【植物的矿质营养】植物的矿质营养的题库

植物的矿质营养

第一节 植物必需元素及其作用

一. 植物体内元素及其含量

植物含水量在10~95%,干物质燃烧后可分成：

1. 挥发性元素：燃烧时以气态进入大气，如C 、H 、O 、N 、S 。

2. 灰分元素：燃烧时以氧化物或盐的形式存在于灰分中。灰分元素也称为矿质元素，主要从土壤中获得。现发现的灰分元素有60种以上, 并非全部为植物所必需。 N 不是灰分元素，但也来源于土壤，吸收方式相同, 故也放在灰分中讨论。

二. 必需元素的标准及确定方法

1. 必需元素的标准（概念）

（1）完全缺乏某种元素，植物不能正常生长发育，不能完成生活史。

（2）完全缺乏某种元素，出现专一性缺素症，且不能被其它元素改善，只有加入该元素之后植物才能恢复正常。

（3）某种元素的功能必须是直接的，而不是由于改善土壤或培养基的物理、化学和微生物条件所产生的间接效应。

2. .必需元素的种类: 17种

• 大量元素:含量≥ 0.1%植株干重. C.H.O.N.P.K.S.Ca.Mg(9种)

• 微量元素:含量＜ 0.1%植株干重.

Fe.Mn.Cu.Zn.Mo.B.Cl.Ni （8种）

三. 植物必需元素的作用

(一) 矿质元素的一般生理作用

(1)细胞结构物质的组分:

(2)调节生命活动:

(3)电化学作用: 平衡电荷，维持细胞电位。

(二). 主要矿质元素的作用及缺素症

参见教材.

(三). 有关矿质元素的几个相关概念:

1. 元素的再利用与缺素症部位:

元素的再利用的概念:

可再利用元素：缺素症出现在老叶上。

不可再利用元素：缺素症出现在新叶上。

2. 有益元素的概念：非必需，但能促进生长。

3. 稀土元素：

4. 有害元素：少量或过量对植物有毒害作用。汞、铅、钨、铝等。

第二节. 植物细胞对溶质的吸收

关于离子如何进入细胞，问题主要集中在两个方面：

1. 离子如何通过细胞膜?

2. 离子越膜的驱动力何来?

一生物膜上物质出入的通道及其特点

1.ATP 酶(ATPase): 电致泵。有不同种类。

(1)概念:质膜上通过水解ATP 供能完成离子跨膜转移的蛋白。如H +-ATP 酶,Ca 2+- ATP酶等。

(2) H+-ATP 酶的功能:将H + (工作离子) 从胞内转移至胞外, 造成跨膜质子梯度， 及由此产生的电势梯度。二者合称质子动力势, 写作pmf, 也称H +-电化学势差, 写作Δ-μH +。 跨膜存在的Δ-μH +将ATP 的化学能转化为渗透能，可用于物质的转移或能量的转化。

附:Δ-μH +的其他作用:

• 用于ATP 合成;

• 作为离子跨膜转移的驱动力;

• 控制细胞内pH, 控制细胞伸长生长;

• 控制气孔及叶柄的运动;

• 控制渗透调节物质的合成等。

2. 通道蛋白(离子通道).

(1)概念:膜上供离子通过的内在蛋白。

(2)基本特征：

有选择性：对离子大小与电荷特点均具选择性。

开闭可控：通过构象的变化完成。 转运速率高：达106`8离子/s，是载体蛋白最快速率的1000倍以上。

3. 传递体蛋白(载体蛋白，透过酶)

(1)概念:膜上通过与被运物质的可逆结合，完成细胞内外物质传递的跨膜蛋白。 ⑵ 传递体蛋白的作用方式:识别→结合→变构→释放。

(3)吸收特点:

①有饱和现象②某些离子间存在竞争现象，铷、铯都可抑制钾的吸收；

③既可作为被动转运的通道，也可作为主动转运通道。顺电化学势梯度运输时是被动转运; 逆电化学势梯度运输时是主动转运.

(4)传递体蛋白的种类:

共向传递体(同向运输器) ：

反向传递体(反向运输器) ：

单向传递体(单向运输器):

三. 细胞吸收溶质的方式

(一) 被动吸收 只能顺浓度转运，无能量消耗。

1. 简单扩散(单纯扩散) ：

疏水小分子或不带电荷的极性分子直接越膜或通过通道蛋白进入细胞。

简单扩散的动力:浓度梯度。

小分子比大分子容易，非极性分子比极性分子容易，离子最难。水分子小，可通过膜脂运动产生的空隙进入质膜，但速度慢；通过水孔蛋白进入，快。

特点:无饱和现象, 将进行到势差消除为止; 脂溶性物质运输速度比载体蛋白快。

2. 协助扩散(易化扩散):

