第三节植物对矿质元素的吸收一根系吸收矿质元素的特点 2
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植物细胞对矿质元素的吸收
主动吸收是指细胞利用代谢能量逆着浓度梯度吸收矿质元素的过程。主动吸收需要转运蛋白的参与。转运蛋白有通道蛋白和载体蛋白之分。载体蛋白又分为单向运输载体、同向运输载体和反向运输载离子也可以通过离子泵(质子泵和钙泵)跨膜运输。
胞饮作用是细胞将吸附在质膜上的矿物质通过膜的内折而转移到细胞内的过程。胞饮作用是非选择性吸收，大分子物质甚至病毒通过胞饮作用进入细胞内。胞饮作用在植物细胞中不很普遍。
植物细胞对矿质元素的吸收
植物细胞吸收矿质元素的方式为：主动吸收、被动吸收和胞饮作用。其中主动吸收是植物细胞吸收矿质元素的主要方式。
被动吸收是指细胞不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它物理过程而进行的吸收过程。O2、CO2、NH3 等气体分子可以穿过膜的脂质双分子层，以简单扩散方式进入细胞，扩散动力是膜两侧的这些物质的化学势差。而带电荷的离被动吸收是顺着电化学势梯度进行的，不消耗代谢能量，而通过扩散作用或其它子不能穿过膜的脂质双分子层，其扩散需要转运蛋白质的协助，所以叫协助扩散或易化扩散，扩散动力是这些离子在膜两侧的电化学势差。
(二)根系对矿质元素的吸收
根系对矿质元素的吸收是以细胞吸收为基础的。但根系吸收矿质元素有其自身的特点。首先，根系对盐分和水分相对吸收。由于根系对盐分和水分的吸收机制不同，吸收量不成比例。其次是，根系对矿质元素的吸收有选择性。即对某些离子吸收的多些，而对有些离子吸收少些或根本不吸收。其三是，单盐毒害与离子对抗。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。植物只要处于一定浓度、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。
植物对矿质元素的吸收利用
(二)通气状况 土壤通气状况直接影响到根系的呼吸作用， 通气良好时根系吸收矿质元素速度快。因 此,增施有机肥料,改善土壤结构,加强中耕松 土等改善土壤通气状况的措施能增强植物 根系对矿质元素的吸收。土壤通气除增加 氧气外,还有减少CO２的作用。
(三)土壤溶液浓度
当土壤溶液浓度很低时,根系吸收矿质元 素的速度,随着浓度的增加而增加,但达到某 一浓度时,再增加离子浓度,根系对离子的吸 收速度不再增加。这一现象可用离子载体 的饱和效应来说明。浓度过高,会引起水分 的反渗透,导致“烧苗”。所以，向土壤中 施用化肥过度,或叶面喷施化肥及农药的浓 度过大,都会引起植物死亡,应当注意避免。
二、植物吸收矿质元素的特点
(一)根系吸收矿质与吸收水分不成比例
大量研究证明,植物吸水和吸收盐分的数量会因 植物和环境条件的不同而变化很大。植物对水分 和矿质的吸收是既相互关联,又相互独立。前者, 表现为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。后者,表现 在两者的吸收比例不同，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 收则是以消耗代谢能的主动吸收为主。另外两者 的分配方向不同，水分主要分配到叶片，而矿质 主要分配到当时的因素有 关。嫩叶比老叶的吸收速率和吸收量要大,这是由 于二者的表层结构差异和生理活性不同的缘故。 由于叶片只能吸收溶解在溶液中的营养物质, 所以溶液在叶面上保留时间越长,被吸收的营养物 质的量就越多。凡能影响液体蒸发的外界环境因 素,如光照、风速、气温、大气湿度等都会影响叶 片对营养物质的吸收。因此,向叶片喷营养液时应 选择在凉爽、无风、大气湿度高的期间(例如阴天、 傍晚)进行。
2、主动吸收（active absorption）：又叫主动运输，代谢吸收， 指细胞利用呼吸释放的能量做功而逆着浓度差吸收矿物质的过程。 3、胞饮作用（pinocytos ）： 物质吸附在质膜上，通过膜的内 折而转移到细胞内的攫取物质及液体的过程。
植物的矿质营养(PPT35页)
的吸收又有利于水分的吸收 • 相互独立：根部吸水以被动吸水为主，而对离子
的吸收则以主动吸收为主。 2）选择性吸收； 3）单盐毒害和离子对抗。
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+
胞外浓度 胞内浓度
μmol/L μmol/L源自0.14160积累率（膜内浓度/
膜外浓度）
1142
Na+
0.51
0.6
1.18
NO3-
1） 必需元素的判别准则
A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史； B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是
可以预防和恢复的；
C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间
接的。
借助溶液培养法和砂基培养法，已证明K、Ca、Mg、 S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、 Na及C、H、O共19种元素为多数植物必需。
第二章 植物的矿质营养
有收无收在于水
? 收多收少在于肥
?
