植物必需的营养元素及其生理作用

植物必需的营养元素及其生理作用植物营养

原文地址:植物营养原文作者:shen.yirshen

第一讲植物必需的营养元素及其生理作用

一、植物必需营养元素的概念、分类及相互关系

(一)概念

根据植物分析，组成植物体的化学元素有70余种。化学元素周期表中，除惰性气体、铀后面元素以外的化学元素，包括贵金属金和银，几乎都能在植物体内找到。其中不少化学元素对植物具有直接或间接的营养作用，但只有那些为作物的正常生命活动所必需，并同时符合下列条件的化学元素，才能称为作物的必需营养元素。

(1)这种化学元素对所有植物的生长发育是不可缺少的。缺少这种元素，植物就不能完成其生命周期，对高等植物来说，即由种子萌发到再结出种子的过程。

(2)缺乏这种元素后，植物会表现出特有的症状，而且其它任何一种化学元素都不能代替其作用，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失。

(3)这种元素必须是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用。

凡是同时符合以上三个条件者，均为必需营养元素，反之为非必需营养元素。目前已证明为植物生长所必需的营养元素有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl共16种。在非必需营养元素中有一些元素，对特定植物的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，如藜科植物需要钠，豆科植物需要钴，蕨类植物和茶树需要铝，硅藻和水稻都需要硅，紫云英需要硒等。只是限于目

前的科学技术水平，尚未证实它们是否为高等植物普遍所必需。所以，称这些元素为有益元素。

(二)分类

植物所必需的营养元素虽然多达16种，但并不是等量的被植物所吸收，因而各种营养元素在植物体内的含量也各有差异。一般可根据植物体内的含量将其划分为三类:

(1)大量营养元素

大量营养元素一般对它们的需要量较多，约占植物干物重的白分之几十。属于这一类的元素有:C、H、O、N、P、K等6种。

(2)中量营养元素

中量营养元素一般植物对它们的需要介于大量营养元素和微量营养元素之间，约占植物干物重的千分之几。属于这一类的元素仅有Ca、Mg、S 3种。

(3)微量营养元素

一般植物对微量营养元素的需要量很少，只占植物干物重的万分之几到百万分之几，甚至更少。属于这一类的元素有:Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo和Cl等7种。

在16中必需营养元素中，除C、H、O以气态养分(如C02、O2和H2O[气]等)被植物吸收外，植物大量吸收的仍然为无机态养分，其中呈无机态阳离字的

有:NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Zn2+等;呈无机态阴离子的有:NO3-、

H2PO4-、HPO42-、SO42-、H2BO3-、B4O72-、MoO42-、Cl-等。

在大量营养元素中，N、P、K是植物从土壤中吸收，而且植物对其需要量又较多，但土壤能提供的数量又比较少。在农业生产中往往需要通过施肥才能满足作物的需求。因此，它们常被称做"作物营养三要素"或"肥料三要素"。

(三)营养元素之间的相互关系

植物所必需的营养元素在植物体内彼此之间构成了复杂的相互关系，这些相互关系主要表现为同等重要和不可代替的关系。植物所必需的营养元素在植物体内不论数量多少都是同等重要，不可代替的，这就是所谓的"营养元素的同等重要律和不可代替律"。指物体内各种营养元素的含量差别可达十倍、千倍、甚至数百万倍，但它们在植物营养中的作用并没有重要和不重要之分。现以大量营养元素中的N、P为例来说明。植物体内氮素不足时，不仅蛋白质的合成受阻，而且也降低了叶绿素的含量。从外观上看，缺氮的植物生长缓慢，老叶黄化，严重时叶子全部变黄，甚至枯萎早衰，除施用氮素肥料外，施用其它任何元素的肥料都不能减轻这种症状。在植物供氮充足而缺乏P素时，由于核蛋白不能形成，细胞分裂和体内的糖代谢均受影响，茎、叶生长也受抑制，叶色由绿变暗或紫，只有施用磷肥，才能使植物生长发育正常。尽管植物对某些营养元素的需要量甚微，但缺少它时植物的生长发育也会受阻，严重时甚至死亡，这种情况同植物缺少某些大量元素所产生的不良后果完全相同。在农业生产上如玉米缺Zn时叶片失绿，出现"白苗病"，油菜缺B时呈现"花而不实"。这些都会严重的影响作物的生长发育，导致减产和降低品质。必须营养元素在植物体内的这种生理功能上的不可代替合和同等重要关系，决定了在实际施肥中，只有按照作物营养的要求，根据土壤提供养分的状况，考虑不同种类的肥料配合，才能避免某些营养元素的供需失调，以利作物的正常生长。

二、植物必需营养元素的生理作用

了解植物必需营养元素的生理作用，对于科学施肥，争取作物优质高产具有十分重要的指导意义。

(一)氮

氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的16-18%，而细胞质、细胞核和酶都含有蛋白质，所以氮也是细胞质、细胞核和酶的组成成分。此外，核酸、磷脂、

叶绿素等化合物都含有氮，某些植物激素(如引哆乙酸和激动素)，维生素(如B1、B2、B6、PP等)和生物碱等也含有氮素。由此可见，氮在植物生命活动中占有重要的地位，故又称为生命元素。

当氮供应充足时，叶大而鲜绿，光合作用旺盛，叶片功能期延长，分枝(分蘖)多，营养体健壮，花多，产量高。生产上常施用氮肥，加速植株生长。但氮素不能施用过多，否则，叶色深绿，生长剧增，营养体徒长，成熟期延迟。氮素较多，细胞质丰富而壁薄，易受病虫侵害，抵抗不良环境能力差，同时茎部机械组织不发达，易倒伏。氮肥供应不足，则植株矮小，叶小色淡或发红，分枝(分蘖)少，花少，籽实不饱满，产量低。

(二)磷

磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，前者是细胞质和生物膜的主要成分，后两者是细胞质和细胞核的组成成分。磷也是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物在新陈代谢中占有极其重要的地位，它们或是能量传递或贮藏的重要物质(如腺苷三磷酸ATP)，或是生物氧化的电子传递体(如黄素单核苷酸FMN)，或是氢传递体(如辅酶I、辅酶?)，另外，磷还直接参与发酵和呼吸过程，影响氮代谢及脂肪转变等。

缺磷时，植株体内累积NO3--N，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，植株幼芽和根部生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株特别矮小，叶色暗绿。

(三)钾

钾是植物的主要营养元素之一。钾与氮、磷不同，不是植物体内有机化合物的成分。钾主要呈离子状态存在于植物枝叶中，或吸附在原生质胶粒的表面。由于钾是一种酶的活化剂，并具有高速度透过生物膜的特性，因而在植物生长和代谢中承担着重要的作用。