导图社区 414 植物生理学 第三章 植物的矿质与氮素营养
这是一篇关于植物的矿质与氮素营养的思维导图，主要内容包括：植物体内的元素，必需元素，植物细胞对溶质的吸收，植物对矿质元素的吸收，氮、磷、硫的同化，合理施肥，无土栽培。
这是一篇关于植物光合作用的思维导图，主要内容包括：光合作用的概念，叶绿体，光合色素，光合作用机理，影响光合作用的因素，光合效率与作物生产。
这是一篇关于植物的水分代谢的思维导图，主要内容包括：水，植物中的水，植物对水分的吸收，根系对水分的吸收，蒸腾作用，水分运输，合理灌溉。
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植物的矿质与氮素营养
1. 植物体内的元素
灰分
灰分元素/矿质元素
矿质含量
2. 必需元素
对植物生长发育必不可少的元素
作用
细胞构成物质的组分
调节生命活动
电化学作用
作为细胞信使物质
判断标准
不可缺少性
不可替代性
直接功能性
确定方法
溶液培养法
在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物
砂基培养法
用洗净的石英砂或玻璃球等基质固定植物，同时加入营养液
营养液
含有植物生长必需的全部营养元素
营养物质是有效成分，数量和比例能保证植物生长需要
能维持适合植物生长的pH
是生理平衡溶液
分类
大量元素
来自CO2、H2O
碳
构成一切有机物的骨架
氢
氧
碳水化合物是维持植物生命活动的基础
来自土壤
氮
吸收形式
无机态氮
铵态氮
硝态氮
有机态氮
尿素
生理作用
蛋白质、磷酸、磷脂的主要成分
酶、ATP、多种辅酶、辅基的成分
某些植物激素、维生素的成分
叶绿素的成分
生命元素
缺少
植株矮小
叶失绿
过多
枝叶徒长
叶深绿
易倒伏
磷
H2PO4-或HPO42-
磷酸、核蛋白、磷脂的主要成分
ATP、ADP、辅酶的成分
参与物质代谢
构成缓冲体系，维持细胞渗透势
植株瘦小
分蘖分枝减少
叶暗绿或紫红
开花期、成熟期延迟
叶片，小焦斑
阻碍对硅、钙、锌的吸收
钾
K+，不参与重要有机物的组成
酶的激活剂
促进蛋白质、糖的合成，促进糖的运输
增强细胞的保水力，提高抗旱性
构成细胞渗透势，参与细胞吸水、气孔运动
维系跨膜电位
叶缘焦枯失绿
含量最高
肥料三要素
钙
Ca2+
胞内信使
胞间层中果胶酸钙的成分
参与纺锤体的形成
稳定膜结构
酶的活化剂
与草酸形成草酸钙，消除过量草酸对植物的毒害
有助于愈伤组织的形成
顶芽、幼叶淡绿色
叶尖钩状
叶皱缩
根系发育不良
果实极少或无
镁
Mg2+
参与蛋白质的合成
参与DNA、RNA的合成
染色体的组成成分
从下部开始，叶片失绿
叶片变黄，叶脉绿色
硫
SO42-
蛋白质的成分
稳定蛋白质空间结构
与糖类、蛋白质、脂肪的代谢相关
参与光合作用、固氮
新叶失绿黄化
硅
H2SiO4
增加细胞壁的刚性和弹性
促进生殖器官形成
缓解金属的毒害作用
易倒伏、受真菌感染
占植物体干重0.01%~10%
微量元素
氯
Cl-
（极少）结合进有机物
参与水的光解
参与叶和根的细胞分裂
调节细胞溶质势、维持电荷平衡
叶失绿，变褐色
根系变粗，根尖变为棒状
铁
Fe2+螯合态
是许多酶的辅基
参与生物固氮
激活参与叶绿素合成的酶
幼叶失绿发黄、发白
硼
H3BO3
促进生殖器官的发育
促进糖的运输与代谢
促进细胞的伸长和分裂
