植物的矿质营养资料
植物生理学-03-矿质营养
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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）
第十四章植物的矿质营养
3、胞饮作用
胞饮作用：物质吸 附在质膜上，然后 通过膜的内折将物 质及液体转移到细 胞内的攫取物质及 液体的过程。 它为各种盐类和大 分子物质的吸收提 供可能，但它不是 矿质元素的主要吸 收方式。
第三节 植物根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的部位
根系所需的矿质元素，主要依靠根部从 土壤中吸收，吸收矿质元素主要区域是 根冠、分生区和根毛区。
链中的重要电子载体。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化，但叶脉 仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。
2、硼 ①促进糖分在植物体内的运输。②与植物生殖有关，促进
花粉萌发和花粉管生长 。 缺硼时, 甘蓝型油菜“花而不实”, 蕃茄“脐腐病” 。
白 菜 缺 铁 蕃茄缺硼
3、锰 在光合作用方面，水的裂解需要锰参与。 缺锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶脉间 失绿，有坏死斑点。 4、锌 色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸 成色氨酸。缺锌玉米“花白叶病”，果树 “小叶病”。
白菜缺锰
第二节
植物细胞对矿质元素的吸收
一、细胞吸收溶质的方式
离子通道：由细胞膜上的蛋白构成的供离子跨膜的 孔道。通道孔径大小和孔内电荷密度等使得通道对 离子运输有一定选择性，即一种通道只允许某一种 离子通过。根据对运送离子的选择性，离子通道有 K+通道、Cl-通道.Ca2-通道等。 载体：也叫载体蛋白。细胞膜上的蛋白，可选择性 地与质膜一侧的分子或离子结合，形成载体－离子 复合物，通过载体蛋白构象的变化，把分子或离子 运送到质膜的另一侧。载体运输既可以顺电化学势 梯度进行跨膜运输，也可以逆电化学势梯度进行。
3、单盐毒害与离子拮抗、离子协同作用 单盐毒害： 如果把植物培养在单一盐类的溶液中，不久 便出现毒害植物的现象，这种现象称为单盐毒害。 如：海生植物+纯NaCl 不久就死去 海生植物+海水(NaCl含量很高) 生活的很好 离子拮抗： 在发生单盐毒害的溶液中，再加入少量其它 盐类，即能减弱和消除单盐毒害现象，这种作用 叫拮抗作用。同价金属离子间不能产生颉抗作用。
植物的矿质营养
2.2 载体运输carrier transport 质膜上的一类内在蛋白— 载体蛋白，可以选择性的与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—分子(或离子)复合物。再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。 可以顺电化学梯度进行(被动运输)，也可以逆电化学梯度 进行(主动运输) 。有三种类型： 单向运输载体uniport carrier 同向运输器symporter 反向运输器antiporter
植物体内氨的同化包括谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、 谷氨酸脱氢酶、氨基互换作用等途径。
1.2.1 谷氨酰胺合成酶途径 在谷氨酰胺合成酶glutamine synthetase, GS的作用下，以Mg2+、Mn2+、或Mo2+作为辅 酶因子，使铵与谷氨酸结合，形成谷氨酰胺。
COOH
HC NH2 GS ATP COOH HC NH2 CH2 细胞质 根细胞的 H2O 质体 叶片细胞 的叶绿体
和溶液中的矿质元素类似，这种吸收也要通过一系 列的离子交换过程来完成。 3. 影响根部吸收矿质元素的条件
3.1 温度 在一定范围内，土壤温度升高会使矿质元素的 吸收速率升高。 3.2 通气状况
3.3 溶液浓度 3.4 氢离子浓度
4. 植物体地上部分对矿质元素的吸收—根外营养
植物体地上部分吸收矿物质的过程，称为根外营养。 地上部分吸收矿物质的的器官主要要是叶片，所以也称为 叶片营养foliar nutrition 。营养物质可以通过气孔和角质 层进入叶内，以后者为主。 营养元素进入叶片的数量与叶片的内外因素有关。
为什么会称为生电质子泵？
质子浓度梯度
膜电位梯度 电化学势梯度 质子泵的作用机制
上述质子泵的工作过程，是一种利用能量(来自ATP 水解) 逆着电化学梯度转运H+的过程，因此是一个主动运 输过程。 质子泵活动的结果，产生了跨膜的电化学势梯度， 这种电化学梯度又促进了细胞对矿质元素的吸收，矿质元 素以这种方式进入细胞，也是一种间接利用能量的方式， 因此，我们将质子泵的运输过程成为初级主动运输，后者 称为次级主动运输。
植物矿质营养
土壤中离子的吸附和交换
土壤中胶体粘粒和腐殖物质的表面具有电荷,可以吸引离子 和偶极分子,这种结合是可逆的. 粘粒矿物和腐殖质胶体二者都带有净负电荷,因而它们主要 吸引,吸附阳离子.这二者也有一些正电荷的部位,在该 处能累积阴离子.阳离子被保持的牢固程度取决于它的电 荷和水合程度.
