植物生理学植物矿质元素
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当土壤溶液酸性反应加强时，K＋、PO43 -、Ca2+、Mg2＋等 离子易溶解，但植物来不及吸收就被雨水淋溶掉，因此酸性的 土壤（如红壤）往往缺乏这几种元素。
酸性土壤还导致重金属（Al、Fe、Mn等）溶解度加大， 易使植物受害；
160
1142
0.6
1.18
38
292
14
23
其次，对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理酸性盐：根系吸收阳离子多于阴离子，如果供给 （NH4）2SO4，大量的SO42-残留于溶液中，酸性提 高，这类盐叫生理酸性盐。
生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子，如果供给 NaNO3，大量的Na+残留于溶液中，碱性提高，这类 盐叫生理碱性盐。
3.平衡溶液
把必需矿质元素按一定比例和浓度混合，使植物生长发育良 好，这种对植物生长有良好作用而无毒害的溶液，称为平衡溶液 （balanced solution）。
A.NaCl+ KCl+ CaCl2； B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液
在细胞内离子可以通过内质网及胞间连丝从表皮细胞进 入木质部薄壁细胞，然后再从木质部薄壁细胞释放到导管中。
胞间连丝如何连接相邻细胞中的 细胞质的示意图
（三）影响根系吸收矿质元素的外界条件
1.土壤温度状况 影响主动吸收。 2.土壤通气状况 排水，增进土壤通气。 3.土壤溶液浓度 有饱和效应，太高造成“烧苗”。 4.土壤pH状况 直接影响
扩散作用的分类
扩散
单纯扩散 （simplediffusion）
易化扩散 （facilitated diffusion）
溶质由从浓度高的 区域跨膜移向浓度 低的区域的过程， 可双向进行。
小分子物质和离子经细 胞膜上的离子载体顺浓 度梯度或电Байду номын сангаас学梯度的 跨膜转运过程。与简单 扩散一样，可以双向进 行。
3.电致泵
生理中性盐：根系吸收阴离子与阳离子的速率几乎相等， 如果供给NH4NO3，PH值未发生变化，这类盐叫生 理中性盐。
单盐毒害与离子对抗
1.单盐毒害
溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现象称为单盐毒害 （toxicity of single salt）。
2.离子对抗
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量其他矿质盐，即能 减弱或消除这种单盐毒害。离子间能相互减弱或消除单盐毒害作 用的现象叫做离子对抗（ion antagonism）。
NaCl CaCl2 NaCl+CaCl2 NaCl+CaCl2+KCl
根的总长度(mm) 59 70 254 324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
（二）、根系吸收矿质元素的过程
1.离子被吸附在根系细胞表面
➢根部细胞呼吸作用放出CO２和H２O。CO2溶于水生成H2CO3, H2CO3能解离出H+和HCO3－离子,这些离子同土壤溶液和土壤 胶粒上吸附的离子交换，如K+、Cl-等进行交换,使土壤中的离 子被吸附到根表面。 ➢离子交换按“同荷等价”的原理进行,即阳离子只同阳离子交 换,阴离子只能同阴离子交换,而且价数必须相等。 ➢根系还可分泌出一些柠檬酸、苹果酸等有机酸来溶解一些难 溶性盐类，并进一步加以吸收。岩石缝中生长的树木、岩石 表面的地衣等植物就是通过这种方式来获取矿质营养的。
由于ATP磷酸水解酶（ATP phosphorhydrolase）转运 离子造成了膜内外正、负电荷的不一致，形成了跨膜的电势 差，所以也将ATP酶称为电致泵（electronic pump）。它 包括离子泵（ion pump）和质子泵（proton pump)。
转运H+的ATP酶被称为H+—ATP酶（ H+—ATPase） 或质子泵。 由H＋-ATP酶将H＋主动运输到细胞膜一侧的 过程称为初级主动转运（primary active transport）； 由H＋-ATP酶所建立的跨膜电化学势梯度驱动其它无机离子 或小分子有机物的跨膜转运的过程称为次级主动转运 （secondary active transport） 。
