第六章 植物的矿质营养2

第六章植物的矿质营养第三章植物的矿质营养第一节植物必需的矿质营养第二节植物对矿质元素的吸收第三节矿物质在植物体内的运输与分配第四节植物的氮素同化与利用第五节合理施肥的生理基础第三节矿物质在植物体内的运输与分配植物吸收的矿质离子，只有少部分被根的生长发育和代谢活动利用，其余大部分运输到植物的地上部分。叶片吸收的矿物质也如此。广义的说，矿质元素在植物体内的运输，包括矿物质在植物体内向上、向下的运输，以及在地上部分的分布与再次分配等。一、运输形式N：大部分在根部转化为氨基酸和酰胺上运，少量以NO3-上运P：以正磷酸盐或有机磷化合物运输S：以SO42-或少数以蛋氨酸运输金属元素：以离子状态运输二、运输途径和速度运输途径:根部吸收的离子随根压流或蒸腾流沿木质部上运，也可横向运至韧皮部。叶片吸收的离子向下和向上是通过韧皮部进行的，也可横向运至木质部。运输速度：30~100cm/h图3-1432P向下运输示意图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第五节氮素的同化(不讲)一生物固氮◆某些微生物和藻类通过其自身固氮酶复合体把分子氮转变为氨的过程。工业上，用铁作催化剂，要在450℃高温和200-300个大气压条件下才能使N2转变为氨微生物能在体内由酶的催化在常温常压条件下把空气中的氮气还原成NH3。它不消耗能量,不降低土壤性能,不污染环境.◆固氮酶复合体◇蛋白质组分构成:▽还原酶(铁蛋白),提供具有很强还原力的电子;含两个相同亚基,含Fe4S4(每次可传递一个电子),两个ATP结合位点▽固氮酶(钼铁蛋白),两个αβ亚基的四聚体,含2Mo,32Fe,相应数目的对酸不稳定的硫.对氧十分敏感.利用高能电子把N2还原成NH3。由N2到NH3,需6e.N2+8H++8e-+16H2O+16ATP→2NH3+H2+16ADP+Pi1硝酸还原酶(NR)◆按还原反应中电子供体的不同来分：◇铁氧还蛋白-硝酸还原酶：铁氧还蛋白(Fd)作为电子供体，NO3-+2Fd(还原型）+2H+→NO2-+Fd（氧化型）+H2O◇NAD(P)H-硝酸还原酶:以NADH或NAD(P)H+H+为电子供.含FAD,Cytb557,Mo。NO3-+NAD(P)H+H+→NO2-+NAD(P)++H202亚硝酸还原酶(NiR)◆NO2-+6H++6e-→NH4++2H2O存在于叶绿体中,但在根中也可还原.◆亚硝酸还原酶按电子供体的不同可分为两类：◇铁氧还蛋白-亚硝酸还原酶，存在于光合组织内。▽NO2-+6Fd(red)+8H+→NH4++6Fd(ox)+2H2O◇NAD(P)H-亚硝酸还原酶存在于非光合组织中.NO2-+3NAD(P)H+3H+→NH4++3NAD(P)++2H2O类型:NADH-NiRNAD(P)H-NiRNADPH-NiR第六节合理施肥的生理基础一、作物的需肥规律1、不同作物对矿质元素的需要量和比例不同•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2、同一作物不同生育期需要量不同时期：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作物生育时期NP2O5K2O作物生育时期NP2O5K2O移栽-分蘖期35.518.721.9早稻穗分化-出穗期48.657.061.9结实成熟期15.924.316.2出苗-现蕾8.88.110.1棉花现蕾-棉铃形成59.658.363.5棉铃形成-成熟31.133.626.4移栽-分蘖期22.313.920.5晚稻穗分化-出穗期58.747.751.8结实成熟期19.036.727.7苗期4.815.196.73花生开花期23.522.622.3结荚期41.949.566.4成熟期29.722.64.67出苗-返青15711返青-拔节272332冬小麦拔节-开花424951开花-成熟16216幼苗期0.600.290.31分蘖期6.302.735.53甘蔗伸长期50.773.378.8成熟期42.523.715.3几种作物各生育期的氮、磷、钾吸收量（%）养分临界期：在植物生命周期中对缺乏某种矿质原色最敏感的时期。