植物生理礦質(zhì)營養(yǎng)習(xí)題答案

1、第2章 礦質(zhì)營養(yǎng)習(xí)題答案 一、名詞解釋 礦質(zhì)元素 亦稱灰分元素，將干燥植物材料燃燒后，留在灰分中的元素。 必需元素 是指在植物生活中作為必需成分或必需的調(diào)節(jié)物質(zhì)而不可缺少的元素。 大量元素 在植物體內(nèi)含量較多，占植物體干重 0.001% 以上的元素。植物必需的大量元素有：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫。 微量元素 在植物體內(nèi)含量較少，大約占植物體干物重的 0.0010.00001% 的元素。植物必需的微量元素有：鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼、氯、鎳。 有益元素 亦稱有利元素。是指對(duì)植物生長表現(xiàn)出有利的促進(jìn)作用，并在某一必需元素缺乏時(shí)，能部分代替該必需元素的作用而減緩缺素癥狀的元素。如鈉、鈷、硒、

2、鎵、硅等。 水培法 將各種無機(jī)鹽按照生理濃度，以一定的比例，保持適宜的 pH 值配制成平衡溶液，用以培養(yǎng)植物的方法。 砂培法 是用潔凈的石英砂或玻璃球代替土壤，再加入培養(yǎng)液培養(yǎng)植物的方法。 生理酸性鹽 例如（NH 4）SO4 ，植物吸收銨離子較硫酸根離子多而快，這種選擇性吸收導(dǎo)致溶液逐漸變酸，故把這種鹽稱為生理酸性鹽。 生理堿性鹽 例如 NaNO ，植物吸收硝酸根離子比吸收鈉離子多而快，這種選擇性吸收的結(jié)果使溶液變堿，故稱這類鹽為生理堿性鹽。 生理中性鹽 例如 NH4 NO3 ，植物吸收其陰離子與陽離子的量幾乎相等，不改變周圍介質(zhì)的 pH 值，故稱這類鹽為生理中性鹽。 單鹽毒害 植物被培養(yǎng)在某

3、種單一的鹽溶液中，即使是植物必需的營養(yǎng)元素，不久即呈現(xiàn)不正常狀態(tài)，最后死亡，這種現(xiàn)象稱單鹽毒害。 離子拮抗 在單鹽溶液中加入少量其它鹽類，再用其培養(yǎng)植物時(shí)，就可以消除單鹽毒害現(xiàn)象，離子間這種相互消除毒害的現(xiàn)象稱為離子拮抗。 離子協(xié)合作用 是指一種離子的存在促進(jìn)對(duì)另一種離子吸收利用的作用。 平衡溶液 在含有適當(dāng)比例的多種鹽溶液中，各種離子的毒害作用被消除，用以培養(yǎng)植物可以正常生長發(fā)育。 胞飲作用 物質(zhì)吸附在質(zhì)膜上，然后通過膜的內(nèi)折而轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)的攝取物質(zhì)的過程。 可再利用元素 亦稱參與循環(huán)元素，某些元素進(jìn)入地上部分后，仍呈離子狀態(tài)（例如鉀），有些則形成不穩(wěn)定的化合物（如氮、磷），可不斷被分解，釋

4、放出的離子又轉(zhuǎn)移到其它器官中去，這些元素在植物體內(nèi)不止一次的反復(fù)被利用，稱這些元素為可再利用元素。 誘導(dǎo)酶 亦稱適應(yīng)酶，是指植物體內(nèi)本來不含有，但在特定外來物質(zhì)的誘導(dǎo)下可以生成的酶。如水稻幼苗本來無硝酸還原酶，如果將其培養(yǎng)在硝酸鹽溶液中，體內(nèi)即可生成此酶。 載體 存在于生物膜上的能攜帶離子或分子透過膜的蛋白質(zhì)，它們與離子或分子有專一的結(jié)合部位，能選擇性的攜帶物質(zhì)通過膜，又稱透過酶。 礦質(zhì)元素的被動(dòng)吸收 亦稱非代謝吸收。是指通過不需要代謝能量的擴(kuò)散作用或其它物理過程而吸收礦質(zhì)元素的方式。 礦質(zhì)元素的主動(dòng)吸收 亦稱代謝性吸收。是指細(xì)胞利用呼吸釋放的能量作功而逆著電化學(xué)勢(shì)梯度吸收礦質(zhì)元素的方式。 礦

