植物营养学第一章-第一节 植物的营养元素

1、植物营养与施肥原理植物营养与施肥原理第一章第一章第一节第一节 植物的营养元素植物的营养元素主要内容主要内容基本要求基本要求植物体的组成成分植物体的组成成分了解了解植物的必需营养元素植物的必需营养元素掌握掌握植物的有益元素植物的有益元素了解了解第一节第一节 植物体的组成成分植物体的组成成分一、植物体的组成成分一、植物体的组成成分新鲜植株新鲜植株 烘干烘干7595水分水分75C525干物质干物质 煅烧煅烧 95以气体挥发以气体挥发 525C 5灰分灰分(成分复杂成分复杂) 二、影响植物体内矿质元素种类和含量二、影响植物体内矿质元素种类和含量的因素的因素1. 遗传因素遗传因素如：禾本科植物需如：禾本

2、科植物需Si、淀粉淀粉植物块茎含植物块茎含K多、豆科植物含多、豆科植物含N较多等较多等。2. 环境条件（生长环境）环境条件（生长环境）如：盐渍土上如：盐渍土上生长的植物含生长的植物含Na和和Cl较多、沿海的植物含较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含较多、酸性红壤上的植物含Al和和Fe较多较多。水稻、小麦等禾谷类作含水稻、小麦等禾谷类作含Si多多 豆科作物含豆科作物含NN多多马铃薯、甘薯含马铃薯、甘薯含K多多 盐土中生长的植物含盐土中生长的植物含Na多多 酸性土壤上的植物含酸性土壤上的植物含AlAl多多 第二节第二节 植物的必需营养元素植物的必需营养元素一、植物必需营养元素的标准及种类一

3、、植物必需营养元素的标准及种类（一）（一） 标准标准 (Arnon & Stout, 1939) （定义）（定义）1. 这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。如果缺少该元素，植物就不能完成其生活史果缺少该元素，植物就不能完成其生活史必要性必要性2. 这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素这种元素的功能不能由其它元素所代替。缺乏这种元素时，植物会表现出特有的症状，只有补充这种元素后症时，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状才能减轻或消失专一性专一性3. 这种元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接这种

4、元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用的营养作用，而不是改善环境的间接作用直接性直接性（二）（二） 种类和含量种类和含量目前已确认的有目前已确认的有1717种种1. A given plant must be unable to complete its lifecycle in the absence of the element.2. The function of the element must not be replaceable by another element.3. The element must be directly invol

5、ved in plant metabolism for example, as a component of an essential plant constituent such as an enzyme or it must be required for a distinct metabolic step such as an enzyme reaction.正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量正常生长植株的干物质中营养元素的平均含量元素元素 符号符号 mol/克（干重克（干重 ） mg/kg %Mo 0.001 0.1 -Cu 0.1 0.6 -Zn 0.30 20 - Mn 1.

6、0 50 -Fe 2.0 100 -B 2.0 20 -Cl 3.0 100 -S 3.0 - 0.1P 60 - 0.2Mg 80 - 0.2Ca 125 - 0.5K 250 - 1.0N 1000 - 1.5O 30000 - 45C 40000 - 45H 60000 - 6钼钼铜铜锌锌锰锰铁铁硼硼氯氯硫硫磷磷镁镁钙钙钾钾氮氮氧氧碳碳氢氢1987 镍镍 Ni1.1确定确定年份年份1939193119261922184419231954183918391839183918391804最早最早1800最早最早Relative amounts of essential elements in

7、 plant tissues二、必需营养元素的分组和来源二、必需营养元素的分组和来源C、H、O 天然营养元素天然营养元素 非矿质元素非矿质元素 来自空气和水来自空气和水大量元素大量元素N、P、K 植物营养三要素植物营养三要素(0.1%以上以上) 或或肥料三要素肥料三要素Ca、Mg、S 中量元素中量元素矿质元素矿质元素微量元素微量元素Fe、Mn、Zn、Cu、来自土壤来自土壤(0.1%以下以下)B、Mo、Cl、（、（Ni）CO2 O2 SO2H2OO2MineralNutrients植物养分来源示意图植物养分来源示意图三、必需营养元素的主要功能三、必需营养元素的主要功能第一类：第一类：C、H、O、

