第一节 植物必需的矿质元素[详版课资]
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植物必需的矿质元素
吸收态：硝态氮和铵态氮；有机氮（尿素） 作 用：生命元素
结构物质成分: 蛋白质和酶的必要成分，也 是核酸、叶绿素、磷脂、激素、维生素、生 物碱等含氮有机物的主要成分。
调节生命活动: 对植物生长发育、促进养分 吸收及同化，具有明显的调节作用。
参与能量代谢： ADP,ATP,NAD,CoA等.
缺氮症状——植株矮小，叶小，色淡或发红
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
三、植物必需矿质元素的生理作用及缺素 症
植物必需矿质元素的营养失调症
（一）大量元素（7种） N, P, K, Ca, Mg, S ，Si
溶液培养法(solution culture method) 和砂基培养法(sand culture)
几种常用的营养液配方（g/L）
成分
Sach营养 Knop营 Hoaglan
液
养液 d营养液
成分
Sach 营养 液
Ca(NO3)2·4H2O
—
0.8
1.18
FeSO4
—
NaCl
0.25
—
—
FeC4H4O6 —
叶绿素的组成元素 某些酶的活化剂或组分
缺乏症：脉间缺绿——叶脉仍呈绿色， 叶脉间的叶肉变黄，从下部的叶子开始 渐渐延至上部叶子，以后叶肉死亡
首先发症部位：老叶(易转移)
大量元素的作用—Ca
吸收态：Ca2+ 作 用：
能促使原生质趋于凝胶状态 是细胞壁的组成元素之一 是某些酶的活化剂提高植物适应干旱
二、植物必需元素的标准与确定方法
结构物质成分: 蛋白质和酶的必要成分，也 是核酸、叶绿素、磷脂、激素、维生素、生 物碱等含氮有机物的主要成分。
调节生命活动: 对植物生长发育、促进养分 吸收及同化，具有明显的调节作用。
参与能量代谢： ADP,ATP,NAD,CoA等.
缺氮症状——植株矮小，叶小，色淡或发红
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
根据生物化学功能对植物矿质元素的分类 Classification of plant nutrients
三、植物必需矿质元素的生理作用及缺素 症
植物必需矿质元素的营养失调症
（一）大量元素（7种） N, P, K, Ca, Mg, S ，Si
溶液培养法(solution culture method) 和砂基培养法(sand culture)
几种常用的营养液配方（g/L）
成分
Sach营养 Knop营 Hoaglan
液
养液 d营养液
成分
Sach 营养 液
Ca(NO3)2·4H2O
—
0.8
1.18
FeSO4
—
NaCl
0.25
—
—
FeC4H4O6 —
叶绿素的组成元素 某些酶的活化剂或组分
缺乏症：脉间缺绿——叶脉仍呈绿色， 叶脉间的叶肉变黄，从下部的叶子开始 渐渐延至上部叶子，以后叶肉死亡
首先发症部位：老叶(易转移)
大量元素的作用—Ca
吸收态：Ca2+ 作 用：
能促使原生质趋于凝胶状态 是细胞壁的组成元素之一 是某些酶的活化剂提高植物适应干旱
二、植物必需元素的标准与确定方法
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）
高中生物植物的矿质营养1名师精编课件人教版必修一
可以转移
不能转移
多次
一次
老
幼嫩
K、P、Mg
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？
如下图所示，离体番茄根细胞中K+ 的含量和氧分压的图解， 请据图回答：
（1）AB曲线说明
1、营养要均衡（总浓度、各种必需元素 齐全，比例恰当） 2、培养过程中及时补充培养液
3、培养过程中及时补充O2并注意溶液浓 度
三、根对矿质元素的吸收
（一）吸收的形式 —离子 （二）吸收的部位 —根尖的成熟区 （三）吸收方式 —主动运输
（四）吸收过程
猜想：
实验： 如果用化学药品抑制根的呼吸作用，根对矿质 元素的吸收就会中断,这个事实说明根吸收矿质元素的 方式是什么？
实验证明：用化学药剂抑制根的呼吸作 用，主动运输随着受抑制，根对矿质元 素的吸收被中断。
（五）吸收特点
1.与呼吸作用密切相关
