植物营养与施肥基本原理第2节植物对养分吸收开

1、MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMoNi第二章第二章 植物营养与施肥的基本原理植物营养与施肥的基本原理 Chapter 2 Plant nutrition and the basal principles of fertilization1 植物必需营养元素植物必需营养元素 The essential nutrients of plants 一、植物体内元素的组成一、植物体内元素的组成二、植物必需营养元素二、植物必需营养元素三、植物有益元素三、植物有益元素2 植物对养分的吸收植物对养分的吸收 The nutrient uptake of plants一、植物根系的营养特性一、植物根

2、系的营养特性二、植物根系对养分的吸收二、植物根系对养分的吸收三、影响植物吸收养分的因素三、影响植物吸收养分的因素四、植物的叶面营养四、植物的叶面营养3 养分的运输与分配养分的运输与分配 The transport and distribution of nutrient一、养分的短距离运输一、养分的短距离运输二、养分的长距离运输二、养分的长距离运输三、植物体内养分循环与再利用三、植物体内养分循环与再利用4 矿质营养与植物生长、产量和品质的关系矿质营养与植物生长、产量和品质的关系The relationship between mineral nutrition and the growth，o

3、utput and quality of plant一、矿质养分与植物生长一、矿质养分与植物生长二、源二、源-库关系与产量库关系与产量三、矿质营养对源三、矿质营养对源-库及其相互关系的影响库及其相互关系的影响四、矿质营养与品质的关系四、矿质营养与品质的关系二、植物根系对养分的吸收二、植物根系对养分的吸收吸收（吸收（uptake)的含义：的含义：植物的养分吸收植物的养分吸收是指养分进入植物体内的过程。是指养分进入植物体内的过程。泛义的吸收泛义的吸收指养分从外部介质进入植物体中的任何部分。指养分从外部介质进入植物体中的任何部分。根系对养分吸收的过程包括：根系对养分吸收的过程包括：1. 养分向根表面

4、的养分向根表面的迁移迁移2. 养分进入养分进入质外体质外体3. 养分进入养分进入共质体共质体 Nutrient uptake stepsnutMovement through soilCell wallCell membraneCell to cell transportvascular tissueunloadingnutrient迁移迁移截获截获 质流质流 扩散扩散主动吸收主动吸收 被动吸收被动吸收长距离运输长距离运输短距离运输短距离运输Nutrient uptake steps 截获（截获（interception） Jeny Overstreet于于1939年发现。年发现。概念：指植物

5、根在土壤中伸长并与其紧密接触，使根释放出的概念：指植物根在土壤中伸长并与其紧密接触，使根释放出的H+和和HCO3-与土壤胶体上的阴离子和阳离子直接交换而被根系吸收的过程。与土壤胶体上的阴离子和阳离子直接交换而被根系吸收的过程。 两个特点：直接进行交换两个特点：直接进行交换 ;靠截获获得的养分数量少，约占靠截获获得的养分数量少，约占1，远小，远小于植物的需要。于植物的需要。 Ca2+通过截获一般比较多些，其次是通过截获一般比较多些，其次是Mg2+ 。 质流（质流（mass-flow） 概念：因植物蒸腾、根系吸水而引起水流中所携带的溶质由土壤向根概念：因植物蒸腾、根系吸水而引起水流中所携带的溶质由

6、土壤向根部流动的过程。部流动的过程。 迁移量主要取决于水分蒸腾量和土壤养分浓度。一般来说，在土壤中迁移量主要取决于水分蒸腾量和土壤养分浓度。一般来说，在土壤中溶解性和移动性较大的离子如溶解性和移动性较大的离子如NO3-、SO42-、Na+、Cl-以质流迁移为主。以质流迁移为主。 扩散（扩散（diffusion） 概念：由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓概念：由于根系吸收养分而使根圈附近和离根较远处的离子浓度存在浓度梯度而引起土壤中养分的移动。度梯度而引起土壤中养分的移动。 扩散对钾迁移的贡献最大，其次是磷和氮。扩散对钾迁移的贡献最大，其次是磷和氮。 影响扩散作用因素影响扩

7、散作用因素:土壤中水分含量、离子浓度以及根的活力等条件。土壤中水分含量、离子浓度以及根的活力等条件。 土壤中养分向根部迁移方式土壤中养分向根部迁移方式 植物吸收养分的基因型差异植物吸收养分的基因型差异 环境因素对养分吸收的影响环境因素对养分吸收的影响 光照光照温度温度水分水分通气通气pH养分的浓度养分的浓度离子间的相互作用离子间的相互作用三、影响植物吸收养分的因素三、影响植物吸收养分的因素根系代谢产物根系代谢产物苗龄和生育阶段苗龄和生育阶段(二二) 离子间的相互作用离子间的相互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另离子间的拮抗作用是指在溶液中某一离子的存在能抑制另一离子吸收的现

