养分吸收

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第三章 植物对养分的吸收
二 、 植 物 的 叶 部 营 养
三 、 影 响 植 物 吸 收 养 分 的 外 界 环 境 条 件
一 、 根 部 营 养
四 、 植 物 的 营 养 特 性
五 、 施 肥 的 基 本 原 理
吸收 — 植物从环境中摄取养分的过程,真正的吸收 含义是指外部介质中的养分离子通过细胞膜进入细胞 内部的过程。
(Barber,1984)
4 根系对养分吸收方式
一般包括两种方式:
被动吸收 (passive uptake) 主动吸收 (active uptake)
(1)被动吸收(Passive absorption)
被动吸收:是指养分顺着浓度梯度 (分子和离子) 或电化学 势梯度(离子) 由介质溶液进入细胞内的过程。 特点:不需要能量,也没有选择性,也叫非代谢性吸收。 被动吸收分为简单扩散(simple diffusion)与易化(协助, 促 进)扩散(facilitated diffusion)两种方式。
离子或无机分子--为主 有机形态的物质--少部分
植物吸收养分的部位:
矿质养分--根为主,叶也可 根部吸收
气态养分--叶为主,根也可
叶部吸收
植物根系对养分的吸收
养分:土壤
迁移 截获 质流 扩散
根表
吸收 主动 被动
根内
三、植物营养与根系特性
(一)根系形态特征与养分吸收
1. 根的类型 直根系:根深 从整体上分 须根系:根广 分 主根 类 定根 侧根 从个体上分
影响养分扩散速率的因素: 土体中的水分含量 养分离子的扩散系数:NO3- > K+ > H2PO4 土壤质地 土壤温度
扩散对供应钾的贡献最大,其次是磷和氮。
土壤养分迁移途径对玉米养分供应的相对重要性
每公顷生产 9500kg籽粒所需 截 获 质 流 扩 散 养分 养分数量 2) / (kg/hm2) /(kg/hm N 190 2 150 38 P 40 1 2 37 K 195 4 35 156 Ca 40 60 150 0 Mg 45 15 100 0 S 22 1 65 0
3、正确全面认识叶面肥
叶面肥料的局限性:叶面施肥的所提供的养分量有限, 尤其大量元素远远不能满足植物的需要。叶面施肥只是解决 某些特殊的植物营养问题的一种辅助手段,是土壤施肥的补 充。 叶面肥的适用性:由于微量元素的需要量不大,叶面施 用可满足作物的营养需要。故叶面喷微量元素不仅经济有效, 而且见效快,表现出良好的效果,是补充植物微量元素的一 种主导手段。 不轻信某些叶面肥生产商的夸大溢美之词
微生物活动增强,土壤有机质分解加快,释放的养分多。
温度过高养分吸收速率降低的原因
温度过高(超过40º )时,高温使体内酶 C 钝化,从而减少了可结合养分离子载体的数量。

