第三章植物的矿质营养PPT课件
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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PPT
Ca Fe
1、植物总是优先保证幼嫩部分的营养供 应。如植物缺N元素，最先表现受害症状 的是老叶还是幼叶？缺Ca呢？ 2、落叶中的N元素比未落时的绿叶中的 含量多还是少？Ca元素呢？
四、合理施肥
——根据植物需肥规律，适时地、适量地施肥， 以便植物茁壮成长并获得少肥高效的结果。
*无土栽培：利用溶液培养法原理，把植物体 生长发育过程中所需要的各种矿 质元素，按照一定的比例配制成
根对矿质离子的吸收过程：离子交换 呼吸作用是植物吸收矿质离子动力
主动运输
４．影响根吸收矿质离子的内因和外因分别有哪些？
内因：载体的种类和数量
外因：温度
ＰＨ值
土壤的通气状况 土壤溶液中离子的浓度
植物吸收水分和吸收矿质元素离子的比较
水分吸收
原理 区 吸收动力 别 运载工具
矿质元素的吸收 主动运输
呼吸作用（ATP）
a
溶液中离 子浓度
ＡL 3+
说明：根对矿质元素的吸收 具有选择性，这种选择性决 定于根细胞膜上载体的种类 和数量
NO3 --
k+
0 t
３．根的呼吸作用与根对矿质元素的吸收之间有何关系？
１．根的呼吸作用可以为根对矿质元素的吸收提供能量．
２．呼吸作用产生的CO2
，溶于水后可在根细胞表面形成都
HCO3-和H+， H+可与土壤溶液中的阳离子交换使阳离 子吸附于根细胞表面，而HCO3-可与阴离子交换使阴离 子吸附于根细胞表面，从保证主动运输的顺利进行．
成 熟 期
小麦不同生长发育期对K的需要量
小麦不同生长发育期对P的需要量
结论：1、同种植物在不同生长发育时期，对同种必需矿 质元素的需要量不同； 2、 同种植物对不同种必须矿质元素的需要量不同； 3、不同植物对各种矿质元素的需要量不同。
第三章矿质营养
◇ 缺镁症状：叶绿素不能合成，叶片失绿，其特点是从下部叶 开始，叶肉变黄而叶脉仍保持绿色，这是与缺氮病症的主要 区别。有时呈红紫色。若缺镁严重，则形成褐斑坏死。
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）
第三章 植物的矿质与氮素营养(3,4,5,6)
特别是在作物生长后期根系活力降低、吸肥能力衰退时或在养 分临界期时使用; 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 注意：根外施肥不能代替根部施肥，只能作根肥的补充。
角质层
细胞壁
质膜
途径：
外连丝
溶液 ↗角质层孔道 ↘ 气孔
外连丝（细胞壁）
叶脉韧皮部← 细胞内部← 表皮细胞的质膜
2.影响因素
营养物质进入叶片的量与叶片的内外因素有关
1)叶结构 嫩叶比老叶的吸收速率和吸收量要大, 对角质层 厚的叶片(如柑橘类)效果较差。
2)温度 温度对营养物质进入叶片有直接影响,在30℃、20℃ 和10℃时,叶片吸收32P的相对速率分别为100、71和53。
金属离子——离子。
（二）矿质元素运输的途径
1 . 根 吸 收 的 矿 质 元 素 的 运 输 途 径
根系吸收的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。
2.叶片吸收的矿质元素的运输途径
叶片的下行运输是以韧皮部为主。也 可以从韧皮部横向运输到木质部。
二、矿质元素在植物体内的分配与再分配
如P过多时，与Zn形成不溶解的Zn3(PO4)2，而导致缺Zn。
2.离子协同作用 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。 P 能促进 N 的吸收，因为蛋白质合成时需要大量 ATP
和核酸。
K能活化许多酶，促进核酸形成和N代谢，所以，也
能促进N的吸收与利用。
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。
必修部分 第三章 第五节 植物的矿质营养
土壤 中吸收的元素。
2．植物必需的矿质元素 (1)概念：对植物正常的生命活动不可缺少的矿质元素。
某一种矿质元素是不是植物生活所必需的，可通过
溶液培养法 进行验证。 (2)种类(14种)： 大量矿质元素： N、P、S、K、Ca、Mg (6种)。 微量矿质元素： Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni (8
种)。
3．溶液培养法 (1)应用：用于探究某种矿质元素是否为植物 必需 的矿 质元素。
(2)原理：如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发
育 不正常 ，而补充这种矿质元素后，植物的生长发 育 又恢复正常 ，则该元素为植物必需的矿质元素。 (3)过程：在 人工配制 的营养液中，除去或加入某一种 矿质元素，然后观察植物在营养液中的 生长发育状况。
后植株生长发育状况
[解题指导] 选 D 确定某种矿质元素是否是植物的必