5、質(zhì)營養(yǎng) 是指植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)與同化的過程。 離子通道 是指由貫穿質(zhì)膜的由多亞基組成的蛋白質(zhì)，通過構(gòu)象變化而形成的調(diào)控離子跨膜運(yùn)轉(zhuǎn)的門系統(tǒng)，通過門的開閉控制離子運(yùn)轉(zhuǎn)的種類和速度。 生物固氮 微生物自生或與植物（或動(dòng)物）共生，通過體內(nèi)固氮酶的作用，將大氣中的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程。 二、寫出下列符號(hào)的中文名稱 NR ： 硝酸還原酶； NiR ： 亞硝酸還原酶；AFS ： 表觀自由空間。 三、填空題 1. 化學(xué)勢(shì)梯度，電勢(shì)梯度 2. 被動(dòng)吸收，主動(dòng)吸收，胞飲作用 3. 化學(xué)勢(shì)梯度，電勢(shì)梯度 4. N、P、K、Mg、Zn；Ca、Fe、B、Mn、Cu、S；Fe、Mg、Mn、Cu、S、

6、N 5. 上升，下降 6. Fe 2+、PO 4 3-、Ca 2+、Mg 2+、Cu 2+、Zn 2+ ；K +、PO 4 3-、Ca 2+、Mg 2+ 7. NR ， NiR ，谷氨酰胺合成酶，谷氨酸合成酶 8. C 、 H 、 O 、 N 、 P 、 K 、 Ca 、 Mg 、 S 、 Fe 、 Mn 、 Cu 、 Zn 、 B 、 Mo 、 Cl 、 Ni ； Fe 、 Mn 、 Cu 、 Zn 、 B 、 Mo 、 Cl 、 Ni 9. Zn 10. Cu 11. B 12. Mo 13. N ， P ， K 14. H 2 O ， CO 2 15. 酸，中，堿 16. 飽和效應(yīng)，離子

7、競爭現(xiàn)象 17. 開放，部分開放，關(guān)閉 18. 快速，不需，緩慢，消耗 19. 細(xì)胞質(zhì)，硝酸還原， Mo ， Fe ， NO 2 ，葉綠體，亞硝酸還原， Fd ， NH 3 20. ATP 硫酸化酶， APS 21. 土培法、水培法、砂培法 22. 藻類滋生 四、選擇題 1. （ 2 ） 2. （ 2 ） 3. （ 2 ） 4. （ 2 ） 5. （ 1 ） 6. （ 3 ） 7. （ 1 ） 8. （ 3 ） 9. （ 2 ） 10. （ 4 ） 11. （ 3 ） 12. （ 4 ） 13. （ 2 ） 五、是非題 1. × 2. 3. 4. × 5. × 6

8、. × 7. × 8. 9. 10. × 11. × 12. 13. 14. 15. × 六、問答題 1. 可根據(jù)以下三條標(biāo)準(zhǔn)來判斷： 第一 如無該元素，則植物生長發(fā)育不正常，不能完成生活史； 第二 植物缺少該元素時(shí)，呈現(xiàn)出特有的病癥，只有加入該元素后才能逐漸轉(zhuǎn)向正常； 第三 該元素對(duì)植物的營養(yǎng)功能是直接的，絕對(duì)不是由于改善土壤或培養(yǎng)基的物理、化學(xué)和微生物條件所產(chǎn)生的間接效應(yīng)。 2. （ 1 ）調(diào)節(jié)水分代謝 鉀在細(xì)胞中是構(gòu)成滲透勢(shì)的主要成分，對(duì)水分吸收和運(yùn)轉(zhuǎn)有重要作用。鉀還能調(diào)節(jié)氣孔開閉，從而調(diào)節(jié)蒸騰作用。 （ 2 ）鉀是某些酶的活化劑 目前已

