植物的礦質(zhì)營養(yǎng)-醫(yī)學知識培訓課件

1、植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識（三）離子的選擇吸收(selective absorption)供 (NH4)2SO4時，根系吸收NH4多于SO42，溶液中存留許多SO42，造成土壤酸性提高-生理酸性鹽；供NaNO3或Ca(NO3)2時，根系吸收NO3多，溶液中留存很多Na+或Ca2+，使堿性升高-生理堿性鹽。供KNO3時，植物對陰、陽離子幾乎以同等速率被根系吸收，土壤溶液的pH不發(fā)生明顯變化-生理中性鹽。 植物對同一溶液中的不同離子或同一鹽溶液中的陰陽離子吸收比例不同的現(xiàn)象植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識2（三）離子的選擇吸收(selective absorptio試驗結束時培養(yǎng)液中

2、各種養(yǎng)分濃度占開始試驗時 圖 水稻和番茄養(yǎng)分吸收差異 物種間差異: 如番茄吸收Ca、Mg多 水稻吸收Si多（圖）對同種鹽的不同離子吸收差異植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識3試驗結束時培養(yǎng)液中各種養(yǎng)分濃度占開始試驗時 圖 水稻和（四）單鹽毒害 與離子對抗溶液中只有一種礦質(zhì)鹽對植物起毒害作用的現(xiàn)象。1.單鹽毒害 （toxicity of single salt ）A. NaCl+ KCl+ CaCl2；B. NaCl+CaCl2C. CaCl2； D. NaCl 小麥根在鹽類溶液中生長情況植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識4（四）單鹽毒害溶液中只有一種礦質(zhì)鹽對植物起毒害作用的現(xiàn)象。12.離子對抗（ion antag

3、onism） 在發(fā)生單鹽毒害的溶液中，如再加入少量其他礦質(zhì)鹽，即能減弱或消除這種單鹽毒害。 離子間能相互減弱或消除單鹽毒害作用的現(xiàn)象叫做離子對抗。3.平衡溶液（balanced solution） 把必需礦質(zhì)元素按一定比例和濃度混合，使植物生長發(fā)育良好，這種對植物生長有良好作用而無毒害的溶液，稱為平衡溶液。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識52.離子對抗（ion antagonism） 二、根系吸收礦質(zhì)元素的過程離子吸附在根部細胞表面（交換吸附-exchange absorption） 2. 離子進入根系內(nèi)部 質(zhì)外體和共質(zhì)體 根部表面 進入根內(nèi)部3.離子進入導管（一）根系對溶液中礦質(zhì)元素的吸收過程 原因

4、：根部細胞質(zhì)膜表層有陰陽離子（ H+ 和 HCO3- 呼吸放 C02 和 H20 生成的H2C03 解離出來）。 H+ 和 HCO3- 迅速地分別與周圍溶液陽,陰離子進行交換 吸附,鹽類離子即被吸附在細胞表面(不需能量,速度快, 幾分之一秒 ) 。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識6二、根系吸收礦質(zhì)元素的過程離子吸附在根部細胞表面（交換吸附-根毛區(qū)吸收的離子經(jīng)共質(zhì)體和質(zhì)外體到達輸導組織植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識7根毛區(qū)吸收的離子經(jīng)共質(zhì)體和質(zhì)外體到達輸導組織植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 圖 離子在根內(nèi)徑向運輸圖解 C細胞質(zhì) V液泡 ER. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識8圖 離子在根內(nèi)徑向運輸圖解植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識

5、8(二)根部對被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收 土粒表面帶負電荷 , 吸附著礦質(zhì)陽離子(如NH4+,K+), 不易被水沖走 , 它們通過陽離子交換 (cation exchange) 與土壤溶液中陽離子交換。 礦質(zhì)陰離子(如NO3-,CI-) 被土粒表面負電荷排斥 , 溶解在土壤溶液中,易流失。 但PO43- 則被含鋁和鐵土粒束縛住 ,因 Fe2+,Fe3+ 和 Al3+ 等帶有OH-,OH-和PO43- 交換 , 于是PO43-被吸附在土粒上 , 不易流失。根呼吸: C0 2 + H20 H2C03 H+ + HCO3- 分布在根表面，土粒表面營養(yǎng)礦質(zhì)陽、陰離子分別與根表面的 H+，HCO3-

