第二章 矿质营养

具体又分成三种情形：
将离子吸附在根部细胞表面：
①土壤中的离子少部分存在于土壤溶液中，可迅速通过交换
吸附被植物根部细胞表面吸附，该过程速度很快且与温度无关。
根部细胞表面吸附层形成单分子层吸附即达极限。
②土壤中的大部分离子被土壤颗粒所吸附。根部细胞对这部
分离子的交换吸附通过两种方式进行：一是通过土壤溶液间接进
单盐毒害和离子对抗：
单盐毒害：植物在单盐溶液中不能正常生长甚至死亡的现象
被称为单盐毒害,所谓单盐溶液，是指只含有一种盐份（或一种金属
离子）的盐溶液。单盐毒害的特点是：
a.单盐毒害以阳离子的毒害明显，阴离子的毒害不明显；
b.单盐毒害与单盐溶液中盐份是否为植物所必需无关。
②离子对抗：在单盐溶液中加入少量含其他金属离
溶液培养法
溶液培养法（水培法）：在含有矿质元素的营 养液中培养植物的方法。 溶液培养法的意义：营养液中添加或除去某种 或某些元素，通过观察分析植物生长发育情况，可 准确判断植物所必需的矿质元素的种类和数量。 营养液配方：Hoagland和Arnon溶液； 溶液培养法的类型：纯溶液培养、砂基培养法、 气栽法、营养液膜法等。
ATP,ADP,AMP组分------能量代谢(氧化磷酸化、光合磷酸化) 形成糖的磷酸酯
促进碳水化合物的运输 磷的转运器工作
P + 植酸 + Ca + Mg 许多辅酶的组分
植酸钙镁
液胞内含有磷酸盐（维持细胞渗透势，缓冲PH值） 缺素症： 植株矮小、茎叶暗绿色或紫红色；分枝分蘖少，成熟晚，果实、
种子小、不饱满。
生理酸性盐 生理碱性盐 生理中性盐
（4）单盐毒害与离子拮抗
平衡溶液
植物根系吸收离子的选择性主要表现在两个方面：
①植物对同一溶液中的不同离子的吸收不同； ②植物对同一种盐的正负离子的吸收不同。由此
派生出三种类型的盐：生理酸性盐 如(NH4)2SO4； 生理碱性盐，如NaNO3、Ca（NO3）2等；生理中 性盐，如NH４NO3。
缺素症：生长缓慢，叶片小，易萎蔫。
Mo
吸收态：Mo+ 作 用：固氮酶组分
参与氮代谢 硝酸还原酶成分
缺素症：脉间失绿，叶片小
发病部位：幼叶（不易转移）
Cu
吸收态：Cu2 + 作用： 某些酶的成分（抗坏血酸氧化酶、多酚氧化酶）
光合电子传递体系成员（质体兰素） 超氧化物歧化酶（SOD）的组分：
（消除超氧自由基的伤害） 缺素症：脉间失绿， 叶片 坏死 发病部位：幼叶（不转移）
2. 大量元素的作用
吸收态：硝态氮和铵态氮；有机氮（尿素）
N
作 用：生命元素.
核酸(DNA,RNA) ,细胞核的结构物质;
结构物质成分 蛋白质(酶),是原生质的主要组成成分; 磷脂,是生物膜的主要组成成分;
叶绿素、光敏素,维生素(B1,B2,B6,PP等) 调节生命活动 激素(IAA,CTK),生物碱等;
发病部位：老叶（易转移）
O
O
O
大
玉
豆
米
— Mg
— Mg
S
吸收态：SO42作 用： 含硫氨基酸成分（参与蛋白质与生物膜的组成）
参与生化反应（CoA的成分） 参与光合作用（光合链成员的组分） 参与氮代谢（铁氧还蛋白，固氮酶） 影响其它元素的吸收
缺素症：植株矮小（蛋白质合成受阻），叶片小而黄， 易脱落。
行。土壤溶液在此充当“媒介”作用；二是通过直接交换或接触
交换进行。这种方式要求根部与土壤颗粒的距离小于根部及土壤
颗粒各自所吸附离子振动空间的直径的总和。在这种情况下，植
物根部所吸附的正负离子即可与土壤颗粒所吸附的正负离子进行
直接交换。
③有些矿物质为难溶性盐类，植物主要通过根系分泌的有机
酸或碳酸对其逐步溶解而达到吸附和吸收目的的。
过 多：影响其它元素吸收。 发病部位：老叶（易转移）
-P
大豆
玉 米
-P
K
吸收态：K+
作 用： 酶的活化剂 影响物质运输 调节水分代谢（促进气孔张开，控制蒸腾） 提 能高量抗代性谢（增参加与原光生合质磷水酸合 化度 和， 氧提 化高 磷保 酸水 化力 ））
缺素症：叶片缺绿，茎柔弱易倒伏，抗逆性差
过 多： 果实出现灼伤病、苦陷病 发病部位：老叶（易转移）
常见的有益元素有：Na、Si、Co、Se、V、Ga。
2、稀土元素 镧系元素及钪、钇等共17种元素。
溶液培养法在生产上的应用: 间歇水培或气培法（70年代）
大量元素 —— C H O N P K Ca Mg S
微量元素 —— Fe Mn B Zn Cl Mo Cu Ni
三 . 植物必需元素的作用