9、知鉀在細(xì)胞內(nèi)可作為 50 多種酶的活化劑。例如谷胱甘肽合成酶、淀粉合成酶、蘋果酸脫氫酶等，所以鉀在蛋白質(zhì)代謝、碳水化合物代謝及呼吸作用中有重要作用。 （ 3 ）鉀參與能量代謝 在光合電子傳遞和線粒體內(nèi)膜的電子傳遞中，鉀離子與鎂離子可作為氫離子對(duì)應(yīng)離子向相反方向轉(zhuǎn)移到膜的一側(cè)，從而維持了跨膜的氫離子梯度，促進(jìn)光合磷酸化和氧化磷酸化的進(jìn)行。 （ 4 ）鉀提高植物抗性 鉀可提高植物抗旱性和抗倒伏能力。 （ 5 ）鉀參與物質(zhì)運(yùn)輸 鉀可以促進(jìn)碳水化合物的運(yùn)輸。 3. 可用飽和效應(yīng)和離子競爭現(xiàn)象來證明。細(xì)胞吸收離子存在飽和效應(yīng)，即在一定的離子濃度范圍內(nèi)，細(xì)胞吸收離子的速度隨外液離子濃度的升高而增加，當(dāng)外液

10、離子濃度超過一定范圍，細(xì)胞吸收離子的速率就不再增加了，說明載體全被離子結(jié)合，達(dá)到飽和；細(xì)胞吸收離子存在競爭現(xiàn)象，如細(xì)胞對(duì)鉀、銣離子的吸收，相互間產(chǎn)生競爭抑制，即一種離子濃度的增加，抑制另一種離子的吸收，說明兩種離子為同一種載體所運(yùn)轉(zhuǎn)，并且競爭載體同一結(jié)合部位。 4. （1）根對(duì)溶液中礦質(zhì)離子的吸收。根細(xì)胞進(jìn)行呼吸作用，釋放出CO2，CO2和H2O生成H2CO3，并解離成氫離子和碳酸氫根離子，這兩種離子迅速地分別與其周圍環(huán)境中的陽離子和陰離子進(jìn)行等價(jià)交換吸附，于是鹽類離子便被吸附在根細(xì)胞表面。 （2）根系對(duì)吸附在土壤顆粒上的礦質(zhì)元素的吸收有兩種方式。第一種，通過土壤溶液進(jìn)行交換，即呼吸過程中產(chǎn)生

11、的CO2釋放到土壤溶液中形成氫離子和碳酸氫根離子，可以與土壤表面上的陽離子和陰離子等價(jià)交換，使土壤表面上的陰、陽離子被交換到土壤溶液中，再根據(jù)第一條使離子被吸附到根細(xì)胞表面。第二種，接觸交換，當(dāng)根與土壤顆?？康煤芙?，由于根表面吸附離子與土壤顆粒表面吸附離子都在不停的振動(dòng)，如果根與土粒的距離小于離子振動(dòng)的空間，兩者所吸附的離子便可直接交換，使土粒表面的離子吸附到根細(xì)胞表面。被吸附到根細(xì)胞表面的離子可經(jīng)細(xì)胞對(duì)離子的主動(dòng)吸收，被動(dòng)吸收或胞飲作用被吸收進(jìn)入植物體。 5. 相同點(diǎn)：缺鎂和缺鐵都呈現(xiàn)缺綠癥。不同點(diǎn)：缺鎂出現(xiàn)的缺綠癥狀首先從下部老葉上表現(xiàn)出來，而缺鐵的缺綠癥狀首先從上部新生葉表現(xiàn)出來。原因是

