植物必需的矿质元素

吸收态：硝态氮和铵态氮；有机氮（尿素） 作 用：生命元素
结构物质成分: 蛋白质和酶的必要成分，也 是核酸、叶绿素、磷脂、激素、维生素、生 物碱等含氮有机物的主要成分。
调节生命活动: 对植物生长发育、促进养分 吸收及同化，具有明显的调节作用。
参与能量代谢： ADP,ATP,NAD,CoA等.
缺氮症状——植株矮小，叶小，色淡或发红
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
三、植物必需矿质元素的生理作用及缺素 症
植物必需矿质元素的营养失调症
（一）大量元素（7种） N, P, K, Ca, Mg, S ，Si
溶液培养法(solution culture method) 和砂基培养法(sand culture)
几种常用的营养液配方（g/L）
成分
Sach营养 Knop营 Hoaglan
液
养液 d营养液
成分
Sach 营养 液
Ca(NO3)2·4H2O
—
0.8
1.18
FeSO4
—
NaCl
0.25
—
—
FeC4H4O6 —
叶绿素的组成元素 某些酶的活化剂或组分
缺乏症：脉间缺绿——叶脉仍呈绿色， 叶脉间的叶肉变黄，从下部的叶子开始 渐渐延至上部叶子，以后叶肉死亡
首先发症部位：老叶(易转移)
大量元素的作用—Ca
吸收态：Ca2+ 作 用：
能促使原生质趋于凝胶状态 是细胞壁的组成元素之一 是某些酶的活化剂提高植物适应干旱
二、植物必需元素的标准与确定方法
（一）植物必需元素的标准 1.不可缺少性：
完全缺乏该元素时，植物不能正常生长发育， 即植物生长发育发生障碍，不能完成生活史； 2. 不可替代性： 完全缺乏该元素，则表现专一的缺素症，不 能被其它元素替代，只有加入该元素才可预防 或恢复； 3. 直接功能性： 该元素的功能必须是直接的，而不是因土壤
苹果缺氮症状
缺氮症状
-N
-N
CK
缺氮症状
CK
-N
CK
-N
缺氮
缺氮症状
缺氮与氮过剩症状
氮过剩引起的水稻倒伏危害 水稻缺氮症状
作物缺氮症状
氮不足时植株生长矮小，分枝分蘖少，叶色变淡，呈 浅绿或黄绿，色泽均一，尤其是基部叶片。
因氮易从较老组织运输到幼嫩组织中再利用，首先从 下部叶片开始黄化，逐渐扩展到上部叶片，黄叶脱落 提早。
+Mg -Mg
+Mg
-Mg
-Mg
作物库器官对镁缺乏非 常敏感
Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol. Plant.
极度低镁
低镁
适量镁
充足镁
增加镁的供应
Low Mg
Adequate Mg
供镁增加对小麦地上部和地下部的影响
大量元素的作用—Mg
吸收态：Mg2+ 作 用：
growth
植物必需元素
碳、氢、氧，氮、磷、硫、钾、钙、镁、硅； 铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍、钠（19
种）
其中：
大量元素（macroelement）：C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S， Si（10种） ——>0.01%
微量元素（ microelement 或trace element）： Fe, Mn, B, Zn, Cl, Mo, Cu， Ni， Na（9种）
（二）植物必需元素的确定方法
1. 溶液培养法（Solution culture method）
－（简称水培法）是在含有全部或部分营养元素的溶液 中栽培植物的方法。（Sachs，1859 ； Knop）
2. 砂基培养法（Sand culture method）
－（简称砂培法）是用洗净的石英砂或玻璃球等，加 入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方 法。
— 0.005 0.0029
—
18
—
22
— 0.00008
— 0.00002
植物的溶液培养时应重点注意的问题：
①保证营养液通气良好，防止根系缺氧；
②盛放溶液的容器不宜透光，防止藻类生 长或对根系的影响；
③必须保证所用试剂、容器、介质、水等 十分纯净，防止污染（特别是进行微量 元素试验）；
④经常更换或补充营养液、调整pH值，确 保溶液成分和环境稳定；
教学内容：
矿质营养的概念 植物必需的矿质元素 植物细胞对矿质元素的吸收 植物对矿质元素的吸收 矿质元素在植物体内的运输分配 植物对氮的同化 合理施肥的生理基础 植物营养诊断与防治技术
重点与难点：