需元素，通过溶液培养法来研究。就是在人工配制的 营养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植 物在营养液中的生长发育状况：如果除去某一种矿质 元素后，植物的生长发育仍然正常，就说明这种矿质
元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某一种矿质
如 Fe、Ca 等
四、合理施肥 不同植物对各种必需的矿质元素的需要量 不同 ，
同一植物在不同的生长发育时期，对各种必需的矿质元
素的需要量 也不同 。合理施肥就是指根据植物 的 需肥规律 ，适时地， 适量 地施肥，以便使植物茁壮 成长，并且获得 少肥高效 的结果。
1.作为植物必需的矿质元素应符合三个标准
脱分化 即：离体植物组织 愈
根、芽→植物体 伤组织
再分化
比较
无土栽培 植物组织培养 植株生长应满足 原理 必需的全部矿质 植物细胞全能性 元素的供应 培养基要求非常严格 只需在培养液中 ①必须灭菌 加入植物生长所 ②除含植物生长必需的矿质元素外，还 培养 必需的矿质元素 必须加入有机添加物，如：氨基酸、维 液成 即可(矿质元素 生素、蔗糖等③必须加入植物激素，如 分 应根据植物需求 生长素、细胞分裂素等，诱导愈伤组织 量，按一定比例 形成，诱导生芽与诱导生根时对生长素 配制而成) 和细胞分裂素的配比要求严格
植物的矿质营养
光照能促进硝酸盐还原过程
①光下植物通过光合作用合成的糖流出叶绿体后，经糖 酵解产生NADH而用于NO3- 还原。 ②光能促进底物对NR的诱导，在一定范围内，NR活力随光 强的增加而升高，光下生长的植物体内NR水平要比暗中生 长的高得多。
③光合作用光反应中形成的NADPH和还原型铁氧还蛋白 (Fd)可转化成NADH为硝酸还原提供还原力。
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。
图2-10 水稻和番茄养分吸收的差异
表示试验结束时培养液中各 种养分浓度占开始试验时％
图2-11 小麦根在盐类溶液中的生长情况
A. NaCl+ KCl+ CaCl2； B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
（三）单盐毒害与离子对抗
1.单盐毒害
任何植物，假若培养在单一盐溶液中，不久即呈现不正常状态， 最后死亡。这种现象称为单盐毒害（toxicity of single salt）。
四、增强肥效的措施
1、改善施肥方式 如深层施肥，根外施肥
2.平衡施肥
按J.V.Liebig的最小养分律（Law of minimum nutrient）， 作物产量是受最小养分所支配。因为各种矿质元素的生理作用是 互相联系、相互影响的，如果土壤中某一必需元素不足，即使其 它养分都充足，作物产量也难以提高。
《矿质营养》PPT课件
➢ 形成有活性的Ca++CaM（第二信使）
2021/7/11
26
缺素症：
生长受抑制，严重时幼嫩器官溃烂 坏死（细胞壁形成受阻）
如：番茄蒂腐病，大白菜干心病， 芹菜裂茎病等
2021/7/11
27
镁
吸收：以镁离子形式
存在：幼嫩器官和组织中，植物成熟时集中在种子。
功能：
➢ 和叶绿素合成有关 ➢ 光合和呼吸过程中活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶 ➢ 活化DNA和RNA的合成过程
（一）大量元素
氮
吸收：无机态氮和有机态氮 存在：1、氨基酸、蛋白质的主要成分
2、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素、某 些激素、维生素和生物碱也含氮 功能：生命元素
2021/7/11
15
N供应充足植物表现
❖ 叶大而鲜绿 ❖ 分枝分蘖多 ❖ 营养体健壮 ❖ 多花 ❖ 产量高
2021/7/11
16
缺素症：
❖ 矮小， ❖ 叶色淡或发红， ❖ 分枝分蘖少， ❖ 花少， ❖ 产 量低
2021/7/11
46
1972年由Singer and Nicolson提出的流动镶嵌模型 (fluid mosaic model)：
➢ 膜一般有磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成， ➢ 磷脂分子的亲水头部位于膜的表面，疏水的尾部
在内部。
➢ 外在蛋白（周围蛋白）：和膜的外表面相连 ➢ 内在蛋白（整合蛋白）：镶嵌在磷脂分子之间，
38
镍
1. 脲酶的组成分（催化尿素水解成二氧化 碳和NH4＋）
2.镍是固氮菌脱氢酶的组成分（固氮中将 H2氧化成H2O）
3.缺镍，叶尖积累脲，而出现坏死。
2021/7/11
39
钠
1. 是C4植物和CAM植物生长必需的微量元 素。催化C4和CAM（景天酸代谢）途径 中PEP的再生作用。
2021/7/11
26
缺素症：
生长受抑制，严重时幼嫩器官溃烂 坏死（细胞壁形成受阻）
如：番茄蒂腐病，大白菜干心病， 芹菜裂茎病等
2021/7/11
27
镁
吸收：以镁离子形式