12、鎂是參與循環(huán)的元素，即可再利用元素，而鐵是不參與循環(huán)的元素，即不可再利用元素。 6. 是由于 Mg 的含量不足而引起的。在上述元素中能引起缺綠癥的元素有 Fe 、 Mg 、 Cu 、 S 、 Mn 。這五種元素中只有 Mg 屬于可再利用元素。它的缺乏癥一般表現(xiàn)在老葉上，而 Fe 、 Cu 、 S 、 Mn 屬于不可再利用元素，它們的缺乏癥表現(xiàn)在新生嫩葉上，當(dāng)棉花幼苗第四葉（新生葉）展開時(shí)，在第一片葉（老葉）上出現(xiàn)了缺綠癥，可見缺乏的是可再利元素 Mg ，而不是其它元素。 7. （1）作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組分。如碳、氫、氧、氮、磷、硫等組成糖類、脂類、蛋白質(zhì)和核酸等有機(jī)物的組分，參與細(xì)胞壁、膜系統(tǒng)

13、，細(xì)胞質(zhì)等結(jié)構(gòu)組成。 （無）（2）作為植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)者?？勺鳛槊附M分或酶的激活劑參與酶的活動(dòng)，還可作為內(nèi)源生理活性物質(zhì)（如激素類生長調(diào)節(jié)物質(zhì)）的組分，調(diào)控植物的發(fā)育過程。 （3）參與植物體內(nèi)的醇基酯化。例如磷與硼分別形成磷酸酯與硼酸酯，磷酸酯對(duì)代謝物質(zhì)的活化及能量的轉(zhuǎn)換起著重要作用。而硼酸酯有利于物質(zhì)運(yùn)輸。 （4）起電化學(xué)作用。如鉀、鎂、鈣等元素能維持離子濃度的平衡，原生質(zhì)膠體的穩(wěn)定及電荷中和等。 8. N ：葉綠素、細(xì)胞色素、酶類和膜結(jié)構(gòu)等組成成分。 （無）P ： NADP 為含磷的輔酶， ATP 的高能磷酸鍵為光合作用所必需；光合碳循環(huán)的中間產(chǎn)物都是含磷基團(tuán)的糖類，淀粉合成主要通過含磷

14、的 ADPG 進(jìn)行；磷促進(jìn)三碳糖外運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)，合成蔗糖。 K ：調(diào)節(jié)氣孔的開閉；也是多種酶的激活劑。 Mg ：葉綠素的組成成分；是一些催化光合碳循環(huán)酶類的激活劑。 Fe ：是細(xì)胞色素、鐵硫蛋白、鐵氧還蛋白的組成成分，還能促進(jìn)葉綠素合成。 Cu ：質(zhì)蘭素（ PC ）的組成成分。 Mn ：參與水的光解放氧。 B ：促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸。 S ： Fe-S 蛋白的成分；膜結(jié)構(gòu)的組成成分。 Cl ：光合放氧所必需。 9. 硝酸鹽在晝夜的還原速度不同，白天還原速度顯著較夜間為快，這是因?yàn)椋?（1）光合作用可直接為硝酸鹽、亞硝酸鹽還原和氨的同化提供還原力 FAD(P)H、Fd red和ATP 。 （2）光合

15、作用制造同化物，促進(jìn)呼吸作用，間接為硝酸鹽的還原提供能量，也為氮代謝提供碳架。 （3）硝酸還原酶和亞硝酸還原酶是誘導(dǎo)酶，其活性不但被硝酸誘導(dǎo)，而且光能促進(jìn) NO3-對(duì)NR、NiR 活性的激活作用。 10. （1）土壤溫度狀況。在一定溫度范圍內(nèi)，隨著土溫升高，根系吸收礦質(zhì)元素速度加快。但溫度過高，酶鈍化，細(xì)胞透性增大，導(dǎo)致礦質(zhì)外流，同時(shí)溫度過高會(huì)加速根的木質(zhì)化進(jìn)程，降低根系吸收礦質(zhì)的能力。溫度過低，酶活性下降，同時(shí)細(xì)胞質(zhì)粘性增大，離子難于進(jìn)入，一般低溫比高溫對(duì)養(yǎng)分吸收的影響要大。 （2）土壤通氣狀況。若土壤O2分壓高，CO2分壓低，有利于根系的呼吸，會(huì)促進(jìn)根對(duì)礦質(zhì)元素的吸收。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常采用

