植物营养的基本概念(20211109163258)

1、第一篇植物營養的根本概念植物體的主要組成有那些成分?新鮮植株含有75-95%的水分，5-25%的乾物質。水分含量的多寡受物種、營 養狀況、取樣時的膨脹性(膨脹性受採樣時間、土壤水分含量、溫度、風速等)所影 響。如果將乾物質燃燒，其中佔90%以上的碳(C)、氫(H)、氧(0)及氮(N)等元素以 二氧化碳、水蒸氣、分子態氮和氮的氧化物形式跑掉，留下的殘渣稱爲灰分。灰 分含有磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)、鐵(Fe)、錳 Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、 鉬(Mo)、硼(B)、氯(Cl)、鈷(Co)、鎳(Ni)等必需元素，矽(Si)、鈉(Na)、硒(Se)鋁 (Al)、鍺(Ge

2、)等有益元素，以及自然界裡存在的元素，在植體內部都能找到。因為 新鮮植株的水分含量變異很大，因此，化學分析總是以乾基為運算的基礎。通常 大量元素用百分率(%)或千分之一 (mg/g)，微量元素用百萬分之一(mg/kg)表示。不可 假設某植體含水85 %，乾物質中90 %為碳、氫及氧，則其他元素佔植體 不知鮮基的百分比為何？植物體-水 H, O組成厂1.最豐富的液體，植物容易吸取，是光合(75-95%)作用的原料_ 2比熱大，對外界溫度具緩衝作用，保護 植物體不受害3.植物藉蒸散作用(水蒸氣經葉表氣孔逸 散出去的現象)影響部份水分和養分的 吸收及運輸，以及調節植物體之溫度一 4.溶解性好，黏度低

3、，可溶解養分，並能 在植物的輸導系統中迅速流動，對植物 營養分的吸收、輸送、轉化有重大功用L 5.植體內各種代謝作用多在水中進行匚乾物質(5-25%)有機物(90-95%)酵素成分、氧 化還原、電子 傳遞無氮物質：C, H, O組成(醣類、澱粉、蔗 糖、纖維素、脂肪、果膠、有 機酸、臘質、激素、維生素) 含氮物質：C, H, O, N組成(蛋白質、醯胺 化合物、酶類)礦物質 ,K, Ca, Mg, S, Fe, Mn,(灰分)Cu, Zn, B, Mo, Cl, Se, Na,(5-10%) Al 圖1植物體主要組成示意圖植物的礦質與必需元素有那些?週期表上有109種元素，其中有92種自然礦質

4、元素已被充分認知，但植物 體內化學元素只發現有大約70多種植體內未發現可能因量太少，分析不出來； 或為同位素，存在型態不穩定，這些元素在植體內含量不同，而且所含的這些 元素不一定就是植物生長必需的，有些元素可能是偶然被植物吸收，甚至還能大 量積累，有些元素對於植物需要量雖極微，然而都是植物生長不可缺少的營養元 素。植物具有選擇性吸收營養元素的能力，因此，其吸收的量與土壤中存在的有 效養分通常並非成正比。不同品種對選擇特殊離子的變異很大。這也就是為什麼 有些作物具有所謂療效的原因。Arnon和Stout1939提出成為高等植物必需營養元素的三要件:1缺少某種營養元素，植物不能完成生活史必需性；2

5、必需營養元素的功能不能由其他營養元素所代替 不可取代性；在缺乏時， 植物會出現專一的、特殊的缺乏症，只有補充這種元素後，才能恢復正常 專 一性；3必需營養元素為植物體組成分或直接參與代謝作用。某元素存在假设只能促進 其他元素的吸收或因拮抗作用抑制其他元素的毒害，則不能稱該元素為必需根據以上三要件，目前已確定了高等植物的必需營養元素有18種：大量元素：氫(H )、氧(0)、碳(C, 1800, Senebier & Saussure、氮(N, 1804, Saussure、磷 (P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S, 1938, Sprengel)微量元素：鐵(Fe, 1844

6、, Cris 或 1860, Sachs)錳(Mn, 1922, McHague)、硼(B, 1923, Warington)、鋅(Zn, 1926, Sommer & Lipman)、銅(Cu, 1931, Lipman & McKinney)、鉬(Mo, 1938, Arnon & Stout)、氯(Cl, 1954, Broyer)、鈷(Co)及鎳(Ni, 1987, Brown)。雖然所有高等植物已確定需要上述的 18種營養元素，但是需要量之間差別很大，其在植體的含量、功能及吸收型態亦異深入探討動物和植物在營養元素的需求上，主要差別何在？植物必需元素的分類為何?

