3植物的矿质营养(精)
《植物的矿质营养》教案
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植物生理学-03-矿质营养
0
为膜原有电化学势；
j
aj为离子的电化学活度；Zj为离子的代数化合价 F为法拉第常数，96.5J/mol；E为电势
膜内外离子 j 分布产生的电化学势分别表示为：
µ µ0
=
j外
j + RT ln a j外 + Z j ⋅ F ⋅ E外 (2)
µ µ0
=
j内
j + RT ln a j内 + Z j ⋅ F ⋅ E内 (3)
What was wrong with him?
矿质营养学说与农业化学的建立
李比希（J. Liebig）1840年伦敦有机化学年会上发表 了“化学在农业和生理学上的应用”的论文，否定了 腐殖质营养学说，提出了矿质营养学说。
腐殖质(humus)是有了植物后才出现在地球上的而不是 植物出现以前。因此土壤中矿物质是一切绿色植物的 唯一养料，厩肥及其它有机肥料对于植物所起的作用， 并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质 在分解时所形成的矿物质。
平衡溶液：将某种植物所必需的矿质元素按照一定浓度和适当比例 配制成的，并对该植物生长发育具有良好作用而无毒害的混合溶液， 称为该种植物的平衡溶液。
二、植物细胞吸收矿质元素的机理
两种吸收机理：主动吸收和被动吸收
离子过膜的驱动力： 1、化学势梯度(浓度差)：由高到低 2、电势梯度：阳离子被负电荷吸引；阴离子被正电荷 吸引。
植物的必需元素（essential element） 大量元素：C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、 微量元素：Fe、Mn、Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
必需的矿质元素：N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、 Cu、Mo、Zn、B、Cl、Ni、Na
植物的矿质营养
植物的矿质营养1. 引言植物的生长和发育需要多种营养物质，其中矿质营养在植物的生命活动中起着至关重要的作用。
矿质营养是指植物从土壤中吸收的无机物质，包括常见的氮、磷、钾等元素，以及微量元素如锌、铜、锰等。
本文将重点介绍植物的矿质营养的种类、功能以及影响因素等内容。
2. 植物的矿质营养种类植物的矿质营养主要包括宏量元素和微量元素两大类。
2.1 宏量元素宏量元素是植物需要吸收的主要无机元素，它们以百分之几的质量存在于植物体内。
常见的宏量元素有氮（N）、磷（P）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）和硫（S）等。
•氮素（N）：植物体内氨基酸、DNA、RNA等生物大分子的组成成分，是植物生长发育的基础元素。
•磷素（P）：是ATP（三磷酸腺苷）等能量转化过程中的重要组成元素，同时也是细胞质膜、DNA和RNA等的构成成分。
•钾素（K）：促进植物的光合作用、调控植物的水分平衡和营养转运，对提高植物的抗病性和抗逆性具有重要作用。
•钙素（Ca）：调节细胞的渗透平衡，影响细胞的生长分裂和细胞壁的合成，同时也参与信号传导。
•镁素（Mg）：是叶绿素的组成部分，对光合作用和能量转化过程具有重要影响。
•硫素（S）：是蛋白质、蛋白质酶、维生素B1和维生素B6等的组成成分，参与植物的生命活动。
2.2 微量元素微量元素是植物体内含量较低的无机元素，但对植物的生长发育同样至关重要。
常见的微量元素有铁（Fe）、锌（Zn）、锰（Mn）、铜（Cu）、钼（Mo）和镍（Ni）等。
•铁（Fe）：是光合作用和呼吸作用中的重要催化剂，参与植物体内的电子转运和能量转化过程。
•锌（Zn）：是植物体内多种酶的重要成分，参与DNA和蛋白质的合成过程。
•锰（Mn）：是植物体内氧气释放过程的关键酶的组成成分。
•铜（Cu）：参与咖啡因合成、植物生长和光合作用等多种重要生理过程。
•钼（Mo）：是植物体内硝化细菌和固氮细菌的酶的辅助因子，参与氮代谢过程。
•镍（Ni）：催化植物体内亚硝酸盐的还原过程。
第三章矿质营养
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
植物的矿质营养PPT课件
2020年10月2日
Kg/hm2 140 120 100 80 60 40 20
0 越 返拔孕开乳成 冬 青节穗花熟熟 前 期期期期期期
图2小麦不同生长发 育时期对P的需要量
11
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吸收方式 吸收动力
联 系
2020年10月2日
根对水分的吸收 根对矿质离子的吸收
渗透作用
主动运输
根细胞与环境 之间的浓度差
根细胞呼吸作 用产生的ATP
1、吸收的主要部位相同；
2、矿质元素须溶于水才能被根细胞吸收；
3、矿质元素被吸收后会影响细胞内外溶液
浓度，从而影响根对水分的吸收。
8
三、矿质元素的运输和利用
植物的矿质营养
－－ 矿质元素的吸收、运输及 利用
2020年10月2日
1
一、植物必需的矿质元素：
1、矿质元素：除C、H、O外，主要由根系 从土壤中吸收的元素。