16、開溝排水降低地下水位，中耕及稻田落水曬田，增施有機(jī)肥，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等措施，增進(jìn)土壤通氣，提高O2分壓，進(jìn)而促進(jìn)根系對(duì)礦質(zhì)的主動(dòng)吸收。 （3）土壤pH狀況。土壤溶液的pH值對(duì)礦質(zhì)吸收有直接和間接兩種影響。 直接影響：構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在弱酸性條件下，氨基酸帶正電荷，因而易吸收外液的陰離子。在弱堿性條件下，氨基酸帶負(fù)電荷，因而易吸收外液的陽離子。 間接影響：當(dāng)土壤溶液堿性反應(yīng)加強(qiáng)時(shí)，F(xiàn)e2+、PO43-、 Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+等離子逐漸變?yōu)椴蝗軤顟B(tài)，不利于植物吸收；當(dāng)土壤酸性反應(yīng)加強(qiáng)時(shí)，K+、PO43-、Ca2+、Mg2+ 等離子易溶解，植物來不及吸收就被

17、雨水淋洗掉。并且在酸性土壤中重金屬鹽溶解度加大，會(huì)導(dǎo)致植物中毒。 （4）土壤離子相互作用狀況。土壤中存在的各種離子常常相互作用，影響根系對(duì)礦質(zhì)的吸收。例如存在離子間協(xié)合作用，即一種離子的存在促進(jìn)植物對(duì)另一種離子的吸收。在光下，當(dāng)NO3- 存在時(shí)促進(jìn)K+的吸收，NH4+存在時(shí)促進(jìn) PO4 3-的吸收。相反，也存在離子競爭作用，即一種離子的存在抑制植物對(duì)另一種離子的吸收，當(dāng) Br-、I- 存在時(shí)抑制植物對(duì)Cl-的吸收。 （5）土壤有毒物質(zhì)狀況。當(dāng)土壤中存在大量的H2S（細(xì)胞色素氧化酶的抑制劑），有毒的有機(jī)酸（正丁酸、乙酸、甲酸等），過多的Fe2+及重金屬元素時(shí)，會(huì)從各方面對(duì)植物（尤其是根系）造成不

18、同程度的傷害，降低植物吸收礦質(zhì)元素的能力。 （6）土壤溶液濃度狀況。在較低濃度下，根吸收離子的數(shù)量隨濃度的升高而增加，在較高濃度下，對(duì)根吸收離子無明顯影響，這與主動(dòng)吸收有載體參與有關(guān)。 11. 根據(jù)作物的需肥規(guī)律進(jìn)行施肥。（1）要根據(jù)不同作物的特點(diǎn)及不同收獲對(duì)象進(jìn)行施肥。如葉菜類要適當(dāng)多施氮肥，而收獲塊根、塊莖的作物需多施磷鉀肥。（2）要按作物不同生育期的需肥規(guī)律進(jìn)行施肥。如種子萌發(fā)期間，幼苗生長可利用種子貯藏的養(yǎng)分，不需外界提供肥料。隨著幼苗不斷生長，養(yǎng)分需要量日益增加，通常在開花結(jié)實(shí)期達(dá)到需肥高峰。以后隨植株各部分逐漸衰老而對(duì)礦質(zhì)元素的需求量也逐漸減少。盡管各生育期都有其生長中心，都需保證

19、肥分供應(yīng)。但不同生育期施肥對(duì)作物生長的影響不同，增產(chǎn)效果也不一樣。通常作物的營養(yǎng)最大效率期是生殖生長期，此時(shí)正是作物需肥最多的時(shí)期，保證此期作物對(duì)肥分的需求，對(duì)提高產(chǎn)量至關(guān)重要。（無） 12. 合理施肥增產(chǎn)的原因在于有利于通過光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物，有利于光合產(chǎn)物的運(yùn)輸與分配，有利干物質(zhì)積累，提高產(chǎn)量。 施肥增產(chǎn)的生理基礎(chǔ)：合理施肥可提高作物的光合性能。具體表現(xiàn)在：擴(kuò)大光合面積，提高光合能力，延長光合作用時(shí)間，促進(jìn)光合產(chǎn)物運(yùn)輸與分配等。 施肥增產(chǎn)的生態(tài)基礎(chǔ)：施肥也改善作物的生態(tài)環(huán)境，特別是改善土壤狀況。例如，施用有機(jī)肥料可改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，提高地溫、延長肥效；在酸性土壤中施用石灰、石膏