第二章 植物的矿质营养
教学目标
★ 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用； ★ 掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素； ★ 了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点； ★ 了解矿物质在植物体内运输特点； ★ 弄清作物合理施肥的生理基础。
2）通气状况：影响呼吸作用。 3）溶液浓度：过低、过高都不利。
4）pH值：一般作物生育最适的pH值是6-7。在土壤溶液碱性的反
应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极 少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被 雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。
1）发生反应的细胞器（硝酸还原在细胞质；
的吸收则以主动吸收为主。 2）选择性吸收； 3）单盐毒害和离子对抗。
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+
胞外浓度 胞内浓度
μmol/L μmol/L源自0.14160积累率（膜内浓度/
膜外浓度）
1142
Na+
0.51
0.6
1.18
NO3-
1） 必需元素的判别准则
A）缺乏该元素植物生长发育发生障碍不能完成生活史； B）除去该元素则表现专一的缺乏症，而且这种缺乏症是
可以预防和恢复的；
C）该元素在植物营养生理上应表现直接的效果而不是间
接的。
借助溶液培养法和砂基培养法，已证明K、Ca、Mg、 S、P、N、Si、Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、 Na及C、H、O共19种元素为多数植物必需。
第二章 植物的矿质营养
有收无收在于水
? 收多收少在于肥
?
第二章 植物的矿质营养
教学目标
★ 了解植物必需的矿质元素及其主要生理生化作用； ★ 掌握植物细胞和根系对矿质元素吸收特点及影响因素； ★ 了解植物氮代谢的过程及硝酸盐还原过程的特点； ★ 了解矿物质在植物体内运输特点； ★ 弄清作物合理施肥的生理基础。
2）通气状况：影响呼吸作用。 3）溶液浓度：过低、过高都不利。
4）pH值：一般作物生育最适的pH值是6-7。在土壤溶液碱性的反
应加强时，Fe、Ca、Mg、Zn呈不溶解状态，能被植物利用的量极 少。在酸性环境中P、K、Ca、Mg等溶解，但植物来不及吸收易被 雨水淋失，易缺乏。而Fe、Al、Mn的溶解度加大，植物受害。
1）发生反应的细胞器（硝酸还原在细胞质；
第三节植物对矿质元素的吸收一根系吸收矿质元素的特点
小麦根在盐类溶液中的生长情况
溶液
根的总长度(mm)
NaCl
59
CaCl2
70
NaCl+CaCl2
254
NaCl+CaCl2+KCl
324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
2.离子拮抗 离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象 叫做离子拮抗（ion antagonism）。
3.平衡溶液
四、生物固氮
是指在生物体内将大气中的N2转变为NH3或NH+4的过程。能 固氮的生物都是原核微生物。
非共生：固N菌，梭菌，兰藻 二类微生物
共生：豆科的根瘤菌，
非豆科的放线菌，满江红、鱼腥藻
豌豆的根瘤
与豆科共生的根瘤菌
铁蛋白
固氮酶复合物
钼铁蛋白
由钼铁蛋白和Fe蛋白构 成。 都是可溶性蛋白质，
任何一部分单独都不具 有固氮酶的活性。
硝酸还原酶是一种诱导酶
NR基因表达的调控
硝酸盐
实验证明NO3- 和Mo能诱导NR，缺Mo时，积累NO3同时产生缺N症状。
NO3-
NO2-的电子传递过程：
2、亚硝酸还原成氨
NO 2－＋6e ＋8 H
＋
NiR
NH
4
2H 2O
叶片中亚硝酸盐还原的部位在叶绿体，
氢供给体是还原态铁氧还蛋白（Fd）。