8、N、S1. 组成有机体的结构物质和生活物质组成有机体的结构物质和生活物质2. 组成酶促反应的原子基团组成酶促反应的原子基团第二类：第二类：P、B、(Si)1. 形成连接大分子的酯键形成连接大分子的酯键2. 储存及转换能量储存及转换能量第三类：第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl1. 维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性 平衡等平衡等2. 活化酶类活化酶类3. 稳定细胞壁和生物膜构型稳定细胞壁和生物膜构型第四类：第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1. 组成酶辅基组成酶辅基2. 组成电子转移系统组成电子转移系统植物必需营养元植物必需营养元 素的各种功能一般通过素

9、的各种功能一般通过植物的植物的外部形态外部形态表现出来。而当植物缺乏或表现出来。而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为状，这些症状统称为“植物营养失调症植物营养失调症”，包括包括“营养元素缺乏症营养元素缺乏症” 和和“元素毒害症元素毒害症”。水稻水稻缺铁缺铁水稻水稻铁毒铁毒四、必需营养元素间的相互关系四、必需营养元素间的相互关系1. 同等重要律同等重要律植物必需营养元素在植物体内的植物必需营养元素在植物体内的 数量不论多少都是同等重要的数量不论多少都是同等重要的生产上要求：生产上要求：平衡供给养分平衡供给养分2. 不可代替律

10、不可代替律植物的每一种必需营养元素都有植物的每一种必需营养元素都有 特殊的功能，不能被其它元素所特殊的功能，不能被其它元素所 代替代替生产上要求：生产上要求：全面供给养分全面供给养分第三节第三节 植物的有益元素植物的有益元素一、有益元素的概念一、有益元素的概念 某些元素适量存在时能促进植物的生某些元素适量存在时能促进植物的生长发育；或者是某些特定的植物、在某些特长发育；或者是某些特定的植物、在某些特定条件下所必需的，这些类型的元素称为定条件下所必需的，这些类型的元素称为“有益元素有益元素”，也称，也称“农学必需元素农学必需元素”。二、有益元素在植物体内的含量、分布和形态二、有益元素在植物体内的

11、含量、分布和形态元素元素含含 量量分分 布布形形 态态硅硅(Si)莎草科莎草科,禾本科禾本科：10-15旱地禾本科等：旱地禾本科等：1-3豆科植物等：豆科植物等：1 000mg/Kg离子态离子态硒硒(Se)高硒累积型：数千高硒累积型：数千mg/Kg非硒累积型：非硒累积型：叶、茎、叶、茎、根根无机态（无机态（SeO42-)有机态有机态挥发态挥发态铝铝(Al)一般含量：一般含量：20-200mg/Kg铝累积型：铝累积型：0.1%非累积型：非累积型：叶部叶部老叶老叶幼叶幼叶离子态离子态(Al3+)三、有益元素的生理功能三、有益元素的生理功能元素元素主要生理功能主要生理功能主要受益植物主要受益植物硅硅

12、(Si)参与细胞壁的组成参与细胞壁的组成(增强植物的硬度增强植物的硬度);影响植物光合作用与蒸腾作用影响植物光合作用与蒸腾作用;提高植物的抗逆性提高植物的抗逆性; 与其它养分相互作用与其它养分相互作用禾本科植物禾本科植物(如如水稻水稻、小麦、大麦、小麦、大麦)钠钠(Na)刺激植物生长刺激植物生长; 调节细胞渗透压调节细胞渗透压;影响植物水分平衡与细胞伸展影响植物水分平衡与细胞伸展;代替钾代替钾行使营养功能行使营养功能, 如如部分酶激活部分酶激活等等C4或或CAM类植物类植物(如如甜菜甜菜等等)钴钴(Co)参与豆科植物根瘤固氮参与豆科植物根瘤固氮;调节酶或激素活性调节酶或激素活性, 刺激植物生长

