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第一章绪论李比希的“三大学说”★植物矿质营养学说养分归还学说最小养分律“最小养分律”的要点:√作物产量受土壤中相对含量最少的养分所控制,作物产量随最少养分补充量的多少而变化;√如果增施不含最小养分的肥料,不但难以增产,还会降低施肥的效益;√最小养分会随条件变化而变化。指出了营养平衡的作用,表明施肥应有针对性。第二章植物对养分的吸收植物的必需营养元素的确定在不供给该元素的条件下进行营养液培养,根据植物的反应来确定该元素是否必需。确定必需营养元素的三条标准★1、不可缺少:这种化学元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。缺少这种元素植物就不能完成其生命周期。对高等植物来说,即由种子萌发到再结出种子的过程。2、不可替代:缺乏这种元素后,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,其他任何一种化学元素均不能代替其营养作用。3、直接作用:这种元素必须是直接参与植物的新陈代谢,对植物起直接的营养作用,而不是改善环境的间接作用。符合上述三条标准的化学元素才能称为植物必需营养元素。(三)必需营养元素的分组★大量(营养)元素:平均含量占干物重的0.5%以上,它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾;★中量(营养)元素:平均含量占于物重在0.1%-0.5%,它们是钙、镁和硫;★微量(营养)元素:平均含量一般占于物重在0.1%以下,有的只含0.lmg.kg-,它们是铜、锌、铁、锰、硼、钼、氯和镍。三、植物必需营养元素的同等重要律和不可代替律同等重要律:虽然17种植物营养元素在植物体内的含量差异很大,但是它们在植物生长发育过程中所起的作用是同等重要的。缺少其中的任何一种营养元素,作物就会出现缺素症状,不能正常生长发育。不可代替律:每一种必需营养元素在植物生长过程中特殊的生理功效不能被其它元素所代替。生产上要求:平衡供给养分四、肥料三要素★氮、磷和钾被称为“肥料三要素”或“植物营养三要素”。五、有益元素(Beneficialelement)★除了17种必需营养元素外,还有一些元素:1,不是所有高等植物所必需,但为某些植物必需的;2,能在某些专一性较低的功能上替代其它矿质养分的作用;(钠-钾)3,是食物链中所必需的。(钴、硒)符合上述条件之一的元素称为有益元素,主要有钠、硅、钴、硒、铝5种。基本概念1、质外体★:指细胞原生质膜以外的空间,是由细胞壁上的微孔、细胞壁与原生质膜之间的空隙及细胞间隙所组成的连续体。2、共质体★:指原生质膜以内的物质和空间,包括原生质体、内膜系统及胞间连丝等。共质体是由穿过细胞壁的胞间连丝把细胞相连,构成相互联系的原生质的整体。胞间连丝——相邻细胞之间的原生质丝。穿越细胞壁,使两细胞之间的原生质相通,质膜连续。是细胞之间物质运输的主要通道。3、根自由空间:指根部某些组织或细胞允许外部溶液中离子自由扩散进入的区域。依据根自由空间中离子存在形态,根自由空间可分为:水分自由空间(WFS)★:既水溶性离子可以自由进出的那部分空间。是根细胞的大孔隙,离子随水分自由移动。杜南自由空间(DFS)★:即根细胞上所带的负电荷点位而吸持阳离子、排斥阴离子所占据的空间。(二)离子跨膜运输的机理★1,质膜内外的离子浓度不同,存在浓度差,从而产生化学势梯度;同时由于膜内外电荷分布的不均匀,存在电位差,产生电势梯度。二者的共同作用在膜内外形成一个电化学势梯度。2,离子的跨膜运输,根据是否消耗能量,是否顺着电化学势梯度,分为被动运输和主动运输两种方式。3,电化学势是区分主动运输与被动运输的重要指标。★被动运输:当某一离子顺着电化学梯度进行跨膜运输时,不需要额外消耗能量的跨膜运输为被动运输或被动吸收,也称非代谢吸收。被动运输包括两种方式:简单扩散和杜南扩散。★主动运输:当离子逆着电化学势梯度进行跨膜运输时,需要消耗(ATP提供的)能量,这种跨膜运输为主动运输或主动吸收,也称代谢吸收。主动吸收方式:载体解说和离子泵解说。