第13讲植物的矿质营养

第13讲植物的矿质营养走进高考第一关：教材关合作梳理知识体系植物的矿质营养必需矿质元素概念：除①________以外，主要由②________从③________中吸收的元素研究方法：④________，即在人工配制的培养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植物生长发育状况，若除去某一种矿质元素后⑤________，即说明该元素不是植物必需的；若⑥______这说明该元素是植物必需的种类大量矿质元素：（6种）⑦________微量矿质元素：（8种）⑧________根对矿质元素的吸收、运输和利用吸收部位：⑨________形式：⑩________方式：11________不仅需要细胞膜上12________的协助而且需要13________与吸水的关系：14________运输部位：导管过程：成熟区表皮细胞→随水通过根、茎导管→植物体各个器官动力：15________利用利用形式16________（如K+等）17________（如N、P、Mg等）可被再度利用，缺乏时19________部位先表现出症状18________（如Fe、Ca等）→只利用一次，缺乏时20________部位先表现出症状功能：组成生物体，调节生命活动合理施肥概念：根据植物的需肥规律：21________、22________施肥，以获得23________的结果原因不同植物对各种必需矿质元素的需要是24________同一种植物在不同生长发育时期对N、P、K等各种矿质元素的需要量也25________自我校对：①C、H、O②根系③土壤④溶液培养法⑤植物的生长发育仍然正常⑥除去某一种元素后，植物的生长发育不正常，且补充该元素后恢复正常状态⑦N、P、S、K、Ca、Mg⑧Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni⑨主要是根尖成熟区表皮细胞（叶也可吸收）⑩离子状态11主动运输12载体13消耗能量14两个相对独立的过程15蒸腾拉力16离子状态17形成不稳定化合物18形成难溶的稳定化合物19年老20幼嫩21适时地22适量地23少肥高效24不同的25不同解读高考第二关：考点关考点1植物必需的矿质元素一、判断元素的必需性的标准12病症，而且这种缺乏症是可以利用该种元素进行预防和恢复的。3因素的改变而产生的间接效果。二、确定植物必需矿质元素的基本方法1含有全部或部分矿质元素的营养液培养植物的方法。2物在营养液中生长发育的状况：如果除去某种矿质元素后，植物的生长发育仍然正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某种矿质元素后，植物的生长发育不正常，而补充这种矿质元素后，植物的生长发育又恢复正常的状态，就说明这种矿质元素是植物必需的矿质元素。例析1（2010·淮安调查）某人设计实验探究元素X是否属于必需矿质元素，其构思大致如下：本实验中甲组、乙组之间存在着空白对照，乙组中实验前（无X元素）与实验后之间存在着自身对照，两组对照中属于对照组的分别是（）ABCD解析：甲、乙组之间存在着空白对照，甲组不加任何实验处理作对照，乙组用缺少X元素的完全培养液培养幼苗为实验组。乙组中实验前（无X元素）与实验后（有X元素）之间存在自身对照，实验前为对照组，之后采用再添加X元素观察植物生长异常是否恢复作实验组。故答案为A。答案：A互动探究1-1为了确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，应采用的方法是（）ABCD解析：确定某种矿质元素是否是植物的必需元素，通过溶液培养法来研究。就是在人工配制的营养液中，除去或加入某一种矿质元素，然后观察植物在营养液中的生长发育状况：如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发育仍然正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发育不正常，而补充这种矿质元素后，植物的生长发育又恢复了正常状态，就说明这种矿质元素是植物必需的元素。