2. 选择性吸收与载体的种类与数量有关
3.与水分吸收是相对独立的过程
某同学用相同的培养液分别培养番茄和水稻幼苗，培养一段时
间后，分别测定培养液中各种养分的百分含量，并与原培养液
C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg ，微量元素是 Fe、Cl 。
8. 番茄在白天和夜晚对钙离子的吸收 量有一定的差别。原因在于白天和
晚上的： B
A、蒸腾作用强
B、呼吸作用强度不同
C、运输钙离子的载体数量不同
D、在土壤溶液中的含量不同
结果预测
用完全培养液培 养的玉米生长情 况良好，而用缺 镁培养液培养的 玉米生长情况不 好，叶色发黄。
第二章 矿质营养(一)2014
Potassium Deficiencies:
Yellow and brown coloration of leaf margins 缺钾：叶缘变黄和棕色
S
吸收形式：SO42－ 生理作用： 1、形成含S氨基酸 2、是CoA、VB1、VB7成分 病症： 1、影响蛋白质的合成，叶色黄绿或发红 2、影响叶绿素合成 3、植株矮小 思考－ S的缺素症和N的缺素症有何异同？原因？
常见的有钴(Co) 、硒(Se) 、钒(V) 、铝(Al) 、钛(Ti)、锂(Li)、碘(I)等。
钴(Co)：豆科植物根瘤菌固氮所必需的。
Si：有利于水稻茎秆发育，在有硅存在时，增强水稻的抗倒和抗病能力。 Na：有利于甜菜叶片中的淀粉转化为蔗糖有利于光合产物向根的运输。 Na还参与保卫细胞和
缺乏症：
缺Ca时的病症主要表现在幼叶和根、茎的生长点。 （本节其它内容自学）
缺钙症状
1）幼叶淡绿色 继而叶尖出现典 型的钩状,随后 坏死。 2）生长点坏死 钙是难移动，不 易被重复利用的 元素,故缺素症 状首先表现在幼 茎幼叶上，如大 白菜缺钙时心叶 呈褐色“干心 病” ，蕃茄 “脐腐病”。
水稻缺Ca，新叶发 黄，生长点坏死
（2）植物缺乏该元素时表现出特有的病症特征(症状)，当加入该元素时，
可预防或消除病症，恢复正常，且其功能不能被其它元素所代替。 （3）该元素对植物的营养作用(效果)是直接的（而不是由于土壤的物理、
化学、微生物条件的改善而产生的间接效果）。
◆研究植物营养的方法 ――人工培养法
人工培养法或无土栽培法（soil-less culture）指不用土壤而用人工配制的营养液 进行培养植物的方法。它包括四种：
第二章
矿 质 营 养
植物的必需矿质元素和其生理作用课件
5) 调节渗透势，调节气孔开放与关闭。
• K充足，糖、纤维素、木质素合成增强、桔杆坚韧、 抗倒伏，块根、块茎膨大，种子饱满，抗寒、抗旱性 强。
• K不足，桔杆弱，易倒伏，抗性弱，叶有坏死斑点， 叶尖、叶缘呈烧焦状，叶呈杯状卷曲 。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
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第一节 植物的必需矿质元素及 其生理作用
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• 一般认为矿质元素是植物通过土壤中的 矿物盐（无机盐）得来的。
• 地壳中存在的元素，几乎都可以在不同 的植物体内发现。
• １.下列选项中，全部属于植物必需的大量矿质元 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
素是（ Ｄ ）
• Ａ．P、N、Mn、K
• Ｂ．N、S、H、P
• Ｃ．Fe、S、P、N Ｄ．Ca、N、P、K
• ２．某校研究性学习小组在设计验证Ni是必需的
矿为质其元 中素 最的 恰实 当验的时是，（设Ｃ计了）下列四组实验，你认
Байду номын сангаас
1) 构成蛋白质的重要成分
2) 组成叶绿素的重要元素
3) 是维生素、植物激素、生物碱、能量代谢物质（如 ATP、ADP等）的组成部分
• 当N供应充足时，枝叶茂盛、营养体健壮、分枝分蘖多
• N肥过多，营养体徒长，易倒伏、贪青晚熟。
• N肥不足，植株矮小、老叶发黄、茎偶红、花果少、产 量低。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
实验结论?
