第十一章植物的钾素营养与钾肥(上半部分)详解
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*单位为μmolC2H2/g根瘤/h
86.9 109.9
(Gomes, 1986)
(六) 促进植物经济用水
1. 参与细胞渗透调节作用，促进根系对水分 的吸收 钾离子以高浓度累积在细胞中，因此， 细胞壁渗透压增大，水分便从低浓度的土壤 溶液中向高浓度的根细胞中移动，直至渗透 压和膨压达到平衡为止。 膨压是细胞扩张的动力，它从细胞内为 细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。
Na+ Li +
阳离子浓度 (mM)
一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响
(二) 促进光能的利用，增 强光合作用 1. 保持叶绿体内类囊体膜的正常结构
2. 促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷 酸化作用 3. 使NADP+ NADPH， 促进CO2同化 4. 影响气孔开闭，调节 CO2透入叶片和水分 蒸腾的速率
部位 含K 2 O 作物
籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆
部位 含K 2 O
0.30 0.90 1.81 2.28 2.13 5.01 2.80 4.10
玉米 谷子
0.61 0.73 0.90 1.10 0.40 1.60 0.20 1.30
籽粒 茎秆 马铃薯 叶片 块根 糖用甜菜 根 块茎 烟草 茎 叶片
水稻
2. 形态
离子态为主
以水溶性无机盐存在细胞中
以钾离子态吸附在原生质膜表面 并不是以有机化合物的形态存在
3. 分布
钾在植物体内具有较大的移动性， 随植物生长中心转移而转移，即再 利用率高。
主要分布在代谢最活跃的器官和 组织中，如幼芽、幼叶、根尖等。
二、钾的营养功能
(一) 促进酶的活化
在生物体内，钾作为 60 多种酶（包括合
一、植物体内钾的含量、形态与分布
植物体内含钾 (K2O)： 为植株干重的0.3%~5% 钾是植物体中含量最多的金属元素 钾在细胞质中的浓度相对稳定，为 100~200 mmol· L-1 (比硝酸根和磷酸根离子高几十倍至百余 倍，比外界有效钾高几倍至几十倍 )。过多的钾几 乎全部转移到液泡中。根离子的模式图
地上部
2. 促进蛋白质和核蛋白的形成
蛋白质和核蛋白的合成需要 Mg2+ 、 K+ 作为
活化剂。
核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由 5 －磷
酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP)，
这个过程的有关酶需要钾离子激活；
氨基酸活化后，由转移核糖核酸 (tRNA) 将活化 的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸 (mRNA) ，然后 合成多肽，这一过程需要Mg2+ 、K+。
(四) 促进糖代谢
1. 促进碳水化合物的合成
钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充 足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉 方向进行。 钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成 有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作 用。
2. 促进光合产物的运输
钾能促进光合产物向贮藏器官的运输，使各组 织生长发育良好。
土 壤 肥 料 学
第十一章植物的钾素营肥上部分”
第十一章 植物的钾素营养与 钾肥
＋K
－K
主要内容
植物的钾素营养
要求
掌握
土壤中的钾素及其转化
钾肥的种类、性质及其施用
了解
掌握
钾肥的合理分配和施用
掌握
－
1
第一节
1. 含量
植物的钾素营养
3. 协调“源”与“库”的相互关系
钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响
14 C涂抹部位
占总标记物的％
有钾 无钾 95.4 3.9 0.6 0.1 0.04
(Hartt, 1970)
标记叶的叶片 标记叶的叶鞘 标记叶的节 标记叶上部的叶和节 标记叶节以下的茎
*总标记物为100％
54.3 14.3 9.7 1.9 20.1
(Mengel & Vine, 1977)
(五) 促进氮素吸收和蛋白 质的合成 1. 提高作物对氮的吸收和利用
表现：促进NO3-的还原和运输
供钾充足，能促进硝酸还 原酶的诱导合成，并能增强其 活性，有利于硝酸盐的还原； 钾能加快NO3-由木质部向 叶片的运输，减少NO3-在根系 钾离子穿梭运输硝 中还原的比例。
3. 促进豆科根瘤菌的固氮作用
供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响
───────────────────────
处理 地上部重量 单株根瘤数 单株根瘤重 固氮酶活性* (g/株) (g) (g)
─────────────────────── －K 9.05 54.7 3.0 ＋K 12.50 60.8 3.9 ───────────────────────
叶绿体在光下形成H+ 梯度和阳离子流
(三) 改善能量代谢
钾对叶绿体中ATP合成的影响
作物 蚕豆 mol/h/g叶绿素) 干物质中K2O(%) ATP的数量(µ 3.70 1.00 5.53 1.14 4.70 1.60 216 143 295 185 102 68
＋K －K 菠菜 ＋K ＋K 向日葵 ＋K －K
成酶类、氧化还原酶类、转移酶类）的活化
剂，能促进多种代谢反应。
原因：
1. 全酶
－K+ ＋ K+
酶蛋白＋辅酶
2.
