中国农业大学植物营养学知识点

中国农业大学植物营养学知识点植物营养肥料学第一章：绪论1、植物营养学：是研究营养物质对植物的营养作用，研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律，以及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的科学。2、植物营养学主要任务：阐明植物体与外界环境之间营养物质交换和能量交换的具体过程，以及体内营养物质运输、分配和能量转化的规律，并在此基础上通过施肥手段为植物提供充足的养分，创造良好的营养环境，或通过改良植物遗传特性的手段调节植物体的代谢，提高植物营养效率，从而达到明显提高作物产量和改善产品品质的目的。3、肥料：直接或间接供给植物所需养分，改善土壤性状，以提高作物产量和改善产品品质的物质。5、植物矿物质营养学说-要点：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用，并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质在分解时所形成的矿物质。意义：①理论上，否定了当时流行的“腐殖质学说”，说明了植物营养的本质；是植物营养学新旧时代的分界线和转折点，使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础；②实践上促进了化肥工业的创立和发展；推动了农业生产的发展。在农业产量的增加份额中，有40%〜60%归功于化肥的施用。植物矿物质营养学说具有划时代的意义。6、养分归还学说-要点：①随着作物的每次收获，必然要从土壤中取走大量养分，②如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐下降，③要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部养分。意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用7、最小养分律（1843年），要点：①作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约。也就是说，决定作物产量的是土壤中相对含量最少的养分。②而最小养分会随条件变化而变化，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。意义：指出作物产量与养分供应上的矛盾，表明施肥要有针对性，应合理施肥。8、李比希观点认识的不足与局限性：尚未认识到养分之间的相互关系；对豆科作物在提高土壤肥力方面的作用认识不足；过于强调矿质养分作用，对腐殖质作用认识不够。9、罗宗洛一20世纪20〜30年代，在氮素营养及微量元素方面做了大量工作。10、植物营养学的范畴：植物营养生理学；植物根际营养；植物营养遗传学；植物营养生态学；植物的土壤营养；肥料及现代施肥技术。植物营养学研究的最终目的：以植物营养特性为依据，在原有土壤肥力的基础上，通过施肥措施，为植物提供良好的营养环境，或通过生物技术，改良植物的营养特性，并在其它农业措施的配合下，达到高产、优质、高效的综合效果，并对环境质量和土壤培肥作出应有的贡献。11、植物营养学的主要研究方法：1.生物田间试验法；2.生物模拟法：（盆栽试验：土培法、砂培法和水培法；培养试验：分根培养、流动培养和灭菌培养）；3.化学分析法;4.数理统计法；5.核素技术法；6.酶学诊断法。第二章:植物的营养元素1、影响植物体内矿质元素种类和含量的因素：①遗传因素一如：禾本科植物需Si、淀粉植物块茎含K多、豆科植物含N较多等。②环境条件(生长环境)一如：盐渍土上生长的植物含Na和Cl较多、沿海的植物含I较多、酸性红壤上的植物含Al和Fe较多。2、植物必需营养元素的标准：①必要性：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；②专一性：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状才能减轻或消失③直接性：这种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。3、植物必需营养元素的种类：非矿质元素C、H、O；植物营养三要素或肥料三要素N、P、K；中量元素：Ca、Mg、S；微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、(Ni)。