存在：幼嫩器官和组织中，植物成熟时集中在种子。
功能：
➢ 和叶绿素合成有关 ➢ 光合和呼吸过程中活化各种磷酸变位酶和磷酸激酶 ➢ 活化DNA和RNA的合成过程
（一）大量元素
氮
吸收：无机态氮和有机态氮 存在：1、氨基酸、蛋白质的主要成分
2、核酸、辅酶、磷脂、叶绿素、某 些激素、维生素和生物碱也含氮 功能：生命元素
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N供应充足植物表现
❖ 叶大而鲜绿 ❖ 分枝分蘖多 ❖ 营养体健壮 ❖ 多花 ❖ 产量高
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16
缺素症：
❖ 矮小， ❖ 叶色淡或发红， ❖ 分枝分蘖少， ❖ 花少， ❖ 产 量低
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1972年由Singer and Nicolson提出的流动镶嵌模型 (fluid mosaic model)：
➢ 膜一般有磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成， ➢ 磷脂分子的亲水头部位于膜的表面，疏水的尾部
在内部。
➢ 外在蛋白（周围蛋白）：和膜的外表面相连 ➢ 内在蛋白（整合蛋白）：镶嵌在磷脂分子之间，
38
镍
1. 脲酶的组成分（催化尿素水解成二氧化 碳和NH4＋）
2.镍是固氮菌脱氢酶的组成分（固氮中将 H2氧化成H2O）
3.缺镍，叶尖积累脲，而出现坏死。
2021/7/11
39
钠
1. 是C4植物和CAM植物生长必需的微量元 素。催化C4和CAM（景天酸代谢）途径 中PEP的再生作用。
第三章营养学基础第三节矿物质
1）粮食、蔬菜等植物性食物
草酸、植酸、磷酸
2）膳食纤维
醛糖酸残基与Ca结合
3）脂肪消化不良
脂肪酸与Ca形成钙皂
4）其他矿物质
铁、锌、镁、磷
5）碱性药物
苏打、黄连素、四环素等
18
Q-草酸豆腐?
经常有科普杂志、报刊介绍 “菠菜、空心菜、折耳根等 含 草酸多的蔬菜与高钙食物豆 腐同食会形成不易被吸收的 草酸钙，影响钙的吸收。” 你认为正确吗? WHY ?
2019/9/20
19
3、钙的缺乏与过量
缺乏： 钙缺乏者易患龋齿，影响牙齿质量。 儿童生长发育迟缓，骨软化，骨骼变形，严 重者导致佝偻病。 中老年人易患骨质疏松。 骨质软化：成年人尤其是多胎生育的妇女
2019/9/20
20
婴儿佝偻病的表现
早期表现为多汗、好哭、睡眠不沉、易惊，枕部秃发。 病情进一步发展，可见孩子的肌肉松弛无力，可引起肠胀气致 腹部膨隆犹如蛙腹。佝偻病患儿特征表现是由于骨骼病变所出 现的症状：
2019/9/20
23
过量： 增加肾结石的危险性 使降钙素分泌增多，易发生骨硬化 奶碱综合症：包括高钙血症、碱中毒、肾功 能障碍。每天2000mg，将导致高钙血症 引起便秘 钙和其他矿物质的相互干扰作用。影响铁、 锌、镁、磷等其它矿物质吸收。
2019/9/20Leabharlann 24 4. 钙的供给量
成人适宜摄入量(adequate in take,AI)为1000mg/d，无明 显损害水平(non-observed adverse effect level, NOAEL) 为1500mg/d。 可耐受最高摄入量(tolerable upper intake level,UL)为 2000mg/d。
植物生理学03矿质营养
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植物生理学03矿质营养
•二、植物体内的元素
• 植物体
•干物质(5-90％) •有机物(90％)
•水分(10-95％) •无机物(10％)
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植物生理学03矿质营养
•105℃ 烘干
植物
干物质
600℃ 灰分
构成灰分的元素称为灰分元素(灰分中的元素 直接或间接地来自土壤矿质，故又称矿质元素）。
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植物生理学03矿质营养
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• 图3-4 缺硫植株中上部叶色淡 植物生理学03矿质营养
3、磷（P）
•吸收形式：H2PO4-。 •作用:
磷是核酸、磷脂、辅酶和ATP的组成成分； 磷在碳水化合物代谢中起着重要作用；
磷对氮代谢也有影响。
•缺素症：缺素症与Ｎ相似，生长缓慢，植株矮小， 叶片暗绿，有些植物呈紫色或红色。
植物生理学03矿质营养
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2020/11/20
植物生理学03矿质营养
植物必需的矿质元素 植物对矿质元素的吸收 矿质元素在植物体内的长距离运输与分
配 合理施肥的生理学基础
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植物生理学03矿质营养