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀 在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但PO43-、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
溶液
根的总长度(mm)
NaCl
59
CaCl2
70
NaCl+CaCl2
254
NaCl+CaCl2+KCl
324
生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
2.离子拮抗 离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象 叫做离子拮抗（ion antagonism）。
3.平衡溶液
四、生物固氮
是指在生物体内将大气中的N2转变为NH3或NH+4的过程。能 固氮的生物都是原核微生物。
非共生：固N菌，梭菌，兰藻 二类微生物
共生：豆科的根瘤菌，
非豆科的放线菌，满江红、鱼腥藻
豌豆的根瘤
与豆科共生的根瘤菌
铁蛋白
固氮酶复合物
钼铁蛋白
由钼铁蛋白和Fe蛋白构 成。 都是可溶性蛋白质，
任何一部分单独都不具 有固氮酶的活性。
硝酸还原酶是一种诱导酶
NR基因表达的调控
硝酸盐
实验证明NO3- 和Mo能诱导NR，缺Mo时，积累NO3同时产生缺N症状。
NO3-
NO2-的电子传递过程：
2、亚硝酸还原成氨
NO 2－＋6e ＋8 H
＋
NiR
NH
4
2H 2O
叶片中亚硝酸盐还原的部位在叶绿体，
氢供给体是还原态铁氧还蛋白（Fd）。
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀 在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但PO43-、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
第三章矿质营养
◇ 缺镁症状：叶绿素不能合成，叶片失绿，其特点是从下部叶 开始，叶肉变黄而叶脉仍保持绿色，这是与缺氮病症的主要 区别。有时呈红紫色。若缺镁严重，则形成褐斑坏死。
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
第三章矿质营养
7. 硅
◇ 吸收形式：单硅酸〔Si （OH）４〕。 ◇ 硅多集中在表皮细胞内，使细胞壁硅质化，增强
了植物对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 ◇ Si对生殖器官的形成有促进作用,如对穗数、小穗
◇ 有益元素或有利元素 有些元素并非植物必需的，但能促进某
些植物的生长发育，这些元素称为有益元素或有利元素，常见的有钠、 硅、钴、硒、钒等，如Si对水稻、Al对茶树等。
●稀土元素 指元素周期表中原子序数在57～71的镧系元素及
其化学性质与镧系元素相近的钪和钇。植物体内普遍含有稀土元素，稀 土元素对植物的生长发育有良好的作用，如低浓度稀土元素可以促进种 子萌发和幼苗生长。
第三章矿质营养
●下图：当细胞外的某一离子浓度比细胞内的该离子浓度
高时，质膜上的离子通道被激活，通道门打开，离子将顺
着跨质膜的电化学势梯度进入细胞内。
离 子 通 道 运 输 离 子 的 模 式 图
第三章矿质营养
（二）载体运输
载体运输学说认为，质膜上有各种载体蛋白，属于 内在蛋白，它有选择地与质膜一侧的分子或离子结合， 形成载体—物质复合物。通过载体蛋白构象的变化，透 过质膜，把分子或离子释放到质膜的另一侧。
的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。
即：不可缺少性，不可替代性，直接功能性。
第三章矿质营养
根据上述标准，现已确定植物必需的矿质元素 (包括氮)有14种，它们是：
氮（N） 磷（P） 钾（K） 钙（Ca） 镁（Mg） 硫（S） 铁（Fe） 铜（Cu） 锌（Zn） 锰（Mn） 硼（B） 钼（Mo） 氯（CI） 镍（Ni）
第三节植物对矿质元素的吸收
2. 离子进入根系内部
质外体和共质体
根部表面 进入根内部
3.离子进入导管
根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
