第三章 植物的矿质与氮素营养 【植物生理学】
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锌 色氨酸合成酶的组分，催化吲哚与丝氨酸成
色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。
铜 ①参与氧化还原过程。②光合电子传递链中的电子传递体质体蓝
素的组分。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病”
钼 钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶
的成分。
氯 氯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。 镍 镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属
1.大量元素(major element，macroelement) 植物对此类元素需要的量较多。 它们约占物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。
2.微量元素(minor element, microelement，trace element) 约占植物体干重的10-5%～10-3%。它们是Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、 Ni。植物对这类元素的需要量很少,但缺乏时植物不能正常生长；若稍有过 量,反而对植物有害,甚至致其死亡。
(二)确定植物必需矿质元素的方法
1.溶液培养法(或砂基培养法) 溶液培养法(solution culture method)亦称水培法(water culture method), 是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物 的方法；而砂基培养法(sand culture method)则是 在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来 培养植物的方法。
105
C
干物质5%
90%600
C
有机物质 90% 95%挥发 灰分5% 10%残烬
二、植物必需的矿质元素和确定方法
(一)植物必需的矿质元素 所谓必需元素(essential element)是指植物生长发 育必不可少的元素。
• 植物必需元素的三条标准是: 第一,由于缺乏该元素,植物生长发育受阻,不能完 成其生活史; 第二,除去该元素,表现为专一的病症,这种缺素病 症可用加入该元素的方法预防或恢复正常; 第三,该元素物营养生理上能表现直接的效果,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。
③磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起 着重要的作用。
缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞, 茎、根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗 绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现,并 逐渐向上发展。磷过多，易产生缺Zn症。
白菜缺磷
油菜缺磷
玉米缺磷
大麦缺磷
3、钾 ①很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子。 ②调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、
缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出现钩状,随后坏死。缺素 症状首先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。
蕃茄缺钙
白菜缺钙
5、镁
①叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而 叶脉之间变黄。
②许多酶的活化剂。
6、硫 ①含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜 ②硫也是CoA、Fd的成分之一。 硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。
第三章 植物的矿质与氮素营养
第一节 植物体必需的矿质元素及其作用 第二节 植物细胞对矿质元素的吸收 第三节 植物对矿质元素的吸收 第四节 矿质元素在植物体内的运输与分配 第五节 植物的氮素同化 第六节 合理施肥的生理基础
第一节 植物体内的必需元素及其作用
一、植物体内的元素
植物材料
水分10% 95%
2.气培法(aeroponics) 将根系置于营养液气雾中栽 培植物的方法称为气培法。
图3-1几种营养液培 养法
A.水培法:使用不透 明的容器(或以锡箔 包裹容器),以防止 光照及避免藻类的 繁殖,并经常通气;
B. 营养膜(nutrient film)法:营养液从容 器a流进长着植株的 浅槽b,未被吸收的 营养液流进容器Βιβλιοθήκη Baidu, 并经管d泵回a。营 养液pH和成分均可 控制。
（一）离子通道
• 离子通道是由细胞膜内在蛋白构成的进行离子跨膜运输的孔道。 • 根据离子通道对离子的选择性、运送离子的方向、通道开放与关闭的
成分，脲酶的作用是催化尿素水解。
白菜缺铁
白菜缺锰
蕃茄缺硼
小麦缺铜
草 莓 叶 片 的 缺 素 症 状
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收
一、细胞膜运输蛋白与离子跨膜运输 根据跨膜离子运输蛋白的结构及离子运输的方式，将跨膜离子运输
蛋白分为离子通道（ion channel）、离子载体（ion carrier）和离子泵 （ion pump）三类。
C.气培法：根悬于 营养液上方，营养 液被搅起成雾状。
三、植物必需元素的生理作用及缺素症
1、氮
(1)生理作用
吸收方式：NH4+或NO3- ；尿素、氨基酸。
生理作用：氮是构成蛋白质的主要成分，核酸、 叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。氮 在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生 命元素。
氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏， 成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥， 还是有好处的。
蒸腾。 ③促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、
氧化磷酸化。 钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦。
4、钙 ①构成细胞壁。
②钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称CaM)。CaM和Ca2+ 结合，形成有活性的Ca2+·CaM复合体，起“第二信使”的作用。
铁 ①叶绿素合成所必需。②Fd的组分。因此，
参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化， 但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。