同时高温使细胞膜透性增大,增加了矿质养 分的被动溢泌。
温度对水稻吸收矿质养分的影响
三、水分
直接影响: 1、影响养分迁移的方式和数量; 2、影响养分的溶解度和有机养分的矿化。
二 、植物对有机态养分的吸收
1、植物可吸收的有机态养分的种类 含氮:氨基酸、酰胺等 含磷:磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷脂、植酸钠等 其它:RNA、DNA、核苷酸等
2、吸收机理
透过酶载体学说 - 细胞膜上存在特异性的透过酶,有机养分以此透过 酶为载体而运如膜内。该过程需要消耗能量,属于主动吸收过程。 胞饮作用 -细胞外的液体微滴或物质吸附在质膜上,通过质膜的内陷形 成小囊泡而被消化吸收的过程。这种吸收是非选择性的,对矿质养分的 吸收作用不大,但是吸收大分子物质的重要机制。需要能量。
特点:载体对一定的离子有专一的结合部位,能有选择性地 携带某种离子通过膜。
载体学说能够比较圆满地从理论上解释关于 离子吸收中的三个基本问题: 离子的选择性吸收;
离子通过质膜以及在膜上的转移;
离子吸收与代谢的关系。
5、 主动吸收与被动吸收的比较
区别: 是否逆电化学梯度
是否消耗代谢能量
是否有选择性
质流(集流)(Mass flow)
扩散 (Diffusion)
1、截获 (Interception)--- Jeny Overstreet(1939)提出 截获是指根系在土壤的伸展过程中吸取直接接触到的养分 的过程。
截获是一种接触交换(根表面与粘粒表面 的距离<5 nm ) 根系截获供应的养分量与根系接触土壤的 体积以及与根容积相当的周围土壤中含有的养 分量有关(通过这种方式得到的养分通常不到 植物需要量的5% ) N、P、K所占的比例很小,Ca、 Mg所占的 比例较高
SiO2 100 5 65 35
2.酶的诱导和代谢途径 植物体内硝酸还原酶是一个诱导酶,需要 光的激活。 光照不足,硝酸还原酶的活性降低,造成 NO3- 在植物体内积累。这不仅影响到NO3--N的 进一步吸收,而且还影响到产品的品质。
3.影响蒸腾作用
光可以调节叶片气孔的开闭而影响蒸腾作用, 间接地影响植物对养分的吸收。
a、能量
b、酶的诱导和代谢途径(NR)
c、影响蒸腾作用(通过调节气孔开闭)
a、能量 光照充足,光合作用强度大,吸收的养分就多。 当植物处于黑暗或光照不足条件下,养分离子 吸收显著下降
光照对水稻吸收养分的影响
照度 指数 100 58 56 5
NH 100 58 40 17
+ 4
养分含量(相对%) + 2+ 2+ 2+ H2PO4 K Ca Mg Mn 100 100 100 100 100 76 78 107 103 85 33 41 64 68 46 15 13 49 40 22
间接影响: 1、水分影响土壤通气性和氧化还原状况; 2、影响根系的生长发育; 3、影响微生物的种类和数量。
四、通气
植物根系的呼吸作用在很大程度上依赖于土壤空 气中O2的供应。因此根部介质周围必须经常保持充 足的氧气,才能使作物根正常吸收养分。

良好的通气环境,能使根部供氧状况良好,并 能使呼吸产生的CO2从根际散失。这一过程对根系 正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有十分 重要的意义。
5. 根际pH值
呼吸作用
(1)影响因素 根系分泌的有机酸
养分吸收 阳离子>阴离子
(2)作用:影响养分的有效性
6. 根际氧化还原电位(Eh值)
(1)影响因素
①作物种类:旱作:Eh较土体低
水稻:Eh较土体高 ②介质养分状况 如水稻施钾,Eh上升, Fe2+ Fe3+
(2)作用:影响养分的有效性
第二节 植物的叶部营养
二、温度
适 温
低 温 0 oC 温度 高 温
40 oC
一般6~38º C的范围内,根系对养分的吸收随温度升高 而增加。原因:

