矿质11

植物的矿质营养植物对矿质盐的吸收、运转和同化(以及矿质元素在生命活动中的作用)，叫做矿质营养。本章主要讨论：植物必需的矿质元素及其生理作用；植物对矿质元素的吸收、同化和利用；合理施肥的基础。目的意义：植物的矿质问题的研究是合理施肥的生理基础。一、植物体内的元素植物材料105℃烘干10％－95％水分5％－90％干物质（包括无机物、有机物）干物质600℃灼烧气体灰分第一节植物体内的必需元素及生理作用CCO2HH2OOCO2，H2O等NN2SSO2，H2S挥发性元素和灰分元素矿质元素以氧化物的形式存在于灰分元素中。N不是矿质元素，但植物大部分的N是从土壤中吸收的，故归并于矿质元素一起讨论。植物体内矿质元素的含量1、不同种类植物矿质元素含量不同。水生植物＜中生植物＜盐生植物2、同一植物不同器官、组织的矿质元素含量不同。3、不同年龄的植物矿质元素含量不同二、植物的必需元素（一）植物必需元素的标准（三条）（1）不可缺少性。缺乏该元素，植物生长发育发生障碍，不能完成生活史；（2）不可替代性。缺乏该元素，则表现专一的缺素症，不能被其它元素替代，只有加入该元素才可预防或恢复；（3）直接功能性。该元素的功能必需是直接的，绝对不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变所产生的间接效应。必需元素是指植物生长发育必不可少的元素。（二）植物必需元素的确定方法溶液培养法（简称水培法）：是在含有全部或部分营养元素的溶液中栽培植物的方法。砂基培养法（简称砂培法）：是用洗净的石英砂或玻璃球等，加入含有全部或部分营养元素的溶液来栽培植物的方法。此外还有气培法和营养膜培养法营养液必需具备的条件：1、含有植物生长必需的全部营养元素。2、营养物质应是有效成分，而且养分的数量与比例均能保证植物生长的需要。3、在植物生长期内能维持适于植物生长的pH。4、营养液应是生理平衡溶液。在进行溶液培养或砂基培养时，要注意以下几个方面的问题：1.溶液浓度要适宜，离子浓度过高易造成伤害；2.调节适宜的pH值；3.注意通气；如营养膜法，气培法4.注意各种离子的平衡，否则会造成毒害。（三）植物必需的矿质元素已经证明19种元素是植物正常生活所必需的，它们是N、P、K、Ca、Mg、S、Si、Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Na、Ni，加上CO2和H2O中的C、H、O，共计19种。1.大量元素：其中10种元素（C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si）植物需要量相对较大，称为大量元素；其中后6种是矿质元素。2.微量元素：另外9种元素（Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Ni、Na）植物需要量极微，稍多即发生毒害，故称为微量元素。3.有益元素：有些元素有利于某些植物的生殖发育，如Al对茶树等。这些元素有时称为有益元素或有利元素。还有钴、硒、钒以及稀土元素等。4.有毒元素：有些元素少量或过量存在时均对植物有毒害作用，将这些元素称为有害元素。如重金属汞、铅、钨、铝等。补充三、植物必需元素的生理功能及缺素症必需元素在植物体内的生理作用有五个方面：（1）细胞结构物质的组成成分；（2）是植物生命活动的调节者，参与酶的活动；（3）作为电化学平衡的介质，即离子浓度的平衡、胶体的稳定和电荷中和等。（4）作为细胞重要的信号转导信使，如钙离子为信号转导中的重要第二信使（5）作为渗透调节物质调节细胞的膨压等。如K＋、CI-.（一）大量元素的生理功能1、氮主要吸收铵态氮(如NH4+)和硝态氮(NO-3)，有机态氮（如尿素）。氮对植物生活有巨大作用，堪称生命元素。氮是细胞质、细胞核和酶的组成成分；是核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素、植物激素（如生长素和细胞分裂素）、维生素（如B1、B2、B6、PP等）、生物碱等的成分。缺氮植株矮小，叶小色淡（叶绿素少）或发红。直接影响产量。2、磷通常以正磷酸盐（H2PO4－）形式被植物吸收。磷存在于磷脂、核酸和核蛋白中。缺磷茎叶暗绿至紫红色.P的生理作用：（1）是核酸、磷脂的组成成分。（2）是许多辅酶的组分。（3）是AMP、ADP、ATP的组分。（4）促进糖在植物体内运输。（5）维持细胞的渗透势，缓冲pH。（6）形成植酸钙镁。缺素症的表现3、钾钾在植物中主要呈离子态。钾主要集中在植物最活跃的部位，如生长点、幼叶、形成层等。