植物的营养成分.ppt
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1、1,第一章植物营养与施肥原则 第一节 植物的营养成分,主要内容基本要求植物体的组成成分了解植物的必需营养元素掌握植物的有益元素了解,2,一 植物体的组成成分,3,一 植物体的组成成分,4,(二)、影响植物体内矿质元素种类和 含量的因素1.遗传因素如:禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等。2.环境条件(生长环境)如:盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多。,一 植物体的组成成分,5,(一)、植物必需营养元素的标准及种类1 标准(Arnon&Stout,1939)(定义)(1)这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺
2、少该元素,植物就不能完成其生活史必要性(2)这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时,植物会表现出特有的症状,只有补充这种元素后症状才能减轻或消失专一性(3)这种元素必须直接参与植物的代谢作用,对植物起直接的营养作用,而不是改善环境的间接作用直接性2 种类和含量目前已确认的有17种,二 植物的必需营养元素,6,1987 镍 Ni1.1,确定年份最早1800最早,7,(二)、必需营养元素的分组和来源C、H、O 天然营养元素 非矿质元素 来自空气和水大量元素N、P、K 植物营养三要素(0.1%以上)或肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素矿质元素微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、来自土壤(0.
3、1%以下)B、Mo、Cl、(Ni)(S部分来自空气),二 植物的必需营养元素,8,植物养分来源示意图,二 植物的必需营养元素,9,(三)、必需营养元素的主要功能第一类:C、H、O、N、S1.组成有机体的结构物质和生活物质2.组成酶促反应的原子基团第二类:P、B、(Si)1.形成连接大分子的酯键2.储存及转换能量第三类:K、Mg、Ca、Mn、Cl1.维护细胞内的有序性,如渗透调节、电性 平衡等,二 植物的必需营养元素,10,2.活化酶类3.稳定细胞壁和生物膜构型第四类:Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1.组成酶辅基2.组成电子转移系统,植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的外部形态表现出来。而当植
4、物缺乏或过量吸收某一元素时,会出现特定的外部症状,这些症状统称为“植物营养失调症”,包括“营养元素缺乏症”和“元素毒害症”。,水稻缺铁,水稻铁毒,二 植物的必需营养元素,11,(四)、必需营养元素间的相互关系1.同等重要律植物必需营养元素在植物体内的 数量不论多少都是同等重要的生产上要求:平衡供给养分2.不可代替律植物的每一种必需营养元素都有 特殊的功能,不能被其它元素所 代替生产上要求:全面供给养分,二 植物的必需营养元素,12,(一)、有益元素的概念 某些元素适量存在时能促进植物的生长发育;或者是某些特定的植物在某些特定条件下所必需的,这些类型的元素称为“有益元素”,也称“农学必需元素”。
5、,三 植物的有益元素,13,(二)、有益元素在植物体内的含量、分布和形态,三 植物的有益元素,14,(三)、有益元素的生理功能,三 植物的有益元素,15,硅主要通过在叶表皮层沉积而影响叶片的直立度(Marschner H,高等植物的矿质营养,2001)。施硅能改善水稻株型,使叶与茎夹角减小,叶片挺立(冯元琦,2000;管恩太等,2000),使稻田通风透光,提高光合效率。,三 植物的有益元素,16,本节小结:,植物体的组成成分植物的必需营养元素(掌握)植物的有益元素,17,本节复习题:1.影响植物体中矿质元素含量的因素主要是 遗传因素和 环境条件。2.植物必需营养元素的判断标准可概括为 必要 性