• 是各种极性分子(糖、氨基酸、核苷酸及其它

代谢物) 和无机离子借助膜蛋白的作用顺浓度梯度或电化学势梯度的跨膜转运。 • 参与易化扩散的膜蛋白：通道蛋白; 传递体(载体) 蛋白。

(二) 主动吸收

1. 初级主动运转：由ATP 酶(离子泵) 完成离子的定向转移。又称原初主动运转。 • 如Ca 2+-ATP 酶，可利用水解ATP 释放的能量，完成Ca 2+的逆浓度转移,Ca 2+是工作离子, 也是目的离子。

• H +-ATP 酶是通过水解ATP 释放能量转移H + ，建立Δ-μ

• 由传递体蛋白利用Δ-μH +完成.

(1)共向传递体(同向运输器) H +，即将ATP 中的化学能转化成膜电位的形式(渗透能) ，作为转移其他物质的动力。 2. 次级共运转(次级主动运输):

(2) 反向传递体(反向运输器)

(3)单向传递体

第三节 植物根系和叶片对矿质元素的吸收

一. 根对矿质元素的吸收

(一) 根的吸收特点

(1) 吸肥与吸水的关系:是两个相对独立的过程。肥料以离子态吸收；(2)吸肥促进吸水(水势，K +与气孔) ；(3)蒸腾拉力是离子运输的动力

2. 吸收的选择性:

生理酸性盐:（NH 4) 2SO 4 ←→

生理碱性盐: NaNO3 ←→

生理中性盐: NH4NO 3 ←→

3. 单盐毒害与离子拮抗作用

(1)单盐毒害：因溶液中只有一种金属离子或单一离子过多对植物造成的伤害。

(2)离子拮抗 ：不同离子间相互消除单盐毒害的现象。

同电荷异价离子之间才有拮抗作用，如：K +和Ca 2+互为拮抗离子.

生理平衡溶液:必需元素按一定浓度和比例混合, 其中的单盐毒害作用均被消除, 这样的溶液称为…….

(二). 根吸收矿质元素的过程:

1. 离子通过吸附交换,

被代换到根细胞表面.

交换形式:接触交换或通过土壤溶液同电荷等价交换。

2. 离子进入根细胞

3. 离子内运的途径:（1）共质体途径运输：可直达导管；( 2)质外体途径运输:不能直达导管；

（3）交替途径运输:

（三). 根对难溶性矿质元素的吸收

根呼吸产生H 2CO 3，分泌有机酸，溶解难溶矿物质， 再交换吸收。

(四). 土壤状况对根系吸收矿质元素的影响

1. 土壤温度的影响: 有最适温现象。

• 低温的影响:供能；扩散速度；质膜透性；

• 高温的影响:酶钝化；膜透性加大；根老化

2. 土壤通气状况:影响呼吸供能。

（3）土壤pH 值

①直接影响(等电点和离子竞争角度) ：

酸性增强有利于吸收阴离子:

• 碱性增强有利于吸收阳离子:

②间接影响：

• pH 值改变盐类的溶解度:

碱性→不溶解→难吸收。

反硝化细菌活跃，使N 素损失。

• 酸性→易溶解→淋溶。

（4）土壤溶液浓度：一定范围内，吸收速率与离子浓度成正相关。

二. 叶片对矿质元素的吸收

1. 叶吸收途径: 气孔、角质层

2. 叶面追肥的优缺点:

3. 叶面追肥注意事项:

（1）浓度:大量元素在0.5%~2%之间, 微量元素在0.01%~0.1%之间;

（2）双子叶植物效果好于单子叶植物; 嫩叶吸收能力大于老叶;

（3）时间以傍晚或阴天较好, 喷洒在叶背面较好.

三. 矿质元素的运转与分配

1. 运输形式

①金属元素: 以离子态运输.

②非金属元素:以离子及小分子有机物质…

2. 运输途径：

①根系径向:质外体. 共质体

②纵向:木质部为主, 也可横向进入韧皮部。

③叶片吸收的元素向下通过韧皮部，向上通过韧皮部、木质部.

3. 分配和再分配

• 分配: 根系吸收的元素只有少部分留在根系，大部分运到地上部分，生长中心分配较多，老组织分配很少。

• 再分配: 衰老组织中可溶性的成分可运到新组织或器官再利用，不溶解的成分不能再利用。

• 不同元素缺素症出现的部位：

第四节 氮、磷、硫的同化(略)

第四节 作物合理施肥的生理基础

一. 作物需肥的规律

1. 不同作物需肥不同:

2. 不同生育期需肥不同:

3. 生长中心需肥量最大:

二. 合理施肥的指标

1. 形态指标

2. 生理指标

三. 合理施肥增产的原因

1. 生理基础:改善光合性能

2. 生态基础:改善生态环境