植物生理学矿质元素

植物必需的矿质元素及其生理作用所谓必须元素是指植物生长发育必不可缺少的元素。国际植物营养学会规定的植物必需元素的3条准则是：1。若缺少该元素，植物生长发育受到限制而不能完成其生活史；2缺少该元素，植物会表现出专一的病症（缺素症），提供该元素可预防或消除此症状；3该元素在植物营养生理中的作用是直接的，而不是因土壤培养液或介质的物理，化学或微生物条件所引起的间接的结果。根据上述标准，现以确定有17种元素是植物的必须元素，它们是：碳C氢H氧O氮N磷P钾K钙Ca镁Mg硫S铁Fe锰Mo锌Zn铜Cu钼Mo氯Cl镍Ni，出来自于。02和水中的C。0。H为非矿质元素外，其于14种元素均为植物所必须的矿质元素。植物必需元素通常分成两类：大量元素和微量元素，这种分类是根据植物对必需元素需要量的多少来划分的。大量元素是指植物需要量较大，其含量通常植物体干重0。1%以上的元素。大量元素有9种：即C。0。H等3种非矿物质元素和N。P。K。Ca。Mg。S等6种矿物质元素。微量元素是指植物需要量极微其含量通常为植物体干重0。01%以下的元素。这类元素再植物体稍多即会发生毒害。是Fe.Mn.B.Zn.Cu.Mo.Cl.Ni等8种矿质元素。一、植物必需矿质元素的生理作用及缺素症植物必需的矿质元素都具有独特的生理功能，但概括的讲，植物必需的矿质元素再植物体内有3个方面的生理作用：1是细胞结构物质的组成成分，如N，P，S等。2作为酶，辅酶的成分成分或激活剂等，如K。Ca等。3,起电化学作用，参与渗透调节，胶体的稳定和电荷的中和等，如K，Cl等。各种必需矿的主要生理作用简述氮植物主要吸收无机态氮，即铵态氮和硝态氮，也可以吸收利用有机态氮（尿素）氮主要生理作用：氮是构成蛋白质的主要成分，可占蛋白质含量的16%-18%。细胞膜，细胞质，细胞核，细胞壁中都含蛋白质，各种酶也都是以蛋白质为主体的。核酸、核苷酸、辅酶、磷脂、叶绿素。细胞色素及某些植物激素和维生素中叶含有氮。缺氮时，有机物质合成受阻，植株矮小，叶片黄化。氮素过多，叶色深绿，枝叶徒长。磷主要生理作用：细胞质细胞膜和细胞核的组成成分。在植物的代谢起重要。参与光合作用和呼吸作用，是糖类，脂肪及氮代谢过程不可缺少的。磷还能促进糖类的运输。叶常呈红色或紫色。基部叶发黄，变干时成暗绿色。TOC\o"1-5"\h\z钾是以游离态吸收并存在植物体内，不参与重要有机物的组成。1。作为酶的激活剂参与植物体内重要代谢。2。能促进蛋白质，糖类的合成，也能促进糖类的运输。3,可以增加原生质体的水合程度。从而使细胞保水力增强。缺钾，叶色缺绿生长缓慢叶缘糊。硫主要以硫酸根的形式被植物吸收。硫与糖类蛋白质脂肪的代谢有密切的关系。缺硫叶脉缺绿，生长点开张度差。钙植物细胞壁胞间中果胶钙的成分，与细胞分裂有关，具有稳定生物膜的作用，有利于植物愈伤组织形成对植物抗病有一定作用。缺时嫩叶初期呈典型钩状，后从叶尖合叶缘向内死亡，顶芽死亡。镁是叶绿素的成分，光合作用中许多酶的激活剂，蛋白质合成氨基酸的活化剂镁的含量过低核糖体就会解体蛋白质合成就会随之消失。缺时叶脉间黄化。铁是许多重要酶的辅基。催化叶绿素合成酶也需要铁的激活。缺铁新叶淡黄色或白色无坏死斑点。