6、交換 , 進入根部。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識9(二)根部對被土粒吸附著的礦質(zhì)元素的吸收植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學H+ + HCO3-植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識10H+ + HCO3-植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識10（三）土壤溶液濃度 有飽和效應；太高造成“燒苗”。（二）土壤通氣狀況 排水-增進土壤通氣。三、影響根系吸收礦質(zhì)元素的條件（一）土壤溫度狀況 一定范圍內(nèi)，隨溫度升高而加快；超過反而降低（酶活性，原生質(zhì)粘性，根的發(fā)育如木栓化等-影響主動吸收）植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識11（三）土壤溶液濃度 有飽和效應；太高造成“燒苗”。（二）（四）土壤pH狀況 1.直接影響 隨pH升高，陽離子吸收加快，陰離子吸收下降

7、 吸收陰離子吸收陽離子根中蛋白質(zhì)氨基酸解離-pH植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識12（四）土壤pH狀況 1.直接影響 吸收陰離子吸收陽離子2.間接影響 （ 直接影響）土壤溶液堿性加強時，F(xiàn)e2+、Ca2+、Mg2、Cu2+、Zn2等 不溶解狀態(tài)，不利于植物吸收；土壤溶液酸性反應加強時，K、PO43 -、Ca2+、Mg2等離子易溶解，但植物來不及吸收就被雨水淋溶掉，因此酸性土壤（如紅壤）常缺乏這幾種元素。酸性土壤還導致重金屬（Al、Fe、Mn等）溶解度加大，易使植物受害；土壤溶液反應也影響土壤微生物的活動: 酸性-易導致根瘤菌死亡，失去固氮能力; 堿性-促使反硝化細菌生育良好，使氮素損失。植物的礦質(zhì)營養(yǎng)

8、 醫(yī)學知識132.間接影響 （ 直接影響）土壤溶液堿性加強時，F(xiàn)e2酸性環(huán)境-茶，馬鈴薯，煙草堿性環(huán)境-甘蔗，甜菜作物生育最適pH: 6-7植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識14酸性環(huán)境-茶，馬鈴薯，煙草作物生育最適pH: 6-（五）離子間的相互作用競爭和協(xié)助作用1.競爭作用 一種離子存在抑制植物對另一種離子吸收。易發(fā)生在具有相同理化性質(zhì)（如化合價和離子半徑）的離子之間，可能與競爭同種離子載體有關。 NH4 K； Mn2、Ca2 Mg2+； Cl NO3；SO42 SeO422.離子協(xié)助作用一種離子存在能促進植物對另一種離子吸收（常發(fā)生在陰、陽離子間）。抑制效應植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識15（五）離子間的

9、相互作用競爭和協(xié)助作用1.競爭作用 一（六）土壤有害物質(zhì)狀況 土壤中一些過量有害物質(zhì)會不同程度地傷害根部，降低植物吸收礦質(zhì)元素的能力。 如 H2S、 某些有機酸、 過多Fe2、 重金屬元素。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識16（六）土壤有害物質(zhì)狀況 土壤中一些過量有害物質(zhì)會不同四、植物地上部對礦質(zhì)元素的吸收 植物地上部分也可吸收礦質(zhì)元素-根外營養(yǎng) 主要是葉片，所以亦稱為葉片營養(yǎng)（foliar nutrition）途徑：表皮細胞質(zhì)膜氣孔、角質(zhì)層外連絲（ectodesmata）葉脈韌皮部植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識17四、植物地上部對礦質(zhì)元素的吸收 植物地上部分也可影響葉片吸收礦質(zhì)元素因素C、溶液在葉面上的時