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。
植物的矿质营养
生长缓慢,叶片呈现蓝绿色,幼叶缺绿,随之出现枯斑,最后 死亡脱落。 叶片栅栏组织退化,气孔下面形成空腔,因蒸腾过度而发生 萎蔫。 树皮、果皮粗糙,而后裂开,引起树胶外流。 柑桔缺Cu裂果。 蚕豆缺铜,花瓣上黑色“豆眼”退色。
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.
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.
植物生理学精品讲义——第五章植物矿质营养——考研必备
植物生理学精品讲义第五章植物矿质营养【目的要求】学习本章的目的重点在于了解矿质营养对植物的生命活动及其生长发育的重要作用；植物根系对土壤中矿质营的吸收利用及其体内运输；各种因素对植物吸收利用矿质营的影响。
在了解植物需肥规律的基础上，力争做到合理施肥，以夺取农业生的丰产丰收。
【重点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化3、合理施肥的生理学基础【难点】1、矿质元素的吸收、运输2、无机养料的同化第一节植物必需的矿质元素一、植物体内的元素植物灰分含量因不同植物、器官及不同环境的影响而异，一般水生植物的灰分含量最低，约占干重的1%；而盐生植物则最高，可达45%以上；大部分中生植物为5%～15%。
不同器官之间，以叶子的灰分含量最高；老年的植株或部位的含量大于幼年的植株或部位。
环境条件对植物灰分含量有很大影响，凡在养分含量较高，质地良好的土壤中栽培的作物其灰分含量都较高。
植物体内的矿质元素种类很多，已发现60种以上的元素存在于不同植物中，其中较普遍的有十余种。
二、植物必需的矿质元素及其确定方法根据人工培养的结果，要确定哪些元素是植物必需的有几条标准：（1）如无该元素则植物生长发育不正常，不能完成其生活史；（2）植物缺乏该元素时呈现出特有的病症，而加入该元素后则逐渐转向正常，且其功能不能用其他元素代替；（3）对植物营养的功能是直接的而非由于改善了土壤或培养基条件所致。
根据植物对必需元素需要量的多少，可将必需元素分为大量元素（氮、磷、钾、钙、镁、硫）及微量元素（铁、硼、锰、锌、铜、钼、氯、钠）两大类。
这两类元素都是植物正常生长发育不可缺少的，只是其需要量不同而已。
用含有一定量植物所需养分的水溶液培养植物的方法称为溶液培养法或水培法；也可在石英砂或蛭石中加入溶液进行培养，这种方法称为砂培法；砂培中的砂只起固定植物的作用，必需养分仍由溶液提供。
三、植物各种必需的矿质元素的生理作用及其缺乏病症（一）大量元素1．氮氮是蛋白质、核酸和磷脂的组成成分，故为各种细胞器及新细胞形成所必需。
一植物必需的矿质元素
铝含量高时可抑制植物对铁和钙的吸收，干扰磷代谢，其 毒害症状表现为抑制根的生长，根尖和侧根变粗成棕色， 地上部生长受阻，叶子呈暗绿色，茎呈紫色。
二 植物细胞对矿质元素的吸收
1. 生物膜 植物细胞是一个由膜系统组成的单位，他们把各种
细胞器相互隔开，各自行使各自的功能，保证细胞内代 谢活动顺利进行。
许多生命活动有关的酶都埋藏在膜内或者与膜结合， 细胞的许多生理活动都是在膜上或膜邻近的空间进行。
2.4 植物必需的矿质元素—根据生化功能分组 2.4.1 作为碳化合物部分的营养 N、S 2.4.2 与能量贮存和保持结构完整性有关 P、Si、B 2.4.3 以离子状态存在的 K、Ca、Mg、Cl、Mn、Na 2.4.4 参与氧化还原反应的Fe、Zn、Cu、Ni、Mo
3. 植物必需矿质元素的生理功能和缺乏症 植物必需矿质元素的生理功能主要有以下几个方面：
第二节 植物的矿质营养
植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质 营养mineral nutrition
这些矿质元素，可以作为植物体的组成成分、 可以调节植物的生理功能、或上述两者兼而有之。
有收无收在于水，收多收少在于肥。
一 植物必需的矿质元素
1. 植物体内的元素
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
105°C 植物材料
水分 干物质
（10%—95%） 挥发 600°C 有机物（90%—95%）
2. 细胞吸收溶质的方式和机制
