c必需元素-Kppt课件

1、第二章第二章植物必需的营养元素及主要生理功能植物必需的营养元素及主要生理功能第二节第二节 必需营养元素的主要生理功能必需营养元素的主要生理功能四、钾、钙、镁、锌、氯、锰的主要生理功能四、钾、钙、镁、锌、氯、锰的主要生理功能1 1 、钾、钾钾不仅是植物生长发育所必需的营养元素，而钾不仅是植物生长发育所必需的营养元素，而且是肥料三要素之一。许多植物需钾量都很大，就且是肥料三要素之一。许多植物需钾量都很大，就矿质营养元素而言矿质营养元素而言, ,它在植物体内的含量仅次于氮。它在植物体内的含量仅次于氮。农业消费实际证明，施用钾肥对提高作物产量农业消费实际证明，施用钾肥对提高作物产量和改良质量均有明显的

2、作用。和改良质量均有明显的作用。近二十年来，在中国的南北方，都有缺钾景象近二十年来，在中国的南北方，都有缺钾景象出现。因此，钾营养也引起了人们的注重。出现。因此，钾营养也引起了人们的注重。1 1、普通植物体内含钾量约占干物重的、普通植物体内含钾量约占干物重的0.30.35.0%5.0%。2 2、植物体内的含钾量常因作物种类和器官的不同、植物体内的含钾量常因作物种类和器官的不同而有很大差别：含淀粉、糖等碳水化合物较多的作物含而有很大差别：含淀粉、糖等碳水化合物较多的作物含钾量较高。谷类作物种子中钾的含量要远小于茎秆中的钾量较高。谷类作物种子中钾的含量要远小于茎秆中的钾；钾；3 3、钾流动性强，能

3、被反复利用。当植物缺钾时，、钾流动性强，能被反复利用。当植物缺钾时，优先分配到较幼嫩的组织。优先分配到较幼嫩的组织。4 4、钾首先分布在细胞质内直达最适程度。过量的、钾首先分布在细胞质内直达最适程度。过量的钾几乎全部转移到液泡中。钾几乎全部转移到液泡中。5 5、钾在植物体内以离子状存在。、钾在植物体内以离子状存在。(1) (1) 植物体内钾的含量、分布与特点植物体内钾的含量、分布与特点主要农作物不同部位中钾的含量主要农作物不同部位中钾的含量% %作物作物部位部位含含K2O作物作物部位部位 含含K2O小麦小麦籽粒籽粒0.61水稻水稻籽粒籽粒0.30茎秆茎秆0.73茎秆茎秆0.90棉花棉花籽粒籽粒

4、0.90马铃薯马铃薯块茎块茎2.28茎秆茎秆1.10叶片叶片1.81玉米玉米籽粒籽粒0.40 糖用甜菜糖用甜菜 根根2.13茎秆茎秆1.60块茎块茎5.01谷子谷子籽粒籽粒0.20烟草烟草叶片叶片4.10茎秆茎秆1.30茎茎2.80植物组织含钾量变化对细胞质和液泡中钾浓度影响植物组织含钾量变化对细胞质和液泡中钾浓度影响干物质含钾量干物质含钾量% %细胞质细胞质液泡液泡012345K+K+ 浓浓度度(nmol/l)(nmol/l)3002001000钾有高速度透过生物膜，且与酶促反钾有高速度透过生物膜，且与酶促反响关系亲密的特点。钾不仅在生物物理和生响关系亲密的特点。钾不仅在生物物理和生物化学方

5、面有重要作用，而且对体内同化产物化学方面有重要作用，而且对体内同化产物的运输，能量转变也有促进作用。物的运输，能量转变也有促进作用。(2)(2)钾的营养功能钾的营养功能 钾能促进光协作用，提高钾能促进光协作用，提高CO2CO2的同化率。钾的同化率。钾对光协作用的影响是：对光协作用的影响是：a.a.钾能促进叶绿素的合成；钾能促进叶绿素的合成；b.b.钾能改善叶绿体的构造；钾能改善叶绿体的构造；c.c.钾能促进叶片对钾能促进叶片对CO2CO2的同化。的同化。 钾与光协作用钾与光协作用钾对叶绿体中钾对叶绿体中ATP合成的影响合成的影响作物作物蚕豆蚕豆菠菜菠菜向日葵向日葵干物质中干物质中K2O%3.7