13、刺激植物生长;稳定叶绿素稳定叶绿素豆科豆科固氮植物固氮植物(必需必需)镍镍(Ni)刺激种子发芽和幼苗生长刺激种子发芽和幼苗生长;催化尿素降解催化尿素降解; 防治某些病害防治某些病害一般植物一般植物(已归入必需元素已归入必需元素)硒硒(Se)刺激植物生长刺激植物生长; 增强植物体的抗氧化作用增强植物体的抗氧化作用百合科、十字花科、豆百合科、十字花科、豆科、禾本科科、禾本科(低浓度低浓度)铝铝(Al)刺激植物生长刺激植物生长; 影响植物颜色影响植物颜色; 某些酶的激活剂某些酶的激活剂喜酸性植物喜酸性植物(如如茶树茶树)水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响水稻叶片的含硅量及其对稻瘟病感染性的影响

14、04080120施硅量（施硅量（mg/L)含硅量（干物重含硅量（干物重mg/g）020408121620病斑数（个病斑数（个/cm2)不同生育阶段供硅对水稻生长与产量的影响不同生育阶段供硅对水稻生长与产量的影响营养生长阶段营养生长阶段-Si+Si*-Si+Si生殖生长阶段生殖生长阶段*-Si-Si+Si+SiSiO2%（地上部干重）（地上部干重） 0.052.26.90.4干重干重（g/盆）盆）根根4.04.34.24.7茎茎23.526.531.033.6籽粒籽粒5.36.610.310.3*+Si：100mg/LSiO2；*抽穗开始抽穗开始施钴对宽叶羽扇豆根瘤的生长和组分的影响施钴对宽叶羽

15、扇豆根瘤的生长和组分的影响根瘤根瘤鲜重鲜重根瘤根瘤含钴量含钴量根瘤根瘤类菌体数类菌体数根瘤根瘤钴胺素钴胺素根瘤根瘤豆豆血红血红蛋白蛋白处理处理(g/株株)(mg/g干重干重)(10 /g鲜重鲜重)(mg/g鲜重鲜重)(mg/g鲜重鲜重)-9-Co2+0.145155.90.71+Co2+0.61052728.31.91Na+、K+对甜菜叶片性状的影响对甜菜叶片性状的影响K叶片含量叶片含量(mmol/g干重）干重）处理处理(mmol）干重干重(g叶叶/株）株）+Na+叶面积叶面积(cm2/叶）叶）叶厚度叶厚度( m)肉质性肉质性(gH2O/dm2）5K+7.92.67 0.032332743.0

16、70.25K+4.75Na+9.70.43 2.453023193.71K+由由Na+ 的的刺激作用刺激作用增加的生增加的生长量长量供供K K+ +适宜适宜时的生长时的生长量量 ABCD喜盐喜盐厌盐厌盐K+ 在植株中在植株中能被能被Na+代替代替不能被不能被Na+Na+代替代替不同类型植物植株中不同类型植物植株中钠钠代替代替钾钾的程度的程度及由刺激生长所增加的生长量示意图及由刺激生长所增加的生长量示意图茶树植株不同部位的含铝量茶树植株不同部位的含铝量(Al，mg/kg)茶树种茶树种茎茎新叶新叶 一芽二叶一芽二叶成叶成叶落叶落叶中国品种中国品种188155466400010000阿萨姆种阿萨姆种11233151228204450本章小结：1. 植物体的组成成分植物体的组成成分2. 植物的必需营养元素植物的必需营养元素(掌握掌握)3. 植物的有益元素植物的有益元素本章复习题：本章复习题：1. 影响植物体中矿质元素含量的因素主要是影响