植物生理学第二章植物的矿质营养ppt课件.ppt
第二章植物的矿质营养,第三章植物的矿质营养,人类很早就开始研究植物矿质营养和氮素营养。早在公元前三世纪，古希腊学者亚里士多德就指出：植物从腐烂物质中获得营养。我国西汉农学家汜胜之指出：凡耕之本在于趣时和土，务粪泽，早锄早获。,有收无收在于水，多收少收在于肥,耕种的基本原则是，抓紧适当时间使土壤松和，注意肥料和水分，及早锄地，及早收获。,植物对矿物质的吸收、转运和同化,真正用实验的方法研究植物营养的学者是荷兰医生并炼金术士范海尔特蒙（15771644），他把2.27kg重柳树枝条栽种在90kg的土壤中，只浇水不施肥，5年后枝条重76.7kg，土壤减重60g。因此他认为植物从水中获得营养。,增重？,光合,水分去向？,蒸腾,实验一,1699年，英国的伍德沃德用不同的水（雨水、河水、泉水、菜园土浸出液和下水管道水）培养薄荷枝条。,证明植物从土壤中获得营养,菜园土浸出液中生长最好,实验二,1804年，瑞士的德索修尔发现种子在蒸馏水中萌发成苗后很快死亡，与种子相比，灰分数量没有变化。,证明了灰分元素和N的是必须元素,实验三,灰分是指植物充分燃烧后剩下的物质。如果把植物的灰分加到蒸馏水中，再加上硝酸盐植物就可以生长。,1860年萨克斯和诺普相继发表了应用十大化学元素的无机盐配制成营养液，栽培植物获得成功，称它为水培。以后水培和砂砾培养得到发展。,确定了土壤中的必须元素,实验四,第一节植物必需的矿质元素,一、植物体内的元素,小部分氮大部分硫全部的磷全部的金属元素,植物体,水分1095%,干物质590%,C、H、O、N以气体形式散失如CO2，CO，N2，水蒸汽，NH3，氮的氧化物等，小部分的硫以H2S和SO2的形式散失,挥发部分,灰分元素,有机物90%,无机物10%,燃烧,二、植物必需的矿质元素,1确定必需元素的方法 a.溶液培养法:溶液培养法亦称水培法,是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法；b.砂基培养法:是在洗净的石英砂或玻璃球等基质中加入营养液来培养植物的方法。,2判断植物必需的矿质元素的标准 a.不可缺少性：缺乏该元素时不能完成生活史。b.不可替代性：有专一缺乏症，加入其它元素不能恢复。c.直接功能性：缺素症状是由元素直接作用，并不是通过影响土壤、微生物等的间接作用。,二、植物必需的矿质元素,3植物必需的矿质元素列表,二、植物必需的矿质元素,必需元素,大量元素,来自水和CO2：C、H、O,来自土壤：N、K、Ca、Mg、P、S、Si,微量元素：Cl、Fe、Mn、B、Na、Zn、Cu、Ni、Mo,共19个,三、植物必需矿质元素的生理作用,N：生命元素氨基酸、核酸、激素、维生素等,P：1）是核酸、磷脂的组成成分 2）可合成ATP、NADPH等参与能量代谢。3）参与光合产物的运输,K：1）调节气孔开闭 2）促进糖分转化和运输 3）是某些反应中酶的活化剂,N、P、K都是可移动元素，缺乏时老叶先出现症状。,三、植物必需矿质元素的生理作用,Ca：1）维持膜结构的稳定性2）信号物质：第二信使3）中和有机酸：果实成熟时的酸味消失,Ca是不易移动元素，缺乏时新叶先出现症状。,1病症诊断法：见书33页症状检索表,四、作物缺素症状及其诊断,2化学分析诊断法：取叶片用针对性试验检测含量，然后与标准含量对比。,第二节植物细胞对矿质元素的吸收,现代人的生活讲究营养，可同学们知道植物是如何吸收营养的吗？今天我们就讲讲这个问题。植物的营养可分为无机营养和有机营养。化肥是我们最常听到无机营养，其中有N肥、P肥和K肥等等；有机营养主要指糖类、脂类、各种氨基酸等。这些营养物质溶于水后称为溶质。人吸收营养是通过嘴把食物吃到胃里，而细胞吸收溶质时，溶质要穿过细胞膜这道障碍。这一过程是如何进行的呢？首先让我们近距离观察一下细胞膜的结构。