第八章矿质营养与植物生长产量和品质的关系

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第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
叶片喷施激素对胡萝卜植株的影响
喷施处理 *
(干重, g/株)

根 总数
H2O
3.2 10.9 14.1
激动素
7.3
8.8 16.1
GA
9.9
5.7 15.6
CCC
2.8 10.8 13.6
*每周喷施1次,连续喷7周
冠/根
0.29 0.83 1.74 0.26
处理
第 2 叶片的光合 从第 2 片叶输 速率(相对%) 出的 14C(%)*
对照
100
36
去掉源叶
(第3~6 叶片) 187
62
*占总标记的%
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
第三节
矿质营养对库-源及其相互关系的影响
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
一、矿质养分对源的影响
当养分供应不足或过多时,导致光合速率的降 低与细胞膨胀都会限制叶片的生长速度,从而减小 叶面积指数。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
(二)受精
矿质养分如铜和硼的供应直接影响种子和果实 数量。缺铜时严重影响谷类作物的生殖生长,植物 花药形成受阻。严重缺铜能促使谷类作物分蘖,秸 秆产量相当高,但却不能结实。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
缺铜与不缺铜小麦的异花传粉对籽粒结实的影响
二、影响养分效应的因素
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
产量
1
3
2
施肥量 收获物产量和品质效应曲线示意图
产量(干物质重量) 品质(糖、蛋白质和矿第八物章矿质质营含养与量植物)生长产量和品
质的关系
第二节
库-源关系与产量
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
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第八酶章矿活质营养性与植物生长产量和品
质的关系
从韧皮部运输机理(溶质的质流)和韧皮 部汁液的组成来看,担负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响应提高。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。
第八章矿质营养与植物 生长产量和品质的关系
2020/11/27
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
矿质营养与植物生长
第一节
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
蔗糖从叶肉细胞到叶脉的运输途径示意图 第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
有人设想在筛管细胞的原生质膜上存在一种蔗 糖-H+协同运输系统。其驱动力是结合在膜上的致电 质子泵。
K+ 对 蔗 糖 -H+ 协 同 运 输 有 促 进 作 用 , 能 提 高 蔗 糖在韧皮部装载和运输能力。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
矿质养分缺乏直接影响蛋白质或叶绿素的合成, 因而导致叶绿体的功能减弱,光合效率降低。当参 与电子传递链和光合磷酸化作用的某种矿质养分 (如Cu,Fe等)缺乏时,也会出现同样情况。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
光合作用中起直接和间接作用的矿质养分
光合作用过程
矿质养分的作用 有机结构的成分 酶,渗透调节的活化剂
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系

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

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
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
氮肥形态和施用时期对苹果花形成的影响要比 施氮量大得多。在花芽分化期,叶片喷施含有尿素 的肥料溶液能使来年苹果开花数量显著增加,这是 调节苹果树“大小年”的一个有效办法。
(一)花的形成
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
施氮对苹果树砧木木质部汁液中CYT浓度 和枝条生长的影响
处理
供氮 1 天后 4 个月后苗木生长量 CYT浓度 新短枝数 新梢总长度(cm) (μg/ml) (<5cm) (>5cm)
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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
韧皮部装载 源端 (共质体)
质外体
韧皮部卸载
筛管元素 (共质体)
库端 (共质体)
质外体
物质从源到库运输的图示
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
一、同化物在韧皮部中的运输及其调节
(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:
植物在营养生长过程中,如果源叶较多,每片 源叶能供给库(如幼叶)的同化产物的能力就低, 因而限制了库器官(如幼叶)的生长速率。
在生殖生长时期,如果去掉主要的库(如果实、 种子或储存器官),就会显著降低源的光合率。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
不同数量源叶时单叶光合和同化产物输出的比较 (第2片叶)
107.0
籽粒产量 (g)
32.4 45.5
第八章矿质营Leabharlann 与植物生长产量和品 质的关系库活性与谷粒、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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
相对产量 (%)
微量元素 100 50
磷 氮
0 养分供应量 (kg/ha)
氮、磷和微量元素的产量效应曲线
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
(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。
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。
(二)同化物在韧皮部的运输
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
质外体 膜
筛管
+
K+
K+
H+ 叶细胞
H+
蔗糖
ATP 酶
蔗糖 载体
pH 5.5- 6.5 K+低
蔗糖浓度低
H+
H+
蔗糖
pH 7.5-8.5 K+高
蔗糖浓度高
韧皮部蔗糖装载系统 第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
细脉
CO2 细胞壁(质外体) 原生质膜 胞间连丝
CO2
叶肉细胞
伴胞 筛管元素 韧皮部薄壁细胞 维管束鞘细胞
共质体
(二)叶片衰老
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
(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。
三、植物激素在库-源关系调节中的作用
如果卸载经共质体途径,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。
(三)同化物在韧皮部的卸载
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
(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。
二、库-源关系的转化
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
净光合作用 同化产物输入
14CO2固定后的14C分布


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。
叶绿体建成
蛋白质合成
N,S
Mg,Zn,Fe,K(Mn)
叶绿素合成
N,Mg
Fe
电子传递链
PS II +I 光合磷酸化 Mg,Fe,Cu,S,P Mg,Mn(K)
CO 2 同化 气孔运动
—— ——
Mg(K,Zn) K(Cl)
淀粉合成,糖运输 P
Mg,P(K)
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
二、矿质养分对库的影响
缺氮能明显提高植物体内ABA的含量。 氮还间接影响GA的水平。 GA合成部位主要在 茎顶端和伸展的叶片中,有利于茎生长的因素也就 间接有利于GA合成。中断氮素供应会导致维持茎顶 端和幼叶较高生长率的CYT的缺乏。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
四、源和库对生长速率和产量的限制
茎顶端、果实和储藏器官的生长率受源叶同化 产物供应或自身库量不足的限制,前者属于源的限 制,后者属于库的限制。
杂交 雌×雄 - Cu -Cu* +Cu -Cu - Cu +Cu +Cu +Cu*
结实数
0 2 47 86
总数
小花数 穗数
76
3
76
3
157
7
86
3
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
硼是花粉管伸长生长所必需的。在 缺硼条件下,水稻穗粒数下降,大麦受 精严重不足,玉米果穗秃尖。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
相对含量水平 (%)
CYT GA IAA 100 75 50 25
0 开花期
千粒重
ABA 成熟
谷类作物籽粒发育期间激素活性的变化趋势
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
(二)养分供应对植物内源激素水平的影响
CYT在根部合成,根系的生长状况与根分生组 织的数目及根中CYT的总量有密切关系。氮素对根 的生长、 CYT的合成及经木质部向地上部运输影响 极大。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
生长
缺乏
适宜
中毒
养分供应与植物生长的关系
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
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。
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
叶面喷施GA溶液对蚕豆豆荚,籽粒数和 产量的影响
处理* 豆荚数 籽粒数 (个 /株) (个 /株)
对照
25.3
81.0
+GA
31.8
*在植株6片叶时用GA处理
对照(不供氮) 0.05
12
16
铵态氮
1.95
17
34
硝态氮
0.82
13
48
第八章矿质营养与植物生长产量和品 质的关系
番茄和小麦花的形成与磷的供应状况也有明显 的关系。番茄花数与CYT水平之间、磷的施用量与 CYT 水 平 之 间 都 呈 正 相 关 , 所 以 可 通 过 施 磷 提 高 CYT水平,从而促进花的形成。钾对蒜、芥、茄花 的形成也有类似的影响。
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