《微量元素》课件.ppt
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1、,第六章 微量营养元素与施肥,第一节 植物铁的营养 第二节 植物硼的营养 第三节 植物锰的营养 第四节 植物铜的营养 第五节 植物锌的营养 第六节 植物钼的营养 第七节 植物氯的营养 第八节 植物微量元素营养的诊断 第九节 微量元素肥料,重点:1 各种微量营养元素的主要营养功能。2 各种微量营养元素缺乏和中毒的形态鉴定。3 主要微肥的性质和合理施用技术。,难点:各种微量营养元素在不同土壤中转化及其生物有效性。,复习,1、钙、镁、硫在植物体内的生理功能及其缺素症状。2、钙、镁、硫被植物吸收的形态与方式。3、施用石灰肥料对土壤与植物有何影响。4、钙、镁、硫肥的主要种类和施用技术。,铁,Iron,第
2、一节,一、植物体内铁的含量和分布二、铁的吸收三、铁的营养功能四、植物缺铁及其对缺铁的反应五、亚铁的毒害,大多数植物的含铁量在100-300mg/kg(干重)之间,且随植物种类和植株部位而有差异。蔬菜作物含铁量较高,水稻、玉米的相对较低。豆科植物含铁量比禾本科植物高。不同植株部位铁含量也不相同,如禾本科植物秸秆中铁含量要要高于籽粒。分布:80%的铁分布在植物绿色部分,特别是叶绿体内。,一、植物体内铁的含量和分布,Fe2+是植物吸收的主要形态,螯合态铁也可被吸收,而Fe3+在高条件下溶解度很低,大多数植物都很难利用。植物吸收铁受多种离子的影响,Mn2+、Cu2+、Mg2+、K+、Zn2+等,它们与
3、Fe2+有明显的竞争作用。当 Fe2+被根吸收后,大部分在根细胞中被氧化为Fe3+,并被柠檬酸螯合,通过木质部被运输到地上部。,二、植物对铁的吸收,在多种植物体内,大部分铁存在于叶绿体中。铁不是叶绿体的组分,但合成叶绿素必须有铁存在。铁在植物体内移动性很小,植物缺铁常在幼叶上表现出失绿症。铁与光合作用有密切的关系。它不仅影响光合作用中的氧化还原系统,而且参与光合磷酸化作用,直接参与CO2还原过程。,三、铁的营养功能,(一)叶绿素合成所必需,供铁对燕麦叶片中叶绿素含量的影响,(二)参与体内氧化反应和电子传递,氧还反应与电子传递的实质是三价的铁离子和二价的亚离子之间的化合价变化和电子得失。铁血红素
4、和铁血红素蛋白;固氮酶中的钼铁蛋白和铁氧还蛋白;根瘤中的豆血红蛋白等,这些不同种类的含铁蛋白,作为重要的电子传递或催化剂,参与植物体内多种代谢活动。,Fe3+e-Fe2,在氧化磷酸化过程中,电子传递是在多种特殊物质的参与下完成的。其中铁氧还蛋白和细胞色素类都是含铁的重要化合物。,铁是一些与呼吸作用有关酶的成分。如:细胞色素酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等都含有铁。,三、铁的营养功能,(三)参与植物呼吸作用,植物缺铁总是从幼叶开始,典型症状是叶片的叶脉间出现失绿症,叶片上叶脉深绿而脉间黄化,黄绿相间明显;严重缺铁时,叶片出现坏死斑点,并且逐渐枯死。植物的根系形态会出现明显的变化如:根的生长受阻,产生
