第1页：第二章植物的矿质营养引言
第二章 植物的矿质营养。农谚提出：“有收无收在于水，收多收少在于肥？”
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第3页：第二章教学目标
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
第4页：矿质元素与非矿质元素
第一节 植物必需的矿质元素
- 矿质元素
- 植物烘干充分燃烧后余下的不能挥发的残烬称为灰分，以氧化物形式存在于灰分中的元素称为灰分元素或矿质元素。
- 非矿质元素
- 燃烧时以气态形式散失到空气中的元素，如C、H、O、N、S等。
第5页：必需元素的判别准则
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）除去该元素表现专一的缺乏症，且该缺乏症可预防和恢复
- C）该元素在植物营养生理上表现直接效果而非间接效果
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6页：大量元素与微量元素
- 大量元素
- 在植物体内含量较多，占干重万分之一以上，包括 C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si 共10种。
- 微量元素
- 含量甚微、稍多即会发生毒害，包括 Cl、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Ni、Na 共9种。
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第8页：必需矿质元素的生理生化作用
2 必需矿质元素的主要生理生化作用
- A）是细胞结构物质的组成成分，如磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中，钙是细胞壁的重要元素
- B）是生命活动的调节者、参与酶的活动，如钾是40多种酶的辅助因子并促进糖类合成与运输，镁是光合作用关键酶的激活剂
- C）起电化学作用，如铁在呼吸、光合和氮代谢的氧化还原过程中起重要作用
第9页：作物缺素症状
3 作物缺素症状：1）N、P、K 的缺素症。
第10页：氮元素的主要生理作用
2）N元素的主要生理作用？请看图片。
第11页：氮为何被称为生命元素
思考：N元素为何被称为生命元素？
- A）N是建造植物体的结构物质和调节物质：核酸（DNA、RNA）、蛋白质（含酶）、磷脂、叶绿素、光敏色素、维生素B、IAA、CTK、生物碱等都含N
- B）N为能量代谢、物质代谢及各项生理活动所必需：ADP、ATP、CoA、CoQ、FAD、FMN、NAD+、NADP+ 等均含N
第12页：生物膜的结构与特性
第二节 植物细胞对矿质元素的吸收：1 生物膜的结构与特性。
第13页：植物细胞吸收溶质的方式
2 植物细胞吸收溶质的方式
- 通道运输
- 载体运输
- 离子泵运输（质子泵和钙泵）
- 胞饮作用：物质吸附在质膜上，通过膜的内折转移到细胞内
第14页：植物吸收矿质元素的特点
第三节 植物对矿质元素的吸收
- 1）对水分和盐分的相对吸收：相互联系（离子须溶于水才能被吸收，离子吸收又有利于水分吸收）；相互独立（根部吸水以被动吸水为主，离子吸收以主动吸收为主）
- 2）选择性吸收
- 3）单盐毒害和离子对抗
第15页：玉米根对离子的选择性吸收
玉米根对离子的选择性吸收：不同离子在细胞内外的积累率差别很大。
玉米根对离子的选择性吸收| 离子 | 胞外浓度 μmol/L | 胞内浓度 μmol/L | 积累率（膜内/膜外） |
|---|
| K+ | 0.14 | 160 | 1142 |
|---|
| Na+ | 0.51 | 0.6 | 1.18 |
|---|
| NO3- | 0.13 | 38 | 292 |
|---|
| SO42- | 0.61 | 14 | 23 |
|---|
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第17页：根部吸收矿质元素的过程