6、、专一 性和 直接 性。3.植物必需营养元素有 17 种,其中 NPK 称为植物营养三要素或肥料三要素。4.植物必需营养元素间的相互关系表现为同等重要 和 不可代替。5.植物的有益元素中,Si 对于水稻、Na 对于甜菜、Co 对于豆科作物、AI 对于茶树均是有益的。,18,第二节 植物对养分的吸收,主要内容基本要求 养分离子向根部迁移 了解 植物根系对养分的吸收 掌握 根对有机态养分的吸收 了解 植物叶部对养分的吸收 掌握,19,吸收的含义:植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分确切的吸收指养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程根系对养分吸收的过
7、程包括:1.养分向根表面的迁移2.养分进入质外体3.养分进入共质体,20,(1.截获 2.质流 3.扩散),一、土壤养分向根表面迁移,植物根获取土壤养分的模式图,21,(一)截获(Interception)1.定义:是指植物根系在生长过程中直接接触养分 而使养分转移至根表的过程。2.实质:接触交换3.数量:约占1,远小于植物的需要,(二)质流(Mass flow)1.定义:是指由于水分吸收形成的水流而引起养分 离子向根表迁移的过程。2.影响因素:与蒸腾作用呈正相关 与离子在土壤溶液中的溶解度呈正相关,一、土壤养分向根表面迁移,22,(三)扩散(Diffusion)1.定义:是指由于植物根系对养
8、分离子的吸收,导 致根表离子浓度下降,从而形成土体根 表之间的浓度梯度,使养分离子从浓度高 的土体向浓度低的根表迁移的过程。2.影响因素:土壤水分含量 养分离子的扩散系数:NO3-K+H2PO4-土壤质地 土壤温度,一、土壤养分向根表面迁移,23,问题:植物的大量矿质元素各通过什么途径迁移到根系表面?,1.截获:钙、镁(少部分)2.质流:氮(硝态氮)、钙、镁、硫3.扩散:氮、磷、钾,24,(一)质外体和共质体的概念对于植物的吸收和运输而言,植物体可以分为二部分:1.质外体(Apoplast)指细胞原生质膜以外的空间,包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。2.共质体(Symplast)指原生质膜以内
9、的物质和空间,包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。胞间连丝相邻细胞之间的原生质丝,是细胞之间物质运输的主要通道。,二、植物根系对离子态养分的吸收,25,Apoplast:cell walls filled with air&water,二、植物根系对离子态养分的吸收,26,(二)养分进入质外体由于质外体与外界相通,养分离子能以质流、扩散或静电吸引的方式自由进入质外体也被称作自由空间(也称表观自由空间AFS或外层空间)自由空间是指根部某些组织或细胞能允许外部溶液通过自由扩散而进入的那些区域,包括细胞间隙、细胞壁到原生质膜之间的空隙,二、植物根系对离子态养分的吸收,27,(三)养分进入共质体养分需
10、要通过原生质膜才能进入共质体原生质膜的特点:具有选择透性的生物半透膜原生质膜的结构:“流动镶嵌模型”,生物膜的流动镶嵌模型,二、植物根系对离子态养分的吸收,28,原生质膜是一个 具有精密结构的屏障,对不同的物质具有 不同的透性。一些 亲脂性非极性分子或不带电的极性小分子能溶于双层磷脂层中,因而能以扩散的形式透过质膜。而极性大分子或带电离子则要借助膜上的某些物质才能透过。这种借助膜上物质进行穿透的过程叫运输(transport)。对植物而言,习惯上也叫吸收(absorption)。,二、植物根系对离子态养分的吸收,29,1.被动吸收(passive absorption)定义:膜外养分顺浓度梯度
11、(分子)或电化学势梯度(离子)、不需消耗代谢能量而自发地(即没有选择性地)进 入原生质膜的过程。,二、植物根系对离子态养分的吸收,离子(分子)的运输动力来自膜间的电化学势(浓度)梯度,当膜两边的电化学势(浓度)梯度相等时,离子(分子)达到动态平衡,净吸收停止。,30,Driving forces for membrane transport:concentration differences,Molecules will diffuse until the concentration is the same everywhere,Rob Reid,2004,运输动力:,31,2.主动吸收(ac