离子养分跨膜进入细胞质的方式:1、简单扩散2、离子通道运输★离子通道是生物膜上能被动运输离子、具有选择性孔隙的蛋白质。3、离子载体运输★离子载体是指质膜上能主动或被动、有选择性地携带某种离子穿过质膜的蛋白质。4、离子泵运输★离子泵(ATP酶)是存在于细胞膜上的蛋白质,它通过ATP水解提供能量,能逆电化学势将某种离子“泵入”或“泵出”细胞。★由于细胞内常以带负电荷为主,所以,阳离子(K+除外)多属被动吸收(顺着电位梯度);阴离子(包括阳离子K+)多属主动吸收(逆着电位梯度)。(四)养分吸收的动力学曲线★根据根系吸收离子的培养试验,可绘出养分吸收动力学曲线,并用图解法可求得Km值。★由Km=(K2+K3)/K1知,Km与结合常数(K1)成反比,即Km值是载体对离子亲和力的倒数。★Km值愈小,载体对离子的亲和力就愈大,离子就愈易被吸收。一、介质中养分的浓度★需掌握的主要内容:根据养分吸收的动力学原理说明K+和Na+吸收曲线的差异。1,在低浓度范围内,离子的吸收速率随介质养分浓度的提高而上升,上升速度较慢。(主动)2,在高浓度范围内(如>1mmol·L-1),离子吸收选择性较低,对代谢抑制剂不很敏感,而陪伴离子及蒸腾速率(环境因素)对离子的吸收速率影响较大。(被动吸收)各种矿质养分都有其浓度与吸收速率的特定关系。★根据养分吸收的动力学原理,两条曲线的差异反映了根细胞原生质膜上载体结合位点对K+和Na+亲和力差异,即对K+亲和力大(Km值小),而对Na+的亲和力小(Km值大)。六、土壤反应(pH值)★土壤pH变化对离子养分吸收的影响主要是通过根细胞膜上的电荷变化及H+与K+、Ca2+、Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的。土壤pH的变化改变了膜的带电性,直接影响根系对阴阳离子的吸收★当外界溶液pH值较低时,抑制了植物对阳离子的吸收,吸收阴离子的数量有所增加。而介质pH值较高时,则会抑制阴离子的吸收,而吸收阳离子的数量有所增加。★(一)离子间的拮抗作用★离子间的拮抗作用是指在溶液中某一离子的存在能抑制根系对另一离子吸收的现象。√分为竞争性拮抗作用和非竞争性拮抗作用。竞争性拮抗作用√拮抗离子与被吸收离子具有相同的电荷或相似的化学性质,竞争载体上同一结合位点。非竞争性拮抗作用√拮抗离子与被吸收离子之间的拮抗作用取决于载体和拮抗离子的浓度以及拮抗离子与载体的亲和力的大小,拮抗离子的抑制作用是通过改变载体的结构和性质而抑制对离子的吸收,这类拮抗作用称为非竞争性拮抗作用。这种拮抗作用与被吸收离子浓度无关。两种离子在结构和半径方面没必要相似。试验证明,任意提高膜外某一种阳离子的浓度,必然会影响到其他阳离子的吸收,这种情况与竞争结合位点不同。离子间的拮抗作用,只适于低浓度的情况,当离子浓度增高时,离子进入根内的机理大多属于被动吸收的过程。(二)离子间的协助(同)作用★离子间的协助作用是指在溶液中某一离子的存在有利于根系对另一些离子的吸收。2、阳离子与阳离子之间的协助作用:最典型的是维茨效应。★维茨效应:Ca2+具有稳定质膜结构的特殊功能,有助于质膜的选择性吸收,因此,Ca2+对多种阳离子有协助作用。√Ca2+的这种作用能明显改善盐渍土上植物的生长状况,其主要原因是它能提高K+/Na+的吸收比值。1,有Ca2+存在时,K+的流入量增加,Na+的流出量也增加,从而避免Na+的累积造成毒害;2,在缺Ca2+情况下,K+和Na+的流入流出比例失调,作物易受盐害。(三)植物吸收养分的两个关键时期1、营养临界期:★★是指植物生长发育的某一时期,对某种养分要求的绝对数量不多,但很迫切,并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失的时期。2、最大效率期:★★在植物生长阶段中所吸收的某种养分能发挥最大效能的时期,叫植物营养的最大效率期。★植物除可从根部吸收养分外,还能通过地上部(叶、茎)吸收养分的营养方式为根外营养。四、叶部营养的特点及局限性★(一)叶部营养的特点★1、可防止养分在土壤中被固定,特别是易被土壤固定的微量元素,养分利用效率高。2、某些生理活性物质,如赤霉素、增产灵等,施入土壤易于转化,更适合叶部喷施。