土壤中离子的吸附和交换
缺钙症状
钙在植物体内的移动性很小,缺钙时茎和根的生长点以及幼 叶先呈现病症,使其凋萎甚至生长点死亡.由于生长点死 亡,植株呈簇生状. 缺钙植株叶尖或叶缘变黄,枯焦坏死.植株早衰,不结实或 少结实.
黄瓜缺钙
镁元素的生理功能 元素的生理功能
1. 镁是叶绿素的组成成分,故为叶绿素形成及光合作用所必需. 2. Mg 2+是许多酶的活化剂,包括许多转移磷酸基的酶;镁能与ATP形成 MgATP 2+复合物,然后此复合物结合到酶蛋白上,镁作为酶蛋白与 ATP相结合的桥梁促进磷酸基的转移. Mg 2+是己糖激酶,磷酸己糖激酶,丙酮酸激酶的活化剂;Mg 2+也是许 多合成酶如乙酰辅酶A合成酶,谷氨酰半胱氨酸合成酶,谷氨酰合成 酶和琥珀酰辅酶A合成酶的活化剂,Mg 2+还是核糖核酸聚合酶的活化 剂;聚核糖体的合成也必需Mg 2+ .故Mg 2+促进呼吸作用,氮代谢与 蛋白质的合成过程. 3. Mg 2+在光合作用中有特别重要的功能,在光合电子传递过程中,Mg 2+和K+ 作为H+ 的对应离子,在H+ 从叶绿体间质传递到类囊体空间的 同时,Mg 2+ 和K+ 即从类囊体空间转移到叶绿体间质,一方面使H+ 能继续转移,维持跨类囊体膜的H+ 梯度,促进光合磷酸化;另一方 面,Mg 2+转移到叶绿体间质,使RuBP羧化酶和5-磷酸核酮糖激酶等 活化,促进光合碳循环的运转,促进光合作用.
