植物生理學(xué)礦質(zhì)元素

植物必需的礦質(zhì)元素及其生理作用所謂必須元素是指植物生長發(fā)育必不可缺少的元素。國際植物營養(yǎng)學(xué)會(huì)規(guī)定的植物必需元素的3條準(zhǔn)則是：1。若缺少該元素，植物生長發(fā)育受到限制而不能完成其生活史；2缺少該元素，植物會(huì)表現(xiàn)出專一的病癥（缺素癥），提供該元素可預(yù)防或消除此癥狀；3該元素在植物營養(yǎng)生理中的作用是直接的，而不是因土壤培養(yǎng)液或介質(zhì)的物理，化學(xué)或微生物條件所引起的間接的結(jié)果。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)以確定有17種元素是植物的必須元素，它們是：碳C氫H氧O氮N磷P鉀K鈣Ca鎂Mg硫S鐵Fe錳Mo鋅Zn銅Cu鉬Mo氯Cl鎳Ni，出來自于。02和水中的C。0。H為非礦質(zhì)元素外，其于14種元素均為植物所必須的礦質(zhì)元素。植物必需元素通常分成兩類：大量元素和微量元素，這種分類是根據(jù)植物對必需元素需要量的多少來劃分的。大量元素是指植物需要量較大，其含量通常植物體干重0。1%以上的元素。大量元素有9種：即C。0。H等3種非礦物質(zhì)元素和N。P。K。Ca。Mg。S等6種礦物質(zhì)元素。微量元素是指植物需要量極微其含量通常為植物體干重0。01%以下的元素。這類元素再植物體稍多即會(huì)發(fā)生毒害。是Fe.Mn.B.Zn.Cu.Mo.Cl.Ni等8種礦質(zhì)元素。一、植物必需礦質(zhì)元素的生理作用及缺素癥植物必需的礦質(zhì)元素都具有獨(dú)特的生理功能，但概括的講，植物必需的礦質(zhì)元素再植物體內(nèi)有3個(gè)方面的生理作用：1是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分，如N，P，S等。2作為酶，輔酶的成分成分或激活劑等，如K。Ca等。3,起電化學(xué)作用，參與滲透調(diào)節(jié)，膠體的穩(wěn)定和電荷的中和等，如K，Cl等。各種必需礦的主要生理作用簡述氮植物主要吸收無機(jī)態(tài)氮，即銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可以吸收利用有機(jī)態(tài)氮（尿素）氮主要生理作用：氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分，可占蛋白質(zhì)含量的16%-18%。細(xì)胞膜，細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞核，細(xì)胞壁中都含蛋白質(zhì)，各種酶也都是以蛋白質(zhì)為主體的。核酸、核苷酸、輔酶、磷脂、葉綠素。細(xì)胞色素及某些植物激素和維生素中葉含有氮。缺氮時(shí)，有機(jī)物質(zhì)合成受阻，植株矮小，葉片黃化。氮素過多，葉色深綠，枝葉徒長。磷主要生理作用：細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞膜和細(xì)胞核的組成成分。在植物的代謝起重要。參與光合作用和呼吸作用，是糖類，脂肪及氮代謝過程不可缺少的。磷還能促進(jìn)糖類的運(yùn)輸。葉常呈紅色或紫色?；咳~發(fā)黃，變干時(shí)成暗綠色。TOC\o"1-5"\h\z鉀是以游離態(tài)吸收并存在植物體內(nèi)，不參與重要有機(jī)物的組成。1。作為酶的激活劑參與植物體內(nèi)重要代謝。2。能促進(jìn)蛋白質(zhì)，糖類的合成，也能促進(jìn)糖類的運(yùn)輸。3,可以增加原生質(zhì)體的水合程度。從而使細(xì)胞保水力增強(qiáng)。缺鉀，葉色缺綠生長緩慢葉緣糊。硫主要以硫酸根的形式被植物吸收。硫與糖類蛋白質(zhì)脂肪的代謝有密切的關(guān)系。缺硫葉脈缺綠，生長點(diǎn)開張度差。鈣植物細(xì)胞壁胞間中果膠鈣的成分，與細(xì)胞分裂有關(guān)，具有穩(wěn)定生物膜的作用，有利于植物愈傷組織形成對植物抗病有一定作用。缺時(shí)嫩葉初期呈典型鉤狀，后從葉尖合葉緣向內(nèi)死亡，頂芽死亡。鎂是葉綠素的成分，光合作用中許多酶的激活劑，蛋白質(zhì)合成氨基酸的活化劑鎂的含量過低核糖體就會(huì)解體蛋白質(zhì)合成就會(huì)隨之消失。缺時(shí)葉脈間黃化。鐵是許多重要酶的輔基。催化葉綠素合成酶也需要鐵的激活。