必修部分第三章第五节植物的矿质营养

一、植物必需的矿质元素1．矿质元素的概念矿质元素是指除了以外，主要由根系从中吸收的元素。2．植物必需的矿质元素(1)概念：对植物正常的生命活动不可缺少的矿质元素。某一种矿质元素是不是植物生活所必需的，可通过进行验证。(2)种类(14种)：大量矿质元素：(6种)。微量矿质元素：(8种)。C、H、O土壤溶液培养法N、P、S、K、Ca、MgFe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni3．吸收特点：具有性(1)表现同一植物对不同矿质离子的吸收不同不同植物对矿质离子的需求不同同种植物在不同生长发育时期对矿质元素的需求不同(2)原因：取决于细胞膜上的种类和数量。选择同种载体二、矿质元素的吸收、运输和利用1．植物对矿质元素和水分吸收、运输过程的比较蒸腾拉力项目内容水分吸收矿质元素吸收相对独立性——不一致性吸收状态分子吸收方式自由扩散吸收动力浓度差和离子主动运输细胞呼吸含氧量项目内容水分吸收矿质元素吸收相对独立性——不影响因素①细胞液与外界溶液的②蒸腾作用强度①土壤②土壤温度③植物自身的遗传特性相关生理作用蒸腾作用细胞呼吸浓度差项目内容水分吸收矿质元素吸收联系①吸收部位相同——均为细胞②矿质元素必须才能吸收和运输③运输途径相同，都是从根毛→→胞间连丝→各细胞④矿质元素被根细胞吸收后，又会影响，从而影响对水分的渗透吸收⑤运输的主要动力均为根尖成熟区表皮溶解于水中导管细胞液浓度蒸腾拉力2.植物体内矿质元素的存在形式及利用特点存在形式离子状态不稳定化合物稳定化合物转移情况很容易转移(如)能转移(如)不能转移(如)利用情况反复多次一次主要分布大多数分布于代谢较旺盛的部位器官越老含量K＋N、P、MgCa、Fe越多存在形式离子状态不稳定化合物稳定化合物元素含量与叶片生长年龄的关系特点：衰老叶片中该元素含量特点：衰老叶片中该元素含量较多减少存在形式离子状态不稳定化合物稳定化合物缺乏时先受害部位口诀：“缺游老叶老，缺固嫩叶衰”老叶嫩叶1．下列关于矿质元素吸收、运输和利用的叙述，不正确的是()A．矿质元素的吸收主要在根尖成熟区的表皮细胞B．矿质元素吸收受到土壤温度、通气状况和含水量等因素的影响C．植物蒸腾作用为矿质元素的吸收和运输提供动力D．移栽到缺镁培养液中培养的植株，其顶部叶片仍然会保持绿色.解析：蒸腾作用为植物的运输提供动力，为矿质元素吸收提供动力的是细胞呼吸；镁是可再利用的元素，缺镁时，老叶先表现缺绿，而幼叶仍会保持绿色。答案：C2.如图是洋葱根尖表皮细胞的细胞膜在不同含氧情况下从硝酸钾溶液中吸收K＋和NO的曲线图。影响A、B两点和B、C两点吸收量不同的因素分别是()A．①②B．②①C．③①D．②④3解析：导致A、B两点吸收量差异的因素是氧浓度的不同，导致B、C两点吸收量差异的因素是载体数量的不同。答案：B3．(2011·唐山质检)智能温室无土栽培作物，易于管理，优质高产，该项技术广泛应用于现代农业。下列有关说法错误的是()A．无土栽培所用营养液中的无机盐能在植物体内参与构成细胞的组成成分B．营养液中某些无机盐离子浓度比根细胞内的高，可通过被动运输进入C．若栽培池内较长时间通气不畅，作物根部会出现烂根，是由于根细胞内积累酒精D．植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求不同解析：无机盐离子进入根细胞内部的方式是主动运输，不是被动运输。答案：B4．甲图为逐渐变黄最后脱落的叶片中所含的矿质元素量的变化趋势，乙图为生长正常的番茄植株移栽到缺钾营养液后不同年龄叶片中K＋含量的趋势。下列描述符合图解的是()A．甲图中a为Fe元素，b为Mg元素；乙图中①为嫩叶，②为老叶B．甲图中a为Mg元素，b为Fe元素；乙图中①为嫩叶，②为老叶C．甲图中a为Fe元素，b为Mg元素；乙图中①为嫩叶，③为老叶D．甲图中a为Mg元素，b为Fe元素；乙图中①为嫩叶，③为老叶解析：由甲图知，a在细胞中含量不变，在细胞内形成稳定的化合物；b在老叶中减少，可重新被利用，故a为Fe，b为Mg。