离子在根内径向运输图解 C．细胞质 V．液泡 ER. 内质网
(二)根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收
土粒表面带负电荷 , 吸附着矿质阳离子 ( 如 NH 4 + ,K + ), 不 易被水冲走 , 它们通过阳离子交换 (cation exchange) 与土 壤溶液中阳离子交换。 矿质阴离子 ( 如 NO3-,CI-) 被土粒表面负电荷排斥 , 溶解 在土壤溶液中,易流失。 但 PO43- 则被含铝和铁土粒束缚住 , 因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等带有OH-,OH- 和PO43- 交换 , 于是 PO43- 被吸附在土粒上 , 不 易流失。 根呼吸: C0 2 + H20 → H2C03 H+ + HCO3分布在根表面，土粒表面营养矿质阳、阴离子分别与根表 面的 H+，HCO3- 交换 , 进入根部。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
2.离子对抗（ion antagonism）
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。
3.平衡溶液（balanced solution）
（六）土壤有害物质状况
土壤中一些过量有害物质会不同程度地 伤害根部，降低植物吸收矿质元素的能力。
如 H2S、 某些有机酸、 过多Fe2＋、 重金属元素。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
质外体和共质体
根部表面 进入根内部
3.离子进入导管
根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
离子在根内径向运输图解 C．细胞质 V．液泡 ER. 内质网
(二)根部对被土粒吸附着的矿质元素的吸收
土粒表面带负电荷 , 吸附着矿质阳离子 ( 如 NH 4 + ,K + ), 不 易被水冲走 , 它们通过阳离子交换 (cation exchange) 与土 壤溶液中阳离子交换。 矿质阴离子 ( 如 NO3-,CI-) 被土粒表面负电荷排斥 , 溶解 在土壤溶液中,易流失。 但 PO43- 则被含铝和铁土粒束缚住 , 因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等带有OH-,OH- 和PO43- 交换 , 于是 PO43- 被吸附在土粒上 , 不 易流失。 根呼吸: C0 2 + H20 → H2C03 H+ + HCO3分布在根表面，土粒表面营养矿质阳、阴离子分别与根表 面的 H+，HCO3- 交换 , 进入根部。
A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2 C. CaCl2； D. NaCl
2.离子对抗（ion antagonism）
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。
3.平衡溶液（balanced solution）
（六）土壤有害物质状况
土壤中一些过量有害物质会不同程度地 伤害根部，降低植物吸收矿质元素的能力。
如 H2S、 某些有机酸、 过多Fe2＋、 重金属元素。
四、植物地上部对矿质元素的吸收
矿质营养植物吸收矿质元素的特点
植物生理矿质营养植物吸收矿质元素的特点学习目标Click to add title in hereClick to add title n here掌握植物吸收矿质元素的特点。
理解离子选择性吸收对农业生产的影响及应用。
理解单盐毒害和离子颉颃对农业生产的影响及应用。
Click to add title in here Click to add title n hereClick to add title in here 一、对矿质元素和水分的相对吸收1.相互联系1）矿质元素须溶于水才能被吸收,并随水流进入根部的质外体。
2）矿质元素吸收，降低细胞渗透势，促进植物吸水。
2.相互独立1）水分吸收以被动吸水为主，主要分配方向为蒸腾强度大的叶片等器官。