植物矿质营养
是指植物对矿物质的吸收、转运和同化等过 程以及矿质元素在植物生命活动中的作用。
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植物生理学03矿质营养
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 、 Si共10种。植物需要量大，占植物体干重的0.1～ 10％。
微量元素：Fe、B、Cu、Zn、Mn、Cl、Mo、 Na、Ni共9种。植物需要量小，占植物体干重的 0.01～0.00001％。
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植物生理学03矿质营养
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)。
第三章―矿质元素PPT课件
第三节 植物根系对矿质元素的吸收
生理中性盐：植物对阴、阳离子的吸收量 相等，使土壤溶液的pH值不变的盐类。如 NH4NO3等。 3、单盐毒害和离子对抗
第三节 植物根系对矿质元素的吸收
一、根系吸收Βιβλιοθήκη 质元素的特点： 1、根系吸收矿质与吸水的关系：
既相关又相对独立 相关的表现：离子必须溶于水才能被吸收，
并随水流一起进入根的质外体；离子的吸收又有 利于水分的吸收。根据相关的一面，生产上常有 “以肥促水，以水控肥”
相互独立的表现：两者的运输与分配方向不 同，水主要运往蒸腾强烈部位。因此，植物的吸 离子量和吸水量间不存在直线依赖关系。
第一节 植物必需矿质元素及作用
（一）确定植物必需元素的标准 1、必需性：缺乏此元素，植物不能完成其生 活史； 2、专一性：缺乏此元素，植物表现出专一的 缺乏症； 3、直接性：此元素的作用必须是直接的
有益元素的概念：某种元素对某些植物有 利，但不符合3条标准。 （二）确定必需元素的方法： 溶液培养法和砂基培养法
第三节 植物根系对矿质元素的吸收
2、离子的选择性吸收： 植物对同一盐中阴、阳离子的选择性吸收
不同，可以分为3种盐：（注意：与化学上的 酸碱性无关）
生理酸性盐：植物对阳离子的吸收大于对 阴离子的吸收，使土壤溶液的pH值降低的盐类 ，如(NH4)SO4等
生理碱性盐：使植物对阴离子的吸收大于 对阳离子的吸收，使土壤溶液的pH值升高的盐 类，如NaNO3等
第一节 植物必需矿质元素及作用
1、N：作用：组分物质：蛋白质、酶、膜、核 酸、叶绿素、激素等物质的组成(生命元素)
缺N，植株矮小，叶小色淡，病症表现在 老叶（可再利用元素）
2、P：作用：组分物质：磷脂、核酸、辅酶等 物质的组成(生命元素)
植物矿质营养PPT课件
二、根对矿质元素的吸收
1、主要器官：根（根尖成熟区表皮细胞） 2、形式：离子 3、方式：主动运输 想一想：农业生产上为什么要进行中耕松土？ 4、根对水和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 联系：矿质离子必须离解在水中才能吸收。 水吸收：渗透作用（自由扩散） 区别 实验验证 矿质元素吸收：主动运输
三、矿：溶液培养法。 2、优点： 产量高 有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化 扩大农作物栽培的范围和面积
1、运输 （1）途径：土壤中的矿质离子 根尖成熟区表皮细胞 根导管 茎木质部导管 其他器官 （2）动力：蒸腾拉力 2、利用（三种存在状态） 离子状态：如K+、Ci-等 能再度利用 不稳定的化合物：如N、P、Mg等 难溶的稳定化合物：如Ca、Fe等 不能再度利用
四、合理施肥
1、不同的植物对各种必需的矿质元素需要 量不同。 2、同种植物在不同生长发育时期对各种必 需的矿质元素的需要量不同。
1、主要器官：根（根尖成熟区表皮细胞） 2、形式：离子 3、方式：主动运输 想一想：农业生产上为什么要进行中耕松土？ 4、根对水和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程 联系：矿质离子必须离解在水中才能吸收。 水吸收：渗透作用（自由扩散） 区别 实验验证 矿质元素吸收：主动运输
三、矿：溶液培养法。 2、优点： 产量高 有利于实现农作物栽培的工厂化和自动化 扩大农作物栽培的范围和面积
1、运输 （1）途径：土壤中的矿质离子 根尖成熟区表皮细胞 根导管 茎木质部导管 其他器官 （2）动力：蒸腾拉力 2、利用（三种存在状态） 离子状态：如K+、Ci-等 能再度利用 不稳定的化合物：如N、P、Mg等 难溶的稳定化合物：如Ca、Fe等 不能再度利用
四、合理施肥
1、不同的植物对各种必需的矿质元素需要 量不同。 2、同种植物在不同生长发育时期对各种必 需的矿质元素的需要量不同。
李合生植物生理学第三章矿质营养
的动 力学 饱和 效应
关于载体的作用方式，这里介绍扩散方式和变构方式
1.扩散方式 离子
CIC
P
AC
P
ATP
磷酸 激酶 ADP
携带离子的载体 磷酸基团
CIC
