植物营养学 大量营养元素

N
Cl Mo
C
H
Ca
S
P
Mg
B Fe Mn Cu Zn
Ni
O
K
二、必需营养元素的种类和确定的年份
必需微量元素确定的时间
Discovery of the essentiality of micronutrients for higher plants (H. Marschner,1995)
Element Iron Manganese Boron Zinc Copper
*Arnon & Stout,1939
非必需营养元素中一些特定的元素，对特定植物 的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，这些元 素为有益元素。
例：豆科作物-钴； 藜科作物-钠； 硅藻和水稻-硅
目前 国内外公认的高等植物所必需的营养元 素有17种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、 镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯、镍。
Year 1860 1922 1923 1926 1931
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 T.C.Broyer et al. P.H. Brown et al.
正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量
元素 钼 铜 锌 锰 铁 硼 氯 硫 磷 镁 钙 钾 氮 氧 碳 氢 符号 Mo Cu Zn Mn Fe B Cl S P Mg Ca K N O C H µmol/克（干重 ） 0.001 0.1 0.30 1.0 2.0 2.0 3.0 3.0 60 80 125 250 1000 30000 40000 60000 mg/kg 0.1 0.6 20 50 100 20 100 % 0.1 0.2 0.2 0.5 1.0 1.5 45 45 6
一、
（一）碳的营养功能 ：
光合作用必不可少的原料。
碳
（二）补充碳素养分的重要性： （二）补充碳素养分的重要性：
在温室和塑料大棚栽培中，增施 CO2肥料是不可忽视的一项增产技术。
NH4HCO3 + H2SO4 --- CO2
二、氢
（一）氢的营养功能：许多重要有机化合物 氢的营养功能： 的组分；在许多重要生命物质的结构中氢键占有 的组分； 在许多重要生命物质的结构中氢键占有 氢键 重要地位；许多重要的生化反应，如光合和呼吸， 重要地位 ；许多重要的生化反应，如光合和呼吸 ， 都需要H 都需要 +，同时 H+也为保持细胞内离子平衡和稳 所必需。 定pH所必需。 所必需 过多对植物的毒害： （二）H+过多对植物的毒害：不适宜的氢离 子浓度，会伤害细胞原生质的组分， 子浓度 ， 会伤害细胞原生质的组分 ， 影响植物的 生长发育。 生长发育。
需要注意的问题—— 需要注意的问题
十七种营养元素同等重要，具有不可替代性； N、P、K素有“肥料三要素”之称； 有益元素对某些植物种类所必需，或是对某 些植物的生长发育有益。
第二节
碳、氢 、 氧
碳、氢、氧是植物有机体的主要组分。它们占植物干 物重的90%以上，是植物体内含量最多的几种元素。 碳、氢、氧的主要生理功能： 1、可形成多种碳水化合物，是细胞壁的重要组分； 2、可构成植物体内各种生活活性物质，为代谢活动 所必需； 3、是糖、脂肪、酚类化合物的组成份。 碳水化合物是植物营养的核心物质。
三、必需营养元素的分组和来源
分组原则：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素 分组原则：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素 微量营养元素。 一般以占干物质重量的0.1%为界线 。 为界线。 和 微量营养元素 。 一般以占干物质重量的 为界线 干物重的0.1%以上，包括 、H、 以上， 大量营养元素含量占 干物重的 以上 包括C、 、 O、N、 P、K、Ca、Mg、S等9种; 微量营养元素含量 、 、 、 、 、 、 等 种 一般在0.1%以下，包括 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、 以下， 一般在 以下 、 、 、 、 、 、 Cl等7种 等 种 来源：碳和氧来自空气中的二氧化碳 来源：碳和氧来自空气中的二氧化碳 空气 氢和氧来自水 氢和氧来自水 其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤 土壤。 其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤。由此 可见，土壤不仅是植物生长的介质， 可见 ， 土壤不仅是植物生长的介质 ， 而且也是植物 所 需矿质养分的主要供给者。 需矿质养分的主要供给者。
（一）氧的营养功能
植物体内氧化还原过 程中， 程中，氧为有氧呼吸所 必需，在呼吸链的末端， 必需，在呼吸链的末端， O2是电子和质子的受体。 是电子和质子的受体。
三、 氧
（二）活性氧的危害及其消除