6、01.005.531.144.701.60ATP的数量的数量mol/h/g.叶绿素叶绿素216143295185102 68钾能促进光协作用产物向贮藏器官中的运输，钾能促进光协作用产物向贮藏器官中的运输，添加添加“库的储存。对于没有光协作用功能的器官库的储存。对于没有光协作用功能的器官来说，它们的生长及营养的储存，主要靠同化产来说，它们的生长及营养的储存，主要靠同化产物从地上部向根或果实中的运转。这一过程包括物从地上部向根或果实中的运转。这一过程包括蔗糖由叶肉细胞分散到组织细胞内，然后被泵入蔗糖由叶肉细胞分散到组织细胞内，然后被泵入 韧皮部，并在韧皮部筛管中运输。钾在此运输过韧皮部，并在韧皮部

7、筛管中运输。钾在此运输过程中有重要作用。程中有重要作用。GiaquintaGiaquinta曾用韧皮部负载的方曾用韧皮部负载的方式解释这一景象。式解释这一景象。 钾能促进光协作用产物的运输钾能促进光协作用产物的运输蛋白质的运转蛋白质的运转ATP酶酶+ATP ADP+PiH+pH= 8.5OH-K+H+蔗糖蔗糖细细胞胞质质质质外外体体膜膜蔗糖蔗糖H+韧皮部负载方式图韧皮部负载方式图pH= 5.5钾对甘蔗中钾对甘蔗中14C14C光合产物运输的影响光合产物运输的影响HarttHartt* *总标志物为总标志物为100100标志叶的叶片标志叶的叶片 54.3 95.4标志叶的叶鞘标志叶的叶鞘 14.3

8、 3.9标志叶的节标志叶的节 9.7 0.6标志叶上部的叶和节标志叶上部的叶和节 1.9 0.1 标志叶节以下的茎标志叶节以下的茎 20.1 0.0414 C14 C涂抹部位涂抹部位 占总标志物的占总标志物的 有钾有钾 无钾无钾钾对钾对14C14C的同化以及对同化产物的同化以及对同化产物在番茄各器官中分配率的影响在番茄各器官中分配率的影响- 低钾低钾 高钾高钾 2.2 2.2 4.1 4.1 -每株每分钟脉冲数每株每分钟脉冲数(cpm) 12.3(cpm) 12.310-7 11.110-7 11.110-710-7每克鲜重每分钟脉冲数每克鲜重每分钟脉冲数(cpm) 1.1(cpm) 1.11

9、0-5 1.210-5 1.210-510-5 叶片叶片 52.7 49.6 52.7 49.6 标志同化物在标志同化物在 果实果实 6.0 15.2 6.0 15.2器官中的分配器官中的分配 茎茎 37.7 32.6 37.7 32.6率率 根根 3.7 2.6 3.7 2.6 -叶片干物质中含钾量叶片干物质中含钾量钾经过对酶的活化作用，从多方面对氮素代钾经过对酶的活化作用，从多方面对氮素代谢产生影响。钾促进蛋白质和谷胱甘肽的合成。谢产生影响。钾促进蛋白质和谷胱甘肽的合成。由于钾是氨基酰由于钾是氨基酰tRNA合成酶和多肽合成酶的活合成酶和多肽合成酶的活化剂。化剂。 钾与蛋白质合成钾与蛋白质合

10、成 供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响供钾对大豆生长、根瘤和固氮活性的影响 处置处置 地上部分量地上部分量 单株根瘤数单株根瘤数 单株根瘤重单株根瘤重 固氮固氮酶活性酶活性 (g/株株) (g) (g) -K 9.05 54.7 3.0 86.9 +K 12.50 60.8 3.9 109.9 *单位为单位为molC2H2/g根瘤根瘤/hr钾对调理植物细胞的水势有重要作用。钾能钾对调理植物细胞的水势有重要作用。钾能顺利进入植物细胞内，以离子的形状累积在细胞顺利进入植物细胞内，以离子的形状累积在细胞质的溶胶和液泡中。钾离子的累积能调理胶体的质的溶胶和液泡中。钾离子的累积能调理胶体的存在形状，也