钾是可重新利用的元素，在缺钾的环境中，老叶中的钾转移到新叶中被利用，故乙图中①为嫩叶，③为老叶。答案：C5．请根据下图和下表回答有关植物对矿质元素吸收和利用等问题：氮源(NH4)2SO4NaNO3干重增加量(g)0.310.13土壤溶液原始pH5.25.2土壤溶液最终pH3.06.0(1)植物根系吸收矿质元素的主要部位是____________区。若要观察细胞有丝分裂，宜选择根的____________区细胞为材料；若要观察细胞质壁分离，宜选择根的_________区细胞为材料。(2)图中真菌菌丝能吸收土壤中的矿质元素和水分供植物使用，而植物光合作用产生的碳水化合物又可供真菌利用，两者属于____________关系。(3)上表是不同形态氮素供应对水稻幼苗生长的影响。从表中可以得出结论：①__________________________________________；②__________________________________________。(4)氮素被植物体吸收后，可参与多种物质的合成，其中包括________(多项选择)。A．核酸B．NADP＋C．纤维素D．酶解析：根吸收矿质元素部位主要是成熟区，方式是主动运输，吸收水分部位也是成熟区，方式是渗透作用，根尖分生区吸水方式是吸胀作用，可进行有丝分裂。从表中可看出，供应(NH4)2SO4时土壤溶液酸性增大，说明植物吸收铵根离子多于SO2－4，供应NaNO3时土壤溶液酸度下降，说明吸收NO－3多于Na＋，而吸收离子数量多少与载体呈正相关。施(NH4)2SO4比施NaNO3时，幼苗干重增加多，说明植物吸收NH＋4比NO－3多，NH＋4可通过氨基转换形成蛋白质。答案：(1)成熟分生(或生长点)成熟(2)互利共生(共生)(3)①铵态氮比硝态氮更有利于水稻幼苗的生长②在稻田里使用NaNO3会导致土壤碱化③在稻田里使(NH4)2SO4会导致土壤酸化④水稻根细胞中运载NH＋4的载体比运载NO－3的载体多⑤水稻根细胞对不同形态的氮素吸收有差异(答出两点即可)(4)ABD考点一植物必需的矿质元素及其确认方法命题解读本考点内容包括植物必需矿质元素的种类，溶液培养法等。高考中常以溶液培养法及相关探究案例为考查点，多以选择题或实验探究题为考查题型。本考点内容包括植物必需矿质元素的种类，溶液培养法等。高考中常以溶液培养法及相关探究案例为考查点，多以选择题或实验探究题为考查题型。[示例1]取四株大小与长势一致的棉花幼苗，分别培养在盛有等量完全培养液的培养瓶中，并通入空气，装置如下图。(1)若通过甲、乙两装置的实验证明Fe是生物生长所必需的矿质元素，乙装置作何改动________________________。(2)若通过甲、丙两装置的实验证明植物吸收矿质元素的主要方式是主动运输，丙装置作何改动________________。(3)若通过甲、丁两装置的实验证明植物的地上部分为根提供有机物，丁装置作何改动_____________________。(4)以上三组实验中，甲组分别是________。(“实验组”或“对照组”)[解析](1)欲确认某元素是否为植物生长的必需元素，宜选择全素培养液与缺素培养液加以对照。(2)欲确认矿质离子吸收方式是否为主动运输可设定是否通入O2作为对照。(3)欲证明地上部分为根提供有机物，可设定有无地上部分作单一变量。(4)上述各组实验中，甲组均为对照组。[答案](1)将乙中的完全培养液改为缺Fe的完全培养液(2)不给丙装置通空气(3)切除丁装置中植株的地上部分(4)对照组、对照组、对照组1．溶液培养法中的两种对照(1)空白对照——完全培养液(2)自身对照——缺素培养液与补充相应元素后的培养液2．溶液培养法注意事项(1)进行溶液培养时，必须保证器皿、药品、水等的纯净，同时要注意培养液的通气及温度、浓度、pH的变化。(2)在无土栽培的过程中，不断向营养液中通入空气的目的是增加营养液中氧气的含量，以保证根细胞呼吸所需要的氧气。