2）矿质吸收以消耗代谢能的主动吸收为主，主要分配方向为合成代谢旺盛的生长中心。
实验处理水分消耗Ca 2+K +Mg 2+NO 3-PO 43-SO 42-光照1090ml 135271751043187黑暗435ml105351137754115大麦在光照和黑暗条件下蒸腾失水和矿质吸收的关系注：表中各离子下的数据以在溶液中原始浓度的百分比表示。
Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收1.概念离子选择性吸收，即植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例。
2.表现①植物对同一溶液中的不同离子的吸收不同；②植物对同一种盐的正负离子的吸收不同。
3.三类盐类型离子吸收情况离子积累PH 值生理酸性盐阳离子＞阴离子H +变小生理碱性盐阴离子＞阳离子OH -或HCO 3－变大生理中性盐阴离子＝阳离子不积累不变Click to add title in hereClick to add title n here二、离子选择性吸收4.注意及应用①生理酸性盐、生理碱性盐和生理中性盐，是植物根系对离子选择吸收的结果，与相应盐本身的酸碱性是两个概念，不能混为一谈。
矿质 2
（三）氨态氮的同化
氨的同化：植物从土壤中吸收的铵或由硝酸盐还原形成的 铵盐被同化为氨基酸的过程。 部位：根、根瘤及叶。 氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的。 两种重要的酶： 谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase,GS）
谷氨酸合成酶（glutamate synthase, GOGAT）
成更多有机物，获得增产。
施肥的生态效应
施肥不只满足作物的生理需要，同时也改善生态环境， 特别是土壤环境。例如，施用石灰、石膏、草木灰等能 促进有机质分解，也能提高土温。在酸性土壤上施用石 灰，可以中和土壤的酸性。如果施用有机肥料，更为优 越，它不只是养分较全面，肥效较长，而且还能改良土
六、矿质元素在植物体内的分配与再分配 参与循环的元素：
有的元素进入地上部后仍呈离子状态（如钾） ；有的元素 形成不稳定的化合物，不断分解，释放出的离子又转移到其 它需要的器官中去（如氮、磷、镁） 。
参与循环的元素都能再利用。缺素症状发生在老叶上。
不参与循环的元素：
有的元素（如硫、钙、铁、锰、硼）在细胞中呈难溶解的稳定 化合物，特别是钙、铁、锰，所以它们是不能参与循环的元素 不参与循环的元素不能再利用。缺素病症都先出现于嫩叶。
形成的谷氨酰胺和谷氨酸可进一步通过转氨作用、氨 基交换作用等一系列反应形成其它各种氨基酸。
（四）硝酸还原酶与作物的氮素利用 NR活力与作物的氮素利用效率关系密切。 根据植物对氮素水平的适应性和氮素利用效率的差异， 人们提出了耐肥性和耐瘠性的概念。
所谓耐瘠性是指在低水平供肥（N）条件下能够充分利用有 限氮源，较好地生长，获得较高产量的特性 耐肥性是指在高水平供肥（N）条件下的增产特性，即随供肥 （N）水平的提高，产量继续增加。
植物对矿质元素的吸收
植物矿质元素PPT课件
C.部位相同
D.不消耗能量
17
4.离根较远的矿质离子，若要进入根细胞内， 依次要经过（ D ） A.扩散作用，扩散作用 B.主动运输，主动运输 C.主动运输，扩散作用 D.扩散作用，主动运输
18
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
20
量胞 中
K+
氧气的浓度
6
讨论 ：氧气在生物体内的作用是：参与细胞 的 呼吸作用，分解有机物释放能量
材料二 科学家用呼吸拟制剂拟制根的 呼吸，发现根对矿质离子的吸收中断。 讨论：根吸收矿质离子需要 能量 。
结论：呼吸作用为矿质元素的吸收提供能量， 是矿质元素吸收的动力
7
材料三 把水稻和番茄分别培养在成分相同的 培养液中，过一段时间后测定如下：
水稻
番茄
培养 硅 液中 离子 镁 的含 量
表明
少
多
多
少
水稻吸收硅 多 番茄吸收镁多 吸收镁 少 吸收 硅 少
8
讨论：以上表明根对矿质元素的吸收具有
选择性，这种选择性是由细胞膜上的 载体 来 完成的由此说明细胞膜上的载体参与了吸收 过程 。