2、植物必需的矿质元素的判断：
溶液培养法：用含有全部或部分矿质元素的 营养液培养植物的方法。
2020年10月2日
2
完全培养液 缺Mg培养液 加入Mg离子
2020年10月2日
3
3、植物必需的矿质元素
•目前，植物必需的矿质元素有14种
3植物的矿质营养.解答
第三章植物的矿质营养知识要点矿质元素和水分一样，主要存在于土壤中，由根系吸收进入植物体内，运输到需要的部位加以同化，以满足植物生命活动的需要。
植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为矿质营养。
植物体内的化学元素并非全部是植物生命活动所必需的，只有其中一部分为植物生命活动所不可缺少。
要确定植物体内各种元素是否为植物所必需，只根据灰分分析得到的数据是不够的。
通过溶液培养或砂基培养，并按照Arnon & Stout 于1939 年提出的植物必须元素的标准：（1）如缺乏该元素，植物生育发生障碍，不能完成生活史；（2）除去该元素，则表现出专一的病症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的；（ 3 ）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。
目前已经明确碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍17 种元素为大多数高等植物所必需的，其中碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫9 种元素植物需要量相对较大，称为大量元素；其余铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍8 种元素植物需要量极微，稍多即发生毒害，故称为微量元素。
必需的矿质元素在植物体内的生理作用有 3 个方面：⑴是细胞结构物质的组成成分，如N ，P ，S 等；⑵是植物生命活动的调节者，参与酶的活动，如Mn ，Mg ，Fe 等；⑶起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等，如K + 。
可被植物吸收的氮素形态主要是铵态氮和硝态氮。
氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16% ～18% 。
此外，核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都含有氮，而某些植物激素、维生素和生物碱等也含有氮。
因此，氮在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。
磷是以正磷酸盐(H 2 P0 4 - ) 形式被植物吸收。
当磷进入植物体后，大部分成为有机物，有一部分仍保持无机物形式。
磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，磷是核苷酸衍生物( 如ATP、FMN、NAD+、NADP和COA 等) 的组成成分，其在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着极其重要的作用。
《植物的矿质营养》教案
植物的矿质营养教案引言植物的矿质营养是植物生长和发育不可或缺的重要因素。
本教案旨在帮助学生了解植物对矿质元素的需求以及矿质元素在植物体内的吸收、运输和利用过程。
教学目标1.理解植物对矿质元素的需求和作用。
2.掌握常见矿质元素的分类和特点。
3.理解矿质元素在植物体内的吸收、运输和利用过程。
教学内容第一部分：植物对矿质元素的需求和作用1.矿质元素的定义和分类。
2.常见矿质元素的作用及其在植物体内的分布情况。
3.矿质元素缺乏和过量对植物生长的影响。
第二部分：矿质元素的吸收和运输1.根系对矿质元素的吸收方式。
2.植物对矿质元素的选择性吸收。
3.矿质元素在植物体内的运输途径和机制。
第三部分：矿质元素的利用过程1.矿质元素的转运和分配。
2.矿质元素在植物体内的利用方式和作用机制。
3.与矿质元素相关的代谢途径和反应。
教学过程第一课时1.利用生活中的例子引入矿质元素的概念和重要性。
2.学生自主阅读教材中关于矿质元素的知识点，并做笔记。
3.小组讨论并总结矿质元素的分类及其作用。
第二课时1.教师引导学生学习植物根系对矿质元素的吸收方式。
2.利用实验展示矿质元素的选择性吸收现象。
3.学生看视频资料了解植物根系的吸收机制。
第三课时1.教师用图表讲解矿质元素在植物体内的运输途径和机制。
2.学生分组完成实验，观察矿质元素在植物体内的运输过程。
3.小组讨论并总结矿质元素的运输机制。
第四课时1.教师引导学生了解矿质元素的转运和分配过程。
2.学生分析矿质元素在不同部位的分布情况，探讨其分配规律。
3.学生小组展示矿质元素利用过程的研究成果。
教学评估作业请学生撰写一篇500字的小议论文，谈谈植物的矿质营养在农业生产中的重要性。
平时表现1.学生的参与度和合作精神。
2.学生在实验和讨论中的表现。
3.学生对教材知识的理解程度。
教学资源1.教科书：《植物矿质营养》。
2.视频资料：植物根系吸收矿质元素的机制。
3.实验器材：小铲子、培养皿、装有各种矿质元素的培养液。