20、等，既能提高 pH 值，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，又能增加團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高地溫。 （無）13. 葉菜類植物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量主要是葉片部分，受氮素的影響較大。氮不僅是蛋白質(zhì)、核酸、磷脂的主要成分，而且是葉綠素的成分，與光合作用有密切關(guān)系。因此，氮的多寡會(huì)直接影響細(xì)胞的分裂和生長，影響葉面積的擴(kuò)大和葉鮮重的增加，氮素在土壤中易缺乏，因此在葉菜類植物的栽培中要多施氮肥。氮肥充足時(shí)，葉片肥大，產(chǎn)量高，汁多葉嫩，品質(zhì)好。 鉀與糖類的合成有關(guān)。鉀肥充足時(shí)，蔗糖、淀粉、纖維素和木質(zhì)素含量較高，葡萄糖積累則較少。鉀也能促進(jìn)糖類運(yùn)輸?shù)劫A藏器官中，所以在富含糖類的貯藏器官（馬鈴薯塊莖和甘薯塊根）中鉀含量較多，種植時(shí)鉀肥需要量也較

21、多。 14. 植物體內(nèi)的葉綠素在代謝過程中一方面合成，一方面分解，在不斷地更新。水稻秧苗根系在栽插過程中受傷，影響植株對(duì)構(gòu)成葉綠素的重要必需元素N和Mg的吸收，使葉綠素的更新受到影響，而分解過程仍然進(jìn)行。另一方面， N和Mg等必需元素是可重復(fù)利用元素，根系受傷后，新葉生長所需的N、Mg等必需元素依賴于老葉中葉綠素、蛋白質(zhì)等有機(jī)物的分解和轉(zhuǎn)運(yùn)，即新葉向老葉爭奪N和Mg等必需元素，這就加速成了老葉的落黃。因此水稻秧苗在栽插后有一個(gè)葉色落黃過程。當(dāng)根系恢復(fù)生長后，新根能從土壤中吸收N、Mg 等必需元素，使葉綠素合成恢復(fù)正常。隨著新葉的生長，植株的綠色部分增加，秧苗返青。 15. （1）當(dāng)植物根內(nèi)部的

22、溶質(zhì)濃度較低，從外部溶液吸收溶質(zhì)時(shí)，首先有一個(gè)溶質(zhì)迅速進(jìn)入根的階段，稱為第一階段，然后有吸收溶質(zhì)速度變慢且較平穩(wěn)階段，稱為第二階段。在第一階段溶質(zhì)通過擴(kuò)散作用進(jìn)入質(zhì)外體，在第二階段溶質(zhì)進(jìn)入原生質(zhì)及液泡。如果將實(shí)驗(yàn)材料從溶液中取出轉(zhuǎn)入水中，進(jìn)入組織的溶質(zhì)只有很小一部分會(huì)很快地泄漏出來，這就是原來進(jìn)入質(zhì)外體中的部分。如果處于無O2、低溫或用抑制劑來抑制呼吸作用時(shí)，則第一階段的吸收基本上不受影響，而第二階段的吸收則被抑制。這些事實(shí)表明，前者是由于擴(kuò)散作用而進(jìn)行的吸收，這種不需要代謝提供能量的吸收礦質(zhì)的過程即為被動(dòng)吸收（passive absorption）。后者要利用呼吸釋放的能量才能逆電化學(xué)勢(shì)梯度吸收礦質(zhì)，這過程即為主動(dòng)吸收（active absorption）。 （2）用放射性同位素（如32 P）飼喂根系，然后用呼吸抑制劑處理根系。在呼吸抑制劑處理前后測(cè)定地上部分32 P的含量，可知呼吸被抑制后32 P吸收減少量，即可證明存在主動(dòng)吸收。 16. （1）光照影響光合，光合產(chǎn)物多，向根系運(yùn)輸多，有利根系生長，增加