12、tive absorption)定义:膜外养分逆浓度梯度(分子)或电化学势梯度(离子)、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。,二、植物根系对离子态养分的吸收,32,Driving forces for membrane transport:metabolic energy,Rob Reid,2004,运输动力:,33,机理(1)载体解说 载体(carrier)指生物膜上存在的能携带离子通过膜的大分子。这些大分子形成载体时需要能量(ATP)。载体对一定的离子有专一的结合部位,能有选择性地携带某种离子通过膜。,二、植物根系对离子态养分的吸收,34,(2)离子泵假说(Hodges,19
13、73)离子泵(ions bump):是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶,它能逆电化学势将某种离子“泵入”细胞内,同时将另一种离子“泵出”细胞外。,二、植物根系对离子态养分的吸收,35,3.主动吸收与被动吸收的判别区别:是否逆电化学梯度 是否消耗代谢能量 是否有选择性,二、植物根系对离子态养分的吸收,36,(一)植物可吸收的有机态养分的 种类含氮:氨基酸、酰胺等含磷:磷酸己糖、磷酸甘油酸、卵磷 脂、植酸钠等其它:RNA、DNA、核苷酸等,三、植物根系对有机态养分的吸收,37,(二)、叶部营养的特点叶部营养具有较高的吸收转化速率,能及时满足植物对养分的需要用于及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件
14、或根部受损而造成的营养不良叶部营养直接促进植物体内的代谢作用,如直接影响一些酶的活性用于调节某些生理过程,如一些植物开花时喷施硼肥,可以防止“花而不实”,四、叶部对养分的吸收,38,3.叶部喷施可以防止养分在土壤中固定问题:叶部营养可否代替根部营养?,对于微量元素,是常用的一种施用手段对于大量元素,只能作为根际营养的补充,叶面施肥的局限性:叶面施肥的局限性在于肥效短暂,每次施用养分总量有限,又易从疏水表面流失或被雨水淋洗;有些养分元素(如钙)从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难,喷施的效果不一定好。因此,植物的根外营养不能完全代替根部营养,仅是一种辅助的施肥方式,适于解决一些特殊的植物营
15、养问题。,四、叶部对养分的吸收,39,(五)、叶面肥概述叶面肥的含义狭义凡是喷在叶片上能为植物提供营养元素的物质广义凡是喷在叶片上能对植物起营养作用或生理调节作用的物质2.叶面肥的作用与效果 在中、低等肥力的土壤上喷施:大田作物平均增产 510;果树增产515;蔬菜增产20303.叶面肥的优点针对性强、肥效好、避免土壤固定和淋溶、省肥方便,四、叶部对养分的吸收,40,4.叶面肥的分类纯营养型:主要包括氮、磷、钾和微量元素生长调节剂型:不属肥料,但可调节植物新陈代谢,促进生长发育,增加产量营养与生长调节剂综合型5.叶面肥的种类市场上产品繁多,多数是由纯营养型和生长调节剂型配比制成。6.影响叶面肥
16、使用效果的因素环境因素、叶面肥质量和使用技术的影响,具体使用时,除了参阅说明书,新选用的品种最好通过试验,以确定其效果和最佳使用技术。,41,复习题:1.植物根系吸收养分的全过程可人为地分为养分 向根表的迁移、进入质外体 和 进入共质体 等三个阶段2.土壤中的养分一般通过 截获、扩散 和 质流 等三种途径迁移至植物根系表面。3.被动吸收和主动吸收的区别在于:浓度梯度或电化学势梯度 代谢能量 选择性 被动吸收 顺 不需要 无 主动吸收 逆 需要 有4.我们学过的主动吸收的机理有 载体学说 和 离子泵学说。5.植物吸收有机态养分的意义在于 提高养分的利用率 和 减少能量消耗。6.叶部施肥的特点是
17、养分利用率高、肥效迅速 和 防止养分土壤固定。7.在植物营养中 土壤施肥 是主要方式,叶面施肥 是辅助 手段,42,THANK YOU!,The end,43,44,主要内容 基本要求养分的短距离运输了解养分的长距离运输了解养分的再利用了解,第三节 植物体内物质的运输,45,吸收了的养分的去向:1.在原细胞被同化,参与代谢或物质形成,或积累在液泡中成为贮存物质 2.转移到根部相邻的细胞3.通过输导组织转移到地上部各器官4.随分泌物一道排回介质中,46,含义:也称横向运输,是指介质中的养分沿根表皮、皮层、内皮层到达中柱(导管)的迁移过程。由于其迁移距离短,故称为短距离运输。,一 养分的短距离运输
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