第2章植物的矿质营养(精)
第2章植物的矿质营养答案一、名词解释1. 灰分元素：除C、H、O、N等元素分别以CO2、H2O、N和S的氧化物等形式挥发外，植物体所含的不能挥发的残余物质称为灰分，占干物质的5-10%。
灰分中存在的元素称为灰分元素，又称为矿质元素。
2. 溶液培养法：用纯化的化合物配制成水溶液来培养植物以确定植物必需的矿质元素种类和数量，也称水培方法。
3. 大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干重达万分之一的元素，称为大量元素。
植物必需的大量元素是：钾、钙、镁、硫、磷、氮、碳、氢、氧等九种元素。
4. 微量元素：植物体内含量甚微，约占植物体干重的、600.001—0.00001%的元素，植物必需的微量元素是铁、锰、硼、锌、铜、钼和氯等七种元素，植物对这些元素的需要量极微，稍多既发生毒害，故称为微量元素。
5. 协助扩散：一些非脂溶性或低脂溶性物质能依赖镶嵌在细胞膜上的特殊蛋白质分子的功能活动来实现跨膜转运，称为易化扩散或协助扩散。
6. 离子泵：是细胞膜上逆电化学势梯度，利用代谢能量转运离子的跨膜载体蛋白。
7. 生理酸性盐：对于（NH4）2SO4一类盐，植物吸收NH4＋较SO4－多而快，这种选择吸收导致溶液变酸，故称这种盐类为生理酸性盐。
8. 生理碱性盐：对于NaNO3一类盐，植物吸收NO3－较Na＋快而多，选择吸收的结果使溶液变碱，因而称为生理碱性盐。
9. 生理中性盐：对于NH4NO3一类的盐，植物吸收其阴离子NO3－与阳离子NH4＋的量很相近，不改变周围介质的pH值，因而，称之为生理中性盐。
10. 单盐毒害：植物被培养在某种单一的盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡。
这种现象叫单盐毒害。
11. 离子对抗：在发生单盐毒害的溶液中加入少量不同化合价的金属离子，就可解除单盐毒害，这种现象称为离子对抗。
12. 平衡溶液：在含有适当比例的多种盐溶液中，各种离子的毒害作用被消除，植物可以正常生长发育，这种溶液称为平衡溶液。
(最新)植物生理学第二章植物的矿质营养(精)
第二章植物的矿质营养一、名词解释1. 矿质营养2. 必需元素3. 大量元素4. 微量元素5. 水培法6. 叶片营养7. 可再利用元素 8. 易化扩散 9. 通道蛋白10. 载体蛋白 11. 转运蛋白 12. 植物营养最大效率期13. 反向运输器 14. 同向运输器 15. 单向运输器二、填空题1．植物细胞中钙主要分布在中。
2．土壤溶液的pH对于植物根系吸收盐分有显著影响。
一般来说，pH增大易于吸收；pH 降低易于吸收。
3．生产上所谓肥料三要素是指、和三种营养元素。
4．参与光合作用水光解反应的矿质元素是、和。
5．在植物体内促进糖运输的矿质元素是、和。
6．离子跨膜转移是由膜两侧的梯度和梯度共同决定的。
7．促进植物授粉、受精作用的矿质元素是。
8．驱动离子跨膜主动转运的能量形式是和。
9．植物必需元素的确定是通过法才得以解决的。
10．华北地区果树的小叶病是因为缺元素的缘故。
11．缺氮的生理病症首先出现在叶上。
12．缺钙的生理病症首先出现在叶上。
13．根部吸收的矿质元素主要通过向上运输的。
14．一般作物的营养最大效率期是时期。
15．植物地上部分对矿质元素吸收的主要器官是。
16．植物体内可再利用的元素中以和最典型；不可再利用的元素中以最典型。
17．追肥的形态指标有和等；追肥的生理指标有和。
18．油菜“花而不实”症是土壤当中缺乏营养元素引起的。
19. 引起大白菜干心病、菠菜黑心病矿质元素是。
20. 被称为植物生命元素的是。
21. 一般作物生育的最适pH是。
22．诊断作物缺乏矿质元素的方法有、和。
23．影响根部吸收矿质元素的因素有、、和。
三、选择题1．在下列元素中不属于矿质元素的是（）。
A．铁 B.钙 C.氮 D.磷2．植物缺铁时会产生缺绿症，表现为（）。
A．叶脉仍绿 B.叶脉失绿 C．全叶失绿 D.全叶不缺绿3．影响植物根细胞主动吸收无机离子最重要的因素是（）。
A．土壤溶液pH值 B.土壤氧气分压 C.土壤盐含量 D.土壤微生物4．植物细胞主动吸收矿质元素的主要特点是（）。
植物的矿质营养
布森格(J· Boussingault)进一步在石英砂和木炭中
加入无机化学药品培养植物，并对植物周围的气体作 定量分析，证明碳、氢、氧是从空气和水中得来，而 矿质元素是从土壤中得来。
1840年，德国的李比希(J. Liebig)建立了矿质营养
学说，并确立了土壤供给植物无机营养的观点。
1860年，诺普(Knop)和萨克斯(Sachs)用已知成
钒
铷 锆
1× 10-4
5× 10-4 ＜10-4
铯
钼 硒
n× 10-5
2× 10-5 n× 10 镁 钾
2× 10-2
2× 10-2 2× 10-2 3× 10-2 7× 10-2 3× 10-1
硫
氟 氯 锂 钡 锶
5× 10-2
1× 10-5 n× 10-2 1× 10-5 n× 10-4 n× 10-4
有机氧化物 ↑ 灰分：70多种矿质元素
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，通常将N归于矿质元素一 起讨论
植物体中化学元素含量
元素 占干重% 元素 占干重% 元素 占干重% 元素 占干重%