5、大量根毛等。植物缺铁时根中可能有有机酸积累,其中主要是苹果酸和柠檬酸。,四、植物缺铁及其对缺铁的反应,水稻:新叶脉间失绿,叶脉绿色,呈条纹状,老叶保持绿色。,大麦,缺铁的大麦(水培)下部叶色绿,渐次向上褪淡,新叶全部黄化,玉米:新叶黄化,脉间失绿,呈清晰的条纹叶,老叶仍保持绿色。,玉米,新生叶片黄化,中部叶片叶脉间失绿,呈清晰的条纹伏,但是下部叶片仍保持绿色。,玉米,从下而上,脉间均匀黄化失绿,大豆:新叶叶脉黄绿色,脉间黄化,中部叶片两边叶缘由外向内逐渐变黄。,大豆,新叶脉间黄化,老叶仍保持绿色,菜豆,黄化,叶脉仍保持绿色,茄子:新叶基部首先黄化呈金黄色,向叶柄部发展,叶前端可见残留浅绿色,叶
6、脉紫色。,番茄上叶黄化,叶脉仍绿,黄瓜,茄子叶脉仍绿下为正常叶,芹菜,芜菁叶脉仍绿,草莓缺铁时一般不发生黄化,如照片所示尽管叶缘已枯死,但黄化的程度则较低,新叶的叶色也只是稍淡而已.,草莓,西瓜,在腋芽部发生的缺铁症状,严重时由顶端的叶缘部开始枯死.,樱草,叶缘及脉间均匀黄化失绿,绣球,因缺铁而造成的顶端幼叶黄化失绿,玫瑰,顶端幼叶变成黄白色,葡萄:枝梢叶片黄白,叶脉还有绿色,新叶生长缓慢,老叶仍保持绿色。果实色浅粒小,基部果粒发育不良。,梨树,顶端幼叶黄化失绿,梨树,脉间均匀失绿,缺铁柑桔(蜜柑)植株,柑桔(脐橙)缺铁叶片,在排水不良的土壤和长期渍水的水稻土上经常会发生亚铁(Fe2+)中毒现
7、象。当水稻叶片中亚铁含量300mg/kg时,可能出现铁的毒害作用。铁中毒的症状表现为老叶上有褐色斑点,根部呈灰黑色,易腐烂。防治的方法是:适量施用石灰,合理灌溉或适时排水晒田等。也可选用优良品种。,五、亚铁的毒害,豌豆叶上布满大小不一的棕褐色斑点,铁缺乏1 顶端或幼叶失绿黄化;2 脉间失绿发展至全叶淡黄白色;3 根系发育差,豆科根瘤少。,铁过量叶色暗绿,叶尖及边缘焦枯,脉间有褐斑。,小结,第二节,硼,Boron,一、硼的特点二、植物体内硼的含量和分布三、硼的吸收和运输四、硼的营养功能五、植物缺硼的表现,1、硼不是酶的组成,不以酶的方式参与营养生理作用。2、硼对植物具有特殊的营养功能。3、硼酸盐
8、很象磷酸盐,能和糖、醇和有机酸中的OH-反应形成硼酸酯。硼酸是很弱的酸。,一、硼的特点,植物体内硼的含量变幅为2mg/kg-100mg/kg。一般双子叶植物的需硼量比单子叶植物高。,二、植物体内硼的含量和分布,植物体内硼的分布规律是:繁殖器官高于营养器官;叶片高于枝条,枝条高于根系。硼比较集中的分布在子房、柱头等器官中。硼常牢固地结合在细胞壁结构中,在植物体内相对来说几乎是不移动的。,二、硼在植物体内的含量、分布,不同作物对硼需要量不同:需硼较多的作物有:苜蓿、甜菜、箩卜、卷心菜、花椰菜、油菜、苹果;需硼中等的作物有:棉花、烟草、番茄、甘薯、花生、胡萝卜、莴苣、桃、梨;需硼较少的作物有:水稻、
9、大麦、小麦、玉米、大豆、豌豆、马铃薯、亚麻、柑桔。,Response of different B efficient cultivars to B deficiency,9589,9118,95105,9141,同一作物不同品种对硼需求量不同硼营养基因型差异,三、硼的吸收与运输,吸收形态:主要为分子态H3BO3吸收方式:被动吸收运输:绝大多数植物依赖蒸腾作用拉力沿木质部向上运输,硼在韧皮部中难以移动,缺硼症状先出现在幼叶。少数以山梨醇、甘露醇、半乳糖醇等多元醇为光合作用初级运输物的植物中,硼可以与多元醇形成络合物而在韧皮部中自由运输,如:樱桃、苹果、梨 等,缺硼症状先出现在老叶。,硼能促进糖