离子交换有两种方式：
根与土壤溶液的离子交换
（1）间接交换
（2）接触交换
2.离子进入根部导管
两条途径
质外体 1)质外体途径
外界溶液中的离子可顺着电化学势梯
共质体 度扩散进入根部质外体，故质外体又
称自由空间。
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
2)共质体途径
离子通过自由空间到达原生质表面后,可通过主动吸收或 被动吸收的方式进入原生质。
主要区域在根毛区。
（一）吸收特点
根系吸收矿质与吸收水分的相互关系：
1)相互关联：盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并随水流
进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低了细胞的渗透势， 促进了植物的吸水。这也叫做以水调肥，肥水互促。
2)相互独立：
①两者的吸收不成比例； ②吸收机理不同:水分吸收主要是以蒸腾作用引起的被动吸水 为主,而矿质吸收则是主动吸收为主。 ③分配方向不同：水分主要分配到叶片，而矿质主要分配到 当时的生长中心。
H R C COO
NH2 (pH>6)
H
R
C COO
NH+3
(pH5~6)
H R C COOH
NH+3 (pH<5)
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
间接影响
土壤溶液pH对植物矿质营养的间接影响比直接影响还要大。
当土壤溶液碱性加强时，Fe2+、Ca2+、Mg2＋、Cu2+、Zn2＋ 等逐渐变为不溶解状态，不利于植物吸收；
离子的选择吸收
首先表现在物种间的差异，如番茄吸收Ca、Mg多，而水稻吸 收Si多。
表示试验结束 时培养液中各 种养分浓度占 开始试验时％
表 玉米根对离子的选择性吸收
离子
K+ Na+ NO3SO42-
胞外浓度 mmol/L
0.14 0.51 0.13 0.61
胞内浓度 积累率（膜内 mmol/L 浓度/膜外）
植物细胞吸收矿质元素的方式
被动吸收：不需要代谢提供能量，顺电化学势梯度吸收物质的过程。
主动吸收：需要利用代谢提供的能量,逆电化学势梯度吸收物质的过程。 吸收矿质元素的主要方式。 胞饮作用(pinocytosis) ：通过细胞膜的内折将吸附在膜上的物质转移 到细胞内的过程。该过程是非选择性吸收。
六.植物根系对矿物质的吸收
酸性土壤还导致重金属（Al、Fe、Mn等）溶解度加大， 易使植物受害；
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其次，对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理酸性盐：根系吸收阳离子多于阴离子，如果供给 （NH4）2SO4，大量的SO42-残留于溶液中，酸性提 高，这类盐叫生理酸性盐。
生理碱性盐：根系吸收阴离子多于阳离子，如果供给 NaNO3，大量的Na+残留于溶液中，碱性提高，这类 盐叫生理碱性盐。
3.平衡溶液
把必需矿质元素按一定比例和浓度混合，使植物生长发育良 好，这种对植物生长有良好作用而无毒害的溶液，称为平衡溶液 （balanced solution）。
A.NaCl+ KCl+ CaCl2； B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液
在细胞内离子可以通过内质网及胞间连丝从表皮细胞进 入木质部薄壁细胞，然后再从木质部薄壁细胞释放到导管中。
胞间连丝如何连接相邻细胞中的 细胞质的示意图
（三）影响根系吸收矿质元素的外界条件
1.土壤温度状况 影响主动吸收。 2.土壤通气状况 排水，增进土壤通气。 3.土壤溶液浓度 有饱和效应，太高造成“烧苗”。 4.土壤pH状况 直接影响
扩散作用的分类
扩散
单纯扩散 （simplediffusion）
易化扩散 （facilitated diffusion）
溶质由从浓度高的 区域跨膜移向浓度 低的区域的过程， 可双向进行。
小分子物质和离子经细 胞膜上的离子载体顺浓 度梯度或电Байду номын сангаас学梯度的 跨膜转运过程。与简单 扩散一样，可以双向进 行。
3.电致泵
生理中性盐：根系吸收阴离子与阳离子的速率几乎相等， 如果供给NH4NO3，PH值未发生变化，这类盐叫生 理中性盐。