氧
70
钛
1× 10-4
铬
5× 10-4
砷
3× 10-5
氢
碳
10
18
磷
氮
7× 10-2
3× 10-1 1× 10-1
细胞外侧
1. 通道具有 离子选择 性，转运 速率高 2. 离子通道 是门控的
细胞内侧
协助扩散(被动运输) 离子通道运输离子的模式图
离 子 通 道 的 假 想 模 型
3.3.3.2 载体蛋白 又称为载体(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 后，依靠其构象的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) 主动转运(逆电化学势梯度进行，主动转运)。
《植物生理学》第三章 植物的矿质营养教案
第三章植物的矿质营养“有收无收在于水，收多收少在于肥”植物在维持自身的生命活动不仅需要从环境中吸收水分，还需摄取各种矿质元素。
植物对矿质盐的吸收、运转和同化，叫矿质营养。
植物必需的矿质元素及其生理作用；植物对矿质元素的吸收、同化和利用及机理；施肥增产的原因。
第一节植物体内的必需元素一、植物体内的元素植物材料在105℃下烘干后，干物质占植物材料鲜重的5%～90%（因不同材料而异）。
干物质中90％～95％是有机物，其余为无机物。
将干物质充分燃烧，有机体中的碳、氢、氧、氮及部分硫等元素以CO2、H2O、N2或其氧化物、SO2、H2S等形式跑掉，余下一些不能挥发的灰白色残渣称为灰分（ash）。
灰分中的物质为各种矿质的氧化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等，构成灰分的元素称为灰分元素（ash element）。
它们直接或间接地来自土壤矿质，故又称为矿质元素（mineral element）。
由于氮在燃烧过程中散失到空气中，而不存在于灰分中，且氮本身也不是土壤的矿质成分，所以氮不是矿质元素。
但除了能利用生物固氮直接从大气中获取氮素的豆科等植物种类外，大多数植物体内的氮和灰分元素都是从土壤中吸收的所以通常将氮归并于矿质元素一起讨论。
二、植物必需的矿质元素和确定方法（一）植物必需元素的标准所谓必需元素（essential element或essential nutrient）是指植物生长发育必不可少的元素。
判断某种元素是否是植物的必需元素有三条标准：第一，不可缺少性。
即缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；第二，不可替代性。
即缺少该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症只能通过加入该元素的方法预防或恢复，加入其它任何元素均不能替代该元素的作用；第三，直接功能性。
即该元素对植物生长发育的影响是由于该元素直接作用造成的，而不是由于该元素通过影响土壤的物理、化学、微生物生长条件等原因而产生的间接效果。
（二）确定植物必需元素的方法常用的有溶液培养法和砂基培养法。
第五节 植物的矿质营养精品PPT课件
第三章 新陈代谢
一 植物的矿质代谢
❖ 1 植物的矿质营养
– 指植物对矿质元素的吸收、运输和利用。
❖ 2 矿质元素
– 指除了C、H、O以外，主要由根从土壤中吸收的 元素。
❖ 3 溶液培养法
– 指用有全部或部分矿质元素的培养液培养植物 的方法。
第五节 植物的矿质营养
2 矿质元素
0
Si
Ca
植物的矿质营养
植物的缺素症
第五节 植物的矿质营养
植物的缺素症
第五节 植物的矿质营养
植物的缺素症
第五节 植物的矿质营养
植物的缺素症
第五节 植物的矿质营养
植物的缺素症
❖N：植株矮小,叶绿素少,分枝少,花少,子粒不饱满 ❖P：植株矮小,叶深绿或发红,成熟期延迟产量下降,抗性减弱 ❖K：叶绿素破坏，有黄斑叶片卷曲 ❖B：花粉发育不全 ❖Mg: 叶失绿出现褐色斑 ❖Ca：叶间叶缘黄化早衰、少结实 ❖Fe: 失绿
C.老叶和新叶
D.茎
第五节 植物的矿质营养
练习：
5.把菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养，一 小时后测定表明，幼苗各部分都含32P，然 后将该幼苗放到不含32P的缺P培养基中， 数天后发现32P
–A.不在新茎叶中
B.主要在新茎叶中
C.主要在老的茎叶中 D.主要在老根中
6.北方冬季常绿植物体内矿质养料的运输减 弱或近于停止，主要原因是
有人用化学方法分析了大麦幼苗在0℃和16 ℃条件下根
吸收水的量与吸收矿质元素的量，其结果如图所示，说明
什么？
2、吸根对120水分的吸收和对矿质元素的吸收两个相对独立的过程
收 100
量
3、吸收80过程： 主动运输
第3章 植物的矿质营养教学要求和思考题
第三章植物的矿质营养一、教学基本要求1、掌握植物的矿质营养的基本概念，植物必需元素及其生理作用。
了解植物缺乏必需元素所出现的特有症状；2、了解植物对矿质元素的吸收特点、吸收机理、植物根系吸收养分的过程及其影响因素（重点和难点）；3、理解作物生产与矿质营养的密切关系、作物需肥规律，掌握合理施肥技术。