重点： 1. N、P、K、Ca 及 Fe、B、 Zn等必需元素的 重要生理功能及其缺素症 2. 膜转运蛋白与离子跨细胞膜的运输机制； 3.根系吸收矿质元素的特点 4. 植物对矿质元素的分配规律 5. 营养诊断原理与技术
植物必需元素的标准 植物必需元素的确定方法 植物必需的元素（19种）
植物必需矿质元素的生理功能与缺素症
一、植物体内的元素
1.分析方法：
烘干
新鲜材料
水分以气态散失
C CO2
充分燃烧
H H2O
挥 发
干物质
有机物跑掉 O CO2， H2O 等 性
元
大部分S
N N2
素
灰分 部分非金属
SSO2 ，H2S Nhomakorabea全部金属
三、植物必需矿质元素的生理作用及缺素症
植物必需矿质元素 （一）大量元素（7种）
N, P, K, Ca, Mg, S ，Si （二）微量元素（9种）
Fe, Mn, B, Zn, Cl, Mo, Cu，Ni，Na
三、植物必需矿质元素的生理作用及缺素症
必需元素在植物体内的一般生理作用： 结构作用 是细胞结构物质的组成成分； 催化作用 是植物生命活动的调节者，参与酶的活动； 电化学作用 离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等 作为活细胞的重要渗透调节物质调节细胞的澎压。 作为重要的细胞信号转导信使：如Ca2+
第二章 植物的矿质营养
几个概念：
矿质营养（mineral nutrition）
植物对矿物质吸收、运输、转化和利用的规律及 植物与外界环境之间的物质和能量交换
植物营养
植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分， 用以维持其生命活动
营养元素
植物体用于维持正常新陈代谢完成生命周期所需 的化学元素
KNO3
1
0.2
0.51
H3BO3
—
Ca3(PO4)2
0.5
—
—
MnCl2-4H2O —
CaSO4
0.5
—
—
ZnSO4
—
K2HPO4
—
0.2
0.14 CuSO4·5H2O —
MgSO4·7H2O 0.5
0.2
0.49
H2MoO4
—
FePO4
微量
—
—
Knop营 Hoagland 养液 营养液
微量 — —
Chlorine Nickel
1954 T.C.Broyer et al. 1987 P.H. Brown et al.
植物必需元素
碳、氢、氧，氮、磷、硫、钾、钙、 镁、硅；
铁、锰、铜、锌、硼、钼、氯、镍、 钠（19种）
Average concentrations of mineral elements in plant shoot dry matter sufficient for adequate
（二）植物必需元素的确定方法
1. 溶液培养法 （Solution culture method）
－（简称水培法）是 在含有全部或部分 营养元素的溶液中 栽培植物的方法。 （Sachs，1859 ； Knop）
（二）植物必需元素的确定方法
2. 砂基培养法 （Sand culture method） －（简称砂培法） 是用洗净的石英 砂或玻璃球等， 加入含有全部或 部分营养元素的 溶液来栽培植物 的方法。
难点： 1. 膜转运蛋白与离子跨细胞膜的运输机制； 2. 硝酸盐的还原； 3. 缺素症状的诊断。
参考材料：
第二章 植物的矿质营养
第一节 植物必需元素及其作用
主讲: 王衍安副教授
wyazwsl@ 山东农业大学生命科学学院
第一节 植物必需元素及其作用
主要内容： 植物体内的元素 植物必需的矿质元素
Element Iron Manganese Boron Zinc Copper
Year 1860 1922 1923 1926 1931
Molybdenum 1938
Discovered by J. Sachs J.S. MacHargue K. Warington A.L. Sommer and C.B. Lipman C.B. Lipman and G. MackKinney D.I. Arnon and P.R. Stout
弱光
镁供应不足情况下豆类植物的生长情况
Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant
缺镁植物对高强度光照极敏感
遮阴部分 未遮阴部分
Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant
缺镁叶片部分遮阴
Cakmak and Kirkby, 2008, Physiol Plant
⑤对于种子较大的植物，应注意种子内部 原有营养物质的影响；
问题：
如何判断一种矿质元素是否是植物必 需的矿质元素？