2.植物的矿质营养
12.钼 钼是以钼酸盐( MoO42-、HMoO4-)的形式进入植物体内。钼离子(Mo4+~Mo6+ )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组成成分，在 固氮过程中起作用。所以，钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼对花生、大豆 等豆科植物的增产作用显著。缺钼时，老叶叶脉间缺绿，坏死。而在花椰菜缺钼时， 形成鞭尾状叶，叶皱卷甚至死亡，不开花或花早落。 13.氯 氯离子(CI-)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。缺氯时植株叶小，叶尖干枯、黄化，最终坏死;根生长慢，根尖粗。 14.镍 镍在植物体内主要以Ni2+的形式存在。镍是脲酶的金属成分，脲酶的作用是催化尿 素水解成CO2和NH4+。镍也是氢化酶的成分之一，它在生物固氮中产生氢气起作用。 缺镍时，叶尖积累较多的脲，出现坏死现象。
二、植物必需矿质元素的确定
Arnon和Stout ( 1939 )提出植物的必需元素必须符合下列3条标准: 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他元素代替的，植物缺乏该元素时 会植表现专一的症状， 并且只有补充这种元素症状才会消失; ③这种元素对植物体内所起的作用是直接的，而不是通过改变土壤 理化性质、微生物生长条件等原因所产生的间接作用。 上3条标准目前看来是基本正确的，因此普遍为人们所接受。
10.锌 锌离子(Zn2+ )是乙醇脱氢酶、谷氨酸脱氢酶和碳酸酐酶等的组成成分 之一。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。锌是叶绿素生物合成的必需元素。 锌不足时，植株茎部节间短，莲座状，叶小且变形，叶缺绿。吉林和 云南等省玉米“花白叶病”，华北地区果树“小叶病”等都是缺锌的缘故。 11.铜 铜是某些氧化酶(例如抗坏血酸氧化酶、酪氨酸酶等)的组成成分，可以 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。缺铜时，叶黑绿，其中有坏死点，先从嫩叶 叶尖起，后沿叶缘扩展到叶基部，叶也会卷皱或畸形。缺铜过甚时， 叶脱落。
植物生理学第02章 植物的矿质养分
第二章植物的矿质营养本章内容提要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。
通过溶液培养法，现已确定碳、氧、氢、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯、镍17种元素为植物的必需元素。
除碳、氧、氢外，其余14种元素均为植物所必需的矿质元素。
这些元素又可分为大量元素(≥0.1%DW)和微量元素(≤0.01%DW)。
植物所必需的元素的标准有3个。
除必需元素外，还有一些元素为有益元素和稀土元素。
植物必需的矿质元素在植物体内有三方面的生理作用：（1）是细胞结构物质的组成成分；（2）参与调节酶的活动；（3）起电化学作用和渗透调节作用。
必需矿质元素功能各异，相互间一般不能代替，当缺乏某种必需元素时，植物会表现出特定的缺素症。
植物细胞对矿质元素的吸收有三种方式：被动吸收、主动吸收和胞饮作用。
细胞的膜上有两种类型的传递蛋白：通道蛋白和载体蛋白。
通道蛋白可协助离子的扩散。
由载体进行的转运可以是被动的，也可以是主动的。
饱和效应与离子竞争性抑制是载体参与离子转运的证据。
载体又可分成单向传递体、同向传递体、反向传递体等类型。
根系是植物体吸收矿质元素的主要器官。
根尖的根毛区是吸收离子最活跃的部位。
根系对矿质元素吸收的特点是：对矿物质和水分的相对吸收；离子的选择性吸收；单盐毒害和离子对抗。
植物地上部分吸收矿质的作用，即根外营养/叶面营养。
根系对矿质元素的吸收受土壤条件（温度、通气状况等）等的影响。
矿质元素运输的途径是木质部。
根据矿质元素在植物体内的循环情况将其分为可再利用元素（如氮、磷等）和不可再利用元素（如钙、铁、锰等）。
可再利用元素的缺素症首先出现在幼嫩器官上，而不可再利用元素的缺素症则首先出现在较老器官上。
不同作物的需肥量不同，且需肥特点也有差异。
合理施肥就是根据作物的需肥规律适时、适量地供肥。
但矿质占植物干物质的量一般不超过10%，因此，合理施肥增产的效果是间接的，是通过改善光合性能而实现的。
植物的矿质营养
小麦缺Cu叶片失水变白
硼 Boron (B)
1、生理作用：
第二章 植物的矿质营养
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
植物必需的矿质元素 植物细胞对矿质元素的吸收 植物体对矿质元素的吸收 矿物质在植物体内的运输和分布 植物对氮、硫、磷的同化 合理施肥的生理基础
第一节 植物必需的矿质元素
矿质营养(mineral nutrition)： 植物对矿物质的吸收，转运和同化，通称矿质营养。
2、缺锰症状:
缺锰时植物不能形成叶绿素,叶脉间失绿褪色,但叶脉仍 保持绿色,此为缺锰与缺铁的主要区别。 新叶脉间缺绿,有坏死小斑点(褐或黄)。
大麦新叶有褐色小斑点
缺锰黄瓜叶片脉间失绿
苹果树缺锰 新叶脉间失 绿褪色, 有坏死小斑点
葡萄叶脉间失绿，果实成熟不一
图 观察草莓 叶片的缺素症 状：缺 K、P、 Fe、Zn、Ca、 Cu或 Mn ，同 时也显示了矿 物质充足的叶 片作为对照
一、植物体内的元素：
水分 10-95%
植物体：
干物质 5-90%
有机物：90%（可燃）
无机物：10%（灰分）
2 植物中灰分的含量：
水生植物1%；中生植物5～15%；盐生植物可高达 45%。
3 矿质元素的种类及数量：已发现70多种
二. 植物的必需元素（Essential elements)
1.标准： 1) 缺乏该元素，植物的生长发育受到影响，不能完成生活史.