4、必需营养元素间的相互关系：①同等重要律一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，生产上要求：平衡供给养分；②不可代替律一植物的每一种必需营养元素都有特殊的功能，不能被其它元素所代替。生产上要求：全面供给养分5、有益元素：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、在某些特定条件下所必需的，这些类型的元素称为“有益元素”，也称“农学必需元素”。如硅6。，钠(Na),钻(Co),硒(Se),铝(Al)。第三章植物对营养物质的吸收1、植物吸收的养分形式：以离子或无机分子为主，和少部分有机形态的物质。植物吸收养分的部位：矿质养分一根部吸收为主，气态养分一叶部吸收为主。2、根的类型：从整体上分直根系（根深）和须根系（水平生长）。直根系一能较好地利用深层土壤中的养分；须根系一能较好地利用浅层土壤中的养分。农业生产中常将两种根系类型的植物种在一起。3、根的构型：指同一根系中不同类型的根（直根系）或不定根（须根系）在生长介质中的空间造型和分布。具体来说，包括立体几何构型和平面几何构型。根构型与养分吸收：不同植物具有不同的根构型，浅根系由于其在表层的根相对较多而更有利于对表层养分的吸收；深根系则相反。4、根的结构特点：从根尖向根茎基部分为根冠、分生区、伸长区和成熟区（根毛区）和老熟区五个部分。横切面从外向根内可分为表皮、（外）皮层、内皮层和中柱等几个部分。分生区和伸长区：养分吸收的主要区域;根毛区：吸收养分的数量比其它区段更多。5、根的生理特性：根的阳离子交换量（CEC）：单位数量根系吸附的阳离子的厘摩尔数（cmol/kg）,一般地，双子叶植物的CEC较高，单子叶植物的较低。6、根的氧化还原能力：反映根的代谢活动，与植物吸收养分的能力有关。根的氧化力越强，根的活力和吸收能力就越强。如水稻，具有氧气输导组织，向根分泌02,使得新生根氧化力强（根呈白色）。而老根病根，氧化力更弱，根呈黑色。根的还原力，对需还原后才被吸收的养分尤为重要，如Fe3+-Fe2+。试验表明还原力强的作物在石灰性土壤上不易缺铁。7、根际：由于植物根系的影响而使其理化生物性质与原土体有显著不同的那部分根区土壤。根际效应：在根际中，植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度，也影响土壤生物的活性，从而构成一个“根际效应”。8、根际pH环境：影响因素有呼吸作用和根系有机酸分泌。当根系选择吸收阴离子＞阳离子时，根际pH上升，当吸收阳离子＞阴离子，根际pH下降。根际pH变化对养分的有效性的影响：①石灰性土壤施用铵态氮肥、钾肥，pH下降，使多种营养因素的生物有效性增加；②酸性土壤施用硝态氮肥，pH上升，磷的有效性提高；③豆科作物在固氮过程中酸化了根际，提高了难溶性磷的利用率；④豆科植物在缺磷条件下，根系不正常生长形成簇状根或排根，分泌H能量较强，有效的降低根际pH，并溶解土壤中的难溶性磷。9、根系分泌物种类：无机物（CO2、矿质盐类（细胞膜受损时才大量外渗））；有机物（糖类、蛋白质及酶、氨基酸、有机酸等）根系分泌物的农业意义：①生物的能源和营养材料;②促进养分有效化；③间作或混作中有互利作用。10、根际微生物对植物吸收养分的影响:（1）矿化有机物（释放CO2和无机养分）；+（2）产生和分泌有机酸（络合金属离子，促进养分的吸收和转移；同时，降低土壤pH值，促进难溶性化合物的溶解和养分释放）；（3）固定和转化大气中的养分（固氮微生物能将空气中的分子态氮转化为植物可利用的形式）；（4）产生和释放生理活性物质（促进根系的生长和养分的吸收）。11、菌根：菌根是土壤真菌与植物根系建立共生关系所形成的共生体，主要类型有外生菌根和内生菌根。作用是促进养分的吸收，因为：①通过外延菌丝大大增加吸磷表面积；②降低菌丝际pH值,有利于磷的活化；③VA真菌膜上运载系统与磷的亲合力高于寄主植物根细胞膜与磷的亲合力；④植物所吸收的磷以聚磷酸盐的形式在菌丝中运输效率高。12、根系对养分吸收：养分通过细胞原生质膜进入细胞内的过程。其过程包括：①土壤养分向根表面的迁移（迁移的3中形式：截获、质流、扩散）；②养分进入质外体；③养分进入共质体。钙向根表的迁移主要是质流，而质流与蒸腾作用正相关，由于新叶蒸腾作用弱，因此大白菜缺钙常出现干烧心的现象。氮、磷、钾主要通过扩散的方式迁移至根表，扩散系数：NO3->K+>H2PO4-，因此施用磷肥时要尽量接近根系。13、质外体：指细胞原生质膜以外的空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部导管。