10、間越長，吸收的礦物質(zhì)數(shù)量越多； D、影響液體蒸發(fā)因子:光，風，溫度，大氣濕度等。A、葉片部位：嫩葉成熟葉快且多（表層結構和生理活性）；B、溫度：直接影響物質(zhì)進入葉片；植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識18影響葉片吸收礦質(zhì)元素因素C、溶液在葉面上的時間越長，吸收的礦 時間： 涼爽，無風，大氣濕度高（陰天或傍晚） 溶液濃度： 1.52 % 以下 , 以免燒傷植物。不足： 角質(zhì)層厚的葉片（柑橘類），效果差； 濃度過高，易傷葉片。根外營養(yǎng)方式：如噴施殺蟲劑(內(nèi)吸劑)、殺菌劑、植物生長物質(zhì)除草劑和抗蒸騰劑等（葉片營養(yǎng)原理）。 尿素，磷酸二氫鉀，微量元素植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識19 時間： 涼爽，無風，大氣濕度高（

11、陰天或傍晚）根外營養(yǎng)根外施肥特點：當幼苗根系不發(fā)達，而代謝旺盛、生長快、需肥量大時； 作物生育后期根部吸肥能力衰退；營養(yǎng)臨界期需肥量大，應用根外追肥可以補充營養(yǎng)；某些肥料（如磷肥、鐵、錳、銅）易被土壤固定，而根外噴施無此弊端，且用量少，節(jié)省肥料；補充植物所缺乏的微量元素，用量少，效果快；加入表面活性劑。干旱土壤缺少有效水，土壤施肥難以發(fā)揮效益時植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識20根外施肥特點：當幼苗根系不發(fā)達，而代謝旺盛、生長快、需肥量大第四節(jié) 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運輸與分配一、礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運輸（一）礦質(zhì)元素運輸形式N有機氮（氨基酸、酰胺），少量NO3-P無機離子，少量磷酰膽堿、甘油磷酰膽堿S

12、硫酸根離子，少量蛋氨酸及谷胱甘肽金屬離子離子（K,Ca,Mg,Fe等）植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識21第四節(jié) 礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運輸與分配一、礦質(zhì)元素在植物體（二）礦質(zhì)元素運輸?shù)耐緩?根系吸收無機離子主要通過木質(zhì)部向上運輸，同時可從木質(zhì)部活躍地橫向運輸?shù)巾g皮部葉片下行運輸以韌皮部為主（也可從韌皮部橫向運輸?shù)侥举|(zhì)部）放射性試驗證實植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識22（二）礦質(zhì)元素運輸?shù)耐緩?根系吸收無機離子主要通二、礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分配與再分配分配與再分配，因離子在植物體內(nèi)是否參與循環(huán)而異。1. 參與循環(huán)元素：都能再利用 有的元素進入地上部后仍呈離子狀態(tài)（鉀） ； 有的元素形成不穩(wěn)定化合物，不斷分解，

13、釋放出的離子又轉移到其它需要的器官中去（氮、磷、鎂） 。缺素癥-發(fā)生在老葉。缺素癥-先出現(xiàn)于嫩葉。 有的元素（硫、鈣、鐵、錳、硼）在細胞中呈難溶解的穩(wěn)定化合物，特別是鈣、鐵、錳。2. 不參與循環(huán)元素：不能再利用植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識23二、礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的分配與再分配分配與再分配，因離子在植 開花結實時-籽實的氮來自于葉子 落葉前-葉中氮，磷等運回到莖或根， 鈣，硼，錳則不能或很少 不宜用結實后牧草和綠肥作飼料或綠肥原因？ 3.再分配營養(yǎng)體內(nèi)氮化物含量大減玉米植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識24 開花結實時-籽實的氮來自于葉第五節(jié) 植物對氮的同化植物從土壤中吸收銨鹽后 ,必經(jīng)代謝還原成氨基酸，才