第二章植物的矿质营养
3、起电化学作用。如渗透调节、胶体稳定和电荷中和等。
4、参与物质和能量的代谢过程。如是ATP、ADP、FAD、 FMN、GTP、NADH2、NADPH2、HSCoA组分。 （二）各种必需元素的生理作用
1、氮 根系吸收的氮主要是无机态氮：NH4&脂的主要成分：这三者又是原生 质、细胞核和生物膜的重要组成部分。氮也称生命元素。
缺磷：会影响细胞分裂，使分蘖减少，幼芽、幼叶生长停滞， 根、茎纤细，植株矮小，花果脱落，成熟延迟。缺磷时蛋白 质合成下降，糖的运输受阻，从而使营养器官中糖的含量相 对提高，利于花青素的形成，因而茎、叶会呈不正常的紫红 或暗绿色。磷在体内易移动，病症从老叶开始。
磷过多：叶出现小枯斑，为磷酸钙沉淀所致；磷过多还会阻碍 植物对硅的吸收，水稻得病；与锌结合，减少锌的有效性， 而易引起植物缺锌。
第二节 植物细胞对离子的吸收
一、被动吸收
被动吸收：是指细胞不需要 代谢能，而是依化学势或电化 学势梯度吸收分子或离子的现象。
有两种方式：
（一）简单扩散：是指疏水性分子或离子沿着化学势或电化学 势梯度向细胞内转移的过程。 扩散动力：
1）亲脂性物质：为膜两侧的化学势梯度。其扩散速度除与化 学势梯度有关外，还与扩散分子颗粒的大小及脂溶性程度有 关。自然颗粒小、脂溶性大的分子易透过膜。
2、时当磷磷，进吸主入收要根H以P部OH，422P-磷居O大4多-和部，H分当P会O土4转2壤-形变P为式H<有被7时机植，磷物吸化吸收合收H物。2P如土O磷壤4-较脂PH多、〉。核7 苷酸、核酸等。
植物生理学2 矿质营养
植物对矿质元素的吸收、转运和同化，称为植 物的矿质营养（mineral nutrition）。
矿质元素（mineral element）：植物燃烧后以氧化物形态 存在于灰分中的元素，又称灰分元素。 氮不是矿质元素，但由于也是植物从土壤中吸收的所以也归 入矿质元素来讨论。 植物体内各种矿质元素的含量因植物种类、器官、年龄、 生境条件而有很大差异。 老龄植株和细胞比幼龄的灰分含量高。 干燥、通气、盐分含量高的土壤中长的植物灰分含量高。 植物种类：禾本科植物：硅较多；十字花科：硫较多；豆 科：钙和硫较多；马铃薯：钾多；海藻：碘和溴多。
逆着浓 度梯度
②载体蛋白（carrier protein）
又称为载体（carrier）、传递体（transport）、透过酶 （permease，penetrase）、运输酶（transport enzyme）。载体蛋白通过构象变化，将被运物质转至膜的 另一侧.