二、思考题（一）名词解释1．必需元素（essential element）2．有益元素(beneficial element)3．平衡溶液(balanced solution)4.水培法(hydroponics)5.离子通道(ion channel)6.离子颉颃(ion antagonism)7.养分临界期(critical period of nutrition)（二）问答题1. 高等植物的离子吸收有何特点？2. 离子的相互作用包括哪些主要内容？举例说明它们在生产中的实用价值。
3. 在什么情况下进行叶面施肥能取得较好的效果？4. 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？5. 确定植物必需元素的标准是什么？三、思考题参考答案(一)名词解释1．必需元素：是植物完成其生活史所必需的直接参与代谢活动的元素,如果缺乏能引起专一缺乏症,不能被其他元素所代替。
2．有益元素：亦称有利元素。
是指对植物生长表现出有利的促进作用，并在某一必需元素缺乏时，能部分代替该必需元素的作用而减缓缺素症状的元素。
如钠、钴、硒、镓、硅等。
3. 平衡溶液：植物中需的矿质元素按一定浓度和比例配制成能使植物正常生长发育而无毒害的溶液称为平衡溶液。
4．水培法：将各种无机盐按照生理浓度，以一定的比例，保持适宜的pH 值配制成平衡溶液，用以培养植物的方法。
5．离子通道：是指由贯穿质膜的由多亚基组成的内在蛋白质，通过构象变化而形成的调控离子跨膜运转的门户系统。
6．离子颉颃：在发生单盐毒害的溶液中加入少量其他金属离子，即能减弱或消除这种单盐毒害，离子间的这种作用称为离子颉颃，也称离子对抗或离子拮抗。
3 植物的矿质营养
3. 加入诊断法
第二节
植物细胞对矿质元素的吸收*
一、生物膜 二、细胞吸收溶质的方式和机制
（一）被动运输 1、扩散 单纯扩散：溶液中的溶质从浓度较高的区域跨膜移 向浓度较低的邻近区域的物理过程 2、易化扩散（协助扩散） 转运蛋白：指具有转运物质功能的膜内在蛋白，主要包 括通道蛋白和载体蛋白。 协助扩散：指小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电 化学势梯度跨膜的转运。
5.钙 生理作用: 1)细胞壁等的组分 2)提高膜稳定性 3)与有机酸结合成不溶性钙盐,以解除毒害 4)一些酶的活化剂 5)具有信使功能
缺钙症状: 1）幼叶淡绿色 2）生长点坏死
水稻缺Ca，新叶发黄， 玉米生长点坏死 幼叶有缺刻状 生长点坏死
6. 镁 生理功能 : 1)参与光合作用 2)酶的激活剂或组分 3)参与核酸和蛋白质代谢 缺镁症状: 叶脉间失绿 ，严重缺镁 时可形成坏死块，引起 叶片的早衰与脱落。
2. 间接影响
（1）影响土壤中矿物质的可利用性。 （2）通过影响土壤微生物的生长而间接影响根系对
矿质元素的吸收。
四、地上部分对矿质元素的吸收 1. 根外营养： 根外营养：植物地上部分吸收矿质元素或有 机养分的过程。 2. 营养物进入叶内的途径：气孔 、角质层 3.影响根外营养的因素 ：叶片年龄 、温度 、 溶液在叶上停留时间
第二章 植物的矿质营养
第一节 植物必需的矿质元素 一、植物体内的元素 灰分元素：也称矿质元素，指以氧化物形式存在
于灰分中的元素。
二、植物必需的矿质元素* （一）植物必需元素的标准*
1. 完成植物整个生长周期不可缺少的
2. 在植物体内的功能是不能被其它元素代替的
3. 直接参与植物的代谢作用的
3 第3章 植物的矿质营养-自测题及参考答案
复习材料之三
35．在根系吸收离子最活跃的区域是 36．根系对离子吸收之所以有选择性，与不同 37．将硝酸盐还原成亚硝酸盐的过程是由 38．将亚硝酸盐还原成氨的过程是由 39．根部吸收的矿质元素主要通过 40．一般作物的营养最大效率期是 41．影响根部吸收矿质元素的因素有 和 42．植物地上部分对矿质元素吸收的主要器官是 43．外连丝是表皮细胞外边细胞壁的通道，它 44．植物体内合成氨基酸的主要方式是 45．植物体内可再利用的元素中以 46．追肥的形态指标有 和 。 和 和 和 。
46．在植物体内液泡属于（ A.共质体
C.既不属于共质体也不属于质外体 47．在糖溶液中加少量（ A．硫酸盐
D.既属于共质体也属于质外
）盐后，单糖容易被叶表面吸收。 B.硝酸盐 C.硼酸盐 D.碳酸盐 ）之间。 D.7.5~8.5
48．在溶液培养过程中，营养液的 pH 一般应控制在（ A．4.5~5.5 五、简答题： B.5.5~6.5 C.6.5~7.5
3．在下列元素中属于植物生长发育所必需的微量元素是（
4．在下列元素中属于植物生长发育所必需的大量元素是（ A．氮 B.铁 C.铜 D.钾 ）。 5．植物缺硫时会产生缺绿症，表现为（ A．叶脉缺绿而不坏死 C．叶脉缺绿而坏死
B.叶脉间缺绿以至坏死 D.叶脉间缺绿而不坏死 ）。 D.全叶不缺绿 ）。
6．植物缺铁时会产生缺绿症，表现为（ A．叶脉仍绿 B.叶脉失绿 C．全叶失绿
Ｂ.0.1mol/L KCl D.0.1mol/LCaCl2 ）内。 D.高尔基体 ）。 D.Mn ）。 D.Fe3+ C.膜片-钳
-
Ｃ.0.05mol/L CaCl2 +0.05mol/L KCl 41.亚硝酸盐在叶肉细胞中被还原部位是（ Ａ.细胞质 Ｂ.叶绿体
第三章植物的矿质营养(精)
第三章植物的矿质营养一、练习题目(一)填空1．说明细胞主动吸收矿质元素的载体学说的证据是______、______ 。
2．确定某种元素是否为植物必需元素时，常用的方法有________、_______。