质外体也被称作自由空间（也称表观自由空间AFS或外层空间），自由空间指根部某些组织或细胞能允许外部溶液通过自由扩散而进入的那些区域，包括细胞间隙、细胞壁到原生质膜之间的空隙，习惯上可分为水分自由空间和杜南自由空间（水分自由空间是指被水分占据并能和外部介质溶液达到物理化学平衡的那部分质外体区域;杜南自由空间是指质外体中因受电荷影响，养分离子不能自由移动和扩散的那部分区域）。14、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。胞间连丝是指相邻细胞之间的原生质丝，是细胞之间物质运输的主要通道。15、被动吸收：膜外养分顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、不需消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地）进入原生质膜的过程。形式:（1）简单扩散：如亲脂性分子（O2、N2）、不带电极性小分子（H2O、CO2、甘油）（2）易化扩散：在通道蛋白或运输蛋白参与下完成，是被动吸收的主要形式。被动吸收的动力：离子（分子）的运输动力来自膜间的电化学势（浓度）梯度，当膜两边的电化学势（浓度）梯度相等时，离子（分子）达到动态平衡，净吸收停止。16主动吸收：膜外养分逆浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。离子泵：是位于植物细胞原生质膜上的ATP酶，它能逆电化学势将某种离子“泵入”细胞内，同时将另一种离子“泵出”细胞外。目前发现的离子泵主要分为四种类型：H+-ATP酶；Ca2+-ATP酶；H+-焦磷酸酶；ABC型离子泵。通常情况下，由于细胞内部带有负电，对于阳离子，它们在细胞内的浓度一般不会超过物理化学平衡浓度（K+例外），因而大多数是被动吸收；相反，对于阴离子，细胞内的浓度虽然较低，但仍高于物理化学平衡浓度，所以大多数是逆电化学梯度，即主动吸收。17、拮抗作用：溶液中某种离子存在或过多能抑制另一离子吸收的现象。主要表现在对离子的选择性吸收上。如K+、Rb+之间，Ca2+、Mg2+之间。协助作用：溶液中某种离子的存在有利于根系吸收另一离子的现象。18、植物营养临界期：是指营养元素过少或过多或营养元素间不平衡，对植物生长发育起着明显不良影响的那段时间。植物营养最大效率期：是指营养物质在植物体内能产生最大效能的那段时间，常在植物生长最旺盛的时期。这一时期，作物生长迅速，吸收养分能力特别强，如能及时满足作物对养分的需要，增产效果将非常显著。19、叶部营养（或根外营养）：植物通过叶部或非根系部分吸收养分来营养自己的现象，是一种辅助的施肥方式，对于微量元素，则是常用的一种施用手段。特点是：①叶部营养具有较高的吸收转化速率，能及时满足植物对养分的需要，可用于及时防治某些缺素症或补救因不良气候条件或根部受损而造成的营养不良；②叶部营养直接促进植物体内的代谢作用，如直接影响一些酶的活性，可用于调节某些生理过程，如一些植物开花时喷施硼肥，可以防止“花而不实”。20、植物营养的共性和个性（一）共性：所有高等植物都需要17种必需营养元素。（二）个性：不同植物、或同种植物的不同品种、甚至同一植物在不同生育期1.对营养元素的种类和数量需要不同；2.对介质养分的吸收能力不同；3.对肥料的需要量不同；4.对肥料形态的要求不同。21、施肥方法传统施肥方法：一般根据施用时期的不同分为基肥、种肥和追肥三种施肥方式及其相应的施肥方法。现代施肥方法：①喷施多元微肥；②喷施多功能叶面肥③灌溉施肥：喷灌、滴灌④二氧化碳施肥第四章营养物质在植物体内的运输和分配1、养分吸收后的去向：①在原细胞被同化，参与代谢或物质形成，或积累在液泡中成为贮存物质；②转移到根部相邻的细胞（短距离运输）；③通过输导组织转移到地上部各器官（长距离运输）；④随分泌物一道排回介质中2、养分的短距离运输：也称横向运输，是指介质中的养分沿根表皮、皮层、内皮层到达中柱（导管）的迁移过程。由于其迁移距离短，故称为短距离运输。其运输途径有质外体途径（根尖的分生区和伸长区，Ca2+、Mg2+、Na+等）和共质体途径（根毛区，NO3一、H2PO4—、K+、SO42—、Cl—）。养分从介质到达木质部导管至少通过2次原生质膜（进出木质部薄壁细胞）。3、养分的长距离运输：也称纵向运输，是指养分沿木质部导管向上，或沿韧皮部筛管向上或向下移动的过程。由于养分迁移距离较长，故称为长距离运输。长距离运输有木质部运输和韧皮部运输。