抑制酚类化合物的形成
结实率低
分枝增多
锰
Mn2+
参与光合放氧和水的光解
参与线粒体中自由基的清除
脉间失绿
杂色斑点
钠
Na+
促进细胞生长
在C4植物和CAM植物中，催化PEP的再生
部分地代替钾，提高细胞渗透势
黄化、坏死
不能开花
锌
Zn2+
酶的组分或活化剂
参与IAA的合成
整片叶失绿
小叶病、丛枝病
铜
土壤通气良好
Cu2+
土壤潮湿缺氧
Cu+
酶的成分，参与呼吸的氧化还原
质蓝素的成分，参与光合电子传递
提高马铃薯抗晚疫病的能力
叶色蓝绿
有坏死点
卷皱、畸形
易萎蔫
镍
Ni2+
是脲酶的成分，影响尿素的分解，进而影响种子萌发
激活大麦种子中a淀粉酶的活性
叶尖尿素积累，叶片坏死
钼
MoO42-
硝酸还原酶的组成成分，传递电子
固氮酶的组成成分
MoFe蛋白
Fe蛋白
某些氧化酶的组成成分
叶小
有坏死斑点
叶缘焦枯，内卷
占植物体干重0.00001%~0.01%
元素的重复利用
易于转运，可多次重复利用
缺素症状首先表现在较老的叶片或组织上
易于固定，不易被重复利用
缺素症状首先表现在幼叶或生长点上
缺素诊断方法
区分生理病害、病虫危害和其他因环境条件不适引起的病症
确定是生理病害后，根据症状归类分析
结合土壤和施肥状况分析
测定植物和土壤成分
加入诊断
施肥方法加入
根外追肥方法加入
3. 植物细胞对溶质的吸收
被动吸收
特点
不需要代谢提供能量
顺电化学势梯度吸收溶质
扩散作用（简单扩散）
分子或离子顺电化学势梯度转移的现象
电化学势梯度
化学势梯度（浓度梯度）
分子扩散
电势梯度
离子扩散
协助扩散
小分子物质经膜转运蛋白顺电化学梯度跨膜的运输
膜转运蛋白
离子通道（通道蛋白）
感受蛋白
对跨膜电势梯度发生反应
对外界刺激发生反应
改变构象
种类
K+
测定技术
膜片钳技术
没有饱和现象
载体蛋白
单向转运体
被动单向转运体
主动单向转运体（如质膜H+-ATP酶）
同（共）向转运体
反（异）向转运体
主动运输
有饱和现象
离子泵
（主动运输）
主动吸收
原初主动转运（原初共转运）
H+-ATP酶泵出H+、产生H+电化学势差或质子动力的过程
H+-ATP酶
类型
质膜上（P型）
胞质®胞外
液泡膜上（V型）
胞质®液泡
线粒体内膜、叶绿体类囊体膜（E型）
合成ATP
使细胞质pH升高
使细胞壁pH降低
使细胞质相对于细胞壁表现电负性
（致电泵）
质子动力
离子或分子越膜进入细胞以及由ATP合酶合成ATP的驱动力（H+电化学势差）
Ca+-ATP酶
H+-焦磷酸酶
具有ATP水解功能，利用ATP能量将离子逆电化学势梯度进行跨膜运输的膜载体蛋白（本质是ATP酶）
次级主动转运（次级共转运）
以H+电化学势差或质子动力为驱动力的离子转运
4. 植物对矿质元素的吸收
植物对水分和矿质的吸收既相互关联又相互独立
矿质一定要溶于水中，才能被根系吸收
水分和矿质吸收的比例和机理不同
水分
蒸腾作用，被动吸水
分配到叶片
矿质
分配到生长中心
根系对离子的吸收具有选择性
生理碱性盐
因植物根系对阴离子吸收多于阳离子而使介质变成碱性的盐类化合物
NaNO3
生理酸性盐
因植物根系对阳离子吸收多于阴离子而使介质变成酸性的盐类化合物
（NH4）2SO4
生理中性盐
根系对阴、阳离子的量吸收很接近，几乎不改变周围介质pH的盐类化合物
NH4NO3
单盐毒害现象
单盐毒害