3．生物固氮的中间产物是______、_______。
4．植物体内的酰胺是______、______。
5．SO42—同化过程中的活化硫酸盐形式是______ 、______。
6．植物体内无机硫化物转变为有机硫化物的媒介是______ 。
7．叶中N03–与NO2–还原分别在________与______进行，其还原力是______ 与______。
8．缺______ 元素时，果树易得小叶病，玉米易得花白叶病。
9．缺______ 元素时，果树易得顶枯病，禾谷类易得白瘟病。
10．缺______时，柑桔易得黄斑病，花椰菜易得尾鞭病。
11．通常，外界溶液pH对根系吸盐的影响是：阳离子的吸收随pH升高而_____，而阴离子吸收则随pH升高而______ 。
12．叶片中NO3–还原为NO2–时，直接还原力是______ ，间接还原力是______。
13．植物对养分缺乏最敏感的时期称为______ 。
14．水培玉米时，叶片出现红紫色，其原因是______，因为叶片中积累______ ，易于转化为______ 所致。
15．植物缺Mg与缺Mn时，叶子均______ ，但缺Mg症状表现在______，缺Mn症状表现在______。
16．植物缺Mg与缺Fe的共同症状是：叶片______；不同的症状是：缺Mg时______，缺Fe时______。
17．植物缺N与缺K时，叶片症状共同之处是______；不同之处是：缺N时______，缺K时______。
18．植物根内的表观自由空间(AFS)由两部分组成：______、______。
19．一般说来，合理施肥应该包含两层意思：一是______，二是______。
20．铜对叶绿索的稳定作用可能是通过______ 实现的。
植物的矿质营养
（三）离子的选择吸收与积累性
首先表现在物种间的差异，如番茄吸收Ca、Mg多， 而水稻吸收Si多。
其次，对同一种盐的不同离子吸收的差异上。 例如，供给植物 (NH4)2SO4时，根系吸收NH4＋多于SO42－， 溶液中存留许多SO42－，造成土壤酸性提高，此种盐类称为 生理酸性盐； 当供给植物NaNO3或Ca(NO3)2时，根系吸收NO3－多，溶液中 留存很多Na+或Ca2+，使碱性升高；此种盐属于生理碱性盐。 而当供给植物KNO3时，植物对阴、阳离子几乎以同等速率 被根系吸收，土壤溶液的pH不发生明显变化，这类盐属 生理中性盐。
（五）离子间的相互作用
竞争作用和协助作用。
1.离子竞争作用 即一种离子的存在抑制植物对另一种离子的吸收。竞争 易发生在具有相同理化性质（如化合价和离子半径）的离子 之间，可能与竞争同种离子载体有关。如 NH4＋对K＋，Mn2＋、 Ca2＋对Mg2+、K＋，Rb+对136Cs+，Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－ 等都有抑制效应。 2.离子协助作用 即一种离子的存在能促进植物对另一种离子的吸收。这 种作用经常发生在阴、阳离子间。
四、硝酸还原酶与作物的氮素利用
NR活力与作物的氮素利用效率关系密切。 根据植物对氮素水平的适应性和氮素利用效率 的差异，人们提出了耐肥性和耐瘠性的概念。 所谓耐瘠性是指在低水平供肥（N）条件下能够 充分利用有限氮源，较好地生长，获得较高产 量的特性； 耐肥性是指在高水平供肥（N）条件下的增产特 性，即随供肥（N）水平的提高，产量继续增加。
一、作物的需肥规律
（一）不同作物需肥不同
小麦、棉花除需较多的氮外，P、K肥的需要量也较多；
烟草、马铃薯需K较多； 豆科、茄科需钙较多； 水稻需硅较多； 油料作物需镁较多；
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第三章植物的矿质营养知识要点矿质元素和水分一样，主要存在于土壤中，由根系吸收进入植物体内，运输到需要的部位加以同化，以满足植物生命活动的需要。
植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为矿质营养。
植物体内的化学元素并非全部是植物生命活动所必需的，只有其中一部分为植物生命活动所不可缺少。
要确定植物体内各种元素是否为植物所必需，只根据灰分分析得到的数据是不够的。
通过溶液培养或砂基培养，并按照Arnon & Stout 于1939 年提出的植物必须元素的标准：（1）如缺乏该元素，植物生育发生障碍，不能完成生活史；（2）除去该元素，则表现出专一的病症，而且这种缺乏症是可以预防和恢复的；（ 3 ）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果，绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。
目前已经明确碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍17 种元素为大多数高等植物所必需的，其中碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫9 种元素植物需要量相对较大，称为大量元素；其余铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍8 种元素植物需要量极微，稍多即发生毒害，故称为微量元素。