7、植物營養兀素分類-依據功能區分營養兀素被吸收型態生理生化功能第一組：C、H、0、N、S1. 組成有機體的結構物質2. 組成輔酶的根本元素3. 在還原過程中被同化1. 與植體中的醇化合物進行酯化作 用生成磷酸酯、硼酸酯2. 磷參與磷脂的代謝，磷脂是細胞 膜、能量和遺傳物質的重要成分1. 產生細胞滲透壓，平衡陰離子2. 活化酶3. 控制膜的透性和電化學勢1. 以鉗合物存在於輔酶中2. 原子價的變動傳遞電子I.CO2、HC03-、H20、02、- + 2-N03、NH4、N2、S04、S02的型態被吸收2離子來自土壤,氣體來自大氣第二組：以磷酸鹽(H2P04-, HP042-)、P、B、(Si) 硼

8、酸(H3B03)或硼酸鹽 (H2B04-)、矽酸鹽(HSi04-)的 型態存在土壤溶液中被吸收第三組：以離子的型態存在土壤溶液K、Ca Cl、中被植物吸收Mg、Mn第四組：以離子或鉗合物的型態存在Fe、Cu、土壤溶液中被植物吸收Zn、Mo植物營養兀素分類-依據含量多寡區分分類=1=儿糸含量與說明r ,曰C, H, 0, N, P, K,Ca, Mg, S0.1-5.0%,作物對氮、磷、鉀的需要量比較 大，土壤中的有效含量常不夠作物生長所 需，需要施肥來補充，稱肥料三要素。鈣、 鎂、硫需要量次之，稱次量要素大量兀素(巨量儿糸)ZxLiA 曰-=1微量儿糸Fe, mn, Cu, Zn, B, Mo

9、, Cl, Co, Ni0.1-2,000 mg/kg植物營養元素分類-依據移動性區分分類=1=儿糸說明移動性氮、磷、鉀、鎂、容易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，老組要素氯織中所含的該要素即轉移至新組織非移動硫、鈣、鐵、錳、不易在組織間移動，當新組織的生長缺乏時，老組性要素銅、鋅、硼織中所含的該要素無法移出供新生組織使用土壤與植物體中元素存在量及其被吸收型態、途徑為何?植物體mg/kg土壤元素土壤被吸收型態吸收途徑鮮基乾基mg/kg碳C180,000450,000454,00020,000CO2、HCO 3、CO32-空氣、水氧0700,000450,000410,000490,000CO

10、2、H20、OH-空氣、水氫H100,00060,00055,000H2O、 H+水、水蒸氣氮N3,00015,00030,0001,000+ NH4、NO3、NH3、NxO、尿素、胺基酸、 物固氮NO2、生水、土壤、空氣、葉 面、微生物磷P7002,00012,300650H2PO4-、HPO42-、低分子量有機磷水、土壤、葉面鉀K3,00010,00014,00014,000K+水、土壤、葉面鈣Ca3,0005,00018,00013,700Ca2+水、土壤、葉面鎂Mg7002,0003,2005,000Mg2+水、土壤、空氣、葉 面硫S5001,0003,4007002-SO4、SO2、

11、SO3、SO32水、土壤、葉面鐵Fe20010014038,000Fe2+、Fe3+水、土壤、葉面錳Mn1050630850Mn2+水、土壤、葉面銅Cu261420小2+Cu水、土壤、葉面鋅Zn32016050Zn2+水、土壤、葉面硼B1205010主要：H3BO3次耍：B 4O 孑、H 2BO 3、 2-HBO 3、BO3水、土壤、葉面鉬Mo0.20.10.92MoO 42水、土壤、葉面鎳Ni*0.1-12+Ni2氯Cl*100Cl 文獻 何&孟，1987Epste in,1972目前尚無施用鎳和氯的紀錄，因為氯離子充满於環境中，不虞匱乏；鎳的需求 量非常少，種子中少量存在已足敷需求

12、，除非種子是在無鎳的水耕液中栽培 者，否則不會有缺鎳的問題。人體內所含的主要化學元素共有29種及其功能分類=1=元糸質量%存在位置和功能大O65水及有機物的成分量C18有機物的成分元素H10水、有機物及無機物的成分J素N3有機物及無機物的成分Ca1.5骨骼成分；與酵素、肌腱有關P1.2與細胞合成、能量轉移、遺傳物質有關K0.2細胞流質內有KCl0.2細胞內外都有Cl-S0.2蛋白質及某些有機物的成分Na0.1細胞流質外有Na+Mg0.05某些酵素的成分微量Fe<0.05含於血紅素、肌血球素和蛋白質中，參與電子轉移反 應。一單元的血紅素可攜帶四個氧分子元Zn<0.05胰島素及許多酵素