缺鐵新葉淡黃色或白色無壞死斑點(diǎn)。錳是植物細(xì)胞內(nèi)許多酶的激活劑，直接參與光合作用，為葉綠素形成和維持葉綠素正常結(jié)構(gòu)所需，光合作用中水的光解錳的參與，缺時(shí)生長點(diǎn)新葉有小的壞死斑點(diǎn)硼與植物的生殖有關(guān)有利于花粉形成，可促進(jìn)花粉萌發(fā)，花粉管伸長及受精過程的進(jìn)行。能與游離狀態(tài)的糖結(jié)合，使糖帶有極性根系發(fā)育生長有關(guān)，嫩葉基部淺綠，從葉基部枯死，葉捻曲，根尖生長受抑制TOC\o"1-5"\h\z鋅是許多酶的組分與激活劑，缺鋅時(shí)導(dǎo)致植物體內(nèi)生長素合成受阻，最終使植株幼葉莖的生長受阻，產(chǎn)生所謂的小葉和叢葉癥。葉脈間壞死斑點(diǎn)大并蔓延至葉脈，葉厚莖短。銅一些氧化還原酶的組分，也是葉綠素中質(zhì)體藍(lán)素的成分。嫩葉易萎蔫，葉色暗綠色或有壞死斑點(diǎn)鉬是硝酸還原酶的必需成分，也是固氮酶中鉬鐵蛋白的組分，鉬在植物氮代謝重要作用。有壞死斑點(diǎn)并向幼葉發(fā)展，或葉扭曲。鎳對于植物氮代謝及生長發(fā)育的正常進(jìn)行是必需的，，缺時(shí)植物體尿素會(huì)積累過多，葉尖壞死，植株產(chǎn)生毒害不能完成生活周期。有些元素在缺乏時(shí)，從老的器官轉(zhuǎn)運(yùn)到生育快的幼嫩器官，因此老葉出現(xiàn)缺素癥，這類元素叫可移動(dòng)元素。其他某一元素一旦定位與某一器官，難以移動(dòng)，叫做非移動(dòng)元素。氯生理作用：光合中水的光解,放氧所必需的。調(diào)節(jié)滲透勢，氣孔開閉，葉和根細(xì)胞的分裂也需要Cl-。缺Cl病癥：葉片萎蔫，失綠壞死后變?yōu)楹稚?，根系生長受阻，變粗，根尖變?yōu)榘魻?。二、吸收形態(tài)第1組1、 氮吸收態(tài)：無機(jī)態(tài)氮（銨態(tài)氮和硝態(tài)氮），有機(jī)態(tài)氮（尿素）2、 硫吸收態(tài)：SO42-第2組一一能量貯存和結(jié)構(gòu)完整性的營養(yǎng)3、 磷吸收態(tài)：HPO42-,H2PO4-4、 硅吸收態(tài)：H4SiO4第3組——保留離子狀態(tài)的營養(yǎng)6、鉀吸收態(tài)：K+集中在生命活動(dòng)旺盛的部位，TOC\o"1-5"\h\z7、 鈣吸收態(tài)：Ca2+8、 鎂吸收態(tài)：Mg2+氯吸收態(tài)：Cl—10、 錳吸收態(tài)：Mn2+11、 鈉吸收態(tài)：Na+第4組一一參與氧化還原反應(yīng)的營養(yǎng)12、 鐵吸收態(tài)：Fe2+、Fe3+13、 鋅吸收態(tài)：Zn2+14、銅吸收態(tài)：Cu+、Cu2+15、 鎳吸收態(tài)：16、 鉬吸收態(tài)：Mo4+—Mo6+三、礦質(zhì)元素運(yùn)輸形式N一根系吸收的N素,多在根部轉(zhuǎn)化成有機(jī)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、纈氨酸和蛋氨酸，然后這些有機(jī)物再運(yùn)往地上部；也有一部分氮素以NO3-直接被運(yùn)送至葉片后再被還原利用P一磷酸鹽主要以無機(jī)離子形式運(yùn)輸,還有少量先合成磷酰膽堿和ATP、ADP、AMP、6磷酸葡萄糖、6磷酸果糖等有機(jī)化合物后再運(yùn)往地上部；K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、SO42-等則以離子形式運(yùn)往地上部。四、礦質(zhì)元素的缺素癥狀氮：是構(gòu)成植物體的最小單位一細(xì)胞的重要組成部分之一。蛋白質(zhì)是細(xì)胞的主要組成部分，而氮在蛋白質(zhì)中約含：6?18%。氮也是時(shí)綠素的重要組成部分，植物進(jìn)行光合作用，需要葉綠素。此夕卜，植物體內(nèi)所含的維生素、激素、生物堿等有機(jī)物中也含有氮素。氮一般積集在幼嫩的部位和種子里。當(dāng)?shù)毓?yīng)充足時(shí)，植物的莖葉繁茂、時(shí)色深綠、延遲落葉；反之，氮素不足，植株就矮小，下部葉片首先缺綠變黃，逐步向上擴(kuò)展，葉片簿而黃。當(dāng)然，如果缺氮，肥施得過多，尤其在磷、鉀供應(yīng)不足時(shí)，會(huì)造成徒長、貪青、遲熟、易倒伏、感染病蟲害，特別是一次用量過多會(huì)引起燒苗，所以一定要注意合理的施肥。