必需的矿质元素在植物体内的生理作用有3 个方面：⑴是细胞结构物质的组成成分，如N ，P ，S 等；⑵是植物生命活动的调节者，参与酶的活动，如Mn ，Mg ，Fe 等；⑶起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等，如K + 。
可被植物吸收的氮素形态主要是铵态氮和硝态氮。
氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16% ～18% 。
此外，核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素等化合物中都含有氮，而某些植物激素、维生素和生物碱等也含有氮。
因此，氮在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生命元素。
磷是以正磷酸盐(H 2 P0 4 - ) 形式被植物吸收。
当磷进入植物体后，大部分成为有机物，有一部分仍保持无机物形式。
磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，磷是核苷酸衍生物( 如ATP、FMN、NAD+、NADP和COA 等) 的组成成分，其在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起着极其重要的作用。
K+既是植物的吸收形态又是在植物体内的存在形态，与氮、磷相反，钾不参与重要有机物的组成。
钾主要集中在植物生命活动最活跃的部位，如生长点、幼叶、形成层等。
钾对于参与活体内各种重要反应的酶起着活化剂的作用，是40多种酶的辅助因子。
钾促进呼吸进程及核酸和蛋白质的形成。
钾对糖类的合成和运输有影响。
植物体内的钙有呈离子状态的，有呈盐形式的，还有与有机物结合的。
钙主要存在于叶子或老的器官和组织中。
它是一个比较不易移动的元素。
钙在生物膜中可作为磷脂的磷酸根和蛋白质的羧基间联系的桥梁，因而可以维持膜结构的稳定性。
钙是构成细胞壁的一种元素，细胞壁的胞间层是由果胶酸钙组成的。
胞质溶胶中的钙与可溶性的蛋白质形成钙调素( 简称CaM) 。
CaM和Ca2+结合，形成有活性的Ca-CaM 复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用。
镁主要存在于幼嫩器官和组织中，植物成熟时则集中于种子。
镁是叶绿素的组成成分之一。
在光合和呼吸过程中，镁可以活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶。
同样，镁也可以活化DNA 和RNA 的合成过程。
SO 4 2- 进入植物体后，一部分保持不变，大部分被还原成硫，进一步同化为含硫氨基酸，如胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸等，而这些氨基酸几乎是所有蛋白质的构成分子。
硫也是CoA 的成分之一，氨基酸、脂肪、糖类等的合成等都和CoA 有密切关系。
铁进入植物体内处于被固定状态，不易转移。
铁是许多重要氧化还原酶的组成成分。
铁在呼吸、光合等氧化还原过程中(Fe3+≒Fe2+ ) 都起着重要的作用。
铁影响叶绿体构造形成，和叶绿素的合成。
锰是糖酵解和三羧酸循环中某些酶的活化剂，所以锰能提高呼吸速率。
锰是硝酸还原酶的活化剂。
在光合作用方面，水的裂解需要锰参与。
铜是某些氧化酶的成分，影响氧化还原过程。
铜又存在于叶绿体的质体蓝素中，后者是光合作用电子传递体系的一员。
缺锌植物失去合成色氨酸的能力，而色氨酸是吲哚乙酸的前身，因此缺锌植物的吲哚乙酸含量低。
硼能与游离状态的糖结合，使糖带有极性，从而使糖容易通过质膜，促进运输。
硼对植物生殖过程有影响。
硼具有抑制有毒酚类化合物形成的作用。
钼是硝酸还原酶的金属成分，起着电子传递作用。
钼又是固氮酶中钼铁蛋白的成分，在固氮过程中起作用。
氯在光合作用水裂解过程中起着活化剂的作用，促进氧的释放。
根和叶的细胞分裂需要氯。
镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。
镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿素水解成C02和NH 4+。
镍也是固氮菌脱氢酶的组成成分。
每种元素缺乏时都会使植物出现特有的症状和出现部位，根据这些可以进行缺素的简单诊断，比较准确的方法是化学分析法。
植物细胞吸收离子的方式可分为被动吸收和主动吸收，其中被动吸收的机理被理解为简单扩散和离子通道运输，主动吸收是通过离子泵和离子载体实现的。
主动吸收的突出特点是，可逆电化学梯度进行，因此要消耗能量。
除了上述两种吸收方式外，植物细胞还可以通过胞饮方式吸收矿质养分，但这种方式不具有选择性。
植物体吸收矿质元素可通过叶片进行，但主要是通过根部，而且主要吸收部位为根毛区。
盐分和水分被植物的吸收是相对的，既有关、又无关。
有关，表现在盐分一定要溶解于水中，才能被根部吸收；无关，表现在两者的吸收机理不同。
植物吸收离子的特点表现在3 个方面：⑴盐分和水分被植物的吸收是相对的；⑵对离子的吸收具有选择性；⑶单盐会对植物造成伤害。