载体被动传递模型 离子通道模型
如何区分溶质是经离子通道还是经
一、生物膜（biomembrane）
或叫细胞膜（cell membrane） ： 指由脂类和 蛋白质组成的具有一定结构 和生理功能的胞内所有被膜 的总称。 质膜（plasma membrane）： 原生质的外膜 内膜（endomembrane）：细 胞器的膜。 （一） 膜的特性和化学成分 选择性透过膜。对水的透 性最大，可以自由通过；越 易溶解于脂质的物质，透性 越大。所以膜一定是由亲水 性物质和脂类物质组成。
子层和镶嵌的蛋白质组成，磷脂分子的亲水性头部 位于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部。
内在蛋白 细胞骨架的单纤维
外在蛋白
膜蛋白包括两种： 膜外在蛋白（extrinsic protein）：与膜的外表 面相连的蛋白质，称为亦 称周围蛋白（peripheral protein）； 膜内在蛋白（intrinsic protein）：镶嵌在磷脂 之间，甚至穿透膜的内在 表面，也称螯合蛋白 （integral protein）。
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
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。
植物生理学第二章植物的矿质营养
第二章植物的矿质营养一、 名词解释1. 矿质营养 4•微量元素 7. 可再利用元素 10.载体蛋白 13.反向运输器二、 填空题2. 必需元素5.水培法 8. 易化扩散 11.转运蛋白 14.同向运输器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,降低易于吸收 ______ 。
3 .生产上所谓肥料三要素是指 _____ 、 ____ 和 _____ 三种营养兀素。
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、受精作用的矿质兀素是 ________ 。
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。
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第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素
▪ 在植物体内含量较大的元素，约占植物体 干重的n10-2 %以上，有：C、H、O、N、P、S、 K、Na、Ca、Mg、Si、Al、Fe、Cl等。
▪ • 含量甚微的元素，约占植物体干重的n10-3 %—n10-5 %，有：Mn、B、Zn、Co、Sr、Cu、 Br、Ba、Ti、Ni、Cd、Mo、I等。
▪ • 含量极微的元素，只占植物体干重的n10-6 %—n10-12 %，有：Ag、Au、Hg、Se、Ra等。
第一节 植物体内的必需元素
2植物体内的必需元素： （1）概念
缺N
缺N：矮小、叶小色淡或发红、分枝少、 花少、子粒不饱满。
◆P：以 H2PO4-,HPO42形式吸收.
生理作用（1）细胞
质、核的成分；（2）植
物代谢中起作用(通过
ATP和各种辅酶) （3）
促进糖的运输；（4）细
缺P
胞液中的磷酸盐可构成
缓冲体系；
缺P：分枝少、矮小、叶色暗绿或紫红
◆ K 以离子状态存在
1.植物体内的元素
105°C 植物材料
水分 干物质
（10%—95%） 挥发 600°C 有机物（90%—95%）
（5%—95%）
灰分 （5%—10%）
残留
第一节 植物体内的必需元素
▪ 水生植物含灰量为干重的1%；中生植物为5— 15%；盐生植物可达45%以上。
▪ 器官与组织：木材为1%；种子约3%；草本植物 的茎和根为4—5%，叶为10—15%；老龄植株或细 胞的大于幼嫩植株或细胞的。
Ni。约占植物体干重的10-5%～10-3%。
第一节 植物体内的必需元素
▪ 9种大量元素：浓度通常高于0.1%。
▪
硫、 磷、 镁、 钙、 钾、 氮、 氧、 碳、
氢
▪ 浓度%： 0.1 0.2 0.2 0.5 1.0 1.5 45 45 6
▪ 8种微量元素：浓度通常不高于10010-6
▪