植物细胞吸收溶质的方式有四种：通道运输、载体运 输、泵运输和胞饮作用。
2.1 通道运输channel transport 是一种简单扩散的方式， 由于电化学梯度差引起，顺着电化学梯度进行，属于被动 运输。细胞质膜上横跨膜两侧的内在蛋白构成离子通道， 它对离子有选择性运输作用。
二 植物细胞对矿质元素的吸收
1. 生物膜 植物细胞是一个由膜系统组成的单位，他们把各种
细胞器相互隔开，各自行使各自的功能，保证细胞内代 谢活动顺利进行。
许多生命活动有关的酶都埋藏在膜内或者与膜结合， 细胞的许多生理活动都是在膜上或膜邻近的空间进行。
2.4 植物必需的矿质元素—根据生化功能分组 2.4.1 作为碳化合物部分的营养 N、S 2.4.2 与能量贮存和保持结构完整性有关 P、Si、B 2.4.3 以离子状态存在的 K、Ca、Mg、Cl、Mn、Na 2.4.4 参与氧化还原反应的Fe、Zn、Cu、Ni、Mo
3. 植物必需矿质元素的生理功能和缺乏症 植物必需矿质元素的生理功能主要有以下几个方面：
第二节 植物的矿质营养
植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质 营养mineral nutrition
这些矿质元素，可以作为植物体的组成成分、 可以调节植物的生理功能、或上述两者兼而有之。
有收无收在于水，收多收少在于肥。
一 植物必需的矿质元素
1. 植物体内的元素
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
105°C 植物材料
水分 干物质
（10%—95%） 挥发 600°C 有机物（90%—95%）
2. 细胞吸收溶质的方式和机制
植物细胞吸收溶质的方式有四种：通道运输、载体运 输、泵运输和胞饮作用。
2.1 通道运输channel transport 是一种简单扩散的方式， 由于电化学梯度差引起，顺着电化学梯度进行，属于被动 运输。细胞质膜上横跨膜两侧的内在蛋白构成离子通道， 它对离子有选择性运输作用。
植物生理学第二章：矿质营养
叶片吸收：上行和下行都主 要通过韧皮部，也存在横 向运输。
运输速度：30～100cm/h。
3.矿物质在植物体内的利用（掌握） 是否可再利用： 1）参与循环的元素：呈离子状态、形成不
稳定化合物，可以转移到其他需要的器 官。 如： N 、K、P等，是可再利用元素。
2）不能参与循环的元素：在细胞中呈难溶 的稳定化合物，不能转移。
马铃薯 (缺镁)
（5）钙(Ca) A.吸收形式： B.存在形式： C.作用 D.供应 a.充足 b.不足：幼叶
马铃薯 (缺钙)
微量元素 （1）铁(Fe) A.吸收形式： B.存在形式： C.作用 D.供应 a.充足 b.不足
华北果树的“黄叶病”
（2）硼(B) A.作用:生殖生长 B.供应 a.充足 b.不足 花药、花粉发育不良 酚类，顶芽坏死
3.生物固氮 空气中的氮气：79％ 植物利用的限制：硝酸盐和铵盐
1）化肥生产： 条件：T:400~500℃,P:20MPa(200个大气压) 原料：氮、氢 年产量：2500万吨
2）生物固氮 年产量：9000万吨 定义：某些微生物将空气中的游离氮固定
转化为含氮化合物的过程。 （Biological nitrogen fixation）
1）简单扩散：高浓度至低浓度，跨膜 2）协助扩散：蛋白 参与，不耗能，也 称协助扩散 通道蛋白和载体蛋白
离子通道（ion channel ）
质膜上蛋白质构成的圆形孔道； 可由化学方式或电化学方式激活；选择性
已知的离子通道有：K+,Cl-,Ca2+,NO3运输速度：107～108个/sec 密度：1个/15㎛2,
Models of K+ channel
载体 (carrier)与载体运输
运输速度：30～100cm/h。
3.矿物质在植物体内的利用（掌握） 是否可再利用： 1）参与循环的元素：呈离子状态、形成不
稳定化合物，可以转移到其他需要的器 官。 如： N 、K、P等，是可再利用元素。
2）不能参与循环的元素：在细胞中呈难溶 的稳定化合物，不能转移。
马铃薯 (缺镁)
（5）钙(Ca) A.吸收形式： B.存在形式： C.作用 D.供应 a.充足 b.不足：幼叶
马铃薯 (缺钙)
微量元素 （1）铁(Fe) A.吸收形式： B.存在形式： C.作用 D.供应 a.充足 b.不足
华北果树的“黄叶病”
