植物生理学-矿质代谢共65页

二、根部对浓液中的矿质元素的吸收过程
（一） 具体过程：
*离子吸附在根部细胞的表面（交换吸附） *离子进入根皮层（质外体或共质体途径） *离子进入胞间连丝进入中柱 *离子进入导管或管胞
三、根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收 C02 + H20一H2C03 ——H+ + HC03– 四、影响根部吸收矿物质的条件 1 、温度 2 、通气状况 3 、溶液浓度 4 、氢离子浓度 五、植物地上部分对矿质元素的吸收 1、叶片营养（foliar nutrition) 2 、根外追肥的优点
三、根部对非溶解状态的矿质元 素的吸收
四、影响根部吸收矿物质的条件
五、植物地上部对矿质元素的吸 收
第四节 无机养料的同化 一、硝酸盐的代谢还原 二、氨的同化 三、生物固氮 四、硫酸盐的同化 五、磷酸监的同化 第五节 矿物在植幼体内的运输 一、矿物质运输的形式、途径和
速度 二、矿物质在植物体内的分布 第六节 合理施肥的生理基础 一、作物的需肥规律 二、合理追肥的指标 三、发挥肥效的措施
• C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si、 Fe、Mn、Cu、Na、Zn、B、Mo、Cl、Ni。
• 除C、H、O、N外，其它１５种都是矿质 元素。
• 根据必需元素在植物体内的存在数量，又 分为两类，大量元素和微量元素。
• 在植物体内含量超过干重千分之一的元素 称为大量元素，大量元素有10种，C、H、 O、N、P、K、S、Ca、Mg、Si。
〔三）单盐毒害和离子对抗
1、单盐毒害（toxicity of single salt ) 溶液中只有一种离子对植物起有害作用． 2、离子对杭（ion antagonism） 在发生单盐毒害的溶液中，若再加入其他金属离子， 即能减弱这种单盐毒害，离子间的这种作用称离子 对抗． 3、平衡溶液（balaneed solution ) 含有多种矿质元素，对植物的生长有良好的作用而 无毒害的溶液

第12页，共103页。
除了以上两种培养方法外，在科 研与生产实践中，溶液培养法还衍生 出气栽法（aeroponics） 、营养膜 法（nutrient film）等。
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几种常见的无土栽培技术
第14页，共103页。
植物的溶液培养
第15页，共103页。
用植物的溶液培养法研究植物的必需元素， 应重点注意以下几个方面：
素及某些植物激素（如吲哚乙酸、细胞分裂素）
和维生素（如B1、B2、B6等）中也都含有氮。
由此可见，氮在植物生命活动中占有重要地位
。因此氮又被称为生命元素。
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弗里兹-哈伯 Fritz Haber (1868-1934)
氨合成的发明者
弗里兹-哈伯（Fritz Haber），德国化学家 ，因发明直接用氮气和氢气合成氨的固氮法而于 1918年获得诺贝尔化学奖。哈伯的这项发明使含 氮化学肥料及其他含氮化合物得以批量生产，从而
成CO2和NH4+，缺镍时，叶尖处积累较多的脲， 叶尖首先出现坏死现象。
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12、钼：植物以钼酸盐（MoO42-）的形式吸收钼。
钼是硝酸还原酶的必需成分，也是固氮酶中钼铁蛋白 的组分。因此，钼在植物氮代谢中有重要作用。具有 固氮能力的豆科植物多施钼肥可以增产。 13、氯：植物以Cl-形式吸收氯。在光合作用中水的光 解需要Cl-，叶和根中的细胞分裂也需要Cl-。Cl-在调节 细胞溶质势和维持电荷平衡方面起重要作用。缺氯幼 叶有坏死斑点，呈青铜色。
使农作物产量大幅提高。
第30页，共103页。
哈伯是一位最具争议的化学奖，他发明生产 氨的固氮法除了用于生产化学肥料以外，还用于 生产炸药和化学武器。

0 越 返拔孕开乳成 冬 青节穗花熟熟 前 期期期期期期
图1 小麦不同生长发 育时期对K的需要量
Kg/hm2 140 120 100 80 60 40 20
0 越 返拔孕开乳成 冬 青节穗花熟熟 前 期期期期期期
图2小麦不同生长发 育时期对P的需要量
研究性学习
课题：如何合理施肥？
任务：探究获得农作物“少肥高效”的方 法实践：无土栽培植物
2、培养液中并不缺水，为什么植物 到第三周竟然萎蔫？为解决这个问 题可以采取什么措施？
惯性 惯性现象
将
用尺子迅速
将
打出下面的
将
棋子，上面
将
的棋子到底
车
会怎 车
将 将 将 将 车
现象解释
❖ 用尺迅速打出最下面的棋子，上面的棋子 由于惯性要保持原来的静止状态，失去了 支持在重力的作用下就落在正下方。
惯性保持静止状态，所以乘
客就会向后仰。
2.答:先助跑一段，运动员就具有 向前的速度，跳起后身体还要 保持原来的速度向前运动，以 增加跳远的距离。
3.答:使劲甩手，沾在手上面的水 和手一起运动，手突然停下， 沾在其上面的水由于惯性继续 运动，所以就会被甩掉。
4.答:拍打衣服，衣服偏离原来的 位置，附在衣服上的灰尘由于惯 性保持原来的静止状态，所以就 会从衣服的缝隙中飞出来。
生活中常见的惯性现象
⒈急刹车人会向前倾；突然起步，人会向后仰 ⒉跳远时要先助跑一段 3.使劲甩手可把手上的水甩掉 4.拍打衣服可除去灰尘
1.答:乘客随车一起向前运动，汽车突然 刹车，乘客的脚随车一起停下来，而 身体的上部由于惯性保持原来向前运 动的状态,所以乘客就会向前倾；反之， 汽车突然起步，乘客的脚随车向前运 动，而身体的上部由于