答案：D互动探究1-2为确定某种元素是否为植物所必需，用缺少该元素的“完全营养液”进行培养，应该（）ABCD解析：植物体内的必需元素，是植物正常生长和发育所不可缺少的，一旦缺乏，植物体就会表现出相应的病症。要确定某元素是否为必需元素，就要在植物的全部营养元素中除去该元素，观察该植物是否出现缺乏症。土壤、沙土等基质中有可能含有该元素，所以只能用缺乏该元素的“完全营养液”培育该植物。答案：D考点2根对矿质元素的吸收12过程。3独立性：①根吸水的动力是蒸腾拉力和根细胞液与土壤溶液的浓度差，而吸收矿质元素的动力是呼吸作用产生的ATP②根以主动运输的方式吸收矿质元素，以渗透作用(属自由扩散)方式吸收水分③根对矿质元素的吸收有选择性，对水的吸收没有选择性。相关性：①矿质元素只有溶解在水中形成离子才能被吸收②矿质元素在植物体内是随着水的运输而到达植物体的各个部位③矿质元素被根细胞吸收以后，又会影响到细胞内外溶液的浓度，从而影响根对水分的吸收，远离根细胞的矿质元素离子也可以通过水扩散到根的周围。4遗传因素：不同生物DNA不同→载体种类差异性数目饱和性→选择性吸收氧气：主动运输过程所需要的ATP来自呼吸作用，为作物中耕松土，促进土壤的通气性，可以促进矿质元素的吸收，就是这个道理。水：矿质元素必须溶解在水里才利于大量吸收，土壤干旱时施肥的效果不佳。人们通常用增加或降低土壤含水量来控制作物对矿质元素的吸收，从而达到控制植物生长的目的。大量施肥后，不及时浇水，土壤溶液浓度过高，根细胞就会大量失水，影响植物的正常代谢，甚至造成植物死亡，即“烧苗”现象。土壤温度：土壤温度低，呼吸作用弱，不能提供足够的CO2和ATP，吸收效率就会下降；土壤温度低，根系生长缓慢，也会降低根的有效吸收面积。土壤pH：土壤pH对细胞膜上的载体的选择作用影响较大。一般在酸性条件下吸收阴离子较多，在碱性条件下吸收阳离子较多。土壤的pH还能改变土壤中无机盐的溶解度，从而影响根对矿质元素的吸收。不同植物对pH的要求不同，因此在温室中用培养液，要把培养液的pH调到最适值。例析2（2007·上海卷，40)请回答下列有关矿质元素吸收的问题。取四株大小与长势一致的番茄苗，分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中，然后将其中两株番茄幼苗的地上部分同时剪去。装置如下图。（1）实验中，向甲、丙两瓶持续充入空气，测量四只培养瓶内溶液中的K+含量，结果如下图。1）表示甲瓶溶液中K+含量变化的曲线图是_________________________。2）表示丁瓶溶液中K+含量变化的曲线图是_________________________。（2）植物吸收矿质元素的主要方式是___________________，这一观点可通过_____两装置的实验加以验证。（3）植物的地上部分为根提供__________，这一观点可通过________________两装置的实验加以验证。（4）经过一定时间后，如果甲瓶中的番茄幼苗出现了萎蔫现象，其原因可能是__________________________。解析：植物对土壤溶液中矿质离子的吸收是一个主动运输的过程，需要根细胞膜上载体的协助和细胞呼吸提供能量。首先需要澄清的干扰信息是植物的蒸腾作用可以促进水分和矿质离子在体内的运输，但不会影响矿质离子的吸收。审题如果考虑剪去地上枝叶后影响了蒸腾，进而影响K+的吸收，就会使思路陷入歧途。本题的核心条件涉及根的细胞呼吸是隐含信息。根细胞的正常呼吸必须要有氧气和地上部分提供有机物作能源物质，两个条件缺乏任何一个，都会影响具体内容分析，溶液中K+浓度变化反映了根吸收的情况。甲、乙之间的差异主要在于是否有氧气的供应，甲、丙之间的比较，主要在是否有能源物质。答案：（1）1）D2）B（2）主动运输甲、乙（或甲、丁）（3）能源物质甲、丙（或乙、丁）（4）因蒸腾作用失水，培养液浓度增高，大于根毛细胞液浓度，所以根毛细胞不能吸水点评：考查矿质代谢的基本知识，但在题目中渗透对照实验的设计思路，旨在考查学生能否根据知识之间的联系，根据实验的条件得出结论，或对实验现象作出解释。