硼 ①促进糖分在植物体内的运输。②促进花粉
萌发和花粉管生长。
缺硼时, 甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”
锰 在光合作用方面，水的裂解需要锰参与。缺
锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失 绿，有坏死斑点。
植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶 片小而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始 逐渐向上。
小麦缺氮
苹果缺氮
马铃薯缺氮
菜豆缺氮
2、磷
生理作用：①磷脂和核酸的组分，参与生物膜、 细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细 胞核的组成成分。
②磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如 ATP、FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代 谢中占有极其重要的地位，
色氨酸。玉米“花白叶病”，果树“小叶病”。
铜 ①参与氧化还原过程。②光合电子传递链中的电子传递体质体蓝
素的组分。禾谷类“白瘟病”，果树“顶枯病”
钼 钼的生理功能突出表现在氮代谢方面。钼是硝酸还原酶和固氮酶
的成分。
氯 氯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。 镍 镍是近年来发现的植物生长所必需的微量元素。镍是脲酶的金属
1.大量元素(major element，macroelement) 植物对此类元素需要的量较多。 它们约占物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。
2.微量元素(minor element, microelement，trace element) 约占植物体干重的10-5%～10-3%。它们是Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、 Ni。植物对这类元素的需要量很少,但缺乏时植物不能正常生长；若稍有过 量,反而对植物有害,甚至致其死亡。
(二)确定植物必需矿质元素的方法
1.溶液培养法(或砂基培养法) 溶液培养法(solution culture method)亦称水培法(water culture method), 是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物 的方法；而砂基培养法(sand culture method)则是 在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来 培养植物的方法。
105
C
干物质5%
90%600
C
有机物质 90% 95%挥发 灰分5% 10%残烬
二、植物必需的矿质元素和确定方法
(一)植物必需的矿质元素 所谓必需元素(essential element)是指植物生长发 育必不可少的元素。
• 植物必需元素的三条标准是: 第一,由于缺乏该元素,植物生长发育受阻,不能完 成其生活史; 第二,除去该元素,表现为专一的病症,这种缺素病 症可用加入该元素的方法预防或恢复正常; 第三,该元素物营养生理上能表现直接的效果,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。
③磷在糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢中起 着重要的作用。
缺磷时，分蘖分枝减少,幼芽、幼叶生长停滞, 茎、根纤细,植株矮小；叶子呈现不正常的暗 绿色或紫红色。症状首先在下部老叶出现,并 逐渐向上发展。磷过多，易产生缺Zn症。
白菜缺磷
油菜缺磷
玉米缺磷
大麦缺磷
3、钾 ①很多酶的活化剂，是40多种酶的辅助因子。 ②调节水分代谢。K+在细胞中是构成渗透势的重要成分。调节气孔开闭、
缺钙典型症状：顶芽、幼叶呈淡绿色,叶尖出现钩状,随后坏死。缺素 症状首先表现在上部幼茎幼叶和果实等器官上。
蕃茄缺钙
白菜缺钙
5、镁
①叶绿素的组成成分之一。缺乏镁，叶绿素即不能合成，叶脉仍绿而 叶脉之间变黄。
②许多酶的活化剂。
6、硫 ①含硫氨基酸和磷脂的组分，蛋白质、生物膜 ②硫也是CoA、Fd的成分之一。 硫不足时，蛋白质含量显著减少，叶色黄绿，植株矮小。
第三章 植物的矿质与氮素营养
第一节 植物体必需的矿质元素及其作用 第二节 植物细胞对矿质元素的吸收 第三节 植物对矿质元素的吸收 第四节 矿质元素在植物体内的运输与分配 第五节 植物的氮素同化 第六节 合理施肥的生理基础
第一节 植物体内的必需元素及其作用
一、植物体内的元素
植物材料
水分10% 95%
2.气培法(aeroponics) 将根系置于营养液气雾中栽 培植物的方法称为气培法。
图3-1几种营养液培 养法
A.水培法:使用不透 明的容器(或以锡箔 包裹容器),以防止 光照及避免藻类的 繁殖,并经常通气;
B. 营养膜(nutrient film)法:营养液从容 器a流进长着植株的 浅槽b,未被吸收的 营养液流进容器Βιβλιοθήκη Baidu, 并经管d泵回a。营 养液pH和成分均可 控制。
（一）离子通道
• 离子通道是由细胞膜内在蛋白构成的进行离子跨膜运输的孔道。 • 根据离子通道对离子的选择性、运送离子的方向、通道开放与关闭的
成分，脲酶的作用是催化尿素水解。
白菜缺铁
白菜缺锰
蕃茄缺硼
小麦缺铜
草 莓 叶 片 的 缺 素 症 状
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收
一、细胞膜运输蛋白与离子跨膜运输 根据跨膜离子运输蛋白的结构及离子运输的方式，将跨膜离子运输
蛋白分为离子通道（ion channel）、离子载体（ion carrier）和离子泵 （ion pump）三类。
C.气培法：根悬于 营养液上方，营养 液被搅起成雾状。
三、植物必需元素的生理作用及缺素症
1、氮
(1)生理作用
吸收方式：NH4+或NO3- ；尿素、氨基酸。
生理作用：氮是构成蛋白质的主要成分，核酸、 叶绿素、某些植物激素、维生素等也含有氮。氮 在植物生命活动中占有首要的地位，故又称为生 命元素。
氮肥过多时，营养体徒长，抗性下降，易倒伏， 成熟期延迟。然而对叶菜类作物多施一些氮肥， 还是有好处的。
蒸腾。 ③促进能量代谢。作为H+的对应离子，向膜内外转移，参与光合磷酸化、
氧化磷酸化。 钾不足时，叶片出现缺绿斑点，逐渐坏死，叶缘枯焦。
4、钙 ①构成细胞壁。
②钙与可溶性的蛋白质形成钙调素(calmodulin，简称CaM)。CaM和Ca2+ 结合，形成有活性的Ca2+·CaM复合体，起“第二信使”的作用。
铁 ①叶绿素合成所必需。②Fd的组分。因此，
参与光合作用。缺铁时，由幼叶脉间失绿黄化， 但叶脉仍为绿色；严重时整个新叶变为黄白色。
硼 ①促进糖分在植物体内的运输。②促进花粉
萌发和花粉管生长。
缺硼时, 甘蓝型油菜“花而不实”,甜菜“心腐病”
锰 在光合作用方面，水的裂解需要锰参与。缺
锰时，叶绿体结构会破坏、解体。叶片脉间失 绿，有坏死斑点。
植株缺氮时，植物生长矮小,分枝、分蘖少,叶 片小而薄；叶片发黄发生早衰,且由下部叶片开始 逐渐向上。
小麦缺氮
苹果缺氮
马铃薯缺氮
菜豆缺氮
2、磷
生理作用：①磷脂和核酸的组分，参与生物膜、 细胞质和细胞核的构成。所以磷是细胞质和细 胞核的组成成分。
②磷是核苷酸的组成成分。核苷酸的衍生物(如 ATP、FMN、NAD+、NADP+和CoA等)在新陈代 谢中占有极其重要的地位，