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植物生理学03矿质营养
•二、植物体内的元素
• 植物体
•干物质(5-90％) •有机物(90％)
•水分(10-95％) •无机物(10％)
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植物生理学03矿质营养
•105℃ 烘干
植物
干物质
600℃ 灰分
构成灰分的元素称为灰分元素(灰分中的元素 直接或间接地来自土壤矿质，故又称矿质元素）。
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植物生理学03矿质营养
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• 图3-4 缺硫植株中上部叶色淡 植物生理学03矿质营养
3、磷（P）
•吸收形式：H2PO4-。 •作用:
磷是核酸、磷脂、辅酶和ATP的组成成分； 磷在碳水化合物代谢中起着重要作用；
磷对氮代谢也有影响。
•缺素症：缺素症与Ｎ相似，生长缓慢，植株矮小， 叶片暗绿，有些植物呈紫色或红色。
植物生理学03矿质营养
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2020/11/20
植物生理学03矿质营养
植物必需的矿质元素 植物对矿质元素的吸收 矿质元素在植物体内的长距离运输与分
配 合理施肥的生理学基础
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植物生理学03矿质营养
植物矿质营养
是指植物对矿物质的吸收、转运和同化等过 程以及矿质元素在植物生命活动中的作用。
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植物生理学03矿质营养
大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 、 Si共10种。植物需要量大，占植物体干重的0.1～ 10％。
微量元素：Fe、B、Cu、Zn、Mn、Cl、Mo、 Na、Ni共9种。植物需要量小，占植物体干重的 0.01～0.00001％。
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植物生理学03矿质营养

硫的同化、磷酸盐同化


来源：SO42- 、SO2 SO42- + 8e- + 8H+ → S2- + 4H2O
来源：HPO42形成ATP、 3-磷酸甘油酸 、磷酸糖、磷 脂和核苷酸等
生物固氮





通过微生物的作用，将空气中的游离氮固定转 变成含氮化合物的过程 豆科植物－根瘤菌 氮来源：空气中的N2 酶：固氮酶（铁蛋白和钼铁蛋白） 功能：还原分子氮为氨 固氮酶对氧敏感，其催化反应在厌氧条件下进 行



一般阳离子的毒害作用明显，阴离子的毒害 作用不明显。 在单盐溶液中若加入少量含其它价数不同的金 属离子的盐类，单盐毒害现象就会减轻或消失。 离子间的这种作用叫离子对抗 一般在元素周期表中不同族的金属元素的离子 间才会有对抗作用。 植物只有处于一定浓度、一定比例的多种盐的 混合液中才能正常生长，这种溶液叫平衡溶液。 在施肥中应十分注意。
吸附在根细胞表面的离子即可被根细胞吸收后通过共 质体途径进入木质部,也可以通过质外体途径扩散进入 根的内皮层以外的质外体部分。但由于根内皮层上有 凯氏带,必须转入共质体才能继续向内运送至木质部 离子进入导管。离子经共质体途径最终进入木质部后, 通过主动的或被动的方式由木质薄壁细胞进入导管 通过韧皮部或木质部向地上部分运输，也可以通过韧 皮部向地下运输 运输途径：根 茎 叶 运输动力：蒸腾作用
植物吸收水分和吸收矿质离子的比较：
吸收水分
区 别 原理
吸收矿质元素 主动运输
呼吸作用
渗透作用
蒸腾作用
动力
关 系
相对独立
根外营养



除根系之外，植物地上部分也能吸收矿质元素， 这叫根外营养 主要器官：叶片，又叫叶片营养 优点： 叶片营养具有可以克服某些矿质元素易于被土 壤固定而植物难以利用的弊病； 作物生育后期根系生理活动衰退而吸收矿质元 素功能下降的情况下，可以通过叶片营养补充 营养，用量省、肥效快等优点。 但对角质层厚的叶片效果较差。