结论：根对矿质元素的吸收需要 载体 。 讨论：根能否吸收某种矿质元素由载体
You Know, The More Powerful You Will Be
19
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
矿物质及有机物的运输
〔三〕单盐毒害和离子拮抗
*单盐毒害：植物培养在某单一的盐溶液中，不久即呈不正 常状态，最后死亡的现象。
*离子拮抗：在单盐溶液中参加少量的其它盐类〔不同价〕可 以消除单盐毒害，这种离子间能相互消除毒害的现象
*平衡溶液：多种离子按一定浓度和比例配成混合溶液，对 植物的生长发育有良好作用而无任何毒害的溶液
的氮气复原成NH3，是一个耗能反响。
1.固氮生物的类型
豆科根瘤菌 共生 非豆科的放线菌：如与松、云杉、葡萄等…
与满江红共生的蓝藻 厌氧、自养的巴氏梭菌
非共生 需氧、自养的固氮杆菌 光合细菌 化能自养细菌 蓝绿藻
2.固氮酶复合体 蛋白质组分构成:
▽固氮复原酶(铁蛋白), 提供具有很强复原力的电 子; 含两个一样亚基, 含Fe4S4(每次可传递一个电
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收※
一、生物膜
二、细胞吸收离子的方式和机理 ※ ◆吸收不带电的溶质取决于溶质在膜两侧的浓 度梯度，即溶质的化学势。 ◆吸收带电的离子取决于膜 两侧的电势梯度 和化学势梯度，两者合称为电化学势梯度。
方式：离子通道运输
载体运输 离子泵运输 胞饮作用
〔一〕离子通道运输 — 被动吸收
第三节 植物对矿质元素的吸收 ※
一、根毛区是根系吸收离子最活泼的区域
除根系外地上局部〔茎、叶〕也可以吸收 二、植物吸收矿质元素的特点
㈠ 对盐分和水分的相对吸收 1.有关：溶解；随水流一起进入根部自由空间；盐吸收
促进水吸收；水充足，有利于肥料的吸收 2.无关：机理不同→量上不依赖 〔二〕植物吸收矿质元素的选择性 1.对同一溶液中的不同离子的选择性吸收 2.对同一盐分中阴阳离子的选择性吸收 生理酸性盐—(NH4)2SO4，植物吸收NH4+比SO42-多，土壤 酸性加大。 生理碱性盐—NaNO3，植物吸收NO3－比Na+多，土壤碱性加 大
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0.61
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3、对同一种盐的不同离子吸收的差异上。
生理盐性盐
(NH4)2SO4
生理碱性盐
NaNO3或Ca(NO3)2
生理中性盐 KNO3
（三）单盐毒害与离子拮抗
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）。
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
根的总长度(mm)
NaCl
59
CaCl2
70
NaCl+CaCl2
254
NaCl+CaCl2+KCl
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生长情况 生长不好 生长不好 生长较好 生长正常
2.离子拮抗 离子间能相互减弱或消除单盐毒害作用的现象 叫做离子拮抗（ion antagonism）。
3.平衡溶液
（1）矿质元素必须溶于水中才能被吸收，随 水一起进入根部自由空间。
（2）由于矿质的吸收形成水势差---吸水的动力。
无关
（1）动力和吸收方式不同：矿质元素的吸收方 式以主动吸收为主。水分吸收主要是被动吸收。 （2）植物吸收养分的量与吸水的量无一致关系。
4
（二）离子的选择吸收
1、物种间的差异， 如 番 茄 吸 收 Ca 、 Mg 多 ， 而 水 稻 吸 收 Si 多 。
介质中的离子浓度（微克当量/毫升）
自由空间体积
自由空间溶质数/外液溶质数
RFS = ————— ×100% ＝ ————————————×100%
组织总体积
组织总体积
将根放入一已知浓度、体积的溶液中，待根内外离子 达到平衡时，再测定溶液中的离子数和根内进入自由 空间的离子数。
（b）共质体途径 ---通过主动吸收或被动吸收方式进入细胞质。
在外界溶液浓度较低时，随溶液浓度增高， 根吸收离子有一定程度的增加.