（应用级）互动探究2-1番茄种子萌发露出两片子叶后，生长出第一片新叶，这时子叶仍具有生理功能。对一批长出第一片新叶的番茄幼苗进行不同处理，然后放在仅缺N元素的营养液中进行培养，并对叶片进行观察，最先表现出缺N症状的幼苗是（）ABCD解析：植物的子叶中储存有大量的细胞分裂生长所需的物质，供幼苗生长，其中包括许多可移动的矿质元素，当把子叶剪除后，会影响幼苗的生长，幼苗会出现缺素症，如缺N症。选项C剪除最彻底，最先出现缺氮症。答案：C互动探究2-2对绿色植物来说，制约其吸收和运输矿质离子的因素有（）①土壤的透气状况②根细胞内细胞液浓度③植物的蒸腾作用④物种自身的遗传特性⑤渗透作用⑥光合作用ABCD解析：影响植物对矿质元素吸收的因素有呼吸作用和物种的遗传性（决定膜上载体的种类和数量），而影响植物体内矿质元素运输的因素是蒸腾作用。答案：D考点3矿质元素的运输和利用1①根尖成熟区表皮细胞→根导管→各器官②动力为蒸腾作用，随水分的运输到达植物的各部分2-分类可再利用的元素呈离子状态：如K+等形成不稳定化合物，如N、P、Mg等不可再利用的元素：形成难溶解的稳定化合物，如Fe、Ca等不同矿质元素在植物体内具有不同的代谢功能，所以缺乏不同的矿质元素会表现不同的缺乏症。当植物体缺乏游动元素（如K、N、P、Mg）时，由于K、N、P、Mg等元素在植物体可由衰老的部位（如老叶）向幼嫩的部位移动（如新叶）而被再度利用，因此，此时衰老的组织器官首先表现缺乏症；当植物体缺乏Ca、Fe等固定元素时，由于Ca、Fe等元素在植物体内不能移动，所以幼嫩的部分（如新叶）因Ca、Fe的含量低而易于首先表现缺乏症，即“缺游老叶老，缺固新叶黄”。当然植物体长期缺乏某种矿质元素时，植物体的不同部位都表现程度不同的缺乏症。例析3（2009·天津理综，6）某植株成熟叶正常，部分幼叶出现病态，用Ca(NO3)2根部施肥后幼叶恢复正常。下图是施肥后根尖成熟区细胞吸收Ca2+、NO-3和H2O的示意图，正确的是（）解析：施用Ca(NO3)2后幼叶的病态恢复正常，可知植物缺乏的矿质元素在体内形成了稳定的化合物，因此该植物开始缺乏Ca2+，施用Ca(NO3)2后对Ca2+的吸收会明显增加。施用Ca(NO3)2后，细胞外液浓度上升，根细胞吸水能力下降。随着Ca2+的吸收量的增加，细胞液浓度逐渐升高，吸水能力又逐渐上升。因此，总体变化是对Ca2+的吸收逐渐上升，对水的吸收能力先下降后上升，对NO-3的吸收变化不大。答案：C点评：以曲线为载体，深入考查了矿质元素在植物体内的存在方式以及植物细胞的吸水能力的影响因素。读图能力和对该部分基础知识的掌握是影响该题得分的主要因素。互动探究3-1某生物小组进行无土栽培实验，观察不同矿质元素对南瓜植株生长发育的影响。在4组单因素缺素培养实验中，他们观察到其中一组的表现为老叶形态、颜色正常，但幼叶颜色异常，呈黄白色。该组缺乏的元素是（）AKBPCMgDFe解析：Ca、Fe等矿质元素在植物体内形成稳定化合物，不可再利用。如果缺少这类元素，缺素症首先表现在幼嫩的组织。答案：D互动探究3-2与完全营养液培养的植物相比，缺乏Fe元素的营养液培养的植物会显出缺绿症状，当补充铁盐时，上述症状得以纠正，这说明（）ABFe2+的载体C构成叶绿素分子的必需元素DFe2+的吸收解析：补充铁盐，症状消失，则不是因为细胞缺少运输Fe2+的载体；叶绿素组成元素为C、H、O、N、Mg，无Fe。答案：A考点4合理施肥与无土栽培1含义：根据植物的需肥规律，适时、适量地施肥，获得少肥高效的结果。理论基础：不同植物对各种必需矿质元素的需要量不同；同一种植物在不同的生长发育时期对矿质元素离子的需要量也不同。2无土栽培的概念：指利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需要的各种矿质元素，按照一定的比例配制成营养液，并用这种营养液来栽培植物的一种技术。无土栽培的特点：用人工创造的根系的生活环境，来取代土壤环境，这样可以做到用人工的方法直接调节和控制根系的生活环境，从而使植物体能够良好地生