13、的成分素Co<0.05含於維生素B12,參與碳水化合物、脂肪和蛋白質的新 陳代謝。把養分轉變成生理所需的能量Cu<0.05某些酵素的成分，幫助 Fe的儲存，與紅血球、血色素 的製造有關；參與頭髮、眼睛和皮膚的著色；與骨骼焊 結締組織的構成有關I<0.05含於甲狀腺激素，甲狀腺激素缺乏，影響新陳代謝，使 幼里發育不良，智能低下；使孕婦流產；造成大脖子Se<0.01某些酵素的成分F<0.01含於牙齒及骨骼，影響牙齒和骨骼發育Ni<0.01某些酵素的成分Mo<0.01某些酵素的成分Si<0.01含於關節組織中Cr<0.01與碳水化合物的新陳代謝有

14、關，幫助胰島素控制血糖， 與控制膽固醇有關Mn<0.01許多酵素反應的必需元素其他元素V, Sn丄i, B, As, Pb, Cd等，含量都只有0.01%，主要功能尚未可知主要營養元素在植體存在型態及功能為何?=1=元糸常用肥料種類()植體內存在型態缺乏徵狀功能碳-澱粉、脂肪、醣類、 蛋白質、纖維-光合作用中被同化；呼吸作用中被釋放氫-水、澱粉、脂肪、醣 類、蛋白質、纖維-水的成分而與植物體內的一切生理作用有關；光合作用 中葉綠體分解水而生成氧-水、澱粉、脂肪、醣 類、蛋白質、纖維-呼吸作用不可缺少；水和二氧化碳的組成元素氮硫酸銨(21)、尿素(46)、硝酸鉀(14)、硝酸銨(35)、氰

15、氮化鈣(21)、硝酸鈣(15.5)硝酸鈉(16)蛋白質、胺基酸、核 酸、酶、葉綠素、維 生素、生物鹼、生長 素、細胞分裂素植株矮小、早熟、提早 老化、生長速率降低、 老葉黃化核糖核酸(RNA)和去氧核糖核酸(DNA)是合成蛋白質和 決定遺傳特性的物質基礎。植物體內的遺傳資訊靠去氧 核糖核酸傳遞磷過磷酸鈣(含P2O518)，磷酸一銨(48-50)腺漂呤核苷酸、核酸、 蛋白質、磷脂、植素、 酶葉深綠，生長點生長受 阻且呈深紫紅色，新梢 生長停滯，種子果實發 育不良參與碳水化合物、蛋白質、脂肪的代謝；加強光合作用 和碳水化合物的合成與運轉；核酸是生長發育、繁殖和 遺傳變異的重要物質；提高果樹對外界環

16、境的適應性； 磷脂與蛋白質是組成生物膜的根本物質鉀氯化鉀(含 K2O 60)硫 酸鉀(50)與硝酸鉀(44)K+生長速率減低，嚴重時 由老葉開始出現黃化 和壞死現象激活酶的活性；促進光合作用，提咼二氧化碳的同化率； 促進醣類、蛋白質的合成和運輸；調節細胞滲透壓；增 強抗逆、抗病蟲能力儿糸常用肥料種類植體內存在型態缺乏徵狀功能鈣硝酸鈣、生石灰、熟石 灰、碳酸鈣、氯化鈣、 石膏、蚵殼果膠鈣細胞壁、草 酸鈣液泡、檸檬酸 鈣、植素種子、- 澱粉酶、Ca2+生長點最先受害死 亡，芽的頂端或基部嫩 葉扭曲細胞壁和細胞膜的主成分；多種酶的活化劑；調節介質 的生理平衡；細胞之間的中膠層含有多量的鈣，與果實 軟

17、硬關係密切。鈣是調節細胞膜通透性最重要的陽離子鎂白雲石粉、硫酸鎂、氯 化鎂、氧化鎂、鉀鎂肥葉綠素葉片、植素種子、酶、Mg2由老葉開始，葉肉變 黃，嚴重時會變紅，有 時有壞死斑點，葉尖及 葉緣向上捲，莖部細小促進光合作用；增強碳水化合物、氮素的代謝；促進脂 肪、維生素A與C的合成；許多酵素的活化元素硫硫酸鉀、硫黃、過磷酸 鈣、硫酸銨、硫酸鈣蛋白質、胺基酸、酶、 維生素、特殊香味硫 脂化合物蛋白質合成受阻，新葉 黃化或有黃斑，但不會 壞死，常與缺氮相混Methi onine, cystei ne, cyst ine等氨基酸的組成分；維生素Bi的成分；促進葉綠素的形成；參與固氮和光合作用過 程；洋蔥