IC
P
线 粒 体
IC 未活化载体
AC 活化载体
磷酸 脂酶
Pi
外
膜
内
细胞质
图 载体运输离子通过质膜示意图
2
变 构 方 式
A.ATP和底物靠近变构酶； B.ATP和底物与变构酶结合； C.由 于ATP效应物的作用，构象转换，变构酶由状态1转变为状态2， 底物就被运送到膜另一侧；D.ATP转变为ADP；E.ADP不适于变构 部位，脱离变构酶，底物也释放出来，变构酶就恢复为状态1。
吸 收 溶 质 量
转入水中
Ⅱ
正常条件
Ⅰ
抑制呼吸 转入水中
时间
植物细胞吸收矿质的方式
被动吸收
简单扩散 协助扩散 主动吸收（主要方式） 胞饮作用
一、被动吸收
指由于扩散作用或其他物理过程而进行的 溶质吸收，不需要代谢能量，故又称非代 谢性吸收。
被动吸收特点: 顺浓度梯度或电化学势梯度 进行，不需提供能量
氮、磷、钾三种元素植物需求量大，而土壤中往往 缺乏此三种元素，所以被称为“肥料的三要素”。
4、硫 硫酸根离子－－－含硫氨基酸。 （1）.生理作用 （2）.缺乏
硫不足时，幼叶先表现失绿症状，叶呈黄白易脱落。 硫过多对植物产生毒害作用。
甜菜叶
5、钙
Ca2+－－－－植物体内的钙有呈离子状态，有呈盐形式， 有与有机物结合。
2、载体
膜上的内在蛋 白，载体上有 专一的结合部 位，被运转的 物质必需与结 合部位结合， 载体才能将其 运到膜的另一 侧，所以载体 也叫透过酶。
植物的矿质营养上演示文稿
植物的矿质营养上演示文稿
1 在是1\一共有50\ 于星期一
优选植物的矿质营养上
2
在是2\一共有50\ 于星期一
本章重点：
1、植物必需矿质元素及其主要的生理功能； 2、植物细胞吸收矿质的特点及机理； 3、植物根系吸收矿质的特点；
4、合理施肥与高产优质。
在是3\一共有50\ 于星期一
1、氮 以铵态氮(NH+4)和硝态氮(NO-3)形式被吸收
生理功能：
① N是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分，而这三者又是原
生质、细胞核和生物膜等细胞结构物质的重要组成部分。
② N是酶、ATP、多种辅酶和辅基（如NAD+、NADP+、FAD等）
的成分，它们在物质和能量代谢中起重要作用。
③ N是某些植物激素如生长素和细胞分裂素、维生素（ 如B1、B2、B6等）的成分，对Fra bibliotek命具有调节作用。
缺钾病症：
① 抗性下降。 缺 K 时植株茎杆柔弱，易倒伏；
抗旱、抗寒性降低。
② 叶色变黄，叶缘焦枯。 缺 K 叶片失水，蛋白质、叶
绿素被破坏，叶色变黄而逐渐坏死；叶缘焦枯、生长缓慢，但由于 叶中部生长仍较快，所以整个叶子会形成杯状弯曲，或发生皱缩。
③ 老叶先表现病症。 K 也是易移动而可被重复利
用的元素，故缺素病症首先出现一下部老叶。
③老叶先表现病症 因植物体内氮的移动性大，老叶中
的氮化物分解后可运到幼嫩的组织中去重复利用，所以缺氮时 下部叶先发黄，并逐渐向上扩展。
除此外，缺N还会引起叶脉、叶柄、叶鞘等累积 花青素而变成红或紫红色。
在是18\一共有50\ 于星期一
氮肥过多时，营养体
徒长，抗性下降，易倒 伏，成熟期延迟。然而 对叶菜类作物多施一些 氮肥，还是有好处的。
1 在是1\一共有50\ 于星期一
优选植物的矿质营养上
2
在是2\一共有50\ 于星期一
本章重点：
1、植物必需矿质元素及其主要的生理功能； 2、植物细胞吸收矿质的特点及机理； 3、植物根系吸收矿质的特点；
4、合理施肥与高产优质。
在是3\一共有50\ 于星期一
1、氮 以铵态氮(NH+4)和硝态氮(NO-3)形式被吸收
生理功能：
① N是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分，而这三者又是原
生质、细胞核和生物膜等细胞结构物质的重要组成部分。
② N是酶、ATP、多种辅酶和辅基（如NAD+、NADP+、FAD等）
的成分，它们在物质和能量代谢中起重要作用。
③ N是某些植物激素如生长素和细胞分裂素、维生素（ 如B1、B2、B6等）的成分，对Fra bibliotek命具有调节作用。
缺钾病症：
① 抗性下降。 缺 K 时植株茎杆柔弱，易倒伏；
抗旱、抗寒性降低。
② 叶色变黄，叶缘焦枯。 缺 K 叶片失水，蛋白质、叶
绿素被破坏，叶色变黄而逐渐坏死；叶缘焦枯、生长缓慢，但由于 叶中部生长仍较快，所以整个叶子会形成杯状弯曲，或发生皱缩。
③ 老叶先表现病症。 K 也是易移动而可被重复利
用的元素，故缺素病症首先出现一下部老叶。
③老叶先表现病症 因植物体内氮的移动性大，老叶中
的氮化物分解后可运到幼嫩的组织中去重复利用，所以缺氮时 下部叶先发黄，并逐渐向上扩展。
除此外，缺N还会引起叶脉、叶柄、叶鞘等累积 花青素而变成红或紫红色。
在是18\一共有50\ 于星期一
氮肥过多时，营养体
徒长，抗性下降，易倒 伏，成熟期延迟。然而 对叶菜类作物多施一些 氮肥，还是有好处的。
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必需元素是随化学试剂的纯度和分析技术的提 高逐渐发现的.
