第二章 矿质营养

第二章矿质营养第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五本章教学基本要求：掌握：植物细胞吸收溶质的方式和机制、植物体对矿质元素的吸收、矿物质在植物体内的运输和分布。理解：植物必须的矿质元素、合理施肥的生理基础。了解：植物体对氮、硫、磷的同化。第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五

通常把植物对矿质元素（包括氮）的吸收、转运和同化称为矿质营养。第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一节植物的必需元素(essentialelement)一、植物体内的元素自然界发现的元素一般在植物体内都存在第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、植物必需元素及其

确定方法（一）确定植物必需元素的标准

1、完全缺乏某种元素，植物不能正常的生长发育2、完全缺乏某种元素，植物出现专一的缺素症状3、该元素对植物的功能必须是直接的第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五（二）植物必需元素的

确定方法水培法(solutionculturemethod)砂培法(sandculturemethod)第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五植物的溶液培养第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五（三）植物的必需元素

迄今确认的植物必需元素有19种：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、Si、Na第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五大量元素(majorelement)

植物需要量较大，其在植物体内含量占干重0.1%以上。它们是C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Si，共10种。微量元素(traceelement)

植物需要量较少，其在植物体内含量占干重的0.01%以下。它们是Mo、Ni、Cu、Zn、Mn、Fe、B、Cl、Na，共9种第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五三、植物必需元素的生理作用及其缺乏症（一）植物必需元素的生理作用1、细胞结构物质的组成成分，如：C、H、O、N、P、Ca、Mg、S等。2、生命活动的调节者，参与酶活性的调节，如：K、Mg、Zn、Fe等。3、起电化学作用及渗透调节作用，如：K、Cl等。

第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五（二）必需元素的缺乏症

第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五病症第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五课件2第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五（三）作物缺乏矿质

元素的诊断化学分析诊断法病症诊断法加入诊断法第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第二节植物细胞对矿质元素的吸收

植物细胞吸收矿质元素主要是通过质膜上的相关蛋白完成的。参与矿质元素吸收的蛋白主要是：通道蛋白、载体蛋白和H+-ATP酶

一、通道蛋白(channelprotein)

通道蛋白横跨膜，中间形成允许离子通过的通道，即离子通道(ionchannel)，离子通道运转离子的速率很高，达到106~108个/秒。第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、载体蛋白(carrierprotein)

载体蛋白具有离子专一的结合位点，能选择性地跨膜吸收和转运离子。由载体蛋白介导的跨膜离子运转可以是被动的，也可以是主动的。第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五三、H+-ATP酶

H+-ATP酶横跨整个膜，水解ATP，释放能量，并利用此能量将H+由膜内泵至膜外，在膜两侧形成电化学梯度。第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、胞饮作用第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三节植物体对矿质元素的吸收

根系是植物吸收矿质营养的主要器官一、根吸收矿质元素的特点

（一）根系对水分和盐分的相对吸收1.根系吸收离子的区域2.对水分和盐分的相对吸收3.离子的选择吸收第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五一、根吸收矿质元素的特点

（一）根系对水分和盐分的相对吸收

1.根系吸收离子的区域2.对水分和盐分的相对吸收3.离子的选择吸收第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五

植物根系吸收离子的数量与溶液中离子的数量不成比例的现象称为离子的选择吸收。表现为两个方面：（1）植物对同一溶液中不同离子的吸收不同。（2）植物对同一种盐的正、负离子的吸收不同。第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五例如：生理酸性盐（NH4）2SO4生理碱性盐KNO3生理中性盐NH4NO3

生产上使用化学肥料时应注意肥料类型的合理搭配。第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五（二）单盐毒害和离子拮抗作用1.单盐毒害(toxicityofsinglesalt)

把植物培养在单一盐溶液中，不久植物根系停止生长，生长区细胞壁粘液化，细胞破坏，变成一团无结构的黏液，最后整株植物死亡的现象，称单盐毒害第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五2.离子拮抗作用(ionantagonism)

在发生单盐毒害的溶液中，加入少量其它不同价的金属离子，即能减轻或消除单盐毒害的现象，称为离子拮抗作用。第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五

生长在不同盐溶液中的小麦根系第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五3.平衡溶液(balancedsolution)

由几种必需矿质元素按照一定的浓度和比例混合，具有合适的pH值，能使植物生长发育良好的溶液。第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、根系吸收矿质元素的过程1.离子吸附在根部细胞表面由于根细胞吸附离子具有交换的性质，故称为交换吸附(exchangeadsorption)第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五2.离子进入根系内部被根表面吸附的离子可通过质外体或共质体途径进入根的内部第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五植物根系能够吸收：

（1）土壤溶液中的矿质离子（2）吸附在土壤胶体颗粒上的矿质离子（3）难溶于水的矿质元素第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五三、外界条件对根部吸收矿物质的影响1.土壤通气状况2.土壤温度3.土壤溶液的pH值4.土壤溶液浓度5.土壤微生物第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、植物地上部分对矿质

元素的吸收植物地上部分对矿物质的吸收称为根外营养，也叫叶片营养(foliarnutrition)叶片能够通过气孔、角质层裂缝吸收矿质元素第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五叶片营养的优点补充养料节省肥料见效迅速利用率高第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五

氮同化过程：硝酸盐亚硝酸盐氨氨基酸第四节氮同化第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五一、硝酸盐的还原

硝酸盐的还原由硝酸还原酶(nitratereductase)催化。硝酸还原酶存在于细胞液中，为一种诱导酶。含有FAD、细胞色素b557及钼复合体（Mo-Co）等三种辅基。第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五硝酸还原酶催化反应示意图第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五诱导酶(inducedenzyme)

植物体本来不含有，但在特定的外来物质(如底物)的影响下诱导形成的酶。第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、亚硝酸盐还原

亚硝酸还原或在根中的前质体，或在叶中的叶绿体中进行。还原所需的电子来自还原态的铁氧还蛋白。亚硝酸还原酶的辅基由一个铁硫原子簇和一个西罗血红素组成。第四十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五叶绿体中亚硝酸还原酶的催化作用示意图第四十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五三、氨同化还原氨基化氨基交换作用氨甲酰磷酸的生成酰胺的生成第四十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第四十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第五节矿质元素在植物体内的运输一、矿质元素运输的形式、途径和速度1.形式

不同元素在植物体内运输的形式不同

氮主要以氨基酸或酰胺形式磷主要以正磷酸的形式硫主要以硫酸根的形式金属离子以离子状态

第五十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五2.途径根系吸收的矿质元素通过木质部向上运输，叶片吸收的矿质元素通过韧皮部向上、向下运输。3.速度约为30-100cm/h

第五十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、矿质元素在植物体内的分配

矿物质在植物体内的分配以矿质元素是否参与体内离子循环或再利用而异。能在植物体中形成不稳定的化合物、或以离子状态存在的元素可被植物再利用，属于参与循环的元素。能再利用的元素优先分布于代谢较旺盛的部位。其缺素症从老叶开始。这类元素有N、P、Mg、K、Zn等。第五十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五