11、能调理细胞的水势。存在形状，也能调理细胞的水势。缺钾的情况下，细胞吸水才干差，胶体坚持缺钾的情况下，细胞吸水才干差，胶体坚持水分的才干也小，细胞失去弹性，植株和叶片易水分的才干也小，细胞失去弹性，植株和叶片易萎蔫。坚持细胞正常的水势是细胞增长的驱动力，萎蔫。坚持细胞正常的水势是细胞增长的驱动力，对调理细胞代谢有重对调理细胞代谢有重 要作用。要作用。 钾对细胞浸透作用的调理钾对细胞浸透作用的调理钾能调理气孔的运动，有利于作物经济用水。钾能调理气孔的运动，有利于作物经济用水。作物的气孔运动与浸透压、压力势有亲密关系。作物的气孔运动与浸透压、压力势有亲密关系。 钾与气孔运动钾与气孔运动气孔张、闭时，

12、蚕豆叶片表皮组织捍卫细胞内各种离子的浓度气孔张、闭时，蚕豆叶片表皮组织捍卫细胞内各种离子的浓度张开张开 424 22 35 12封锁封锁 20 0 19 2气孔形状气孔形状K Cl- 浸透压浸透压 气孔孔径气孔孔径(10-14mol) bar* (m)一些需求一些需求K+激活的酶及其催化的主要的反响激活的酶及其催化的主要的反响果糖激酶 IV谷胱甘肽合成酶琥珀酰CoA合成酶谷氨酰半胱氨酸合成酶NAD+合成酶ADP葡萄糖-淀粉合成酶甲酰四氢叶酸合成酶ADP葡萄糖焦磷酸化酶UDP葡萄糖焦磷酸化酶磷酸化酶焦磷酸盐磷酸水解酶ATP磷酸水解酶Mg2+ATP磷酸水解酶Ca2+酶酶 类类 催化的主要的反响催化

13、的主要的反响谷氨酰半胱氨酸+甘氨酸+ATP=谷胱甘肽+ADP+Pi琥珀酸盐+ CoA + ATP =琥珀酰CoA+ATP+Pi谷氨酸盐+半胱氨酸+ ATP =谷氨酰半胱氨酸+ATP+PiDcamido-NAD+谷氨酰胺+H2O+ATP= NAD+PPi+谷氨酸盐+AMPADP-葡萄糖+1，4a-D-葡萄基n= 1，4a-D-葡萄基n+1+ADP甲酸+四氢叶酸+ATP=10-甲酰四氢叶酸+ADP+PiATP+a-D-葡萄糖-1-磷酸= PPi+ ADP-葡萄糖UTP+a-D-葡萄糖-1-磷酸= PPi+ UDP-葡萄糖a 1，4 葡萄基n +Pi = a 1，4 葡萄基 n+1+ a-D-葡萄糖

14、-1-磷酸H2O+PPi=2PiATP+H2O=ADP+PiATP+H2O=ADP+Pi 激活酶的活性激活酶的活性一些需求一些需求K+激活的酶及其催化的主要的反响激活的酶及其催化的主要的反响酶酶 类类 催化的主要的反响催化的主要的反响磷酰基转移酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶催化排除过程的酶苏氨酸脱水酶果糖二磷酸醛缩酶乙醛脱氢酶磷酸烯醇丙酮酸+ADP=丙酮酸+ATP果糖-6-磷酸+ATP=果糖-1，6-磷酸盐+ADP苏氨酸H2O=2氧代丁酸+NH3+H2O脱水酶果糖-1，6-磷酸=磷酸二羟丙酮+3磷酸甘油醛乙醛+NADP+H2O=酸+NADPH20阳离子浓度阳离子浓度 (mM)(mM)0.2K+4

15、050301000.40.60.81.01.21.41.60Na+Li+Rb+Cs+NH+4酶活性酶活性(mol ADP mg (mol ADP mg 蛋白蛋白-1h -1)-1h -1)1.8一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响一价阳离子对玉米中淀粉合成酶的影响 促进有机酸的代谢促进有机酸的代谢 钾参与植物体内氮的代谢，木钾参与植物体内氮的代谢，木质部运输中钾离子是硝酸根离子的主质部运输中钾离子是硝酸根离子的主要陪伴离子。要陪伴离子。钾离子穿越运输硝酸根离子和苹果酸根离子的方式图钾离子穿越运输硝酸根离子和苹果酸根离子的方式图 加强植物的抗逆性加强植物的抗逆性 钾有多方面的抗逆功能，它能加强钾有