8
三.植物必需元素的作用 (一) 矿质元素的一般生理作用 (1)细胞结构物质的组分: 例： (2)调节生命活动: 例： (3)参与植物体内的醇基酯化(磷酸酯、硼酸酯） (4)电化学作用: 平衡电荷，维持细胞电位。 例：
9
(二).主要矿质元素的作用及缺素症
N不是灰分元素，但也来源于土壤，吸收方式 相同, 也放在灰分中讨论。
2
植物体内化学元素的含量
3
二.必需元素的标准及确定方法
1.必需元素的标准（概念） （1）完全缺乏某种元素，植物不能正常生长
发育，不能完成生活史。 （2）完全缺乏某种元素，出现专一性缺素症，
且不能被其它元素改善，只有加入该元素之 后植物才能恢复正常。 （3）某种元素的作用必须是直接的，而不是 由于改善土壤或培养基的物理、化学和微生 物条件所产生的间接效应。
23
..
玉 米 甘 薯 花 生 缺 铁 症 状
24
8. B
生理作用： 对生殖过程有明显促进作用； 参与核酸和蛋白质代谢(参与尿嘧啶合成); 有稳定细胞及膜结构的作用(类似钙作用);
作用特点: 促进花粉萌发和花粉管伸长, 对提 高坐果率作用明显。
缺素症：花而不实，果实品质下降。
25
苹果果实缺硼症 状: 缩果病
1.N肥: “枝叶肥” 、“生命元素”，以NH4+ 和NO3-被吸收。
生理作用：
重要的结构物质：蛋白质、酶与辅酶、叶绿 素、植物激素；
作用特点：强烈促进营养生长； 缺氮症状: 黄化，生长结果不良 缺素部位:老叶先黄化 N肥过量的危害:1.
2.
10
..
小 麦 大 麦 玉 米 缺 氮 症 状
11
2.P:
14
.
大 麦 小 麦 缺 钾 症 状
15
N、P、K肥料三要素只有配合使用才有效果。 为什么?
4.S :以SO42-形式被吸收. 作用：
重要的结构元素，多以-SH参与氨基酸、蛋 白质的组成；参与酶的作用。 缺素症: 严重缺乏时，叶片失绿。 缺素部位：新生组织
16
..
水 稻 小 麦 玉 米 缺 硫 症 状
苹果痘斑病
苹果苦痘病
20
6.Mg
生理作用： 叶绿素的结构元素； 酶的激活剂。
缺素症：脉间失绿； 缺素部位：老叶片
21
..
水 稻 小 麦 玉 米 缺 镁 症 状
22
7.Fe 缺素症： 生理作用：
某些酶的组分； 以铁卟啉等形式构成酶的辅基，参与氧化 还原反应; 参与叶绿素合成过程。 铁缺素症: 黄叶病（新叶） (碱性土壤易缺铁)。
26
9.Zn
缺锌影响生长素合成, 节间 伸长受阻.果树发生小叶病. 也是某些酶的组分.
苹果小叶病
27ห้องสมุดไป่ตู้
10.Cu: 多种酶的组分, 参与氧化还原反应;
SOD组分。白瘟病. 11.Mn: 光反应(光合放氧) ,酶激活剂，SOD
组分。 12.Mo: 硝酸还原酶、固氮酶的组分。 13.Cl: 参与光合放氧；平衡电荷。 14.Na: 1975年确定,藜科植物较敏感,可代替
17
5.Ca :以Ca2+形式被吸收. 主要作用:
细胞壁的组成元素； 重要的信号物质； 提高植物抗病性； 降低草酸毒害作用；
是某些酶的活化剂。 作用特点:与植物的抗病性密切相关;与体内信
息传递密切相关. 钙缺素症:生长点粘化、死亡。 缺素部位：新生组织。
18
缺钙症状 苹果水心病
红玉斑点病
19
缺钙症状
4
2.必需元素的确定方法
(1)水培法：将植物的必需元素按照一定的比 例配成pH适宜的混合溶液，培养植物的方 法。 水培法须及时更换营养液和补充氧气。
5
几 种 水 培 法
6
(2)砂培法 用纯净的砂砾固定植物，浇灌营养液来培养
植物的方法。 在水培法和砂培法的营养液中，有目的去 掉某一元素，然后观察植物的生长反应， 就可以确定其是否必需元素，同时还可以 确定缺素症状。
用水培法和砂培法确定必需元素时，对试剂 的纯度要求特别高。
水培法和砂培法现在已发展成一种生产技术， 用于培养花卉和农产品。
7
3.必需元素的种类: 19种
• 大量元素:含量≥ 0.1%植株干重. C.H.O.N.P.K.S.Ca.Mg.Si (10种)
• 微量元素:含量＜ 0.1%植株干重. Fe.Mn.Cu.Zn.Mo.B.CL.Na.Ni（9种）
31
第二节.植物细胞对溶质的吸收 离子进入细胞的问题主要集中在两个方面： 1.离子如何通过细胞膜? 2.离子越膜的动力是什么?