3、养分吸收转化比根部快,在作物缺乏某种元素时,叶面喷施可及时满足植物需要。4、干旱和半干旱地区,土壤养分有效性较低,叶面施肥能及时供给作物养分,见效快。5、促进根部营养。增强根系吸收水分和养分的能力。6、节省肥料,经济效益高。(二)叶部营养的局限性★1、肥效短暂,每次施用养分总量有限,不能满足作物整个生育期对营养元素的需要。2、养分易损失,流失或被雨水淋洗。3、有些养分元素(如钙、硼)从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难。4、劳动强度大。叶部营养不能完全取代根部营养,仅是一种辅助的施肥方式。第三章养分的运输和分配◆养分的运输方式:横向运输和纵向运输★养分从根表皮细胞进入根内皮层到达中柱的迁移过程叫养分横向运输。又称短距离运输。★养分从根部经木质部或韧皮部到达地上部的运输,以及养分从地上部经韧皮部向根的运输过程,称养分纵向运输。因养分迁移距离较长,又称长距离运输。一、养分短距离运输途径1,质外体途径是指细胞原生质膜以外的空间所组成的连续体。水分和养分可自由出入。2,共质体途径是指由穿过细胞壁的胞间连丝把细胞与细胞连成的连续体。一、木质部运输的动力和方向★木质部中养分纵向移动的驱动力是根压和蒸腾拉力。★由于根压和蒸腾作用只能使木质部汁液向上运动,因此,木质部中养分的移动是单向的。二、韧皮部运输★韧皮部运输的特点是养分在活细胞内进行的,而且具有两个方向运输的功能。韧皮部中养分的移动性★1.不同营养元素在韧皮部中的移动性不同。2.将营养元素按其在韧皮部中移动的难易程度分为移动性大的,移动性小的和难移动的三组。养分的再利用★:某一器官或部位中被利用的矿质养分,在一定条件下可以被释放出来,再运往其它新器官或部位,而被再度利用。二、养分再利用与缺素部位★1.再利用程度大的元素,养分的缺乏症状首先出现在老的部位;2.而不能再利用的养分,在缺乏时由于不能从老部位运向新部位,首先表现在幼嫩器官。★氮、磷、钾和镁四种养分在体内的移动性大,再利用程度高,当这些养分供应不足时,可从老部位及时地转移到新器官,以保证幼嫩器官的正常生长,缺乏症状首先出现在老的部位。★钙和硼为不能移动的元素,缺乏症状出现在幼嫩器官。第四章土壤养分的生物有效性★生物有效养分系指存在于土壤的离子库中,在作物生长期内能够移动到位置紧挨植物根的一些矿质养分。★化学有效(性)养分是指能采用不同化学方法从土壤中提取出来的养分。土壤养分的有效性也可以用强度因素与容量因素的关系表达。二、土壤养分的强度因素与容量因素★土壤养分的强度因素★土壤养分的强度因素(I)是指土壤溶液中养分的浓度。土壤养分的容量因素★土壤养分的容量因素(Q)指土壤中有效养分的数量,也就是不断补充强度因素的库容量。二、养分向根表的迁移(一)截获★是指根系直接从所接触的土壤中获取养分,而养分不经过迁移。(二)质流★是指由于植物的蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与土体之间出现明显水势差,土壤溶液中的养分随水流向根表的迁移过程。(三)扩散★是由于根系不断的吸收养分,使根表有效养分的浓度明显降低,并在根表垂直方向上出现养分浓度梯度差,从而引起土壤养分顺浓度梯度向根表迁移,这种方式叫扩散。★根际(rhizosphere):是指受植物根系活动的影响,在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。★根际范围很小,一般离根表面数毫米之内。★根际最明显的特点是根际pH、氧化还原电位和微生物活性的变化与土体不同。★根际效应:由于根际特殊的环境条件,使根际微生物的数量和活性高于土体的现象。“根际效应”强烈影响着植物对养分的吸收。根际pH★根系的生命活动常使根际pH值升高或降低,与土体相比,有时相差1个pH值单位。★当吸收阴离子阳离子时pH升高;吸收阳离子阴离子时pH下降。影响根际pH变化的因素1、氮素形态★★施用NH4+-N肥时,总吸收量中阳离子量大于阴离子量,为了维持体内电荷平衡和正常的pH值,根系向外释放H+,根际pH值
本文标题:植物营养重点总结
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