钼、 镍、 铜、 锌、 锰、 硼、 铁、
第一节 植物体内的必需元素
▪ （2）气培法： ▪ 将根系置于营养液气雾中，营养
液被搅起成雾状栽培植物的方法称 为气培法，也可用硬塑料袋作培养 容器，袋内插入一块与塑料袋面积 差不多的塑料纤维板，仅在袋底放 培养液。
第一节 植物体内的必需元素
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。
第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素
3.必需元素的主要生理功能及缺素症
1）大量元素和微量元素的生 理功能及缺素症 ◆N 吸收的主要形式是 NH4+， NO3- 等: ◇ 构成蛋白质的主 要成分(16-18%)；◇ 核酸、辅 酶、磷脂、叶绿素、细胞色素、 植物激素(CTK)、维生素等的 成分。 故称为“生命元素”
第六章 植物的矿质营养
▪ 教学重点: ▪ 1．必需元素及其生理作用；2．植物根系吸
收矿质养分过程、特点及环境因素对植物吸 收矿质养分的影响；3．N素的同化过程； 4．农业生产中合理施肥的生理基础。 ▪ 教学难点: ▪ 1．根系对矿质营养的吸收；2、离子运输的 方式及机理；3．N素的同化过程。
第一节 植物体内的必需元素
是指在植物完成生活史中，起着不可替 代的直接生理作用的、不可缺少的元素。
第一节 植物体内的必需元素
（2）类型 植物生长必需的元素有16种，根据植物需要的
多寡将其分为大量元素和微量元素。 1）大量元素*：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、
S。它们约占植物体干重的0.01%～10%。 2）微量元素*：Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl、
生理作用（1） 体内60多 种酶的活化剂；（2）促进
蛋白质、糖的合成及糖的运
输；（3）增加原生质的水
合程度，提高细胞的保水能
力和抗 旱能力；（4）影响
着细胞的膨压和溶质势，参
与细胞吸水、气孔运动等。
缺K：叶缺绿、生长缓慢、
缺K
易倒伏。
◆S：SO42-
含S氨基酸(Cys,Met)几乎是所的蛋白质的构成 成分; Cys-Cys系统能影响细胞中的氧化还原过程； 是CoA、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。
第六章 植物的矿质营养
第六章 植物的矿质营养
▪ 教学目标
▪ 理解高等植物矿质营养的概念、植物必 需元素的名称及其植物体内的生理作用;了解 植物缺乏必需元素所出现的特有症状；理解 植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营 养化的过意程义；；了了解解影N响O植3-、物N吸H收4+ 矿在质植养物分体的内环的境同 因素、理解合理施肥的生理基础，提出合理 施肥的措施。
第一节 植物体内的必需元素
（4）植物必需元素的生理功能 1）是细胞结构物质的组成成分。 2）是生命活动的调节者。 3）起电化学作用。
第一节 植物体内的必需元素
▪ 5）确定植物必需矿质元素的方法* ▪ （1）溶液培养法(或砂基培养法) ▪ A.水培法:使用不透明的容器(或以锡箔包
裹容器),以防止光照及避免藻类的繁殖,并经 常通气; ▪ B.营养膜(nutrient film)法:营养液从容 器a流进长着植株的浅槽b,未被吸收的营养液 ▪ 流进容器c,并经管d泵回a。营养液pH和成分 均可控制。（见后页图）
氯
▪ 浓度10-6： 0.1 100 100
3 6 20 50 20
第一节 植物体内的必需元素
第一节 植物体内的必需元素
▪ （3.）判断必需元素的标准 ①若缺乏该元素，植物不能完成其生活史； ②缺少该元素，植物会表现出专一的病症 （缺素症），提供该元素，则可消除或预 防该病症； 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 。
◆ Ca: 细胞壁胞间层果胶钙的成分；与细胞分裂有 关；稳定生物膜的功能；可与有机酸结合为不溶性 的钙盐而解除有机酸积累过多时对植物的危害；少 数酶的活化剂；作为第二信使，也可与钙调素结合 形成复合物， 传递信息，在植物生长发育中起作用。