(3)不补充氧气时“有氧呼吸”受抑制，不可说成“呼吸作用”受抑制，因为此时无氧呼吸很旺盛，但是无氧呼吸产生的酒精容易毒害植物。1．设计实验探究元素X是否属于必需矿质元素，某同学的构思大致如下：本实验中采用甲组、乙组之间的空白对照，以及乙组中实验Ⅰ(无X元素)与实验Ⅱ(有X元素)之间的自身对照，其中属于对照组的分别是()A．甲组、实验ⅠB．甲组、实验ⅡC．乙组、实验ⅠD．乙组、实验Ⅱ解析：甲组使用完全培养液，对营养液未作任何处理，属空白对照，而乙组中实验前缺乏X元素，实验后补充X元素应属自身前后对照，即乙组中的实验Ⅰ是实验Ⅱ的对照。答案：A2．某校课外学习小组为验证K＋是大豆生长发育需要的矿质离子，设计了四组实验，分别用不同的培养液在相同环境里培养甲、乙两盆长势相同的大豆。你认为其中最恰当的一组实验设计是()实验组别甲的培养液乙的培养液A完全营养液缺K＋营养液B完全营养液＋沙土缺K＋营养液C蒸馏水用蒸馏水配制的含K＋营养液D蒸馏水＋沙土用蒸馏水配制的含K＋营养液解析：C组纯蒸馏水不适合植物生长，BD组实验变量不唯一，只有A组用完全营养液和缺K＋营养液对照，才符合实验要求。答案：A考点二矿质元素的吸收、运输和利用命题解读植物对矿质元素的吸收和利用是近年高考的重点和热点，考查内容主要集中于矿质离子的吸收方式，矿质元素的利用特点，吸水与吸收矿质离子的关系等，题型多为选择题、坐标曲线分析题等。[示例2]某科研小组将5株小麦幼苗分别培养在相同的营养液中，然后测定根吸收水分和矿质元素的量，结果如下图和表所示，请回答：处理措施过一段时间后的结果①剪去大部分叶吸收钾和镁的量稍微减少，吸水量明显减少②注射呼吸抑制剂吸水量保持不变，但吸钾量明显减少③在营养液中加大钾肥量吸钾量没有增加，吸水量明显减少(1)16℃时根吸收水分增加的原因是____________________。(2)在不同温度下，吸钾量不同的原因是________________。(3)①组处理的幼苗吸水量明显减少的原因是____________。(4)③组处理的幼苗吸钾量没有增加是受根细胞细胞膜上________的数量限制，吸水量明显减少是由于________。(5)5株小麦幼苗的实验可以说明植物吸收矿质元素和吸收水的关系是______________，这是因为在一般情况下，根吸水主要是由_____________引起的；而根吸收矿质元素则是_____的过程。[解析](1)与0℃相比，16℃时蒸腾作用加强，故水分的吸收也随之加强。(2)温度对矿质离子吸收的影响主要是通过影响酶的活性来影响细胞呼吸。(3)①组中剪去大部分叶片，减少蒸腾作用，从而吸水减少。(4)③组增大营养液浓度，外界溶液浓度高，使细胞吸水困难但不影响K＋的吸收。(5)根对水和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程，根吸收水分的动力是蒸腾拉力，吸收矿质元素的动力是细胞呼吸，吸收方式主动运输。[答案](1)蒸腾作用增强(2)温度影响了与细胞呼吸有关的酶的活性，从而影响了ATP的供应(3)蒸腾作用减弱(4)载体外界溶液浓度增高，与根毛细胞细胞液浓度差变小(5)两个相对独立的过程蒸腾作用散失水分所产生的拉力(或蒸腾拉力)主动运输(或主动吸收)1．矿质离子吸收方式与吸收特点相关实验验证(1)吸收方式：主动运输与呼吸作用有关证明：细胞呼吸对矿质元素吸收的影响的实验思路(2)对离子选择性吸收的探究①相同营养液――→分别培养A植株B植株――→一段时间后分别测定同一种离子浓度变化―→结论：不同植物对同一种离子吸收量不同。②同一营养液――→培养A植株――→一段时间后测定不同离子浓度的变化―→结论：同一植物对不同离子吸收量不同。2．根对水分的吸收和对矿质元素离子的吸收是两个相对独立过程的事实(1)植物的吸水量与离子吸收量并不成同步正比关系。(2)植物对离子的吸收具有选择性。(3)植物对离子的吸收速率一般比吸收水的速率慢。(4)呼吸抑制剂抑制离子的吸收，却不抑制水分的吸收。(5)离子的吸收具