（2）硼(B) A.作用:生殖生长 B.供应 a.充足 b.不足 花药、花粉发育不良 酚类，顶芽坏死
3.生物固氮 空气中的氮气：79％ 植物利用的限制：硝酸盐和铵盐
1）化肥生产： 条件：T:400~500℃,P:20MPa(200个大气压) 原料：氮、氢 年产量：2500万吨
2）生物固氮 年产量：9000万吨 定义：某些微生物将空气中的游离氮固定
转化为含氮化合物的过程。 （Biological nitrogen fixation）
1）简单扩散：高浓度至低浓度，跨膜 2）协助扩散：蛋白 参与，不耗能，也 称协助扩散 通道蛋白和载体蛋白
离子通道（ion channel ）
质膜上蛋白质构成的圆形孔道； 可由化学方式或电化学方式激活；选择性
已知的离子通道有：K+,Cl-,Ca2+,NO3运输速度：107～108个/sec 密度：1个/15㎛2,
Models of K+ channel
载体 (carrier)与载体运输
植物的矿质营养
的影响下，可以生成这种酶，这种现象叫酶的诱导形成（或 适应形成），所形成的酶叫做诱导酶（或适应酶）。
二、氨的同化：
当植物吸收铵盐后，或者吸收的硝酸盐还原成氨后，立即 被同化。因为游离氨（NH3）稍微多一点，就毒害植物。
1．还原氨基化，形成相应氨基酸。 2．氨基转换作用，产生新氨基酸和酮酸 3．与CO2、ATP结合形成氨甲酰磷酸 4 ．与氨基酸结合成酰胺。谷氨酰胺和天冬酰胺是高 等植物里氨的临时保存形式。可较快形成，或分解 出氨。
P
正磷酸盐
元素
K
吸收状态
离子态
主要作用
酶的活化剂 渗透调节剂 与蛋白合成有关 与糖合成及运输有关 含硫氨基酸组分 生物活性物组分（维生素、 CoA、GSH等） 影响氧化还原过程 细胞壁组分 稳定细胞膜、参与染色体结构 结合有机酸，避免酸毒害 酶的活化剂 离子拮抗 第二信使 叶绿素组分 酶的活化剂 促核糖体大小亚基结合
（二）离子的选择吸收：
（1）生理酸性盐：多数铵盐，吸收NH4+多于SO42-
（2）生理碱性盐：硝酸盐，吸收NO3-多于Ga2+
（3）生理中性盐：如NH4NO3
（三）单盐毒害和离子对抗
单盐毒害( toxicity of single salt )：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶液中只有一种金属离子对植物起 有害作用的现象。
离子拮抗作用( ion antagonism)： 在发生单盐毒害的溶液中，加入少量其他金属离子， 即能减弱或削除这种单盐毒害，离子间这种作用称为离子 拮抗作用。 平衡溶液(balanced solution)
缺素症
失绿 （幼叶症） 失绿、棕色斑 （幼叶症） 根尖分生组织死亡 花粉发育不全 （幼叶症） 果树小叶 枝条丛生 禾谷类脉间失绿 （老叶症） 幼叶萎蔫白色叶斑 （幼叶症） 脉间失绿、叶小卷曲 （幼叶症） 生长慢、叶小易萎蔫
二、氨的同化：
当植物吸收铵盐后，或者吸收的硝酸盐还原成氨后，立即 被同化。因为游离氨（NH3）稍微多一点，就毒害植物。
1．还原氨基化，形成相应氨基酸。 2．氨基转换作用，产生新氨基酸和酮酸 3．与CO2、ATP结合形成氨甲酰磷酸 4 ．与氨基酸结合成酰胺。谷氨酰胺和天冬酰胺是高 等植物里氨的临时保存形式。可较快形成，或分解 出氨。
P
正磷酸盐
元素
K
吸收状态
离子态
主要作用
酶的活化剂 渗透调节剂 与蛋白合成有关 与糖合成及运输有关 含硫氨基酸组分 生物活性物组分（维生素、 CoA、GSH等） 影响氧化还原过程 细胞壁组分 稳定细胞膜、参与染色体结构 结合有机酸，避免酸毒害 酶的活化剂 离子拮抗 第二信使 叶绿素组分 酶的活化剂 促核糖体大小亚基结合
（二）离子的选择吸收：
（1）生理酸性盐：多数铵盐，吸收NH4+多于SO42-
（2）生理碱性盐：硝酸盐，吸收NO3-多于Ga2+
（3）生理中性盐：如NH4NO3
（三）单盐毒害和离子对抗
单盐毒害( toxicity of single salt )：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶液中只有一种金属离子对植物起 有害作用的现象。
离子拮抗作用( ion antagonism)： 在发生单盐毒害的溶液中，加入少量其他金属离子， 即能减弱或削除这种单盐毒害，离子间这种作用称为离子 拮抗作用。 平衡溶液(balanced solution)
缺素症