+ K 易进入酶的活化部位
活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响
1.8 1.6
酶活性(μmol ADP mg 蛋白-1h -1)
1.4
K+ Rb +
Cs ++ NH 4
1.2
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50
200 度 K+ 浓 100 液泡
细胞质
0
0
1
2 3 4 5 干物质含钾量（%）
植物组织含钾量变化对细胞质 和液泡中钾浓度影响
钾含量因作物种类和器官而异：
淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含 钾较多；禾谷类作物相对较低 谷类：茎秆>种子；
薯类：块根、块茎较高
－K ＋K
作物
小麦 棉花
主要农作物不同部位中钾的 含量 (%)
钾对14C的同化以及对同化产物 在番茄各器官中分配率的影响
-─────────────────────── 低钾 高钾 叶片干物质中含钾量 2.2％ 4.1％ ─────────────────────── 每株每分钟脉冲数(cpm) 12.3×10-7 11.1×10-7 每克鲜重每分钟脉冲数(cpm) 1.1×10-5 1.2×10-5 标记同化物 叶片 52.7 在器官中的 果实 6.0 分配率 茎 37.7 （％） 根 3.7 ─────────────────────── 49.6 15.2 32.6 2.6
86.9 109.9
(Gomes, 1986)
(六) 促进植物经济用水
1. 参与细胞渗透调节作用，促进根系对水分 的吸收 钾离子以高浓度累积在细胞中，因此， 细胞壁渗透压增大，水分便从低浓度的土壤 溶液中向高浓度的根细胞中移动，直至渗透 压和膨压达到平衡为止。 膨压是细胞扩张的动力，它从细胞内为 细胞壁的延伸或细胞分裂提供必需的压力。
Na+ Li +
阳离子浓度 (mM)
一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响
(二) 促进光能的利用，增 强光合作用 1. 保持叶绿体内类囊体膜的正常结构
2. 促进类囊体膜上质子梯度的形成和光合磷 酸化作用 3. 使NADP+ NADPH， 促进CO2同化 4. 影响气孔开闭，调节 CO2透入叶片和水分 蒸腾的速率
部位 含K 2 O 作物
籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆 籽粒 茎秆
部位 含K 2 O
0.30 0.90 1.81 2.28 2.13 5.01 2.80 4.10
玉米 谷子
0.61 0.73 0.90 1.10 0.40 1.60 0.20 1.30
籽粒 茎秆 马铃薯 叶片 块根 糖用甜菜 根 块茎 烟草 茎 叶片
水稻
2. 形态
离子态为主
以水溶性无机盐存在细胞中
以钾离子态吸附在原生质膜表面 并不是以有机化合物的形态存在
3. 分布
钾在植物体内具有较大的移动性， 随植物生长中心转移而转移，即再 利用率高。
主要分布在代谢最活跃的器官和 组织中，如幼芽、幼叶、根尖等。
二、钾的营养功能
(一) 促进酶的活化
在生物体内，钾作为 60 多种酶（包括合
一、植物体内钾的含量、形态与分布
植物体内含钾 (K2O)： 为植株干重的0.3%~5% 钾是植物体中含量最多的金属元素 钾在细胞质中的浓度相对稳定，为 100~200 mmol· L-1 (比硝酸根和磷酸根离子高几十倍至百余 倍，比外界有效钾高几倍至几十倍 )。过多的钾几 乎全部转移到液泡中。根离子的模式图
地上部
2. 促进蛋白质和核蛋白的形成
蛋白质和核蛋白的合成需要 Mg2+ 、 K+ 作为
活化剂。
核酸的形成首先是核苷酸的合成，它是由 5 －磷
酸核糖合成腺苷一磷酸(AMP)和鸟苷一磷酸(GMP)，
这个过程的有关酶需要钾离子激活；
氨基酸活化后，由转移核糖核酸 (tRNA) 将活化 的氨基酸带到核糖体的信使核糖核酸 (mRNA) ，然后 合成多肽，这一过程需要Mg2+ 、K+。