16、多方面的抗逆功能，它能加强作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗病、作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗病、抗盐、抗倒等的才干，从而提高其抵抗盐、抗倒等的才干，从而提高其抵御外界恶劣环境的忍受才干。这对作御外界恶劣环境的忍受才干。这对作物稳产、高产有明显作用。物稳产、高产有明显作用。 抗旱性：添加钾离子的浓度抗旱性：添加钾离子的浓度 ，提高细胞的浸透势；，提高细胞的浸透势； 提高胶体对水的束缚才干，使细胞膜坚持稳定的透性；提高胶体对水的束缚才干，使细胞膜坚持稳定的透性； 气孔的开闭随植物的生理需求而调理自若；气孔的开闭随植物的生理需求而调理自若； 促进根系生长，提高根冠比，加强作物吸水才干；促进根系生长，提高根

17、冠比，加强作物吸水才干；抗高温：坚持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢；抗高温：坚持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢； 促进植物的光协作用，加速蛋白质和淀粉的合成；促进植物的光协作用，加速蛋白质和淀粉的合成； 调理气孔和浸透，提高作物对高温的忍受才干；调理气孔和浸透，提高作物对高温的忍受才干；抗盐类：稳定质膜中蛋白质分子上的抗盐类：稳定质膜中蛋白质分子上的S-H基，防止蛋白质基，防止蛋白质 变性；变性； 防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化；抗病性：增厚细胞壁提高细胞木质化程度；抗病性：增厚细胞壁提高细胞木质化程度； 促进植物体内低分子化合物转变为高分子化合物；

18、促进植物体内低分子化合物转变为高分子化合物；抗倒伏：促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔抗倒伏：促进作物茎秆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔 变小，机械组织内细胞陈列整齐。变小，机械组织内细胞陈列整齐。抗早衰：延伸籽粒灌浆时间，添加千粒重；抗早衰：延伸籽粒灌浆时间，添加千粒重； 施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响施钾对玉米产量及茎腐病发病率影响 施施K2OK2O量量 籽粒产量籽粒产量 茎腐病发病率茎腐病发病率 (kg/ha) (t/ha) ( (kg/ha) (t/ha) () ) 0 4.48 35 0 4.48 35 300 6.91 19 300 6.91 19 600 8.73 8

19、600 8.73 8钾对冬小麦产量构成要素的影响钾对冬小麦产量构成要素的影响从开花到成熟的天数从开花到成熟的天数每盆穗数每盆穗数每穗粒数每穗粒数千粒重千粒重g每盆产量每盆产量g施钾量施钾量mg K/Kg项项 目目0 60 12046 68 7558.8 65.2 61.336.3 37.6 42.617.4 33.0 34.437.2 81.0 89.9改善产品质量：提高产品的营养成分，延改善产品质量：提高产品的营养成分，延伸产品的储存期，耐搬运和运输；对蔬菜和水伸产品的储存期，耐搬运和运输；对蔬菜和水果类作物，能改善产品的外观，使水果的色泽果类作物，能改善产品的外观，使水果的色泽更艳丽，汁液

20、含糖量添加。更艳丽，汁液含糖量添加。过量施用钾肥的后果：破坏营养平衡，呵过量施用钾肥的后果：破坏营养平衡，呵斥质量下降；作物奢侈吸收，导致浪费；斥质量下降；作物奢侈吸收，导致浪费；(3)、钾与作物质量、钾与作物质量 施钾对大麦质量的影响施钾对大麦质量的影响 处置处置 胱氨酸胱氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 淀粉淀粉 可溶可溶性糖性糖 ( () () () () () () () () () () () )- - NP 0.18 0.14 0.36 0.121 44.9 9.36NP 0.18 0.14 0.36 0.121 44.9 9.36NPK 0.20 0.20 0.42 0. 46.5 10.40 NPK 0.20 0.20 0.42 0. 46.5 10.40 钾在作物体内流动性