10、的运输的原因是:(1)合成含氮碱基的尿嘧啶需要硼,而UDPG是蔗糖合成的前体。(2)硼直接作用于细胞膜,从而影响蔗糖韧皮部装载。(3)缺硼容易生成胼胝质,堵塞筛板上的筛孔,影响糖的运输。供硼不足时,大量碳水化合物在叶片中积累,使叶片变厚、变脆,甚至畸形。植株顶部生长停滞,生长点死亡。,四、硼的营养功能,(一)促进体内碳水化合物的运输和代谢,硼在葡萄糖代谢中有调控作用,1-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖,进入以糖酵解为主的代谢途径,进入以磷酸戊糖为主的代谢途径,+B,-B,(一)促进体内碳水化合物的运输和代谢,(二)参与半纤维素及有关细胞壁物质的合成硼酸与顺式二元醇可形成稳定的脂类。,+,+,单脂,
11、单脂,双脂,双脂,硼酸,油菜悬洋浮培养细胞壁形成的影响。左图为硼高效品种细胞壁荧光清晰,发育完全,右图为硼低效品种,细胞桔红色,未形成细胞壁。,缺硼最明显的反应之一是主根和侧根的伸长受抑制,甚至停止生长,使根系呈短粗从枝状。南瓜供硼的试验表明,缺硼对根伸长的影响很大。缺硼时,细胞分裂素合成受阻,而IAA却大量积累。IAA积累原因:1、缺硼酚类化合物累积IAA氧化酶活性降低;2、缺硼时IAA的扩散和运输受阻。,(三)促进细胞伸长和细胞分裂,硼能促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长,减少花粉中糖的外渗。植物缺硼抑制了细胞壁的形成,花粉母细胞不能进行四分体分化,花粉粒发育不正常。油菜“花而不实”、棉花的
12、“蕾而不花”以及小麦的“穗而不实”均为缺硼所致。,(四)促进生殖器官的建成和发育,硼与顺式二元醇可形成稳定的复合体,从而改变许多代谢过程,包括木质素的生物合成。硼还对多酚氧化酶所活化的氧化系统有一定的调节作用。缺硼时,多酚氧化酶活性提高,将酚氧化成黑色醌类化合物,使作物出现病症。如甜菜“腐心病”和花椰菜的“褐心病”等。,(五)调节酚的代谢和木质化作用,硼供应充足时,能改善碳水化合物的运输,为根瘤菌提供更多的能源物质。,(六)提高豆科作物根瘤菌的固氮能力,硼的营养功能,此外,硼还能促进核酸和蛋白质的合成及生长素的运输。硼影响尿嘧啶的合成,植物缺硼的第一个变化是含量减少,随后植物就停止生长。,植物
13、缺硼的共同特征为:1、茎尖生长点生长受抑制,严重时枯萎,甚至死亡。2、老叶叶片变厚变脆、畸形,枝条节间短,出现木栓化现象。3、根的生长发育明显受阻,根短粗兼有褐色。4、生殖器官发育受阻,结实率低,果实小、畸形,缺硼导致种子和果实减产。,五、植物缺硼的表现,对硼比较敏感的作物会出现许多典型症状,如甜菜“腐心病”、油菜“花而不实”、棉花的“蕾而不花”、花椰菜的“褐心病”、小麦的“穗而不实”、芹菜的“茎折病”、苹果的“缩果病”等。硼在植物体内的运输明显受蒸腾作用的影响,硼中毒的症状多表现在成熟叶片的尖端和边缘。,植物缺硼的表现,小麦:花不能受粉,颖壳张开,麦穗透亮。,大麦:(蜡熟期)正常(左)的穗大