失绿 （幼叶症） 失绿、棕色斑 （幼叶症） 根尖分生组织死亡 花粉发育不全 （幼叶症） 果树小叶 枝条丛生 禾谷类脉间失绿 （老叶症） 幼叶萎蔫白色叶斑 （幼叶症） 脉间失绿、叶小卷曲 （幼叶症） 生长慢、叶小易萎蔫
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• C、叶杂色或缺绿，有时呈红色，有坏死斑点，茎细……………………… 镁
• C、叶杂色或缺绿，在叶脉间或叶尖和叶缘有坏死小斑点，茎细………… 钾
• C、坏死斑点大而普遍出现于叶脉间，最后出现于叶脉，叶厚，茎短…… 锌
• A、嫩叶病征
• B、顶芽死亡，嫩叶变形和坏死
• C、嫩叶初呈钩状，后从叶尖和叶缘向内死亡……………………………… 钙
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1
有收无收在于水
? 收多收少在于肥
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2
教学目标
★ 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作 用；
★ 掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影 响因素；
★ 了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特 点；
★ 了解矿物质在植物体内运输特点；
★ 弄清作物合理施肥的生理基础。
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3
第一节 植物必需的矿质元素
B）N为植物体进行能量代谢、物质代谢及各种生理活 动 所 必 需 。 例 如 ， N 是 参 与 物 质 和 能 量 代 谢 的 ADP、 ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+ 等 物 质的组分。
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11
• 4 作物缺素症诊断
• 1）外形观察法 • 2）化学分析法
• 3）加入诊断法
离子通道
膜转运蛋白可分为两大类
载体
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24
离子通道
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25
载体
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26
2.2 主动吸收： 概念： 主动吸收是指细胞利用呼吸释放的能量作功
而逆着电化学势梯度吸收离子的过程。
ATP酶
类型
共转运
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27
1).ATP酶和载体单向载体运输.swf、同、反向载体
运输.swf
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28
2）离子泵运输（质子泵和钙泵） 3）胞饮作用：物质吸附在质膜上，然后通
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4 根外营养
4.1 植物根外营养的吸收特点
A）根外营养的主要器官为叶片，故又称为
叶片营养；
B）营养物质可经气孔或角质层进入叶内，
并经胞壁中的外连丝抵达质膜，再进入细 胞，最后到达叶脉韧皮部。
外连丝：是叶片表皮细胞通道，它从角质层的内
侧延伸到表皮细胞的质课堂膜优质。
34
4.2 根外施肥的优点
以离子或不稳定化合物形式存在，可转移 至其他部位循环利用，如N、P、Mg、K、Zn 等，其中以N、P最为典型。当植物缺乏这类元 素时，它们就从衰老组织转移到新生的幼嫩部 位，从代谢水平低的部位转移到代谢旺盛部位， 所以衰老的叶片出现相应的缺素症。Fra bibliotek课堂优质
5
1.3 大量元素与微量元素
A）大量元素：在植物体内含量较多，占植物体干 重达万分之一以上的元素。包括C、H、O、N、 P、K、Ca、Mg、S、Si等10种元素。