光合作用强度增高,提供能源物质多。
光合产物运转加快,呼吸作用加强,提供的能量多。
蒸腾作用增强,提高养分的吸收速率。
诱导硝酸还原酶活性,促进氮同化。 促进土壤养分矿化,提高养分的有效性。
五、介质反应
溶液中的反应对植物吸收养分的影响 偏酸性:吸收阴离子>阳离子 偏碱性:吸收阳离子>阴离子 原因: 酸性反应时,根细胞的蛋白质分子带正电荷为主,故能多吸 收外界溶液中的阴离子 碱性反应时,根细胞的蛋白质分子带负电荷为主,故能多吸 收外界溶液中的阳离子
不同pH条件对番茄吸收NH4+-N及NO3--N的影响
3、植物吸收有机养分的意义
提高对养分的利用程度 减少能量损耗
植物吸收
离子态养分--主要
有机态养分--次要
小结:植物对养分的吸收
吸收的含义:
植物的养分吸收--是指养分进入植物体内的过程 泛义的吸收--指养分从外部介质进入植物体中的任何部分 确切的吸收--指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程
植物吸收的养分形式:
二、叶部营养的应用条件(影响因素)
1. 叶片结构(作物种类) (1) 叶片类型 双子叶:叶面积大,角质膜薄,易吸收 (2) 叶的年龄:幼叶比老叶吸收能力强
(3) 叶的正反面:叶背面比叶表面吸收效果好
2. 溶液的组成 如氮肥:尿素>硝酸盐>铵盐 钾肥:氯化钾>硝酸钾>磷酸二氢钾 3. 湿润时间(0.5~1小时) 可加入“润湿剂”:0.1~0.2%洗涤剂或中性
P、Zn、Fe、B等易被土壤固定的养分离子
某些生理活性物质如赤霉素、B9等
b、吸收速率快,能及时满足作物营养需要
叶部对养分的吸收和运转速率比根部快,能及 时满足作物的营养需要。例如 土壤施肥15 d植物吸 收的磷才相当于叶面施肥5 min的吸收量。
c、强株健体,促进根部营养
根外营养可促进植株健壮生长,并可提高光合作 用和呼吸作用的强度,显著地促进体内各种酶活性, 从而直接影响植物体内一系列重要的生理生化过程, 改善了植物对根部有机养分的供应和提高根系活力, 增强根系对水分和养分的吸收能力。
2、质流(集流,Mass flow) 质流是指植物吸收水分引起水流中所携带的溶质由土 壤向根表的运动。 质流供应的养分量与植物利用 的水量及溶液中养分浓度有关
当土壤中离子态的养分含量较 多,供应根表的养分也随着增加。
氮和钙、镁主要是由质流供给 的
3、扩散(Diffusion) 扩散是指由于植物根系对养分离子的吸收,导致根表离 子浓度下降,从而形成土体-根表之间的浓度梯度,使养分 离子从浓度高的土体向浓度低的根表迁移的过程。
1、几个名词的概念 植物通过叶片或茎吸收养分的营养方式。这种供应 营养的方式称为叶面施肥
植物吸收养分不一定需要通过根部,自叶部(包括 茎部)也能吸收养分来营养自己,这一现象称为根外营 养。
2、根外营养的特点(部分内容补充)
a、直接供应养分,防止养分的固定和转化
叶面施肥可使肥料直接与植物体接触,养分 无需通过土壤,这既可使植物及时获得养分, 又可避免水溶性的有效养分或被土壤固定、或 挥发、淋失等损失问题。
不定根
wenku.baidu.com
形成直根系
形成须根系
a.须根系
b.直根系
直根系和须根系示意图 2. 根的类型与养分吸收的关系
直根系--能较好地利用深层土壤中的养分 须根系--能较好地利用浅层土壤中的养分 农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起 --间种、混种、套种。
3. 根的数量
反映根系的营养特性
用单位体积或面积土壤中根的总长表示 (LV,cm/cm3 或 LA , cm/cm2 ) 一般:须根系的Lv > 直根系的Lv
(2)主动吸收(active absorption)
定义:膜外养分逆浓度梯度 (分子和离子) 或电化学势 梯度(离子)通过细胞膜进入细胞内的过程。
特点:需要能量,具有选择性。
植物主动吸收养分的机理:载体解说、离子泵解说
被动吸收
离子交换
(A)载体解说
① 载体(carrier)的定义 --指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大 分子形成载体时需要能量(ATP)。

喷施时间:清晨、傍晚或阴天 4. 溶液反应 酸性:有利于阴离子吸收 中性~微碱性:有利于阳离子吸收 5. 溶液浓度:0.1~2%
第三节 影响植物吸收养分的 外界环境条件

光照
温度
水分
通气
反应
养分浓度
离子间的相互作用
一、光照
光照可通过影响植物叶片的光合强度而对某些 酶的活性、气孔的开闭和蒸腾强度等产生间接 影响,最终影响到根系对矿质养分的吸收。
Lv越大,总面积越大,根与养分接触的机率高
4. 根的分布
分布稀疏或过密:养分利用不充分 分布合理:提高养分吸收效率




养分吸收范围
A. 分布稀疏
B. 分布较密
根系分布与养分吸收范围示意图
Shallow
Intermediate
Deep
不同容重土壤上大麦幼苗根系生长情况
1.35g/cm3
1.55g/cm3
d、节省肥料,提高经济效益
根外喷施磷、钾肥和微量元素肥料,用量只相当于 土壤施用量的10%~20%。肥料用量大大节省,成本 降低,因而可提高经济效益。
e、可弥补根部对养分吸收的不足 在作物苗期一般根系不发达,养分吸收能力弱,而 易出现黄苗和苗弱现象;在作物生长后期由于根系功 能衰退,吸收养分能力差。
养分
土壤中的迁移

细胞壁
细胞膜
第一节 根部营养
一、根系对养分的吸收
1.根吸收养分的部位 离根尖10cm以内根吸收养分最多
2. 根吸收养分形态 气态 CO2、O2、H2O 离子态 阴、阳离子 分子态 氨基酸、尿素
3 养分离子向根部迁移
一般包括三个途径:
截获 ( Root Interception)
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