第三章植物的一般特性

第三章植物的一般特性第1页，课件共40页，创作于2023年2月十八种营养元素同等重要，具有不可替代性；N、P、K素有“肥料三要素”之称；有益元素对某些植物种类所必需，或是对某些植物的生长发育有益。

需要注意的问题——

大量元素:碳、氢、氧、磷、氮、钾、硫、钙、镁、硅。其中碳、氢、氧很容易从水、空气中获得,而氮、磷、钾3种元素,由于植物需要量较多,土壤中含量又较少,常需通过施肥补充才能满足植物生长发育的需要,由此被称为“肥料三要素”或“植物营养三要素”。第2页，课件共40页，创作于2023年2月第三章植物对养分的吸收和运输养分的吸收主要是通过根系进行第3页，课件共40页，创作于2023年2月一、根系对养分的吸收123土壤根地上部土壤中养分到达根表有两种机理：其一是根对土壤养分的主动截获；其二是在植物生长与代谢活动（如蒸腾、吸收等）的影响下，土壤养分向根表的迁移（包括质流和扩散）。（1、截获2、质流3、扩散）养分向根表的迁移方式：第4页，课件共40页，创作于2023年2月截获是根直接从所接触的土壤中获取养分而不经过运输。截获所得的养分实际是根系所占据土壤容积中的养分，它主要决定于根系容积大小和土壤中有效养分的浓度。质流：养分离子随蒸腾流迁移到根表的过程扩散：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。在植物养分吸收总量中，通过根系截获的数量很少。大多数情况下，质流和扩散是植物根系获取养分的主要途径。对于不同营养元素来说，不同供应方式的贡献是各不相同的，钙、镁和氮（NO3-）主要靠质流供应，而H2PO4-、K+、NH4+等扩散是主要的迁移方式。在相同蒸腾条件下，土壤溶液中浓度高的元素，质流供应的量就大。第5页，课件共40页，创作于2023年2月根毛区根尖区PCa吸收量不同根区P和Ca的吸收量示意图扩散质流第6页，课件共40页，创作于2023年2月养分进入根中柱的方式：第7页，课件共40页，创作于2023年2月二、影响养分吸收的因素植物的遗传特性植物的生长状况：根的代谢活性、苗龄、生育时期、植物体内营养状况。环境因素： 介质养分浓度、温度、光照强度、土壤水分、通气状况、土壤pH值 养分离子的理化性质第8页，课件共40页，创作于2023年2月一般在植物生长初期，养分吸收的数量少，吸收强度低。随时间的推移，植物对营养物质的吸收逐渐增加，往往在生殖生长初期达到吸收高峰。到了成熟阶段，对营养元素的吸收又逐渐减少。苗龄和生育阶段第9页，课件共40页，创作于2023年2月在植物整个生育期中，根据反应强弱和敏感性可以把植物对养分的反应分为营养临界期和最大效率期。营养临界期是指植物生长发育的某一时期，对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切，并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失，这个时期就叫植物营养的临界期。不同作物对不同营养元素的临界期不同。大多数作物磷的营养临界期在幼苗期。氮的营养临界期，小麦、玉米为分蘖期和幼穗分化期。水稻钾营养临界期为分蘖期和幼穗形成期。第10页，课件共40页，创作于2023年2月在植物生长阶段中所吸收的某种养分能发挥其最大效能的时期，叫植物营养的最大效率期。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。玉米氮素最大效率期在喇叭口期至抽雄期；棉花的氮、磷最大效率期均在花铃期；对于甘薯来说，块根膨大期是磷、钾肥料的最大效率期。第11页，课件共40页，创作于2023年2月KCl和NaCl浓度对离体大麦根吸收K+和Na+速率的影响浓度（mmol/L）吸收率（µmol/g鲜重×h）0246823451K+Na+养分浓度第12页，课件共40页，创作于2023年2月一般6~38ºC的范围内，根系对养分的吸收随温度升高而增加。温度：第13页，课件共40页，创作于2023年2月光照可通过影响植物叶片的光合强度而对某些酶的活性、气孔的开闭和蒸腾强度等产生间接影响，最终影响到根系对矿质养分的吸收。光照：第14页，课件共40页，创作于2023年2月水分状况是决定土壤中养分离子以扩散还是以质流方式迁移的重要因素，也是化肥溶解和有机肥料矿化的决定条件。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吸收。水分：第15页，课件共40页，创作于2023年2月土壤通气状况主要从三个方面影响植物对养分的吸收：一是根系的呼吸作用；二是有毒物质的产生；三是土壤养分的形态和有效性。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CO2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十分重要的意义。通气状况第16页，课件共40页，创作于2023年2月pH改变了介质中H+和OH-的比例。其对离子吸收的影响主要是通过根表面，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。土壤反应（pH）第17页，课件共40页，创作于2023年2月三、叶片和地上部分其它器官对养分的吸收第18页，课件共40页，创作于2023年2月植物除可从根部吸收养分之外，还能通过叶片（或茎）吸收养分，这种营养方式称为植物的根外营养。