※生物膜上物质出入的通道: ATP酶;传递体蛋白;通道蛋白;氧化还原蛋白; 信息传递蛋白
前3个与吸收矿质元素有关。
32
一.质膜上与矿质元素吸收有关的蛋白质
1.ATP酶(ATPase): 致电泵、 致电质子泵 (1)概念:质膜上通过水解ATP供能完成离子跨
第三章 植物的矿质营养(4)
1
第一节 植物必需元素及其作用
一.植物体内元素及其含量 植物含水量在10~95%,干物质燃烧后可分成： 1.挥发性元素：燃烧时以气态进入大气，如C、
H、O、N、S。
2.灰分元素：燃烧后存在于灰分中元素。也称 为矿质元素，主要从土壤中获得。有60种以 上,并非全部为植物所必需。
生理作用: 重要的结构物质: 参与能量转化: 参与酶促反应:构成辅酶 促进成熟、提高品质: 提高抗性；
重要特点：促进生殖生长作用显著；对根 的促进作用更明显；
缺素症：茎、叶有紫红色条纹。 缺素部位：老叶
12
..
水 稻 小 麦 大 麦 缺 磷 症 状
13
3、K（ P44 ） 生理作用：
是细胞渗透势的主要成分； 调节气孔开闭； 是提多高种品酶质的，激防活止剂倒；伏促；进提CH高2O抗代性谢；和运输， 参与能量代谢； 主要特点：不参与任何有机物组成，以离子态 存在。 缺素症：叶片失绿。严重时，叶片皱缩、焦枯。 缺素部位：
钾参与气孔开闭调节。 15.Ni: 脲酶的成分。
28
小 麦 缺 铜 症 状
29
..
花 生 小 麦 向 日 葵 缺 钼 症 状
30
(三).有关矿质元素的几个概念: 1.元素的再利用与缺素症部位:
元素的再利用的概念: 可再利用元素：缺素症出现在老叶上。 不可再利用元素：缺素症出现在新叶上。 2.有益元素的概念：非必需，但能促进生长。 3.有害元素：少量或过量对植物有毒害作用。 汞、铅、钨、铝等。
8
三.植物必需元素的作用 (一) 矿质元素的一般生理作用 (1)细胞结构物质的组分: 例： (2)调节生命活动: 例： (3)参与植物体内的醇基酯化(磷酸酯、硼酸酯） (4)电化学作用: 平衡电荷，维持细胞电位。 例：
9
(二).主要矿质元素的作用及缺素症
N不是灰分元素，但也来源于土壤，吸收方式 相同, 也放在灰分中讨论。
2
植物体内化学元素的含量
3
二.必需元素的标准及确定方法
1.必需元素的标准（概念） （1）完全缺乏某种元素，植物不能正常生长
发育，不能完成生活史。 （2）完全缺乏某种元素，出现专一性缺素症，
且不能被其它元素改善，只有加入该元素之 后植物才能恢复正常。 （3）某种元素的作用必须是直接的，而不是 由于改善土壤或培养基的物理、化学和微生 物条件所产生的间接效应。
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玉 米 甘 薯 花 生 缺 铁 症 状
24
8. B
生理作用： 对生殖过程有明显促进作用； 参与核酸和蛋白质代谢(参与尿嘧啶合成); 有稳定细胞及膜结构的作用(类似钙作用);
作用特点: 促进花粉萌发和花粉管伸长, 对提 高坐果率作用明显。
缺素症：花而不实，果实品质下降。
25
苹果果实缺硼症 状: 缩果病
1.N肥: “枝叶肥” 、“生命元素”，以NH4+ 和NO3-被吸收。
生理作用：
重要的结构物质：蛋白质、酶与辅酶、叶绿 素、植物激素；
作用特点：强烈促进营养生长； 缺氮症状: 黄化，生长结果不良 缺素部位:老叶先黄化 N肥过量的危害:1.
2.
10
..
小 麦 大 麦 玉 米 缺 氮 症 状
11
2.P:
14
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大 麦 小 麦 缺 钾 症 状
15
N、P、K肥料三要素只有配合使用才有效果。 为什么?
4.S :以SO42-形式被吸收. 作用：
重要的结构元素，多以-SH参与氨基酸、蛋 白质的组成；参与酶的作用。 缺素症: 严重缺乏时，叶片失绿。 缺素部位：新生组织
16
..