14、,籽实饱满,穗头弯垂;缺硼(右)的麦穗直立,瘦小,颖壳和麦芒紧抱穗轴,干瘪。,棉花缺硼,缺硼棉株的顶部症状叶片卷曲皱缩,杈枝多,呈簇生状。,正常,缺硼,棉花:叶片卷曲皱缩,叶柄上出现暗绿色或褐色环带。,油菜:顶端持续开花,花期延长,荚果少而不结实。,出现“翻化”,“多头”现象,油菜:顶端持续开花,花期延长,荚果少而不结实。,正常,缺硼,玉米:上部叶片组织变薄呈白色透明的条纹。,玉米:正常与缺硼玉米的雄穗(水培)缺硼(右)的雄花显著退化变小以致萎缩。,缺硼果穗扭曲变形,多空行和瘪粒。,玉米,大豆,大豆:正常与缺硼的大豆根系(黑龙江,甘南潜育性草甸土),黄瓜:果实开裂,有黄白色分泌物。,黄瓜,甜菜
15、:块根中出现黑色坏死组织。,轻度缺硼 严重缺硼,番茄,胡萝卜,萝卜缺硼,引起的叶缘黄化,根的生长量减少,萝卜 缺硼,引起的根表黄化,凸凹不平,萝卜,严重缺硼,严重缺硼,后期缺硼,轻度缺硼,辣椒,芹菜根系,豌豆,芜菁,空心,纤维化,先“腐烂”而后有空心,玫瑰,新叶上产生不太明显的黄化并硬化.叶小易落蕾,开花不充分,茶树,上端生长点停止生长,柑桔:果实小,瓤瓣发育不全并干缩。,苹果缺硼,果实畸形,果皮出现皱缩或裂缝,硼过量的症状叶尖及边缘发黄焦,叶片上出棕褐色坏死斑块。,大豆,番茄,黄瓜,芥菜,马铃薯,茄子,轻度 严重,小芜菁,叶用莴苣,温柑,硼缺乏1 茎尖、根尖生长停止或萎缩死亡;2 叶片肥厚,
16、粗糙,发皱卷曲,呈失水似的凋萎;3 茎基部肿胀;4 花而不实,蕾花脱落,花期延长;5 根发褐,豆科根瘤少,硼过量叶尖及边缘发黄焦,叶片上出现棕褐色坏死斑块。,小结,第三节,锰,Manganese,一、植物体内锰的含量和分布二、锰的营养功能三、植物缺锰与锰中毒的症状,一、植物体内锰的含量和分布,201000mg/kg与作物种类、生育期有关,几种作物体内锰的含量(mg/kg),一、植物体内锰的含量和分布,植物体内锰的含量高,变化幅度大:,植物体内锰的含量高,变化幅度大,其原因可能是:1、锰的吸收受植物代谢作用的控制,其它阳离子,尤其是Mg2+能降低植物对Mn2+的吸收;2、植物吸锰常受环境条件的影
17、响,尤其是土壤pH有明显的作用;3、植物各生育期以及各器官中锰的含量有较大的变化 植物主要吸收的是Mn2+,它在植物体内移动性不大。,植物含锰量与土壤pH的关系,在光合作用中,锰参与水的光解和电子传递。锰是维持叶绿体结构所必需的元素。锰能控制细胞液的氧化还原电位,从而调控植物体中Fe3+和Fe2+的比例。,H2O 2H+2e-+1/2O2,光叶绿体,Mn2+,Cl-,二、锰的营养功能,(一)直接参与光合作用,锰对呼吸作用有重要意义。在三羧酸循环中,Mn2+可以活化许多脱氢酶。锰作为羟胺还原酶的组分,参与硝态氮的还原过程。锰是核糖核酸聚合酶、二肽酶、精氨酸酶的活化剂,促进肽与蛋白质的合成。在各种
18、植物体中都有含锰的超氧化物歧化酶(Mn-SOD),能够稳定叶绿素及保护光合系统免遭活性氧毒害。锰还能在吲哚乙酸(IAA)氧化反应中提高吲哚乙酸氧化酶的活性,(二)多种酶的活化剂,锰对生长素促进胚芽鞘生长的效应有刺激作用。此外,锰对维生素的形成及加强茎的机械组织有良好作用。锰对根系生长也有影响。,(三)促进种子萌发和幼苗生长,植物缺锰时,症状从新叶开始,叶脉间失绿,出现褐色或灰色斑点,逐渐连成条状,叶脉保持绿色。严重时叶片失绿坏死。典型症状:燕麦“灰斑病”、豌豆“杂斑病”、棉花和菜豆“皱叶病”。缺锰植株往往有硝酸盐累积。在成熟叶片中锰的含量为10-20mg/kg(干重)时,即接近缺锰的临界水平。