锰是植物细胞内许多酶的激活剂，直接参与光合作用，为叶绿素形成和维持叶绿素正常结构所需，光合作用中水的光解锰的参与，缺时生长点新叶有小的坏死斑点硼与植物的生殖有关有利于花粉形成，可促进花粉萌发，花粉管伸长及受精过程的进行。能与游离状态的糖结合，使糖带有极性根系发育生长有关，嫩叶基部浅绿，从叶基部枯死，叶捻曲，根尖生长受抑制TOC\o"1-5"\h\z锌是许多酶的组分与激活剂，缺锌时导致植物体内生长素合成受阻，最终使植株幼叶茎的生长受阻，产生所谓的小叶和丛叶症。叶脉间坏死斑点大并蔓延至叶脉，叶厚茎短。铜一些氧化还原酶的组分，也是叶绿素中质体蓝素的成分。嫩叶易萎蔫，叶色暗绿色或有坏死斑点钼是硝酸还原酶的必需成分，也是固氮酶中钼铁蛋白的组分，钼在植物氮代谢重要作用。有坏死斑点并向幼叶发展，或叶扭曲。镍对于植物氮代谢及生长发育的正常进行是必需的，，缺时植物体尿素会积累过多，叶尖坏死，植株产生毒害不能完成生活周期。有些元素在缺乏时，从老的器官转运到生育快的幼嫩器官，因此老叶出现缺素症，这类元素叫可移动元素。其他某一元素一旦定位与某一器官，难以移动，叫做非移动元素。氯生理作用：光合中水的光解,放氧所必需的。调节渗透势，气孔开闭，叶和根细胞的分裂也需要Cl-。缺Cl病症：叶片萎蔫，失绿坏死后变为褐色，根系生长受阻，变粗，根尖变为棒状。二、吸收形态第1组1、 氮吸收态：无机态氮（铵态氮和硝态氮），有机态氮（尿素）2、 硫吸收态：SO42-第2组一一能量贮存和结构完整性的营养3、 磷吸收态：HPO42-,H2PO4-4、 硅吸收态：H4SiO4第3组——保留离子状态的营养6、钾吸收态：K+集中在生命活动旺盛的部位，TOC\o"1-5"\h\z7、 钙吸收态：Ca2+8、 镁吸收态：Mg2+氯吸收态：Cl—10、 锰吸收态：Mn2+11、 钠吸收态：Na+第4组一一参与氧化还原反应的营养12、 铁吸收态：Fe2+、Fe3+13、 锌吸收态：Zn2+14、铜吸收态：Cu+、Cu2+15、 镍吸收态：16、 钼吸收态：Mo4+—Mo6+三、矿质元素运输形式N一根系吸收的N素,多在根部转化成有机化合物，如天冬氨酸、天冬酰胺、谷氨酸、谷氨酰胺，以及少量丙氨酸、缬氨酸和蛋氨酸，然后这些有机物再运往地上部；也有一部分氮素以NO3-直接被运送至叶片后再被还原利用P一磷酸盐主要以无机离子形式运输,还有少量先合成磷酰胆碱和ATP、ADP、AMP、6磷酸葡萄糖、6磷酸果糖等有机化合物后再运往地上部；K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、SO42-等则以离子形式运往地上部。四、矿质元素的缺素症状氮：是构成植物体的最小单位一细胞的重要组成部分之一。蛋白质是细胞的主要组成部分，而氮在蛋白质中约含：6〜18%。氮也是时绿素的重要组成部分，植物进行光合作用，需要叶绿素。此夕卜，植物体内所含的维生素、激素、生物碱等有机物中也含有氮素。氮一般积集在幼嫩的部位和种子里。当氮素供应充足时，植物的茎叶繁茂、时色深绿、延迟落叶；反之，氮素不足，植株就矮小，下部叶片首先缺绿变黄，逐步向上扩展，叶片簿而黄。