磷：磷是組成植物細(xì)胞的重要元素，也是很多酶的組成部分，它能促進(jìn)細(xì)胞分裂，對根系的發(fā)育有很大的促進(jìn)作用。磷參與植物體內(nèi)的一系列新新陳代謝的過程，如光合作用、碳水化合物的合成、分解、運(yùn)轉(zhuǎn)等。磷能促進(jìn)體內(nèi)可溶性糖類的貯存，因而能增強(qiáng)植物的抗旱抗寒能力。在苗期能促進(jìn)根系發(fā)育，使根系早生快發(fā)，促進(jìn)開花，對球根花卉能提高質(zhì)量和產(chǎn)量。反之，磷素供應(yīng)不足時(shí)，植物生長受到抑制，首先下部時(shí)片葉色發(fā)暗呈紫紅色，開花遲，花亦小。鉀：它不直接組成有機(jī)化合物，而參與部分代謝過程和起調(diào)節(jié)作用。主要以離子態(tài)存在，在休內(nèi)移動(dòng)性大，通常分布在生長最旺盛的部位，如芽、幼葉、根尖等處。鉀供應(yīng)充足時(shí)，能促進(jìn)光合作用，促進(jìn)植物對氮、磷的吸收，有利于蛋白質(zhì)的形成，使圭葉茁壯，枝桿木質(zhì)化、粗壯，不易倒伏，增強(qiáng)抗病和耐寒能力。缺鉀時(shí)，休內(nèi)代謝易失調(diào)，光合作用顯著下降，莖桿細(xì)瘦，根系生長受抑制，首先者葉的尖端和邊緣變黃直至桔死，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使大部分葉片枯黃。鈣：鈣是細(xì)胞壁中膠層的組成成分，以果膠鈣的形態(tài)存在。鈣易被固定下來，不能轉(zhuǎn)移和再度利用。植物缺鈣時(shí)，細(xì)胞壁不能形成，并會(huì)影響細(xì)胞分裂，妨礙新細(xì)胞的形成致使根系發(fā)育不良，植株矮叭嚴(yán)重時(shí)會(huì)使植物幼葉卷曲、葉尖有粘化現(xiàn)象，葉緣發(fā)黃，逐漸枯死，根尖細(xì)胞腐爛、死亡。鎂：它是一切卑色植物所不可缺少的元素，因?yàn)樗侨~綠素的組成成分之八它對光合作用有重要的作用，它又是許多酶的活化劑，有利于促進(jìn)碳水化合物的代謝和呼吸作用。硫：硫是構(gòu)成蛋白質(zhì)和萌不可缺少的成分，含硫的有機(jī)化合物在植物體內(nèi)還參與氧化還原過程。因此在植物呼吸過程中，硫有著重要的作用。葉綠素的成分中雖不含硫，但它對葉綠素的形成有一定的影響。缺硫會(huì)使葉綠素含量降低，葉色淡綠，嚴(yán)重旺卓賣白色。硫在植物體內(nèi)移動(dòng)性不大，很少從衰老組織中向幼嫩組織運(yùn)轉(zhuǎn)。鐵：鐵通常占干物重的干分之幾，它是形成葉綠素所必需的。葉綠素本身不含鐵，但缺鐵葉綠素就不能形成，會(huì)造成“缺綠癥”。鐵在植物體中的流動(dòng)性很小，老葉中的鐵不能向新生組織中轉(zhuǎn)移，因而它不能再度利用。缺鐵時(shí)，下部葉片常能保持綠色，而嫩葉上會(huì)呈現(xiàn)網(wǎng)狀的“缺綠癥”。硼：它不是植物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)成分，但硼能促進(jìn)碳水化合物的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，促進(jìn)生殖器官的正常發(fā)育。它還能調(diào)節(jié)水分的吸收和氨化還原過程。缺硼會(huì)影響花芽分化和發(fā)生落花落果現(xiàn)象，還會(huì)使莖桿裂開。錳：錳是葉綠體的結(jié)構(gòu)成分，參與光合作用、水的光解。它是多種酶的活化劑，對植物呼吸、蛋白質(zhì)的合成與水解、硝酸態(tài)氮的還原都起重要的作用。缺錳會(huì)使植物體內(nèi)硝酸態(tài)氮積累、可熔性非蛋白態(tài)氮素增多。鋅：鋅是許多酶的組成成分。它能促進(jìn)植物體內(nèi)生長素的合成，對植物體內(nèi)物質(zhì)水解、氧化還原過程以及蛋白質(zhì)的合成等有重要作用。缺鋅，除葉片失綠外，在枝條尖端常會(huì)出現(xiàn)小葉和簇生現(xiàn)象，稱為“小葉病”。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使枝條死亡。鉑：用存在于生物催化劑之中，它對豆科作物及自生固氮菌有重要作用，能促進(jìn)豆科作物固氮。鉑還能促進(jìn)光合作用的強(qiáng)度，以及消除酸性土壤中活性鋁在植物體內(nèi)累積而產(chǎn)生的毒害作用。植物缺用的共同癥狀是植株矮小，生長受抑制，葉片失綠、枯萎以致壞死。豆科作物缺鉑，根瘤發(fā)育不良，瘤小而少，固氮能力弱或不能固氮。銅：銅是