营养最大效率期：施肥效果最好的时期，也就是说这个时期对某种养分需求的绝对数量和相对数量都最多，而且吸收速率最高，所吸收的某种养分发挥的增产潜力也最大。水稻、小麦：幼穗形成时期；大豆、油菜：开花期3、最小养分率—限制植物生长状态的是土壤中相对含量最少的元素，一定程度上产量也随这种元素的增加而增加。4、作物不同,需肥形态不同烟草，马铃薯：草木灰比氯化钾好，氯可降低烟草燃烧性和马铃薯淀粉含量(氯有阻碍糖运输的作用)；水稻：铵态氮优于硝态氮（水稻缺乏硝酸还原酶,难以利用硝态氮）烟草：铵态氮,硝态氮均要(烟草需要有机酸来加强叶的燃烧性,又需要有香味。硝酸能使细胞内的氧化能力占优势,有利于有机酸的形成,铵态氮则有利于芳香油的形成,因此烟草施用NH4N03效果最佳)。黄花苜蓿，紫云英：吸磷能力弱,以施用水溶性的过磷酸钙为宜；荞麦：吸磷能力强,施用难溶解的磷矿粉和钙镁磷肥也能被利用。二、合理施肥的指标1、形态指标（1）长相一般来说，植株生长快，叶片大，夜色浓，株型松散——氮肥多；植株生长缓慢，叶短而直，叶色变淡，株型紧凑——氮肥不足。小麦叶形：瘦弱苗像马耳朵，壮苗像骡耳朵，过旺苗像猪耳朵。（2）叶色叶色是反映作物体内的营养状况（尤其是氮素水平）和代谢类型（叶色深，氮代谢为主；叶色浅，碳代谢为主）的指标。2、生理指标（1）叶中元素含量生长减少10％生长（最大速率的％）204060801000转折区足量区毒性区临界浓度缺乏区组织的营养浓度生长与养分浓度关系作物测定时期分析部位NP2O5K2O春小麦开花末期叶子2.6-3.00.52-0.62.8-3.0燕麦孕穗期植株4.251.054.25玉米抽雄果穗前一叶3.100.721.67花生开花叶子4.0-4.20.571.20几种作物的矿质元素临界浓度(干重%)（2）酰胺多余的N以酰胺形式贮存，有酰胺存在说明不缺N水稻叶片的Asn含量和含氮水平平行。（3）酶活性缺铜：抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶活性缺锌：核糖核酸酶和碳酸酐酶活性缺钼：亚硝酸还原酶缺铁：过氧化物酶和H2O2酶活性缺锰：异柠檬酸脱氢酶活性缺磷：酸性磷酸酶活性如：（4）淀粉含量缺N引起水稻叶鞘中积累淀粉三、合理施肥与作物增产原因：主要是（1）改善了光合性能如：扩大光合面积、提高光合能力（如N、Mg为chl的组分和光合过程的活性物质）、延长光合时间（如防早衰）、促进同化物的分配利用（如K+）等。（2）调节代谢，控制生长发育各种矿质元素在植物生活中都具有独特的生理作用，因此，在生产中根据矿质元素的生理作用，结合经营目的和植物的需肥规律，对植物适地、适时、适量的施肥，就能够调节植物的生长发育。（3）改善土壤状况，满足植物需要如施用石灰、石膏、草木灰等，能促进有机质分解及提高土温；在酸性土壤中施用石灰可降低土壤酸度；施用有机肥除营养全面外，还能改良土壤物理结构，使土壤通气、温度和保水状况得到改善。1、适当灌溉—水是肥的开关2、适当深耕3、改善光照条件4、平衡施肥5、改进施肥方式—深施根外施肥充分发挥肥效的措施：123105(mmol/l)00462桔杆籽粒1.25K0.25K产量(千克/株)5.0K0.25K1.25K5.0K供N1551015在不同K水平下，供N大内对水培大麦子粒和秸秆产量的影响作业：合理施肥增产的原因是什么？指标有哪些？