8、象。一离子吸收的现象。主要表现在对离子的选择性吸收上。主要表现在对离子的选择性吸收上。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。化学性质近似的离子在质膜上占有同一结合位点。阳离子：阳离子：K+、Rb+和和Cs+之间；之间；Ca2+、Mg2+和和Ba2+之间。之间。一价与二价之间：一价与二价之间：NH4+和和H+对对Ca2+、K+对对Fe2+阴离子：阴离子：Cl-，Br-和和I-之间；之间；HPO42-与与SO42-之间；之间；H2PO4-与与Cl-之间；之间；NO3-与与Cl-之间，都有拮抗作用。之间，都有拮抗作用。1. 1. 离子间的拮抗作用离子间的拮抗作用（ion antagonism）

9、 机制：机制：a a：具有拮抗作用的离子可能竞争载体上的结合部位，具有拮抗作用的离子可能竞争载体上的结合部位，比如比如K K+ +NHNH4 4+ +RbRb+ +CsCs+ +，它们的水合半径相近在载它们的水合半径相近在载体上可能具有相同的结合部位，从而产生拮抗作用。体上可能具有相同的结合部位，从而产生拮抗作用。b b：具有拮抗作用的离子可能影响到原生质膜的通透具有拮抗作用的离子可能影响到原生质膜的通透性（主要是指性（主要是指CaCa2+2+对一些离子产生的拮抗作用）。对一些离子产生的拮抗作用）。c c：其它一些影响。比如水稻上的其它一些影响。比如水稻上的K K+ +对对 FeFe2+2+的

10、拮抗作的拮抗作用，因为用，因为K K+ +可增加水稻根系的氧化力，从而减少可增加水稻根系的氧化力，从而减少FeFe2+2+的有效性。的有效性。离子间的协助作用是指在溶液中某一离子的存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。这种作用主在有利于根系对另一些离子的吸收。这种作用主要表现在阳离子和阴离子之间，以及阳离子与阳要表现在阳离子和阴离子之间，以及阳离子与阳离子之间。离子之间。Ca2+对多种离子的吸收有协助作用，一般认对多种离子的吸收有协助作用，一般认为是由于它具有稳定质膜结构的特殊功能，有助为是由于它具有稳定质膜结构的特殊功能，有助于质膜的选择性吸收。这种协助作

11、用也称于质膜的选择性吸收。这种协助作用也称“维茨维茨效应效应”。溶液中。溶液中Ca2、Mg2、Al3等二价及三价等二价及三价离子，特别是离子，特别是Ca2离子，能促进离子，能促进K+、Rb+以及以及Br-的吸收。的吸收。 2. 离子间的协助作用离子间的协助作用（ion synergism） 温度温度 呼吸作用呼吸作用 氧化磷酸化氧化磷酸化ATP 吸收吸收(三三) 温度、水分、光照的影响温度、水分、光照的影响 作用：作用：(1) 促进养分的释放：溶解肥料、促进养分的释放：溶解肥料、 矿化有机质矿化有机质。 (2) 加速养分的流失：稀释养分加速养分的流失：稀释养分。水分状况对植物生长，特别是对根系

12、水分状况对植物生长，特别是对根系的生长有很大影响，从而间接影响到养分的生长有很大影响，从而间接影响到养分的吸收。的吸收。适宜的水分条件：适宜的水分条件：田间持水量的田间持水量的6080光照光照 光合作用光合作用 光合磷酸化光合磷酸化 ATP 吸收吸收 光照还可通过影响植物叶片的光合强度而对光照还可通过影响植物叶片的光合强度而对某些某些酶的活性酶的活性、气孔的开闭气孔的开闭和和蒸腾强度蒸腾强度等产生间等产生间接影响，最终影响到根系对矿质养分的吸收。接影响，最终影响到根系对矿质养分的吸收。 土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸收：分的吸收：1. 根系的

13、根系的呼吸作用呼吸作用2. 有毒物质有毒物质的产生的产生3. 土壤养分土壤养分的形态和有效性的形态和有效性 良好的通气环境，能使根部供氧状况良好，良好的通气环境，能使根部供氧状况良好，并能使呼吸产生的并能使呼吸产生的CO2从根际散失。这一过程对根从根际散失。这一过程对根系正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有系正常发育、根的有氧代谢以及离子的吸收都有十分重要的意义。十分重要的意义。(四四)土壤理化性状的影响土壤理化性状的影响 2、土壤、土壤pH 土壤反应对植物根系吸收离子的影响很土壤反应对植物根系吸收离子的影响很大。大。pH对离子的影响主要是通过根表面。对离子的影响主要是通过根表面。特别是细

14、胞壁上的电荷变化及其与特别是细胞壁上的电荷变化及其与K+, Cu2+, Mg2+等阳离子的竞争作用表现出来的。等阳离子的竞争作用表现出来的。 pH改变了介质中改变了介质中H+ 和和OH-的比例，并对的比例，并对植物的养分吸收有很显著的影响。当外界溶植物的养分吸收有很显著的影响。当外界溶液液pH值较低时，可抑制植物对值较低时，可抑制植物对NH4+-N的吸的吸收；而介质收；而介质pH较高时，则会抑制较高时，则会抑制NO3-N的的吸收，而对吸收，而对NH4+-N的吸收数量有所增加。的吸收数量有所增加。氮氮 5.58.0磷磷 6.57.5钾钾/钙钙/镁镁 6.0硫硫 5.5铁铁/锰锰/锌锌/铜铜 6.