B）微量元素：植物体内含量甚微，稍多即会发生 毒害的元素包括：Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、 Mo、Ni、Na等9种元素。
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A）在生育后期根部吸肥能力衰退时或营养
临界期时，可根外施肥补充营养；
B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定而根
外施肥无此现象，且用量少；
C）补充植物缺乏的微量元素，用量省、见
效快。
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35
5 植物氮代谢
5.1 植物的硝酸盐还原
1) 植物硝酸盐还原的主要过程
A) 硝酸还原(NR)
HNO3
HNO2
B) 亚硝酸还原
•
E、叶脉失绿…………………………………………………………………硫
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13
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收
1.生物膜
1.1、植物细胞的结构
细胞壁
细胞膜 细胞质 胞基质
原生质体
细胞骨架
细胞器
细胞核
液泡 课堂优质
14
植物细胞之间通过胞间连丝相互联系。
共质体：植物体活细胞的原生质体通 过胞间连丝形成的连续整体。
1 植物体内的元素与类别
1.1 矿质元素与非矿质元素
1）矿质元素：将植物烘干并充分燃烧后，余下一 些不能挥发的残烬称为灰分，而以氧化物形式存 在于灰分中的元素称为灰分元素或矿质元素。
2）非矿质元素：燃烧时以气态形式散失到空气中
的元素，如C、H、O、N、S等）。
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4
1.2 必需元素与必需的矿物质元素
• 1972年S.Singer和G. Nicolson提出流动镶嵌模型 （fluid mosaic model）:
• 构成生物膜的主要成分是P脂，P脂呈双分子排 列；参与膜组成的蛋白质并不是固定的，有的 处于膜表面紧挨在类脂双分子层中，有的局部 插入类脂双分子层中；类脂有一定的流动性， 流动性取决于脂肪酸的不饱和程度，不饱和程 度愈大，流动性愈强。
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31
2 根部对溶液中矿质元素的吸收过程
1）离子吸附在根部细胞表面； 2）离子进入根部内部。
3 影响根部吸收矿物质的因素
1）温度：过低、过高都不利。如温度过低，代谢弱，能 量不足，主动吸收慢；胞质粘性增大，离子进入困难。 其中以对钾和硅的吸收影响最大。
2）通气状况：影响呼吸作用 根的呼吸作用。
1）解除氨毒； 2）形成新的物质（如氨基酸等）； 3）酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在植物
体内氨不足时可释放出氨。
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第五节 矿物质在植物体内的运输
1 矿物质运输的形式、途径和速度
1.1 矿物质运输的形式
金属离子：以离子状态运输
（P：主要以正磷酸根离子向上运输）
（N：主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以 硝酸根离子运输）
B）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动。如：钾 是40多种酶的辅助因子，还可促进糖类的合成和运输； 另外，镁是光合作用过程关键酶的激活剂。
C）起电化学作用，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和
电荷中和等。如：铁在呼吸、光合和氮代谢等方面的氧
化还原过程中起着重要作课用堂优。质
8
3 作物缺素症状
1）N、P、K的缺素症
（S：主要以硫酸根离子向上运输）
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1.2 矿物质运输的途径
1）根部吸收的矿质元素主要通过韧皮部向上
运输；
2）叶片吸收的矿质元素的上行和下行运输都
以韧皮部为主；木质部中的矿质元素可横 向运输到韧皮部，韧皮部中的矿质元素也