小麦对K的需要量 植物的矿质代谢
越返拔孕开乳成 冬青节穗花熟熟 期期期期期期期
小麦对P的需要量
矿质元素：除了C、H、O 以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。
概念
必需的矿质元素
大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素： Cu、 Fe、 Zn、 Mn、B
形式： 离子
Mo、Cl、Ni
植 物
吸收 主要部位： 根尖成熟区表皮细胞
氧气、温度等因素
2、根吸收矿质离子和吸收水分有什么关系？
植物的矿质代谢
2.植物吸收水分和吸收矿质元素离子的比较
水分吸收
矿质元素的吸收
原理
渗透作用
主动运输
区 别
吸收的动力
细胞内外溶液的浓 度差；蒸腾拉力
呼吸作用
运载工具
不需
细胞膜上运载 离子的载体
1、主要吸收部位相同——根尖成熟区的表皮细胞 2、矿质元素要溶解在水中，才能被根吸收
材料2：甘蔗对P的吸收，白天比晚上只 稍微多一些，而对水分的吸收，白天比 晚上多10倍
材料3：将盆栽的番茄由阳光移到暗处后 发现，番茄对水分的吸收量减少了，而对 K+的吸收量却有所增加。
植物的矿质代谢
三、矿质元素的运输
植物的矿质代谢
（一）运输途径
根尖成 熟区表 皮细胞
随水 运输
随水运输
导管
各个器官
植物的矿质代谢
实验1、当菜豆的吸水量增加大约一倍 时，K+、Ca2+、NO3—、PO43—等矿质元素离子 的吸收量同原来各自的吸收量相比只增加 0.1-0.7倍，甚至有的植物当吸水量减少时， 某些矿质元素离子的吸收量反而增多。说明 了什么？
结论:植物对水分的吸收和对矿质元素的 吸收不是同一个过程.

（二）必需元素的生理作用 ※
总的来讲，有三个方面： 1、细胞结构物质的组成成分 2、生命活动的调节者，参与酶的活动 3、起电化学作用 即离子浓度的平衡、稳定胶 体及电荷中和等。
其它的，如钙离子起到细胞信号转导的第二信使 作用
各元素的主要生理功能
◆N 吸收的主要形式
是 NH4+，NO3- 等: ◇ 构成蛋白质的主要成分
（一）确定植物必需元素的标准 ※Arnon 和 Stout 1939提出
1、植物完成其生活史必不可少的
2、在植物中的功能是不能被其它元素代替 的。缺乏，植物表现专一的缺乏症
3、直接参与植物的代谢作用的。其作用必 须是直接的
确定必需元素的方法：水培法和砂培法 现已证实植物的必需元素有19种 大量元素（占植物干重的0.1%）10种 ： C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S，Si 微量元素（占植物干重的0.01%下）9种： Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni，Na 必需的矿质元素有16种。
缺 素 症：脉间缺绿 发病部位：老叶（易转移）
Si
Si:单硅酸形式吸收，分布在细胞壁和细 胞间隙中，增加细胞弹性和刚性。 适量硅可促进受精，增加籽粒产量。 缺硅时，蒸腾加快，生长受阻，易倒伏。
Fe
微量元素
吸收态： Fe2+
作 用： 酶的组成成分（细胞色素氧化酶）
Fe
合成叶绿素的必要条件（Mg-原卟啉 原叶绿素酸酯）
生理作用（1）细胞
质、核的成分；（2）植
物代谢中起作用(通过
ATP和各种辅酶) （3）
促进糖的运输；（4）细
缺P
胞液中的磷酸盐可构成缓
冲体系
施磷，代谢正常，生长良好，提高抗性， 提早成熟。

吸收过程中可能出现的 问题
植物在吸收矿质的过程中可 能遇到土壤pH、盐度和氧气 含量等问题。
植物的矿质转运
矿质在植物体内的转运
植物通过根、茎、叶等部位将吸收到的矿质元素进 行转运。
转运途径及其作用
矿质元素可以通过根系组织的细胞间隙、导管系统 和分解代谢等途径进行转运，并在植物不同部位发 挥不同的作用。
植物的矿质利用
1 矿质的代谢途径பைடு நூலகம்
植物通过代谢途径利用吸收到的矿质元素进行生物合成和能量转化。
2 矿质的生理作用
矿质元素在植物体内发挥重要的生理作用，如参与光合作用、细胞呼吸和酶的活性调节。
3 矿质缺乏对植物的影响
缺乏某些矿质元素会导致植物生长发育异常，影响其产量和品质。
植物的矿质排泄
1
植物的矿质排泄方式
植物通过根系、叶片和分泌物等方式排泄多余的或有毒的矿质元素。
2
矿质排泄对植物生长的影响
矿质排泄可以改善土壤环境，促进植物生长发育和免疫机制的维持。
植物的矿质调控
矿质的吸收、转运、利用及排泄 的调控方式
植物通过根系和叶片的信号传导、基因表达和分 泌物分泌等方式对矿质代谢过程进行调控。
矿质调控的作用和意义
矿质调控可以使植物适应不同的环境条件，增强 其抗逆性和生存竞争力。
结语
植物的矿质代谢对植物生 长和发育的重要性
植物的矿质代谢是植物正常生长 和发育所必需的关键过程。
植物矿质代谢研究的意义
深入研究植物矿质代谢可以帮助 我们更好地理解植物的生理过程 和优化农业生产。
展望植物矿质代谢研究的 发展前景
未来的研究将进一步揭示植物矿 质代谢的调控机制和应用价值， 为农业可持续发展提供支持。