根部吸收溶液中的矿物质经过以下几个步骤：⑴离子吸附在根部细胞表面；⑵离子进入根部内部；⑶离子进入导管。
温度、土壤通气状况、土壤溶液浓度、土壤pH 值等环境因素均对植物根系吸收矿质营养有影响。
植物地上部分也可以吸收矿物质，这个过程称为根外营养。
根外施肥的优点是：作物在生育后期根部吸肥能力衰退时，或营养临界时期，可根外喷施N 素等以补充营养；某些肥料( 如磷肥) 易被土壤固定，而根外喷施无此问题，且用量少；补充植物所缺乏的微量元素，效果快，用量省。
植物从土壤中吸收铵盐后，即可直接利用它去合成氨基酸。
如果吸收硝酸盐，则必须经过还原才能利用。
硝酸盐还原大致分为两步：（1 硝酸盐还原为亚硝酸盐，在细胞质中进行；（2）亚硝酸盐还原为氨，在前质体或叶绿体中进行。
上述过程分别由硝酸还原酶和亚硝酸还原酶催化，其中硝酸还原酶为底物诱导酶。
根部吸收的无机氮化物，大部分在根内转变为有机氮化物，所以氮的运输形式主要是氨基酸( 主要是天冬氨酸，还有少量丙氨酸、蛋氨酸、缬氨酸等) 和酰胺( 主要是天冬酰胺和谷氨酰胺) 等形式运输。
硫的运输形式主要是硫酸根离子，但有少数是以蛋氨酸及谷胱甘肽之类的形式运输的。
金属离子则以离子状态运输。
根部吸收的矿质元素进入导管后，随着蒸腾流一起上升，叶片吸收的离子在茎部的运输途径是韧皮部。
韧皮部与木质部可进行横向物质交流。
矿物质在地上部的分布，以离子在植物体内是否参与循环而异。
某些元素( 如钾) 进入地上部后仍呈离子状态；有些元素( 如氮、磷、镁) 形成不稳定的化合物，不断分解，释放出的离子又转移到其他需要的器官去。
这些元素便是参与循环的元素。
另外有一些元素( 如硫、钙、铁、锰、硼) 在细胞中呈难溶解的稳定化合物，特别是钙、铁、锰，它们是不能参与循环的元素。
凡可再利用元素的缺素病征，都发生在老叶；而缺乏不可再利用元素的生理病征，都出现在嫩叶。
虽然每种作物都需要各种必需元素，但不同作物对三要素( 氮、磷、钾) 及其他必需元素所要求的绝对量和相对比例都不一样。
即使是同一作物，其三要素含量也因品种、土壤和栽培条件等而有差异。
同一作物在不同生育时期中，各有明显的生长中心，对矿质元素的需要和吸收情况也是不一样的。
合理追肥可以根据植株的长相和叶色等形态指标进行；也可以根据植株内部的生理状况去判断。
常用的指标有：⑴营养元素含量；⑵酰胺含量；⑶酶活性。
习题一、名词解释矿质元素砂培法离子协合作用矿质元素的被动吸收必需元素平衡溶液矿质元素的主动吸收大量元素胞饮作用矿质营养微量元素可再利用元素离子通道有益元素单盐毒害诱导酶生物固氮水培法离子拮抗载体三、填空题1. 离子扩散的方向取决于（）和（）。
2. 植物细胞吸收矿质元素的三种方式为（）、（）和（）。
3. 离子扩散的方向取决于（）和（）的相对数值的大小。
4. 在植物必需元素中，易于再利用的元素有（），不易再利用的元素有（），缺乏时易引起缺绿症的元素有（）。
5. 外界溶液的pH 值对根系吸收盐分的影响一般来说，阳离子的吸收随pH 值的升高而（），而阴离子的吸收随pH 值的升高而（）。
6. 土壤溶液碱性反应加强时，（）等离子逐渐变为不溶状态，不利植物吸收；在土壤的酸性反应逐渐加强时，（）等离子容易溶解，植物来不及吸收就被雨水淋溶掉。
7. 在植物体内，由硝酸盐还原到谷氨酸水平需要参与的酶有（）、（）、（）和（）。
8. 植物必需元素有（），其中（）为微量元素。
9. 缺乏（）元素时，果树易得“小叶病”，玉米易得“花白叶病”。
10. 缺乏（）元素时，禾谷类易得“白瘟病”、果树易得“顶枯病”。
11. 缺乏（）元素时，油菜“花而不实”，小麦“穗而不实”，棉花“蕾而不花”，甜菜易得“心腐病”，萝卜易得“褐心病”。
12. 缺乏（）元素时，柑桔易得“黄斑病”，花椰菜易得“尾鞭病”。
13. 通常把（）、（）和（）三种元素称为肥料的三要素。
14. 大量元素中的C、H、O 三种元素主要来自（）和（）。
15. 通常称(NH4)2 SO4为生理（）性盐，称NH4NO3-为生理（）性盐，称NaNO3为生理（）性盐。
16. （）和（）两类研究结果为矿质元素主动吸收的载体学说提供了实验证据。
17. 离子通道象一种门系统，有（）、（）和（）三种状态。
18. 植物根系吸收离子分两个阶段进行，把离子由外界进入根部表观自由空间称为（）阶段，这阶段是（）代谢能的过程；把离子由表观自由空间通过质膜进入细胞内部称为（）阶段，这阶段一般是（）代谢能的过程。
19. 植物吸吸的NO3- 运到叶片后，在（）中由（）酶[ 此酶含有（）和（）两种矿质元素] 催化产生（），然后以HNO2形式运到（），由（）酶催化，接受（）提供的电子而还原成（）。
20. 植物同化硫酸根离子首先要把离子活化，催化此反应的酶为（），产物为（）。
21. 在植物生理研究中常用的完整植物培养方法有（）、（）和（）。
22. 水培时要选用黑色溶器，这是为了防止（）。
四、选择题1. 下列哪两种离子间会产生拮抗作用A Ca2+、Ba2+; B K+、Ca2+ ; C K+、Na+ ; D Cl ˉ、Br ˉ2. 植物根部吸收的无机离子向植物地上部运输时主要通过A韧皮部B质外体C转运细胞D共质体3. 影响根毛区主动吸收无机离子最重要的原因是A土壤中无机离子的浓度B根可利用的氧C离子进入根毛区的扩散速度D土壤水分含量4. 在维管植物的较幼嫩的部分，亏缺下列哪种元素时，缺素症首先表现出来。