任何植物培养在单种盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后死亡
离子拮抗
离子间能够相互消除毒害的现象
平衡溶液
含有适当比例的多盐溶液
存在基因型差异
根系对矿质元素的吸收
区域
根毛区
吸收面积大
输导组织完善
过程
土壤溶液中溶质向根部运输
集流
扩散
离子进入根系表面细胞
离子进入根部导管
质外体途径（内皮层以外）
通过细胞壁与细胞间隙到达中柱
共质体途径（主动/被动）
通过胞间连丝，绕过液泡，从一个细胞到另一个细胞中
进入导管后，依靠水的集流运到地上器官
影响因素
土壤温度
影响酶活性
影响原生质胶体状况
低温，黏性大，透性低，吸收少
高温，透性高，易渗漏
影响根尖木栓化程度
高温，加快
土壤通气情况
土壤溶液浓度
土壤酸碱度
影响矿质元素有效性
低pH，有利于矿质的风化，释放各种离子
pH5.5~6.5，植物吸收利用高，但易流失
高pH，Fe、P、Mn等变成不溶性化合物
影响植物营养吸收速率
酸性
利于阴离子的吸收
碱性
利于阳离子的吸收
地上部分对矿质元素的吸收
根外施肥（叶面营养）
把速效性肥料直接喷施在叶面上供植物吸收的施肥方法
矿质元素进入地上部分的途径
气孔
皮孔
角质层
嫩叶吸收速率和吸收量>老叶
温度
溶液在叶面上保留的时间
阴天或傍晚（凉爽、无风、大气湿度高）
优
用量省
肥效快
根系吸肥能力衰退、土壤缺少有效水、某些矿质元素土壤施肥效果差
缺
对角质层较厚的植物效果差
浓度过高，易造成叶面伤害
矿质元素的运输
运输形式
金属元素
离子
非金属元素
小分子有机物
运输途径
根部吸收
木质部导管向上运输
横向运输
叶部吸收
韧皮部向下运输
5. 氮、磷、硫的同化
氮的同化
硝酸盐的还原
部位
绿叶
细胞质、叶绿体
根
细胞质、质体
绿色组织中较活跃
硝酸盐+硝酸还原酶（NR）®亚硝酸盐
亚硝酸盐+亚硝酸还原酶（NiR）®铵
氨的同化
根、根瘤、叶
同化反应
谷氨酸合成酶循环
谷氨酰胺合酶（GS）
绿色组织
叶绿体、细胞质
非绿色组织
质体
谷氨酸合成酶（GOGAT）
叶绿体
谷氨酸脱氢酶（GDH）
线粒体
线粒体、叶绿体
硫的同化
根部、地上部
活化SO42-
SO42-+ATP®腺苷磷酸硫酸®3¢-磷酸腺苷磷酸硫酸
结合到胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸上，进入蛋白质结构
磷的同化
根、地上部
叶绿体的光合磷酸化
线粒体的氧化磷酸化
细胞质中转磷酸作用
形成ATP
Þ含磷有机化合物
向地上部分运输的主要形式：正磷酸盐
6. 合理施肥
作物需肥特点
不同作物需肥情况不同
禾谷类
N（较多）、P、K
豆科作物
P、K
根瘤未形成时，需少量N
薯类作物、甜菜
P、K、N（一定量）
棉花、油菜
N、P、K（需要量都很大）
叶菜类
有机氮肥
作物不同，需肥形态不同
同一作物不同生育期需肥不同
植物营养最大效率期
施用肥料营养效果最好的时期（一般为生殖生长时期）
营养临界期
作物对缺乏矿质元素最敏感而又最易受害的生长发育时期
基本相同
施肥指标
形态指标
生理指标
体内养分状况
叶绿素含量
酰胺和淀粉含量
酶活性
发挥肥效的措施
肥水配合
深耕改土，增施有机肥
合理密植，改善光照条件
改表层施肥为深层施肥
7. 无土栽培
优点
不受土地条件限制
改善作物品质
节省水肥
便于工厂化生产