19、,三、植物缺锰与锰中毒的症状,水稻,叶脉间断失绿,出现棕褐色小斑点,严重时斑点连成条状,扩大成斑块。,大麦,下部叶片的叶脉间先黄化后变褐.由于生成褐色的条纹,又称之为褐条纹症,菜豆,蚕豆子叶中心出现不同程度的棕色病斑,大豆,大豆,这是缺锰的大豆植株,新叶失绿,中下部叶片脉间失绿,皱缩,并有褐色小斑点。,大豆,新叶及上部叶片的叶脉间首先黄化,进而出现茶褐色的点状坏死该坏死,变成褐色后将扩展至全叶,马铃薯,番茄,胡萝卜,黄瓜,茄子,叶用莴苣,甜瓜,叶缘黄白化,继而由叶尖开始变褐,玫瑰,新叶上产生比缺铁稍弱的黄化,并且其中脉及支脉周围仍留有较明显的绿色,植物含锰量超过600mg/kg时,就可能发生毒
20、害作用。老叶边缘和叶尖出现许多棕褐色焦枯的小斑,并逐渐扩大。锰中毒会诱发棉花和菜豆发生缺钙(皱叶病)。锰过多也易出现缺铁症状.,锰中毒,菜豆,番茄,黄瓜,马铃薯,茄子,小芜菁,羽衣甘蓝,锰中毒 老叶边缘和叶尖出现许多棕褐色焦枯的小斑,并逐渐扩大。与缺锰不同的是,不出现失绿现象。,锰缺乏 症状从新叶开始,叶脉间失绿,出现褐色或灰色斑点,逐渐连成条状。严重时叶片失绿坏死。,小结,第四节,铜,一、植物体内铜的含量和分布二、铜的营养功能三、植物缺铜与锰中毒的症状,Copper,一、植物体内铜的含量和分布,大多数植物的含铜量在 5-25mg/kg,多集中于幼嫩叶片、种子胚等,而茎杆和老熟叶片中较少。在叶
21、细胞的叶绿体和线粒体中都含有铜,约有70%的铜结合在叶绿体中。铜在叶绿体中和蛋白质结合起到稳定叶绿素的作用。根系尤其是根尖中铜的含量往往比低上部高。铜在植物体内的移动性取决于铜的营养水平。,铜以酶的方式积极参与植物体内氧化还原反应,并对呼吸作用有明显的影响。铜是许多氧化酶的成分,或是某些酶的活化剂。如细胞色素氧化酶、多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶、吲哚乙酸氧化酶等都是含铜的酶。铜也能催化脂肪酸的去饱和作用和羧基化作用。,二、铜的营养功能,(一)参与体内氧化还原反应,(二)构成铜蛋白并参与光合作用 铜在叶绿体中含量较高,与色素形成配合物,对叶绿素和其它色素有稳定作用。现已知含铜蛋白质有三种:质体蓝素
22、;非蓝色蛋白质;多铜蛋白质。在光系统I中,可通过铜化合价的变化传递电子;光合系统II中的质体醌的生成也必需铜。,二、铜的营养功能,(三)超氧化物歧化酶(SOD)的重要组分 铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)是所有好氧有机体所必需的。,二、铜的营养功能,(四)参与氮素代谢,影响固氮作用 在复杂的蛋白质形成过程中,铜对氨基酸活化及蛋白质合成有促进作用。铜也可能是共生固氮过程中某些酶的成分。缺铜时豆科植物根瘤减少,固氮能力下降。,二、铜的营养功能,(五)促进花器官的发育 缺铜明显影响禾本科作物的生殖生长。麦类作物的分蘖数增加,秸秆产量高,但却不能结实。小麦孕穗期对缺铜敏感,表现为花药形成受阻而且
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