14、能利用. 高度還原狀態(tài)高度氧化狀態(tài)硝酸鹽的氮蛋白質(zhì)的氮植物可吸收氨基酸、天冬酰胺和尿素等有機氮化物氮源 無機氮化物(以銨鹽和硝酸鹽為主)土壤植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識25第五節(jié) 植物對氮的同化植物從土壤中吸收銨鹽后 ,必經(jīng)硝酸鹽還原為氨分為兩個階段： 在硝酸還原酶作用下，由硝酸鹽還原為亞硝酸鹽；在亞硝酸還原酶作用下，將亞硝酸鹽還原為氨。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識26硝酸鹽還原為氨分為兩個階段： 在硝酸還原酶作用（一）硝酸鹽還原為亞硝酸鹽-細胞質(zhì)（葉和根）硝酸還原酶（nitrate reductase, NR） 誘導酶，受底物NO3- 誘導。 鉬黃素蛋白 鉬Mo（鉬輔因子）-電子傳遞體(受光促進)

15、Cytb557（細胞色素b557） 黃素輔酶FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸)硝酸還原酶催化來源于呼吸作用植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識27（一）硝酸鹽還原為亞硝酸鹽-細胞質(zhì)（葉和根）硝酸還原酶（二）亞硝酸還原成氨-葉綠體或根中的前質(zhì)體 亞硝酸還原酶（nitrite reductase, NiR）催化 氫供給體是綠葉中的鐵氧還蛋白（Fd） 含兩個輔基(鐵-硫簇 (Fe4S4),特異化血紅素)亞硝酸還原酶 光合作用植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識28（二）亞硝酸還原成氨-葉綠體或根中的前質(zhì)體 亞硝酸還原根部進行的亞硝酸鹽還原，其還原力來源于呼吸作用形成酰胺作為貯存、運輸形式，或解毒作用。還原產(chǎn)生的NH 4+或植物從

16、土壤中吸收的NH 4+氨基化作用氨基轉換作用合成氨基酸植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識29根部進行的亞硝酸鹽還原，其還原力來源于呼吸作用形成酰胺作為貯(三)氨同化谷氨酸脫氫酶 當植物吸收銨鹽的氨后,或者當植物所吸收的硝酸鹽還原成氨后,氨立即被同化。游離氨(NH3)的量稍為多一點毒害植物氨可能抑制呼吸過程中的電子傳遞系統(tǒng),尤其是 NADH 氨同化 途徑谷氨酰胺合成酶(GS)谷氨酸合酶(GOGAT)白天 黑夜氨還原速度還原力植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識30(三)氨同化谷氨酸脫氫酶 當植物吸收銨鹽的氨后,或者當植物所(四)生物固氮(biological nitrogen fixation)高等植物僅能同化固定狀

17、態(tài)氮化物 (如硝酸鹽,銨鹽等 )工業(yè): 氮氣(N2) + 氫氣(H2) 氨 自然界：閃電-10% 微生物-90% 高溫高壓氮(N2)占空氣79%,很好氮肥來源不活潑不能直接利用植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識31(四)生物固氮(biological nitrogen fi生物固氮微生物把空氣中游離氮固定轉化為含氮化合物過程NH4 是固氮的最終產(chǎn)物, 分子氮被固定為氨的總反應式如下:N2 + 8e- + 8H+ +16ATP 2NH3 + H2 +16ADP + 16Pi 固氮酶復合物耗能反應, 每固定2分子NH3耗16分子 ATP, 據(jù)計算 , 高等植物固定1g N2 要消耗有機碳12g 植物的礦質(zhì)營

18、養(yǎng) 醫(yī)學知識32生物固氮微生物把空氣中游離氮固定轉化為含氮化合物過程NH4 植物的礦質(zhì)營養(yǎng)-醫(yī)學知識培訓課件1)鐵蛋白(Fe protein) -固氮酶還原酶(dinitrogenase reductase) 兩個3772103亞基組成。 每個亞基含一個4Fe-4S2-簇 , 通過鐵參與氧化還原反應 作用：水解 ATP, 還原鉬鐵蛋白 2)鉬鐵蛋白(Mo-Fe protein) 固氮酶 (dinitrogenase) 4個180225103 亞基組成 , 每個亞基有2個Mo-Fe-S簇。固氮酶復合物遇O2 很快被鈍化。 作用：還原 N2 為 NH3 。 固氮酶復合物(nitrogenase c