,细胞膜的立体结构,基本成分：蛋白质（外在蛋白和内在蛋白）、脂类和糖,糖,膜外,膜内,细胞膜溶质转运途径的示意图,细胞吸收矿质营养的途径,转运蛋白,通道运输（通道蛋白）载体运输泵运输,简单扩散：O2、CO2等气体及其它脂溶性物质的过膜方式，从高浓度一侧向低浓度一侧的扩散，不消耗能量,胞饮作用,(载体蛋白),一、通道运输途径,专一扩散通道（是某些阴离子，阳离子，非电解质，水等的主要过膜方式）电压门控通道（如叶绿体的保卫细胞，膜内外电压差高于100mV时，K+通道打开，K+进入细胞）配体门控通道（某些阳离子，如激素配体通道）机械压力门控通道（某些阳离子、如干旱时K+通道打开）,二、载体运输途径,1.单向运输载体（顺化学梯度转运）：能够催化分子或离子单方向地跨质膜运输。,同向运输器（主要是阴离子和大多数营养物质）逆向运输器（主要是阳离子）,2.次级主动转运（依靠H+、K+或Na+提供离子浓度差）,2.同 向 与 逆 向 运输,同向运输,逆向运输,A,离子,B,离子,膜外,膜内,二、载体运输途径,三、泵运输途径（初级主动运输）,1.质子泵（HATP酶）2.钙泵,转运蛋白与膜内的阳离子M+结合，并被ATP磷酸化，导致构型发生变化，将阳离子M+暴露于膜外，使其自由扩散。然后释放磷酸根于细胞质，恢复转运蛋白的原始构型。,四、胞饮作用,胞饮作用是细胞通过膜的内折从外界直接摄取物质进入细胞的过程。,一、根部对溶液中矿质元素的吸收1离子通过交换吸附在根部细胞的表面（H和HCO3）2离子进入根的内部：共质体途径和质外体途径3离子进入导管：a.被动扩散b.主动运输,第三节植物体对矿质元素的吸收,细胞吸附的离子具有可以交换的性质。,细胞途径,质外体途径,二、影响根部吸收矿质元素的条件,1温度,过高,过低,酶失活、膜透性增大,吸收下降,代谢慢、细胞粘性增大,吸收下降,2通气状况,增加有氧呼吸,吸收加快,ATP增加,3溶液浓度,一定范围内,（外 内）,吸收加快,增加,浓度过大,（外 内）,吸收受阻或烧苗,4pH对土壤矿质元素有效性的影响 N、P、K、S、Ca、Mg、在土壤pH为中性时有效性最大，Mn、B、Cu、Zn等微量元素在微弱酸性时有效性最大。pH过高或过低都影响它们的有效性。PH中性是对大多数矿质元素溶解有利的。,二、影响根部吸收矿质元素的条件,1根外营养，又称叶片营养2优点：a.适合生育后期追肥，因为后期根系吸肥力衰退。b.易被土壤固定的矿质元素，可用此法。C.补充微量元素，效果快，用量省。,三、植物地上部分对矿质元素的吸收,一、矿质元素运输的形式N：主要以氨基酸和酰胺形式运输，少数以NO3 P：主要以PO43形式运输，少数以有机磷S：主要以SO42形式运输，少数以蛋氨酸和谷胱甘肽形式运输金属离子（K+、Na+）:以离子形式运输,第四节矿质元素在植物体内的运输和分布,二、运输的途径,1根导管,茎导管,叶导管,随蒸腾流单向运输,2根导管,茎筛管,叶或根,可双向运输,1可再利用元素：如果进入一个植株器官的矿质元素又可运输到其它组织和器官，这种元素就称为可再利用元素。特点：优先分配给新组织，所以老叶先出现缺素症状,三、矿质元素在体内的分布,分为两类,以离子形式存在的矿质元素（K、Na+）,形成不稳定化合物（N、P、Mg）,如N：根中以NO3吸收,硝酸还原酶,NO2,NH4,氨基酸（易移动）,2不可再利用元素：从根系进入植株器官后，不能再次运输的元素。S,Ca,Fe,Mn,B形成难溶稳定的化合物。特点：在老组织中积累，所以新叶先出现缺素症状,三、矿质元素在体内的分布,一、作物需肥规律1不同作物对矿质元素需求种类不同原因：a.需求部位不同：叶、茎、果b.不同元素生理作用不同如：禾谷类：前期施N肥，后期施P、K肥促粒块根、块茎类：施K肥，促进地下糖分积累叶菜类：施N肥，促叶肥大豆科：少N，有固氮作用，多施P、K肥,第六节合理施肥的生理基础,2同一作物不同时期需肥不同,时期：,种子萌发,苗期,开花结实,成熟衰老,需肥量：,不需肥,逐渐增多,最多,停止吸收,3最高生产效率期（营养最大效率期）,施肥的营养效果最好，增产最多的时期。,二、合理施肥的指标,1形态指标：相貌、叶色2生理指标：a.营养元素含量：叶片，见书54页N、P、K的临界浓度b.酰胺含量：多余的N以酰胺形式贮存，有酰胺存在说明不缺N c.酶活性：某些矿质元素是酶的激活剂，缺乏时酶活性下降。如：缺Mo时，硝酸还原酶活性下降。,