当然，如果缺氮，肥施得过多，尤其在磷、钾供应不足时，会造成徒长、贪青、迟熟、易倒伏、感染病虫害，特别是一次用量过多会引起烧苗，所以一定要注意合理的施肥。磷：磷是组成植物细胞的重要元素，也是很多酶的组成部分，它能促进细胞分裂，对根系的发育有很大的促进作用。磷参与植物体内的一系列新新陈代谢的过程，如光合作用、碳水化合物的合成、分解、运转等。磷能促进体内可溶性糖类的贮存，因而能增强植物的抗旱抗寒能力。在苗期能促进根系发育，使根系早生快发，促进开花，对球根花卉能提高质量和产量。反之，磷素供应不足时，植物生长受到抑制，首先下部时片叶色发暗呈紫红色，开花迟，花亦小。钾：它不直接组成有机化合物，而参与部分代谢过程和起调节作用。主要以离子态存在，在休内移动性大，通常分布在生长最旺盛的部位，如芽、幼叶、根尖等处。钾供应充足时，能促进光合作用，促进植物对氮、磷的吸收，有利于蛋白质的形成，使圭叶茁壮，枝杆木质化、粗壮，不易倒伏，增强抗病和耐寒能力。缺钾时，休内代谢易失调，光合作用显著下降，茎杆细瘦，根系生长受抑制，首先者叶的尖端和边缘变黄直至桔死，严重时会使大部分叶片枯黄。钙：钙是细胞壁中胶层的组成成分，以果胶钙的形态存在。钙易被固定下来，不能转移和再度利用。植物缺钙时，细胞壁不能形成，并会影响细胞分裂，妨碍新细胞的形成致使根系发育不良，植株矮叭严重时会使植物幼叶卷曲、叶尖有粘化现象，叶缘发黄，逐渐枯死，根尖细胞腐烂、死亡。镁：它是一切卑色植物所不可缺少的元素，因为它是叶绿素的组成成分之八它对光合作用有重要的作用，它又是许多酶的活化剂，有利于促进碳水化合物的代谢和呼吸作用。硫：硫是构成蛋白质和萌不可缺少的成分，含硫的有机化合物在植物体内还参与氧化还原过程。因此在植物呼吸过程中，硫有着重要的作用。叶绿素的成分中虽不含硫，但它对叶绿素的形成有一定的影响。缺硫会使叶绿素含量降低，叶色淡绿，严重旺卓卖白色。硫在植物体内移动性不大，很少从衰老组织中向幼嫩组织运转。铁：铁通常占干物重的干分之几，它是形成叶绿素所必需的。叶绿素本身不含铁，但缺铁叶绿素就不能形成，会造成“缺绿症”。铁在植物体中的流动性很小，老叶中的铁不能向新生组织中转移，因而它不能再度利用。缺铁时，下部叶片常能保持绿色，而嫩叶上会呈现网状的“缺绿症”。硼：它不是植物体内的结构成分，但硼能促进碳水化合物的正常运转，促进生殖器官的正常发育。它还能调节水分的吸收和氨化还原过程。缺硼会影响花芽分化和发生落花落果现象，还会使茎杆裂开。锰：锰是叶绿体的结构成分，参与光合作用、水的光解。它是多种酶的活化剂，对植物呼吸、蛋白质的合成与水解、硝酸态氮的还原都起重要的作用。缺锰会使植物体内硝酸态氮积累、可熔性非蛋白态氮素增多。锌：锌是许多酶的组成成分。它能促进植物体内生长素的合成，对植物体内物质水解、氧化还原过程以及蛋白质的合成等有重要作用。缺锌，除叶片失绿外，在枝条尖端常会出现小叶和簇生现象，称为“小叶病”。严重时会使枝条死亡。铂：用存在于生物催化剂之中，它对豆科作物及自生固氮菌有重要作用，能促进豆科作物固氮。铂还能促进光合作用的强度，以及消除酸性土壤中活性铝在植物体内累积而产生的毒害作用。植物缺用的共同症状是植株矮小，生长受抑制，叶片失绿、枯萎以致坏死。豆科作物缺铂，根瘤发育不良，瘤小而少，固氮能力弱或不能固氮。铜：铜是