氧自由基是生物体自身代谢过程中产生的 。 它是 氧自由基 是生物体自身代谢过程中产生的。 是生物体自身代谢过程中产生的 一类活性氧， 即超氧化物自由基（ 一类活性氧 ， 即超氧化物自由基 （ O·2- ） 、 羟自由基 单线态氧（ （ · OH）、过氧化氢（H2O2）、单线态氧（1O2）及脂 ） 过氧化氢（ 类过氧化物（ 类过氧化物（RO · ,ROO · ）。这类物质是由氧转化而 来的氧代谢产物及其衍生的含氧物质。 来的氧代谢产物及其衍生的含氧物质 。 由于它们都含 有氧， 且具有比氧还要活泼的化学特性， 所以统称为 有氧 ， 且具有比氧还要活泼的化学特性 ， 活性氧（也称氧自由基） 活性氧（也称氧自由基）。 活性氧具有很强大氧化能力， 活性氧具有很强大氧化能力 ， 对生物体有破坏作 用。
四、必需营养元素的一般营养功能
K.Mengel和E.A.Kirkby把植物必需营养元素分为四组： 和 把植物必需营养元素分为四组： 把植物必需营养元素分为四组 第一组：植物有机体的主要组分，包括C、 、 、 第一组 ： 植物有机体的主要组分 ， 包括 、 H、O、N 和S； ； 第二组： 、 第二组： P、B(Si)都以无机阴离子或酸分子的形态被 都以无机阴离子或酸分子的形态被 植物吸收，并可与植物体中的羟基化合物进行酯化作用； 植物吸收，并可与植物体中的羟基化合物进行酯化作用； 第三组： 、 第三组 ： K、 (Na)、 Ca、 Mg、 Mn、 Cl， 这些离子有 、 、 、 、 ， 的能构成细胞渗透压，有的活化酶， 的能构成细胞渗透压，有的活化酶，或成为酶和底物之间 的桥接元素； 的桥接元素； 第四组： 、 、 、 第四组 ： Fe、 Cu、Zn、Mo、Ni， 这些元素的大多数 、 ， 可通过原子价的变化传递电子。 可通过原子价的变化传递电子。
Molybdenum 1938 Chlorine Nickel 1954 1987
三、必需营养元素的分组和来源
分组原则：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素 分组原则：根据植物体内含量的多少分为大量营养元素 微量营养元素。 一般以占干物质重量的0.1%为界线 。 为界线。 和 微量营养元素 。 一般以占干物质重量的 为界线 干物重的0.1%以上，包括 、H、 以上， 大量营养元素含量占 干物重的 以上 包括C、 、 O、N、 P、K、Ca、Mg、S等9种; 微量营养元素含量 、 、 、 、 、 、 等 种 一般在0.1%以下，包括 Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、 以下， 一般在 以下 、 、 、 、 、 、 Cl等7种 等 种 来源：碳和氧来自空气中的二氧化碳 来源：碳和氧来自空气中的二氧化碳 空气 氢和氧来自水 氢和氧来自水 其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤 土壤。 其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤。由此 可见，土壤不仅是植物生长的介质， 可见 ， 土壤不仅是植物生长的介质 ， 而且也是植物 所 需矿质养分的主要供给者。 需矿质养分的主要供给者。
固氮酶对氧十分敏感，高效率的固氮作用一 般是在微氧的条件下进行的。某些固氮微生物自 身具有防氧保护和对氧进行调控的能力 ——
通过高强度的呼吸作用消 降低体内氧的浓度； 耗O2，降低体内氧的浓度； 需氧固氮微生物利用体内 的氢化酶， 的氢化酶，通 过羟化反应消 耗一定数量的O 耗一定数量的 2 ； 在时间上隔离固氮和光合 放氧作用； 放氧作用； 多种微生物成群聚居。 多种微生物成群聚居。
第Βιβλιοθήκη Baidu章
大量营养元素
第一节 植物的营养成分
一、植物的组成和必需营养元素的概念
其他元素
必需营养元素 非必需营养元素 有益元素 其它元素
其他元素
必需营养元素的概念
对于植物生长具有必需性、不可替代性和作用直接性的化 对于植物生长具有必需性、 学元素称为植物必需营养元素 确定必需营养元素的三条标准* 确定必需营养元素的三条标准 •必要性：缺少这种元素植物就不能完成其生命周 必要性： 必要性 期 •不可替代性：缺少这种元素后，植物会出现特有 不可替代性： 不可替代性 缺少这种元素后， 的症 而其它元素均不能代替其作用， 状，而其它元素均不能代替其作用，只 有补充这种元素 后 症 状 才 会 减 轻 或 消 失 。 •直接性：这种元素是直接参与植物的新陈代谢， 直接性： 直接性 这种元素是直接参与植物的新陈代谢， 对植 物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。 物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。
（二）活性氧的危害及其消除
植物体内有两大氧自由基清除系统：
其一、酶系统 1、超氧化物歧化酶（SOD）——植物细胞中清除 氧 自由基最重要大酶类； 2、过氧化氢酶（CAT）； 3、过氧化物酶（POD或POX）。 其二、抗氧化剂系统 1、维生素E； 2、谷胱甘肽（GSH）； 3、抗坏血酸（ASA）。 非酶类自由基清除剂还有细胞色素、甘露糖醇、氢 醌、胡萝卜素等。