4、养分木质部长距离运输是单向的、根压和蒸腾作用驱动的共同结果，运输机理有质流（养分离子在木质部导管中随着蒸腾流向上运输的方式，主要）和交换吸附两种。蒸腾对养分木质部长距离运输作用的大小取决于植物生育阶段、昼夜时间、离子种类和离子浓度等因素。（判断题）由于叶尖蒸腾量最大，所以油菜叶片中硼含量最高；叶柄蒸腾量最小，相应地含硼量也最低。同时硼毒害的症状首先也出现在叶尖和叶缘。在生产实践中，茄果类的番茄、辣椒等在结果期若遇较长时间的低温或阴雨天，蒸腾强度低常会发生果实生理性缺钙而出现脐腐病。5、韧皮部运输：养分在活细胞内双向运输。韧皮部汁液的组成与木质部比较有显著的差异：①韧皮部汁液的pH值高于木质部，韧皮部偏碱性可能是因其含有HCO3-和大量K+等阳离子所引起的；②韧皮部汁液中干物质和有机化合物远高于木质部；③某些矿质元素，如钙和硼在韧皮部汁液中的含量远小于木质部，其它矿质元素的浓度高于木质部；无机态阳离子总量大大超过无机阴离子总量，过剩正电荷由有机阴离子，主要是氨基酸进行平衡。养分从韧皮部向木质部的转移为顺浓度梯度，可以通过筛管原生质膜的渗漏作用来实现。相反，养分从木质部向韧皮部的转移是逆浓度梯度、需要能量的主动运输过程。这种转移主要需经转移细胞进行。木质部向韧皮部养分的转移对调节植物体内养分分配，满足各部位的矿质营养起着重要作用。6、养分的再吸收和释放再吸收：溶质在木质部导管运输过程中，部分离子可被导管周围的薄壁细胞吸收，从而减少了溶质到达茎叶数量的现象。结果使木质部汁液的离子浓度自下而上递减。释放：木质部运输过程中，导管周围的薄壁细胞将吸收了的离子重新释放到导管中的现象。其作用是可维持木质部汁液中养分浓度的稳定性。7、植物体内养分的循环指在韧皮部中移动性较强的矿质养分，通过木质部运输和韧皮部运输形成自根至地上部之间的循环流动。例如，经木质部运输到茎叶的氮素，其中79%以还原态的形式再由韧皮部运回根中，其中的21%被根系所利用，其余部分再由木质部运向地上部。植物体内发生氮素的大规模循环，可能是由于根部硝态氮的还原能力有限，而必须经地上部还原后再运回根系，满足其合成蛋白质等代谢活动的需要。8、养分的再利用：植物某一器官或部位中的矿质养分可通过韧皮部运往其它器官或部位而被再度利用的现象，只有移动能力强的养分元素才能被再利用。养分再利用的过程包括：①养分的激活（养分离子在细胞中被转化为可运输的形态）。②养分进入韧皮部（被激活的养分从木质部导管通过主动运输转移至韧皮部（“装”），进行长距离运输，到达茎后，养分可通过转移细胞进入木质部向上运输）。③进入新器官（养分通过韧皮部或木质部运至靠近新器官的部位，再经过跨质膜的主动运输过程“卸”入需要养分的新器官细胞内）。植物生长进入生殖生长阶段后，根的活力减弱，养分吸收功能衰退。此时，植物体内养分总量增加不多，各器官中养分含量主要靠体内再分配进行调节。营养器官将养分不断地运往生殖器官，随着时间的延长，营养器官中的养分，所占比例逐渐减少。第五章植物的碳、氢、氧营养1、C、H、O是植物有机体的主要组分，占干物重总量的90%以上。碳水化合物是植物营养的核心物质。2、温室和塑料大棚中当CO2<0.03%时，可采取措施：施液化CO2、固体CO2、燃烧石蜡、天然气、丙烷、白煤油以及碳酸氢铵+浓硫酸-CO2。但需注意：CO2浓度不宜〉0.1%。3、活性氧的危害及其消除对植物的毒害：氧化分解生物膜内的双分子层中所含有的不饱和脂肪酸链，导致膜整体的破坏，如膜透性增大、离子漏失，严重时造成植物死亡。活性氧对叶绿素、核酸等也有破坏作用。活性氧的消除：（1）酶系统：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）；（2）抗氧化剂系统：维生素E、谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸（ASA）、细胞色素f、甘露糖醇、氢醍、胡萝卜素等。第六章植物的氮素营养与氮肥1、氮的营养功能：是植物生命物质蛋白质的重要成分；是核酸和核蛋白的成分；是植物体内许多酶的组成分；是叶绿素的重要成分；是多种维生素、生物碱、植物激素的成分。总之，氮对植物生命活动、作物产量和品质有极其重要的作用。合理施用氮肥是获得作物高产量、高品质的有效措施。2、NO3--N的吸收与同化吸收：硝态氮是旱地作物的主要氮源，是逆电化学势梯度的主动吸收。介质pH影响植物NO3--N吸收（反）；Ca2+促进NO3--N的吸收。吸收后：10〜30%在根还原，70〜90%运输到茎叶还原，小部分贮存在液胞内。NO3--N的还原：硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原