单盐毒害与离子对抗
1.单盐毒害
溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现象称为单盐毒害 （toxicity of single salt）。
2.离子对抗
在发生单盐毒害的溶液中，如再加入少量其他矿质盐，即能 减弱或消除这种单盐毒害。离子间能相互减弱或消除单盐毒害作 用的现象叫做离子对抗（ion antagonism）。
NaCl CaCl2 NaCl+CaCl2 NaCl+CaCl2+KCl
根的总长度(mm) 59 70 254 324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
（二）、根系吸收矿质元素的过程
1.离子被吸附在根系细胞表面
➢根部细胞呼吸作用放出CO２和H２O。CO2溶于水生成H2CO3, H2CO3能解离出H+和HCO3－离子,这些离子同土壤溶液和土壤 胶粒上吸附的离子交换，如K+、Cl-等进行交换,使土壤中的离 子被吸附到根表面。 ➢离子交换按“同荷等价”的原理进行,即阳离子只同阳离子交 换,阴离子只能同阴离子交换,而且价数必须相等。 ➢根系还可分泌出一些柠檬酸、苹果酸等有机酸来溶解一些难 溶性盐类，并进一步加以吸收。岩石缝中生长的树木、岩石 表面的地衣等植物就是通过这种方式来获取矿质营养的。
由于ATP磷酸水解酶（ATP phosphorhydrolase）转运 离子造成了膜内外正、负电荷的不一致，形成了跨膜的电势 差，所以也将ATP酶称为电致泵（electronic pump）。它 包括离子泵（ion pump）和质子泵（proton pump)。
转运H+的ATP酶被称为H+—ATP酶（ H+—ATPase） 或质子泵。 由H＋-ATP酶将H＋主动运输到细胞膜一侧的 过程称为初级主动转运（primary active transport）； 由H＋-ATP酶所建立的跨膜电化学势梯度驱动其它无机离子 或小分子有机物的跨膜转运的过程称为次级主动转运 （secondary active transport） 。
离子交换有两种方式：
根与土壤溶液的离子交换
（1）间接交换
（2）接触交换
2.离子进入根部导管
两条途径
质外体 1)质外体途径
外界溶液中的离子可顺着电化学势梯
共质体 度扩散进入根部质外体，故质外体又
称自由空间。
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
2)共质体途径
离子通过自由空间到达原生质表面后,可通过主动吸收或 被动吸收的方式进入原生质。
主要区域在根毛区。
（一）吸收特点
根系吸收矿质与吸收水分的相互关系：
1)相互关联：盐分一定要溶于水中,才能被根系吸收,并随水流
进入根部的质外体。而矿质的吸收，降低了细胞的渗透势， 促进了植物的吸水。这也叫做以水调肥，肥水互促。
2)相互独立：
①两者的吸收不成比例； ②吸收机理不同:水分吸收主要是以蒸腾作用引起的被动吸水 为主,而矿质吸收则是主动吸收为主。 ③分配方向不同：水分主要分配到叶片，而矿质主要分配到 当时的生长中心。
H R C COO
NH2 (pH>6)
H
R
C COO
NH+3
(pH5~6)
H R C COOH
NH+3 (pH<5)
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
间接影响
土壤溶液pH对植物矿质营养的间接影响比直接影响还要大。
当土壤溶液碱性加强时，Fe2+、Ca2+、Mg2＋、Cu2+、Zn2＋ 等逐渐变为不溶解状态，不利于植物吸收；
离子的选择吸收
首先表现在物种间的差异，如番茄吸收Ca、Mg多，而水稻吸 收Si多。
表示试验结束 时培养液中各 种养分浓度占 开始试验时％
表 玉米根对离子的选择性吸收
离子
K+ Na+ NO3SO42-
胞外浓度 mmol/L
0.14 0.51 0.13 0.61
胞内浓度 积累率（膜内 mmol/L 浓度/膜外）
植物细胞吸收矿质元素的方式
被动吸收：不需要代谢提供能量，顺电化学势梯度吸收物质的过程。
主动吸收：需要利用代谢提供的能量,逆电化学势梯度吸收物质的过程。 吸收矿质元素的主要方式。 胞饮作用(pinocytosis) ：通过细胞膜的内折将吸附在膜上的物质转移 到细胞内的过程。该过程是非选择性吸收。
六.植物根系对矿物质的吸收