对矿质元素的吸收
1.离子被吸附在根系细胞的表面
根部细胞呼吸作用放出CO２ 和H２O。 CO２溶于水生成H２CO３,H２CO３能解离出 H+ 和HCO－３ 离子,这些离子可作为根系细 胞的交换离子,同土壤溶液和土壤胶粒上吸 附的离子进行离子交换,离子交换有两种方 式：
植物细胞对矿物质元素的吸收及利用
第二节
植物细胞对矿质元素的吸收
一、植物细胞对矿质元素吸收的方式及机理 植物细胞对矿质元素吸收的方式：被动吸 收、主动吸收和胞饮作用
1、通道运输 2、载体运输
3、泵运输
4、胞饮作用
简单扩散
1、被动吸收（passive absorption）指由于扩散作用或其它 物理过程而进行的吸收，不需能量，又称为非代谢吸收 （1）简单扩散（simple diffusion） 脂溶性物质和水分子顺浓度差扩散。 （2）杜南平衡（Donna equilibrium） 细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积等于细胞外 可扩散正、负离子浓度乘积时的平衡，叫杜南（道南）平衡。 它不消耗代谢能，属于离子的被动吸收方式。
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（四）、生物固氮
通过还原为氨盐或氧化为硝酸盐的作用，使惰性 的N2转化为可被植物吸收利用的氮素形态，这种转化 称为氮的固定作用。大气中含氮79%，属惰性，全球 生物固氮约（137~170）× 106吨氮/年，是化学氮肥产 量的2~3倍，占自然固氮的90%。 植物固氮主要是通过其寄生或共生的固氮微生物 来完成的。农业系统中，结瘤的豆科植物与根瘤菌形 成的固氮体系最为重要，而在森林生态系统中放线菌 与结瘤非豆科作物间形成的固氮体系最为重要。
(二)根系对离子吸收具有选择性
离子的选择吸收是指植物对同一溶液中不同离子或同一盐的 阳离子和阴离子吸收的比例不同的现象。例如供给NaNO３,植物 对其阴离子(NO-3)的吸收大于阳离子(Na+)，由于植物细胞内总的 正负电荷数必须保持平衡,因此就必须有OH- 或HCO3－ 排出细胞。 植物在选择性吸收NO-３时,环境中会积累Na+，同时也积累了OH或HCO-３，从而使介质pH值升高，故称这种盐类为生理碱性盐， 如多种硝酸盐。同理,如供给(NH４)２SO４,植物对其阳离子(NH+４) 的吸收大于阴离子(SO２-４),根细胞会向外释放H+, 因此在环境中 积累SO２-４ 的同时,也大量地积累H+, 使介质pH值下降,故称这种 盐类为生理酸性盐，如多种铵盐。如供给NH４NO３,则会因为根 系吸收其阴、阳离子的量很相近,而不改变周围介质的pH,所以称 其为生理中性盐。生理酸性盐和生理碱性盐的概念是根据因植物 的选择吸收引起外界溶液是变酸还是变碱而定义的。如果在土壤 中长期施用某一种化学肥料,就可能引起土壤酸碱度的改变,从而 破坏土壤结构，所以施化肥应注意肥料类型的合理搭配。
四、影响根系吸收矿质元素的因素
植物对矿质元素的吸收受环境条件的影响以温度、氧气、 土壤酸碱度和土壤溶液浓度的影响最为显著。
(一)温度 土温能通过影响根系呼吸而影响根对矿质元素 的主动吸收。 原生质胶体状况也能影响根系对矿质元素的吸 收, 在适宜温度下原生质粘性降低,透性增加,对离 子的吸收加快。 高温(40℃以上) 使酶钝化,从而影响根部代谢; 高温还导致根尖木栓化加快,减少吸收面积;高温还 能引起原生质透性增加,使被吸收的矿质元素渗漏 到环境中去。
(1)根与土壤溶液的离子交换： CO2-３、H+、HCO－３ 这些
离子可以和根外土壤溶液中以及土壤胶粒上的一些离子如 K+、Cl-等发生交换,结果土壤溶液中的离子或土壤胶粒上的 离子被转移到根表面。如此往复,根系便可不断吸收矿质。
(2)接触交换： 当根系和土壤胶粒接触时,根系表面的离子可
直接与土壤胶粒表面的离子交换，这就是接触交换。因为根 系表面和土壤胶粒表面所吸附的离子,是在一定的吸引力范 围内振荡着的,当两者间离子的振荡面部分重合时,便可相互 交换。
(三)矿质元素的利用
矿质元素运到生长部位后,大部分与体内的同化物合成 复杂的有机物质。未形成有机化合物的矿质元素,有的作为 酶的活化剂,如Mg、Mn、Zn等;有的作为渗透物质,调节植 物水分的吸收。 已参加到生命活动中去的矿质元素,经过一个时期后也 可分解并运到其它部位去,被重复利用。必需元素被重复利 用的情况不同,N、P、K、Mg易重复利用，其中氮、磷可 多次参与重复利用;有的从衰老器官转到幼嫩器官、有的从 衰老叶片转入休眠芽或根茎中,待来年再利用、有的从叶、 茎、根转入种子中等等。 Cu、Zn有一定程度的重复利 用,S、Mn、Mo较难重复利用,Ca、Fe不能重复利用,它们 的病症首先出现于幼嫩的茎尖和幼叶。
三、根外营养
1、概念
植物除了根系以外,地上部分(茎叶)也能吸收 矿质元素。生产上常把速效性肥料直接喷施在叶 面上以供植物吸收,这种施肥方法称为根外施肥或 叶面营养。 溶于水中的营养物质喷施叶面以后,主要通过 气孔，也可通过湿润的角质层进入叶内（角质层 有裂缝,呈细微的孔道,可让溶液通过）。
2、根外施肥的影响因素
(三)根系吸收的单盐毒害
任何植物,假若培养在某一单盐溶液中,不久即呈现不 正常状态,最后死亡。这种现象称单盐毒害。单盐毒害无论 是营养元素或非营养元素都可发生,而且在溶液浓度很稀时 植物就会受害。例如把海水中生活的植物,放在与海水浓度 相同的NaCl溶液中,植物会很快死亡。 若在单盐溶液中加入少量其它盐类,这种毒害现象就会 消除。这种离子间能够互相消除毒害的现象,称离子颉颃， 也称离子对抗或离子拮抗。所以，植物只有在含有适当比 例的多盐溶液中才能良好生长,这种溶液称平衡溶液 (balanced solution)。前边所介绍的几种培养液都是平衡 溶液。对于海藻来说，海水就是平衡溶液。对于陆生植物 而言，土壤溶液一般也是平衡溶液，但并非理想的平衡溶 液，而施肥的目的就是使土壤中各种矿质元素达到平衡， 以利于植物的正常生长发育。关于颉颃作用的本质,目前还 没有满意的解释。