19、omplex)二者同時存在才能起固氮酶復合物的作用 , 缺一則沒有活性。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識341)鐵蛋白(Fe protein)固氮酶復合物(nitrog植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識35植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識35植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識36植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識36(五)硝酸還原酶與作物的氮素利用NR活力 作物氮素利用效率 根據(jù)植物對氮素水平的適應性和氮素利用效率的差異，人們提出了耐肥性和耐瘠性的概念。耐瘠性-低水平供肥（N）條件下能夠充分利用有限氮源，較好地生長，獲得較高產(chǎn)量的特性；耐肥性-高水平供肥（N）條件下的增產(chǎn)特性，即隨供肥（N）水平的提高，產(chǎn)量繼續(xù)增加。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知

20、識37(五)硝酸還原酶與作物的氮素利用NR活力 耐肥植物利用低濃度NO3能力差，但在較高水平NO3條件下，生長比較好，產(chǎn)量也有較高的水平。 耐瘠植物的NR活力高，利用低濃度NO3的能力強，氮素利用效率就高，故耐瘠作物在低氮水平下有一定產(chǎn)量。研究表明，NR活力與耐肥性呈負相關。植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識38耐肥植物利用低濃度NO3能力差，但在較高水平NO3條件下第六節(jié) 合理施肥的生理基礎 根據(jù)礦質(zhì)元素對作物所起的生理功能，結合作物的需肥規(guī)律，適時適量地施肥，做到少肥高效。一、作物的需肥規(guī)律（一）不同作物需肥不同小麥、棉花-需較多N，P、K肥；煙草、馬鈴薯-需K較多；豆科、茄科-需Ca較多；水稻-需

21、Si較多；油料作物-需Mg較多；油菜-需B較多植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識39第六節(jié) 合理施肥的生理基礎 根據(jù)礦質(zhì)元素 施肥營養(yǎng)效果最好的時期-最高生產(chǎn)效率期(植物營養(yǎng)最大效率期) 作物的營養(yǎng)最大效率期一般是生殖生長時期 。營養(yǎng)最大效率期煙草，馬鈴薯草木灰優(yōu)于KCl（氯降低燃燒性和淀粉含量） 煙草-氨態(tài)氮，硝態(tài)氮均可（加強燃燒性和香味）水稻-氨態(tài)氮（無硝酸還原酶）（二）不同作物需肥形態(tài)不同（三）不同生育期需肥不同植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識40 施肥營養(yǎng)效果最好的時期-最高生產(chǎn)效率期(植物營養(yǎng)最大 組織營養(yǎng)元素濃度與產(chǎn)量關系的圖解植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識41 組織營養(yǎng)元素濃度與產(chǎn)量關系的圖解植物的礦質(zhì)

22、營養(yǎng) 醫(yī)二、合理施肥的指標（一）施肥的形態(tài)指標1.相貌小麥葉形：瘦弱苗象馬耳朵，壯苗象騾耳朵，過旺苗象豬耳朵。2.葉色-葉綠素含量與 N相關（二）施肥的生理指標1、營養(yǎng)元素 營養(yǎng)臨界濃度（critical concentration）： 獲得最高產(chǎn)量的最低養(yǎng)分濃度。3、酰胺和淀粉含量 水稻葉片的 Asn含量和含氮水平平行 缺N引起水稻葉鞘中積累淀粉2、葉綠素含量植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識42二、合理施肥的指標（一）施肥的形態(tài)指標1.相貌2.葉色-4、酶活性缺銅：抗壞血酸氧化酶和多酚氧化酶活性 缺鋅：核糖核酸酶和碳酸酐酶活性缺鉬：NR缺鐵：過氧化物酶和H2O2酶活性缺錳：異檸檬酸脫氫酶活性缺磷：酸性磷酸酶活性植物的礦質(zhì)營養(yǎng) 醫(yī)學知識434、酶活性缺銅：抗壞血酸氧化酶和多酚氧化酶活性 缺鋅：核糖核三、施肥增產(chǎn)原因-間接施肥通過有機營養(yǎng)（光合作用）來增加干物質(zhì)積累，提