18、、白菜類等特殊氣味的多環油的成分鐵檸檬酸鐵、酒石酸鐵、 硫酸亞鐵、氯化鐵、Fe-EDTA血紅蛋白、鐵硫蛋白、細胞色素、酶葉片黃化，首先在植株 的頂端幼嫩部位表現 出來許多反應的催化劑；葉綠素的合成中扮演重要角色；參 與呼吸與光合作用電子傳遞錳硫酸錳、氯化錳酶、Mn2+、Mn4+新葉葉肉黃化，葉脈仍爲綠色脂肪合成時酶的活化劑；參與光合作用；調節植體內氧 化還原電位銅硫酸銅酶、Cu2+、Cu+新葉黃化，出現壞死斑 點，葉尖發白，枝條彎 曲，枝頂生長停止枯萎參與光合作用；影響木質化過程；影響花粉的形成和受 精作用；參與氧化還原反應儿糸常用肥料種類植體內存在型態缺乏徵狀功能鋅硫酸鋅、氧化鋅、碳酸酶、Z

19、n2+、蛋白質-鋅新生枝條葉片狹小，枝參與色氨酸和IAA的合成；酶的活化劑；影響 DNA和鋅、鉗合鋅-植酸複合物條纖細，節間縮短RNA的合成；影響碳水化合物的代謝硼硼砂及硼酸醇化合物生長點發育受阻，頂芽 和花雷枯死，受精不正 常，落花落果嚴重細胞壁半纖維素的組成分；增強光合作用，促進碳水化 合物的合成和運轉；促進繁殖器官、分生組織的正常發 育；促進豆科固氮；增強抗逆能力鉬鉬酸銨、鉬酸鈉硝酸還原酶、固氮酶參與固氮和硝酸還原；影響花粉的形成；影響碳水化合 物的合成和運輸；促進維生素C的合成氯CI-棕櫚科植物缺氯，樹幹 增粗受阻，葉部出現黃 褐色斑點參與光合作用；調節氣孔開關維持滲透壓鎳-尿素酶、脫

20、氫酶影響氮素代謝微量元素在植體內的角色為何?功能參與元素功能參與元素光合作用與代謝過程中電銅、鐵、光合作用、呼吸作用、鐵的銅子載體、氧化還原反應鉬利用、細胞壁木質化酵素與受質之間的橋樑鋅、錳氮素轉變合成鉬、錳細胞分裂、水分吸收、糖硼葉綠素形成、蛋白質、核酸鐵類運送合成固氮酵素鉬、鐵光合作用、呼吸作用、氮素錳代謝硝酸還原酵素鉬光合作用、根的生長氯尿素酶鎳固氮作用鈷蛋白質、植物生長素合成鋅植物的有益元素有那些？其成效為何？有些非必需元素，為某些植物正常生長所必需，但缺乏為所有植物必需之試 驗證據，其存在可使該植物生長更佳或更具營養價值，稱為有益元素。植物的一些有益元素Marschner, 1995

21、=1=元糸含量(mg/kg)主要受益植物主要成效矽50.1-110禾本科植物水稻、 蔗、竹、矽藻、木賊甘增加植物體硬度，抗病蟲害鋁0.5-5喜酸植物茶樹、厥類提咼茶汁品質鈷豆科固氮植物、番茄維生素B12合成，固氮酵素的成分鈉0.001-4 心04C4玉米卜CAM紅龍果 植物、黎科甜菜、芹 采、無青參與C4或CAM植物光合途徑， 代替鉀參與細胞滲透調節，對局部 酵素具有激活作用鍺-塊根類植物山藥動物必需元素釩一般植物綠藻促進氮素代謝，促進鐵的吸收硒一般植物紫雲英動物必需元素碘褐藻C4：甘蔗、玉米、高粱及大局部雜草；CAM:多肉植物、仙人掌及鳳梨土壤、肥料、植物體成分含量的表示法和單位?肥料、土壤、土壤溶液及植物組織中的養分含量，有多種表示法，其間差別 很大，不可不知。同學需熟知各種表示法及其間的轉換。成分的意義成分表示法肥料肥料成分是品質指標，也是計氮、硫和微量元素