水 稻 小 麦 玉 米 缺 硫 症 状
苹果痘斑病
苹果苦痘病
20
6.Mg
生理作用： 叶绿素的结构元素； 酶的激活剂。
缺素症：脉间失绿； 缺素部位：老叶片
21
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水 稻 小 麦 玉 米 缺 镁 症 状
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7.Fe 缺素症： 生理作用：
某些酶的组分； 以铁卟啉等形式构成酶的辅基，参与氧化 还原反应; 参与叶绿素合成过程。 铁缺素症: 黄叶病（新叶） (碱性土壤易缺铁)。
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9.Zn
缺锌影响生长素合成, 节间 伸长受阻.果树发生小叶病. 也是某些酶的组分.
苹果小叶病
27ห้องสมุดไป่ตู้
10.Cu: 多种酶的组分, 参与氧化还原反应;
SOD组分。白瘟病. 11.Mn: 光反应(光合放氧) ,酶激活剂，SOD
组分。 12.Mo: 硝酸还原酶、固氮酶的组分。 13.Cl: 参与光合放氧；平衡电荷。 14.Na: 1975年确定,藜科植物较敏感,可代替
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5.Ca :以Ca2+形式被吸收. 主要作用:
细胞壁的组成元素； 重要的信号物质； 提高植物抗病性； 降低草酸毒害作用；
是某些酶的活化剂。 作用特点:与植物的抗病性密切相关;与体内信
息传递密切相关. 钙缺素症:生长点粘化、死亡。 缺素部位：新生组织。
18
缺钙症状 苹果水心病
红玉斑点病
19
缺钙症状
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2.必需元素的确定方法
(1)水培法：将植物的必需元素按照一定的比 例配成pH适宜的混合溶液，培养植物的方 法。 水培法须及时更换营养液和补充氧气。
5
几 种 水 培 法
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(2)砂培法 用纯净的砂砾固定植物，浇灌营养液来培养
植物的方法。 在水培法和砂培法的营养液中，有目的去 掉某一元素，然后观察植物的生长反应， 就可以确定其是否必需元素，同时还可以 确定缺素症状。
用水培法和砂培法确定必需元素时，对试剂 的纯度要求特别高。
水培法和砂培法现在已发展成一种生产技术， 用于培养花卉和农产品。
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3.必需元素的种类: 19种
• 大量元素:含量≥ 0.1%植株干重. C.H.O.N.P.K.S.Ca.Mg.Si (10种)
• 微量元素:含量＜ 0.1%植株干重. Fe.Mn.Cu.Zn.Mo.B.CL.Na.Ni（9种）
31
第二节.植物细胞对溶质的吸收 离子进入细胞的问题主要集中在两个方面： 1.离子如何通过细胞膜? 2.离子越膜的动力是什么?
※生物膜上物质出入的通道: ATP酶;传递体蛋白;通道蛋白;氧化还原蛋白; 信息传递蛋白
前3个与吸收矿质元素有关。
32
一.质膜上与矿质元素吸收有关的蛋白质
1.ATP酶(ATPase): 致电泵、 致电质子泵 (1)概念:质膜上通过水解ATP供能完成离子跨
第三章 植物的矿质营养(4)
1
第一节 植物必需元素及其作用
一.植物体内元素及其含量 植物含水量在10~95%,干物质燃烧后可分成： 1.挥发性元素：燃烧时以气态进入大气，如C、
H、O、N、S。
2.灰分元素：燃烧后存在于灰分中元素。也称 为矿质元素，主要从土壤中获得。有60种以 上,并非全部为植物所必需。
生理作用: 重要的结构物质: 参与能量转化: 参与酶促反应:构成辅酶 促进成熟、提高品质: 提高抗性；
重要特点：促进生殖生长作用显著；对根 的促进作用更明显；
缺素症：茎、叶有紫红色条纹。 缺素部位：老叶
12
..
水 稻 小 麦 大 麦 缺 磷 症 状
13
3、K（ P44 ） 生理作用：
是细胞渗透势的主要成分； 调节气孔开闭； 是提多高种品酶质的，激防活止剂倒；伏促；进提CH高2O抗代性谢；和运输， 参与能量代谢； 主要特点：不参与任何有机物组成，以离子态 存在。 缺素症：叶片失绿。严重时，叶片皱缩、焦枯。 缺素部位：
钾参与气孔开闭调节。 15.Ni: 脲酶的成分。
28
小 麦 缺 铜 症 状
29
..
花 生 小 麦 向 日 葵 缺 钼 症 状
30
(三).有关矿质元素的几个概念: 1.元素的再利用与缺素症部位:
元素的再利用的概念: 可再利用元素：缺素症出现在老叶上。 不可再利用元素：缺素症出现在新叶上。 2.有益元素的概念：非必需，但能促进生长。 3.有害元素：少量或过量对植物有毒害作用。 汞、铅、钨、铝等。