第19页，课件共40页，创作于2023年2月陆生植物可以通过气孔吸收气态养分，如CO2、O2以及SO2等。一般情况下，叶片吸收气态养分有利于植物的生长发育，但在空气污染严重的工业区，叶片也会因过量吸收SO2、NO、N2O等对植物生长产生不利影响。叶片对气态养分的吸收第20页，课件共40页，创作于2023年2月叶片对矿质养分的吸收水生植物的叶片是吸收矿质养分的部位，而陆生植物因叶表皮细胞的外壁上覆盖有蜡质及角质层，对矿质元素的吸收有明显障碍。但角质层有微细孔道，也叫外质连丝，是叶片吸收养分的通道。第21页，课件共40页，创作于2023年2月叶面施肥见效快，效率高，可防止养分在土壤中被固定，并可同时施用一些生物活性物质如赤霉素等。在作物生长期间缺乏某种元素，叶面喷施可弥补根系吸收的不足。在土壤养分叶面营养的特点及应用有效性较低的干旱和半干旱地区，叶面施肥通常是一种有效的满足作物营养需求的途径。第22页，课件共40页，创作于2023年2月叶面施肥的局限性：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；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。总之，植物的根外营养不能完全代替根部营养，仅是一种辅助的施肥方式，适于解决一些特殊的植物营养问题。叶面施肥的局限性第23页，课件共40页，创作于2023年2月四、养分运输：短距离运输长距离运输第24页，课件共40页，创作于2023年2月皮层中柱根表皮外皮层BA晚期后生木质部早期后生木质部凯氏带内皮层韧皮部根毛离子短距离运输的共质体（A）及质外体（B）示意图第25页，课件共40页，创作于2023年2月木质部韧皮部长距离运输：木质部运输韧皮部运输第26页，课件共40页，创作于2023年2月木质部运输与蒸腾木质部汁液的移动是根压和蒸腾作用驱动的共同结果，但两种力量的强度并不相同。由于根压和蒸腾作用只能使木质部汁液向上运动，木质部中养分的移动是单向的。木质部中养分的移动是在死细胞组成的导管中进行。第27页，课件共40页，创作于2023年2月韧皮部运输PX韧皮部韧皮部（P）成分：主要是有机物某些矿质元素也可在韧皮部中运输不同营养元素在韧皮部中的移动性不同。第28页，课件共40页，创作于2023年2月再吸收木质部汁液在运输的过程中，还与导管壁以及导管周围薄壁细胞之间存在重要的相互作用（交换吸附、再吸收和释放）。溶质在木质部导管运输的过程中，部分离子可被导管周围薄壁细胞吸收，从而减少了溶质到达茎叶的数量，这种现象称为再吸收。再吸收使得木质部汁液中的离子浓度从下向上的运输路途上呈递减趋势。第29页，课件共40页，创作于2023年2月玉米茎维管束的横切面筛管伴胞韧皮部薄壁组织厚壁组织韧皮部木质部导管筛管筛板木质部导管木质部薄壁组织PP第30页，课件共40页，创作于2023年2月PTX韧皮部韧皮部（P）转移细胞（T）木质部（X）木质部与韧皮部之间养分转移示意图第31页，课件共40页，创作于2023年2月五、养分循环在韧皮部中移动性较强的矿质养分，从根的木质部中运输到地上部后，又有一部分通过韧皮部再运回到根中，而后再转入木质部继续向上运输，从而形成养分自根至地上部之间的循环流动。体内养分的循环是植物正常生长所必不可少的一种生命活动。PX第32页，课件共40页，创作于2023年2月植物根对多种养分的吸收受植物体内营养状况的影响，地上部养分在韧皮部中运到根部的数量是反映地上部营养状况的一种信号。当运往根部的数量高于或低于某一临界值时，根系可相应降低或提高吸收速率；第33页，课件共40页，创作于2023年2月韧皮部中矿质元素的移动性比较移动性大移动性小难移动氮铁硼磷锰钙钾锌镁铜将营养元素按其在韧皮部中移动的难易程度分为移动性大的，移动性小的和难移动的三组。移动性大小决定养分再利用程度的大小。第34页，课件共40页，创作于2023年2月矿质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，这种现象叫做矿质养分的再利用。矿质养分再利用的程度取决于养分在韧皮部中移动性的大小，韧皮部中移动性大的养分元素，如氮、磷、钾等，其再利用程度高。而钙、硼的再利用程度低。第35页，课件共40页，创作于2023年2月第一步，养分的激活养分离子在细胞中被转化为可运输的形态。第二步，进入韧皮部被激活的养分转移到细胞外的质外体后，再通过原生质膜的主动运输进入韧皮部筛管中。第三步，进入新器官

养分通过韧皮部或木质部先运至靠近新器官的部位，再经过跨质膜的主动运输过程卸载到需要养分的新器官细胞内。养分再利用的过程养分再利用的过程是漫长的。第36页，课件共40页，创作于2023年2月六、养分的再利用与缺素部位再利用程度大的元素，养分的缺乏症状首先出现在老的部位，而不能再利用的养分，在缺乏时由于不能从老部位运向新部位，而使缺素症状首先表现在幼嫩器官。第37页，课件共40页，创作于2023年2月钾营养状况对番茄钾分配的影响施K水平（mmol/L）0.11.01025鲜重（g/叶）12213447钾含量

老叶

8163447

中部叶12203343

幼叶15172223第38页，课件共40页，创作于2023年2月缺素症状表现部位与养分再利用程度之间的关系矿质养分种类缺素症出现的主要部位再利用程度氮、磷、钾、镁老

叶高硫新

叶较低铁