1 . 植物必需元素的一般作用 （1）细胞结构物质的组分 （2）生命活动的调节者 （3）参与植物体内的醇基化 （4）电化学作用
该溶质（离子）的量成比例，并且在溶液中存在其他溶质 （离子）时其吸收相对独立。
3）竞争性抑制：细胞在吸收某些离子对中的离子时存在的
相互抑制的现象。这些离子对如：K+-Rb+；Cl--Br-；Ca2+S机r2制+；相S似O，42-或-Se这O些42-离等子。对该在现膜象上说有明相细同胞的吸结收合这位些置离。子对的
溶液培养法(solution culture method)和 砂基培养 (sand culture)法
气 栽 （aeroponics）法
营养液 气雾室
营养液
封盖
搅 拌 器
营 养 膜 (nutrient film)法
有益元素与稀土元素
1、有益元素 有益元素：对某些植物的生长发育有利，或可
部分代替某种必需元素的生理作用而减缓其缺素症 的植物非必需元素。
发病部位：幼叶（不易转移）
Fe
微量元素
吸收态： Fe2+
作 用： 酶的组成成分（细胞色素氧化酶）
Fe
合成叶绿素的必要条件（Mg-原卟啉 原叶绿素酸酯）
光合链成员组分（铁氧还蛋白） 生物固氮（固氮酶组分） 硝酸盐还原、磷酸盐同化（铁氧还蛋白）
缺 素 症：幼叶浅黄绿色 发病部位：幼叶（不易转移）
玉米
子的盐类，单盐毒害现象就会减弱或消除。离子间的这种
作用即被称作离子对抗或离子颉颃
离子对（拮）抗的特点
a.元素周期表中不同族的金属元素的离子之间 一般有对抗作用；
b.同价的离子之间一般不对抗。例如：Na+或 K+可以对抗Ba2+和Ca2+。
单盐毒害和离子对抗的的实质：可能与不同金
属离子对细胞质和质膜亲水胶体性质（或状态）的
简单扩散
载体学说carrier theory
质膜上的载体蛋 白（内在蛋白）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，通过质膜， 把分子或离子释放到 质膜的另一侧。
载体学说：
磷酸激酶
Pi
ATP ADP
M 外
M
Pi
பைடு நூலகம்
M
磷酸酯酶
Pi
细胞质
膜
内
证明载体存在的依据：饱和效应；离子竞争
-Fe
玉米
-Fe
CK
-Fe
大豆
Mn
吸收态：Mn2+ 作 用：酶的活化剂
参与光合作用（水的光解） 维持叶绿体结构
缺素症：脉间失绿，有坏死斑点。 根系不发达，结实少。
发病部位：幼叶（不易转移）
大豆
-Mn
CK
B 吸收态：H3 BO 3 作 用：影响生殖（促进花粉萌发、花粉管伸长）
促进糖的运输：[ B—糖复合物 ] 影响蛋白质的合成（B U合成 RNA 蛋白质 ） 影响激素合成 （缺B，CTK合成受阻；IAA积累） 抑制酚酸（咖啡酸、绿原酸等）形成，保护根尖、茎 尖不受伤害。 缺素症：花而不实；生长点坏死。 发病部位：幼嫩器官（不易转移）
玉米
Cu -Mo
Ni
吸收态： Ni 2+ 作 用：维持脲酶结构和功能所必须
提高呼吸酶活性: （过氧化物酶、多酚氧化酶、
抗坏血酸酶）
增加叶绿素和类胡罗卜素含量。
利于萌芽种子吸氧
中毒症：叶片失绿, 脉间出现褐色坏死。
小麦
CK
-N
-P
-K
-Ca
CK
-N
-P
-Ca
大豆
第二节 植物对矿质元素的吸收与运转
大豆
-B
CK
Zn
吸收态：Zn2+ 作 用：IAA生物合成（色氨酸合成酶的组分）
碳酸苷酶的组分 某些酶的活化剂（羧肽酶、脱氢酶、激酶） 缺 素 症：叶片小，植株生长受阻；阔叶作物脉间失绿。 发病部位：老叶（易转移）
大豆
-Zn
CK
-Zn 亚 麻 CK
Cl 吸收态：Cl 作 用： 光合作用（水的光解） 电位平衡（光合磷酸化） 参与气孔运动（Cl - 、K+）
影响有关。
平衡溶液
平衡溶液：由多种盐份组成的对植物生长无
毒害作用的溶液。
土壤溶液对陆生植物、海水对海藻等均为天 然的平衡溶液。
人工配制的Hoagland溶液也是平衡溶液。
2、根系吸收矿质元素的过程
根对溶液中矿质元素的吸收
离子吸附于根部细胞表面（交换
吸附） 离子进入根内部
被动扩散 质外体
离子 根皮层 主根动中吸柱收
一、植 物 细 胞 对 矿 质 元 素 的 吸 收
被动吸收 主动吸收
扩散作用 协助扩散 离子泵
离子通道 载体
胞饮作用
共转运（协同运转）
离子的选择性积累
1）积累：活细胞吸收某溶质（离子），最终使胞内该溶
质（离子）的浓度 远远高于其胞外浓度的现象。积累的程 度以积累率衡量。