(四) 促进糖代谢
1. 促进碳水化合物的合成
钾不足时，植株内糖、淀粉水解为单糖；钾充 足时，活化了淀粉合成酶，单糖向合成蔗糖、淀粉 方向进行。 钾能促使糖类向聚合方向进行，对纤维的合成 有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的作 用。
2. 促进光合产物的运输
钾能促进光合产物向贮藏器官的运输，使各组 织生长发育良好。
土 壤 肥 料 学
第十一章植物的钾素营肥上部分”
第十一章 植物的钾素营养与 钾肥
＋K
－K
主要内容
植物的钾素营养
要求
掌握
土壤中的钾素及其转化
钾肥的种类、性质及其施用
了解
掌握
钾肥的合理分配和施用
掌握
－
1
第一节
1. 含量
植物的钾素营养
3. 协调“源”与“库”的相互关系
钾对甘蔗中14C光合产物运输的影响
14 C涂抹部位
占总标记物的％
有钾 无钾 95.4 3.9 0.6 0.1 0.04
(Hartt, 1970)
标记叶的叶片 标记叶的叶鞘 标记叶的节 标记叶上部的叶和节 标记叶节以下的茎
*总标记物为100％
54.3 14.3 9.7 1.9 20.1
(Mengel & Vine, 1977)
(五) 促进氮素吸收和蛋白 质的合成 1. 提高作物对氮的吸收和利用
表现：促进NO3-的还原和运输
供钾充足，能促进硝酸还 原酶的诱导合成，并能增强其 活性，有利于硝酸盐的还原； 钾能加快NO3-由木质部向 叶片的运输，减少NO3-在根系 钾离子穿梭运输硝 中还原的比例。
3. 促进豆科根瘤菌的固氮作用
供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响
───────────────────────
处理 地上部重量 单株根瘤数 单株根瘤重 固氮酶活性* (g/株) (g) (g)
─────────────────────── －K 9.05 54.7 3.0 ＋K 12.50 60.8 3.9 ───────────────────────
叶绿体在光下形成H+ 梯度和阳离子流
(三) 改善能量代谢
钾对叶绿体中ATP合成的影响
作物 蚕豆 mol/h/g叶绿素) 干物质中K2O(%) ATP的数量(µ 3.70 1.00 5.53 1.14 4.70 1.60 216 143 295 185 102 68
＋K －K 菠菜 ＋K ＋K 向日葵 ＋K －K
成酶类、氧化还原酶类、转移酶类）的活化
剂，能促进多种代谢反应。
原因：
1. 全酶
－K+ ＋ K+
酶蛋白＋辅酶
2.
+ K 易进入酶的活化部位
活化离子与非活化离子对酶变构作用的影响
1.8 1.6
酶活性(μmol ADP mg 蛋白-1h -1)
1.4
K+ Rb +
Cs ++ NH 4
1.2
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50
200 度 K+ 浓 100 液泡
细胞质
0
0
1
2 3 4 5 干物质含钾量（%）
植物组织含钾量变化对细胞质 和液泡中钾浓度影响
钾含量因作物种类和器官而异：
淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含 钾较多；禾谷类作物相对较低 谷类：茎秆>种子；
薯类：块根、块茎较高
－K ＋K
作物
小麦 棉花
主要农作物不同部位中钾的 含量 (%)
钾对14C的同化以及对同化产物 在番茄各器官中分配率的影响
-─────────────────────── 低钾 高钾 叶片干物质中含钾量 2.2％ 4.1％ ─────────────────────── 每株每分钟脉冲数(cpm) 12.3×10-7 11.1×10-7 每克鲜重每分钟脉冲数(cpm) 1.1×10-5 1.2×10-5 标记同化物 叶片 52.7 在器官中的 果实 6.0 分配率 茎 37.7 （％） 根 3.7 ─────────────────────── 49.6 15.2 32.6 2.6