2 根部对溶液中矿质元素的吸收过程
- 离子吸附在根部细胞表面
- 离子进入根部内部：根毛区吸收的离子经共质体和质外体到达输导组织
第18页：影响根部吸收矿物质的因素
3 影响根部吸收矿物质的因素
- 1）温度：过低过高都不利；温度过低时代谢弱、能量不足，主动吸收减慢，胞质粘性增大，对钾和硅的吸收影响最大
- 2）通气状况：影响呼吸作用
- 3）溶液浓度：过低、过高都不利
第19页：土壤pH值对矿质吸收的影响
4）pH值：一般作物生育最适 pH 为 6—7。
- 碱性增强时，Fe、Ca、Mg、Zn 呈不溶解状态，可被利用的量极少
- 酸性环境中 P、K、Ca、Mg 等溶解但易被雨水淋失而缺乏，Fe、Al、Mn 溶解度加大使植物受害
第20页：根外营养的吸收特点
4 根外营养
- A）根外营养的主要器官为叶片，故又称为叶片营养
- B）营养物质可经气孔或角质层进入叶内，并经胞壁中的外连丝抵达质膜进入细胞，最后到达叶脉韧皮部
- 外连丝
- 叶片表皮细胞通道，从角质层内侧延伸到表皮细胞的质膜。
第21页：根外施肥的优点
4.2 根外施肥的优点
- A）生育后期根部吸肥能力衰退或处于营养临界期时，可根外施肥补充营养
- B）某些肥料（如磷肥）易被土壤固定，根外施肥无此现象且用量少
- C）补充植物缺乏的微量元素，用量省、见效快
第22页：硝酸盐还原的主要过程
4 植物氮代谢：1 植物的硝酸盐还原
- A）硝酸还原：HNO3 → HNO2
- B）亚硝酸还原：HNO2 → NH3
第23页：硝酸盐还原的主要特点
1.2 植物硝酸盐还原的主要特点
- 发生反应的细胞器：硝酸还原在细胞质，亚硝酸还原在叶绿体
- 参与反应的酶种类及性质：硝酸还原酶为诱导酶（适应酶），可为 NO3- 所诱导
- 与光合作用的关系
第24页：植物氨同化的主要方式
2 植物的氨同化
- 1）谷氨酰胺合成酶途径
- 2）谷氨酸合酶途径
- 3）谷氨酸脱氢酶途径
- 4）氨基交换作用
第25页：氨同化的生理意义
2.2 植物氨同化的生理意义
- 解除氨毒
- 形成新的物质（如氨基酸等）
- 酰胺化得到的谷氨酰胺和天冬酰胺在体内氨不足时可释放出氨
第26页：矿物质运输的形式
第五节 矿物质在植物体内的运输
- 金属离子：以离子状态运输
- P：主要以正磷酸根离子向上运输
- N：主要以氨基酸和酰胺形式向上运输，少量以硝酸根离子运输
- S：主要以硫酸根离子向上运输
第27页：矿物质运输的途径和速度
1.2 运输途径和速度
- 运输途径：根部吸收的离子可沿木质部上运，也可横向运至韧皮部；叶片吸收的离子向上和向下通过韧皮部进行，也可横向运至木质部
- 运输速度：30—100 cm/h
第28页：可再利用元素
- 可再利用元素
- 以离子或不稳定化合物形式存在，可转移至其他部位循环利用，如 N、P、Mg、K、Zn 等，以 N、P 最为典型。
缺乏时由衰老组织转移到新生幼嫩部位，故衰老叶片先出现相应的缺素症。
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第31页：不可再利用元素
- 不可再利用元素
- 以难溶解的稳定化合物形式存在，难以循环利用，如 Ca、B、Cu、Mn、S、Fe，以 Ca 最为典型。
这类元素老叶含量高于幼叶，缺乏时幼叶或新生组织先表现出缺素症。
第32页：作物的需肥规律
第六节 作物合理施肥的生理基础
- 不同作物或同一作物不同时期需肥量不同
- 营养最大效率期：施肥效果最好的时期。水稻、小麦为幼穗形成时期；大豆、油菜为开花期
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第34页：营养临界浓度
临界浓度（critical concentration）：植株体内某元素浓度低于该值时生长量显著下降的浓度指标。
第35页：追肥的指标
2 追肥的指标
- 1）形态指标：相貌、叶色
- 2）生理指标：A）元素含量；B）酰胺含量（水稻叶片 Asn 含量与含氮水平平行）；C）酶活性（缺铜看抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性，缺氮缺钼看 NR，缺磷看酸性磷酸酶活性）