15、0硼硼 5.07.0总的来说，总的来说，pH5.56.5时，时， 各种养分的有效性均较高各种养分的有效性均较高pH值值土壤反应和植物有土壤反应和植物有效养分含量的关系效养分含量的关系土壤反应与植物有效养分含量的关系土壤反应与植物有效养分含量的关系营养营养 土中有效含量土中有效含量元素元素 较多时的较多时的pH范围范围介质反应与植物吸收阴、阳离子的关系介质反应与植物吸收阴、阳离子的关系偏酸性：吸收偏酸性：吸收阴阴离子离子阳离子阳离子偏碱性：吸收偏碱性：吸收阳阳离子离子阴离子阴离子原因：原因：酸性酸性反应时，根细胞的蛋白质分子带反应时，根细胞的蛋白质分子带正电荷正电荷 为主，故能多吸收外界溶液中的

16、为主，故能多吸收外界溶液中的阴离子。阴离子。 碱性碱性反应时，根细胞的蛋白质分子带反应时，根细胞的蛋白质分子带负电荷负电荷 为主，故能多吸收外界溶液中的为主，故能多吸收外界溶液中的阳离子。阳离子。代谢活性代谢活性由于离子和其它溶质在很多情况下是逆浓度由于离子和其它溶质在很多情况下是逆浓度梯度的累积，所以需要直接或间接地梯度的累积，所以需要直接或间接地消耗能量消耗能量。在不进行光合作用的细胞和组织中（包括根），在不进行光合作用的细胞和组织中（包括根），能量的主要来源是呼吸作用能量的主要来源是呼吸作用。因此，所有影响呼。因此，所有影响呼吸作用的因子都可能影响离子的累积。吸作用的因子都可能影响离子的

17、累积。（五）根系的代谢及代谢产物的影响（五）根系的代谢及代谢产物的影响 1、离子半径、离子半径 吸收吸收同价离子同价离子的速率与离子半径之间的关系通的速率与离子半径之间的关系通常呈常呈负相关负相关。 2、离子价数、离子价数 细胞膜组分中的磷脂、硫酸脂和蛋白质等都是细胞膜组分中的磷脂、硫酸脂和蛋白质等都是带有电荷的基团，离子都能与这些基团相互作用。带有电荷的基团，离子都能与这些基团相互作用。其其相互作用的强若顺序相互作用的强若顺序为：不带电荷的分子为：不带电荷的分子一价一价的阴、阳离子的阴、阳离子二价的阴、阳离子二价的阴、阳离子硝酸盐硝酸盐铵盐铵盐 钾肥：氯化钾钾肥：氯化钾硝酸钾硝酸钾磷酸二氢钾

18、磷酸二氢钾 浓度：浓度：0.123.溶液反应溶液反应 ： 酸性：有利于阴离子吸收酸性：有利于阴离子吸收 中性微碱性：有利于阳离子吸收中性微碱性：有利于阳离子吸收4.喷施时间：喷施时间： 清晨、傍晚或阴天清晨、傍晚或阴天5.喷施次数和部位喷施次数和部位 ： 移动性强的元素如N、K 、Na，其中 NKNa 能够移动的元素如P、Cl、S 部分移动的元素Zn、Cu、Mn、Fe 、Mo 不移动的元素B、Ca6.湿润剂：湿润剂： 可加入可加入“润湿剂润湿剂”，0.10.2洗涤剂或中性皂洗涤剂或中性皂影响根外营养的因素影响根外营养的因素- - 叶片类型叶片类型u与单子叶作物相比，双子与单子叶作物相比，双子叶作物叶面积大，角质层薄，叶作物叶面积大，角质层薄，溶液中的养分较易被吸收。溶液中的养分较易被吸收。u叶片背面比正面更易吸收叶片背面比正面更易吸收养分。养分。叶面施肥的局限性在于肥效短暂，每次施用养叶面施肥的局限性在于肥效短暂，每次施用养分总量有限，又易从疏水表面流失或被雨水淋洗；分总量有限，又易从疏水表面流失或被雨水淋洗；有些养分元素（如钙）从叶片的吸收部位向植物其有些养分元素（如钙）从叶片的吸收部位向植物其它部位转移相当困难，喷施的效果不一定好。它部位转移相当困难，喷施的效果不一