第七讲、矿质营养与植物生长、产量和品质的关系(重点级别：★★)

氮、磷和微量元素的产量效应曲线
微量元素 100
磷 氮
50
相对产量 (%)
0 养分供应量 (kg/ha)
（一）养分的平衡状况
（二）产量与品质的要求
最好的品质和最高的产量不一定同步， 通常最好的品质是在达到最高产量之前获得 的。
二、影响养分效应的因素
收获物产量和品质效应曲线示意图
1 3
产量
2
施肥量
库
源
0
20 40
60 80 100
最大叶片长度 (%)
蔗糖转化酶
蔗糖合成酶
蔗糖； 葡萄糖+果糖。
同化物输入、净光合作用、蔗糖合成率三者间 关系和甜菜叶片成熟期间的酶活性
从韧皮部运输机理（溶质的质流）和韧皮部 汁液的组成来看，当蔗糖输入库叶片的速率较高 时，不仅矿质养分钾和磷等，而且氨基酸化合物 在韧皮部的输入速率也相应提高。因此，在植物 生长过程中，这些溶质也必然存在韧皮部卸载过 程，而这一过程不一定是主动的。
矿质营养与植物生长、产量和品质的关系
第一节 矿质营养与植物生长 第二节 源-库关系与产量 第三节 矿质营养对源-库及其相互关系的影响 第四节 矿质营养与品质的关系
第一节 矿质营养与植物生长
一、矿质养分供应的生长效应曲线
一般来说，植物生长率与养分供应之间的 效应曲线有三个明确的区段：养分缺乏区、养 分适宜区和养分中毒区。
品质（糖、蛋白质和矿物质含量）
产量（干物质重量）
第二节 源-库关系与产量
通常，植物体内进行光合作用或能合成有机物 质为其它器官提供营养的部位称之为源（如成熟的 绿色叶片），而把消耗或储存部位称之为库（如根、 茎、生长顶端和果实等）。植物体内，同化产物和 其它物质常常进行着从源到库的运输。
一、同化物在韧皮部中的运输及其调节
三、植物激素在库-源关系调节中的作用
（一）植物激素对库的影响
种子中产生的IAA调控着营养物质和光合产物 经韧皮部向正在发育果实中运输的过程。
植物激素在其施用位点能增加库的活性。胡萝 卜叶面喷施GA溶液会明显促进地上部分的生长， 而根的生长受抑。
喷施GA还能增加豆类单株豆荚和籽粒数，从 而达到增产的效果。
叶片喷施激素对胡萝卜植株的影响
喷施处理 *
（干重， g/株）
茎
根 总数
冠/根
HO
3.2 10.9 14.1 0.29
2
激动素
7.3
8.8 16.1 0.83
GA
9.9
5.7 15.6 1.74
CCC
2.8 10.8 13.6 0.26
*每周喷施1次，连续喷7周
叶面喷施GA溶液对蚕豆豆荚，籽粒数和产量的影响
二、库-源关系的转化
（一）幼叶片发育和成熟
每一叶片在其一生中，都要经历由库到源的功 能转变过程。当叶片展开度达40%~50%时，叶 片即完成这种转变过程而由库变为源。
在叶片成熟期间，碳同化为糖的过程也表现 出典型的库-源转化，即碳同化为糖的能力由无到 有，由弱到强。
净光合作
同用化产物输 入
14CO2固定后的14C分布
统
（二）同化物在韧皮部的运输
主动运输假说和被动运输假说都认为在装载 和卸载过程中需要能量，但主动学说还认为运输 也需要能量，被动学说则认为维持筛管结构时需 要能量，运输不需要能量。
Munch提出的压力流假说认为同化物沿静 水压梯度流动，源和库间同化物的运输是两者 间渗透势差造成的。
（三）同化物在韧皮部的卸
（一）同化物在韧皮部中的装载
装载是指光合产物由叶肉细胞进入器官的过 程包括三个步骤：
1、光合作用形成的磷酸三碳酸从叶绿素转入细 胞质，并转化成可运输的蔗糖形态。
2、同化物从叶肉细胞到维管束进行短距离运输。
3、蔗糖经主动运输进入到筛管并和其它溶质一 起从源经筛管长距离运输进入库。
源叶筛管和伴胞中的糖分浓度远远高于叶肉 细胞。蔗糖在韧皮部中是逆浓度梯度的装载。蔗 糖从叶肉细胞到筛管主要是共质体运输，只有部 分是质外体运输。
库
韧皮部 蔗糖
2+ +
叶片成熟
蔗糖转化酶
果糖
葡萄糖
有机物质
蔗糖合成酶
源
韧皮部 蔗糖
H2 4
2+
K+
叶片成熟期间，同化产物和矿质元素 从输入到输出、从库到源转变示意图
（二）叶片衰老
叶片进入衰老期，光合效率以及叶片中糖类的 输出率都趋于下降；同时膜透性增加，隔离在液泡 中的蛋白水解酶类（如酸性蛋白酶类）被释放到细 胞质中，导致细胞质和叶绿体中的蛋白质迅速降解； 叶片输出的韧皮部汁液成分也发生相应变化，糖分 含量下降，低分子量的有机氮化合物和韧皮部中易 移动的矿质养分含量增加。
韧皮部装载既有专一性，也有选择性，只有 糖类才能经主动装载进入韧皮部，而有机酸和植 物激素则不能。韧皮部装载的选择性是由膜载体 的选择性决定的。
质外体
膜
筛管
韧
+
K+
K+
皮
ATP
部
ຫໍສະໝຸດ BaiduH+
H+
酶
蔗
叶细胞 H+
糖
H+
蔗糖
装
载体
载
pH 5.5- 6.5 K+低
蔗糖浓度低
系
pH 7.5-8.5
K+高
蔗糖浓度高
养分供应与植物生长的关系
生长
缺乏
适宜
中毒
在达到最高产量之前，随矿质养分供应量 增加，作物生长率和产量以报酬递减的形式增 加。
根 据 Mitscherlich 学 说 ， 单 一 矿 质 养 分 的 效应曲线为渐近线，当一种矿质养分的供应量 增加到超过植物生长的最大需要量时，其它的 养分就可能变成限制因子了。
卸载是指同化物从库组织筛管中输出的过程。这个 过程需要能量。
对根和幼叶等正在生长的营养库来说，同化物向受 体细胞的卸载和运输常常通过共质体途径进行，而其它 库的器官则通过质外体途径进行。
如果卸载经质外体途径，运输的同化物可经胞间连 丝进入受体细胞，它们在受体细胞中转化或储存于液泡 中。如果卸载经质外体途径，部分同化产物可在质外体 中转化。
相对含量水平 (%)
CYT GA IAA 100
千粒重
75
50
处理* 豆荚数 籽粒数 （个 /株） （个 /株）
对照
25.3
81.0
+GA
31.8
107.0
籽粒产量 （g）
32.4 45.5
*在植株6片叶时用GA处理
库活性与谷粒、种子中激素平均含量之间少 有相关性。
谷类作物籽粒发育期间，CYT的活性在开花 之后的几天之内就达到最高峰，与细胞分裂的最 活跃期明显重合；相反，ABA活性的提高要迟得 多，在干物质积累率明显降低时才达到最高峰。 GA和IAA的活性在干物质积累率最大时，即库活 性和韧皮部卸载都达到最大值时最高。