K＋是细胞中渗透势构成的主要成分。K的生理功能：（1）调节水分代谢（2）酶的激活剂（3）参与能量代谢（4）提高植物的抗性（5）参与物质运输4、硫植物从土壤中吸收硫酸根离子，进入植物体后，大部分被还原并进一步同化为含硫氨基酸。含硫氨基酸几乎是所有蛋白质的构成分子。硫不足时，叶片呈黄绿色，幼叶先表现叶脉失绿。硫过多对植物产生毒害作用。生理功能：（1）参与蛋白质和生物膜的组成（2）参与各种生化反应缺素症：硫供应不足，细胞分裂受阻，植株矮小，叶片黄、小，易脱落。玉米缺硫症状缺硫CK植物以离子形式（Ca2+）吸收钙。植物体内的钙有呈离子状态，有呈盐形式，有与有机物结合。钙主要存在于叶子或老的器官、组织中，是一个比较不易移动的元素。细胞壁中的果胶钙含有大量的钙。5、钙生理功能：（1）钙是细胞某些结构的组分。（2）液泡中与草酸形成草酸钙。（3）提高植物的抗逆性（4）是一些酶的活化剂（5）钙与磷、镁形成植酸钙镁（6）钙与CaM结合作为第二信使缺素症6、镁镁以离子（Mg2+）形式被植物吸收。镁和钾、磷一样，主要存在于幼嫩器官和组织中。镁参与光合作用，在光能的吸收、传递、转换过程中起重要作用。生理作用：（1）参与光合作用（2）是一些酶的激活剂或组分（3）是种子内植酸钙镁的组分（4）促进蛋白质的合成缺素症（二）微量元素的生理功能1、铁铁以Fe2+形式被植物吸收，进入植物体内一般处于被固定状态。作为酶的组分和合成叶绿素所必需。2、锰主要以Mn2+被根系吸收，叶绿体中含锰较多。光合作用水的光解需锰参与。缺锰时，叶片脉间失绿，有坏死斑点。3、锌主要以Zn2+被植物吸收。锌是生长素（IAA）生物合成中必需的色氨酸合成酶的组分，4、硼可以H3BO3形式为植物吸收。硼在花中较多。甘蓝型油菜“花而不实”、黑龙江省小麦不结实多由缺硼引起的。5、铜以Cu2+的形式为植物吸收。参与光合电子传递；参与消除氧自由基。6、钼以钼酸根（MoO42-）形式为植物吸收。钼是硝酸还原酶和固氮酶的组分，对氮素代谢有重要作用，对花生、大豆等豆科植物增产作用显著。7、氯以Cl-被植物吸收。氯在光合作用水的光解中起活化剂的作用，还可起电荷平衡、调节渗透势、影响气孔运动等作用。8、镍镍是以Ni2＋形式被植物吸收的。镍是脲酶、氢酶的辅基。镍还有激活大麦中α-淀粉酶的作用。镍对植物的氮代谢和生长发育的正常进行都是必需的。缺镍时植物体内的尿素会积累过多，对植物产生毒害，叶尖坏死，不能完成生活周期。4、P、K、B与物质运输有关，常常影响糖类物质的积累等。植物缺素症状与该元素在体内存在的状态、分布以及生理功能有关1、移动性强的元素缺素症状多出现在老叶上，如N、K、Mg等；2、移动性差的元素缺素症状多出现在幼叶上，如Ca、Fe；3、与叶绿素合成有关的元素。其缺素症常常是失绿。四、植物缺乏矿质元素的诊断（自学）(一)化学分析诊断法以叶片为材料来分析病株内的化学成分，与正常植株的化学成分相比较。如果某种矿质元素在病株体内的含量比正常的显著减少时，这种元素可能就是致病的原因。（二）病症诊断法植物缺少任何一种必需元素都会引起特有的生理症状，根据症状判断所缺乏的矿质元素。（三）加入诊断法根据上述方法初步确定植物所必需的矿质元素后，补充加入该元素，经过一定时间，如症状消失，就能确定致病的原因。加入的方法，对于大量元素可以施肥；对于微量元素可以进行根外追肥。溶液培养法(solutionculturemethod)和砂基培养法(sandculture)搅拌器封盖营养液气雾室营养液气栽法（aeroponics）营养膜(nutrientfilm)法CK-N-P-Ca缺氮植株矮小，叶小色淡（叶绿素少）或发红。直接影响产量-N-NCKCKCKCK-N-NCK-N-P-K-Ca小麦缺P时植株矮小，茎叶变红；分枝或分蘖少，延迟成熟。缺素症：老叶先出现缺绿症，叶尖与叶缘先枯黄，继而易导致整叶枯黄卷缩，即缺钾赤枯病。梨树缺钾症状缺钾初期，老叶叶片边缘变黄基部部分老叶叶缘开始枯焦缺钾中期叶尖边缘逐渐枯死老叶枯焦后仍能发出新叶发出的新叶边缘继续枯焦严重缺钾可整株植物死亡缺钙的症状缺钙时茎和根的生长点及幼叶先表现症状，生长点凋萎甚至死亡。植株呈簇生状，叶尖与叶缘变黄枯焦坏死。黄瓜缺钙黄瓜缺钙-Mg缺镁的症状缺乏镁时，脉间失绿变黄，有时呈紫红色；严重时形成坏死褐斑。-Fe-FeCK玉米大豆亚麻CK-Fe缺铁影响叶绿素的合成，幼叶黄化。缺锰时，叶片脉间失绿，有坏死斑点CKCK-Zn-Zn大豆亚麻缺锌时，IAA合成受阻，植株矮小。华北地区的果树易得“小叶病”是由于缺锌所致。缺锌玉米易得“花白叶病”，-Zn