有饱和效应，太高造成“烧苗”。
注意施肥的方式，配合灌水，施肥要均匀
（四）土壤pH状况 1. 影响根细胞原生质所带电荷的性质
H R C COO
NH 2 (pH>6)
H
R C COO NH + 3
(pH5~6)
H R C COOH
N+ H 3 (pH<5)
水稻和番茄养分吸收的差异
表示试验 结束时培 养液中各 种养分浓 度占开始 试验时％
2、同一植物对溶液中的不同离子
玉米根对离子的选择性吸收
离子 K+
胞外浓度 胞内浓度 积累率（膜内 mmol/L mmol/L 浓度/膜外）
0.14
160
1142
Na+0Biblioteka 510.61.18
NO3-
0.13
38
292
SO42-
把必需矿质元素配成一定比例和浓度的溶液，可以使植 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）。
二、根系吸收矿质元素的区域和过程
（一）根系吸收矿质元素的区域
根尖端 根冠 根毛区 伸长区 分生区
怎样证明根毛区吸收能力最强？
（ 1 ） 用 32P 研 究 5-7 天小麦初生根不分 枝部分的吸收区。
当土壤pH低时，易吸收阴离子；高时易吸收阳离子。
2、影响矿质盐的溶解性
在碱性条件下：Ca、Mg、Fe、Cu、Zn沉淀 在酸性条件下各种矿质盐的溶解性增加，但PO43-、 K+、Ca2+、Mg2+等易被雨水淋失。
3、影响土壤微生物的活动
酸性反应易导致根瘤菌死亡，而碱性反应促使反硝化细菌 生育良好，氮素损失。
如P过多时，导致缺Zn。
2.离子协同作用
即一种离子的存在能促进植物对另一种离子的 吸收。这种作用经常发生在阴、阳离子间。
P 、K能促进N的吸收。
（六）土壤有害物质状况
土壤中如H2S、某些有机酸、过多的Al、Fe、Mn 等重金 属元素，会不同程度地伤害根部，降低植物吸收矿质元素 的能力。
（七）微生物的作用
发现32P的积累有两 个高峰：一是根冠 及分生区；一是根 毛发生区。
（ 2 ） 以 32P 研 究大麦根尖对 P的积累与运 输，发现根毛 区运输最快。
（3）以黑麦草为 材料，比较去掉根 毛，不去根毛对矿 质的吸收，结果不 去根毛的比去根毛 的吸收矿质高出 80%左右。
（二）根系吸收矿质元素的过程
1.离子被吸附在根部细胞表面 细胞吸附离子具有交换性质，故称为交换吸附。
离子交换有两种方式：
（1）根与土壤溶液的离子交换
间接交换
（2）接触交换 离子交换遵循“同荷等价”的原则。
2.离子进入根部导管
两条途径 质外体 共质体
（a）质外体途径 --经自由空间进入根皮层
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
多数植物最适生长的 pH 为6～7
（五）离子间的相互作用
1.竞争作用
---竞争作用和协同作用。
如 NH4＋对K＋，
即一种离子的存在抑制植 物对另一种离子的吸收。
Mn2＋、Ca2＋对Mg2+， Cl－对NO3－，SO42－对SeO42－
具有相同理化性质（如化合价 和离子半径）的离子之间，可 能与竞争同种离子载体有关。
第三节 植物对矿质元素的吸收
一、根系吸收矿质元素的特点 （一） 根对矿质和水的相对吸收 （二）离子的选择吸收 （三）单盐毒害与离子对抗
（一） 根对矿质和水的相对吸收
黄瓜
吸水
K+
Br-
光
520ml
9.2
8.4
暗
90ml
10.5
8.8
1.根对水和盐的吸收不成比例。
2
2.吸盐和吸水是两个相对独立的生理过程 相关
（1）菌根：高等植物的根端和土壤真菌形成的具有固 定结构的共合体。
（2）细菌代谢产生各种酸，促进难溶矿物质的溶介。
根部吸矿质的共质体途径和质外体途径
三、影响根系吸收矿质元素的条件
（一）土壤 温度状况 一定温度范 围内，温度 升高，根吸 收矿质增多；
图 温度对小麦幼苗吸收钾的影响
（二）土壤通气状况
土壤通气良好，根系的对矿质元素的吸收多。
中耕，排涝，落干，晒田，南方冷水田，烂泥田等都 与土壤通气相关。
（三）土壤溶液浓度
自由空间 根部与外界溶液保持扩散平衡，离子自由出入的区 域叫自由空间（free space），包括根部内皮层外 细胞壁和细胞间隙。
表观自由空间（apparent free space，AFS）
相对自由空间（relative free space,RFS）
每克鲜组织中可扩散离子的微克当量 AFS= ————————————————————