可横向运输到木质部。
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2 矿物质在植物体内的分布
2.1 可再利用元素
6
C.有益元素：某种元素并非植物必需的， 但常在植物体内存在，对植物生长发育 生理功能表现有利作用，并能部分代替 某一必需元素的作用，减缓缺素症的元 素。
如Ni(也有的将其视为必需元素)，Na， Si，Co，Se，稀土元素等。
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2 必需矿质元素的主要生理生化作用
A）是细胞结构物质的组成成分。如：磷存在于磷脂、 核酸和核蛋白中，后三者都是细胞质和细胞核的组成成 分；另外，钙是细胞壁的重要元素。
3）溶液浓度：过低、过高都不利。
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32
4）pH值：一般作物生育最适的pH值是6-7。在土壤溶液碱性的反
应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极 少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被 雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。
5.2.2 植物的氨同化
5.2.1 植物氨同化的主要方式
1）还原氨基化：氨与α-酮酸结合生成相应氨基酸； 2）氨基交换作用：一种氨基酸的氨基转到一种酮
酸上形成另一种氨基酸和酮酸；
3）氨甲酰磷酸化：氨与二氧化碳、ATP结合形成
氨甲酰磷酸；
4）酰胺化作用：氨与氨基酸结合形成酰胺。
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5.2.2 植物氨同化的生理意义
质外体：原生质以外的胞间层、细胞 壁、胞间隙及导管空腔。 细胞壁（植物凝激素，伸展蛋白）
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1.2、细胞的化学成分
• 水：75--85% • 蛋白质（protein）：10--20% • 核酸（nucleic acid）:1 % • 脂类(fat)：2 %，有真脂、磷脂和糖脂
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1.3、细胞的膜
1） 必需元素的判别准则
A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史； B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是
可以预防和恢复的；
C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间
接的。
借助溶液培养法矿质和砂基培养法，已证明K、Ca、Mg、 S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、 Na及C、H、O共19种元素为多数植物必需。
• 该假设认为，膜蛋白都是具有一定机能的生理
活性蛋白，有的是有催化作用的酶蛋白，有的
专管携带物质进出膜的“通透酶”，有的则是
载体蛋白，以及物质与信号传递有关的活性蛋
白等。
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生物膜的结构与特性
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22
2 植物细胞吸收溶质的方式
方式
被动吸收
主动吸收
2.1 被动吸收：
概念 被动吸收指由于扩散作用或其他物理过程而进行 的吸收，是不消耗代谢能量的吸收过程，亦称非代谢 吸收。
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• 植物缺乏矿质元素的病征检索表
• 病征
缺 乏元素
• A、老叶病征
• B、病征常遍布整株，基部叶片干焦和死亡
• C、植物浅绿，基部叶片黄色，干燥时呈褐色，茎部而细………………… 氮
• C、植株深绿，常呈红或紫色，基部叶片黄色，干燥时暗绿，茎短而细… 磷