植物矿质营养

植物生理学第二章，植物矿质营养，详细总结了植物必须的矿质元素，细胞对矿质元素的吸收，植物体对矿质元素的收，矿质元素的运输和利用，合理施肥的生理基础。

植物矿质营养

• 植物必须的矿质元素
  • 植物体内的元素
    • 灰分
    • 矿质元素
  • 植物必须矿质元素的确定
    • 必需元素的标准
      • ①完成植物整个生长周期不可缺少的
      • ②在植物体内的功能不能被其他元素代替，缺乏该元素会表现专一症状，只有补充该元素症状才会消失
      • ③该元素对植物体内所起作用是直接的
    • 方法
      • 水培法
      • 砂培法
    • 分类
      • 大量元素
      • 微量元素
  • 植物必须矿质元素生理作用
    • 植物必需矿质元素的主要生理作用
      • ①细胞结构物质的组成成分,如N,S,P等
      • ②植物生命活动的调节者，参与酶的活动，如K+,Ca2+
      • ③起电化学作用，即平衡离子浓度的平衡，氧化还原，电子传递和电荷中和，如K+,Fe2+,Cl-
      • ④作为细胞信号传导的第二信使，如Ca+
    • 植物必须矿质元素的生理作用及缺乏病症
    • 有益元素
      • 钠
        • 生理作用：在C4和CAM植物中催化PEP的再生，在C4途径中促使维管束鞘与叶肉细胞之间的丙酮酸运输
        • 缺乏症：叶片黄化和坏死，甚至不能开花
      • 硅
        • 吸收及存在形式：以硅酸(H4SiO4)形式被植物体吸收和运输。以非结晶水化合物形式(Sio2·nH2O)沉积在细胞壁和细胞间隙中
        • 生理作用：与多酚类物质形成复合物成为胞壁，避免病菌和害虫侵袭，防止倒伏
      • 钴
        • 钴(Co)是共生固氮菌的宿主。非共生固氮菌，包括蓝细菌也需要钴
  • 作物缺乏必须矿质元素的诊断方法
    • 病症诊断法
    • 化学分析诊断法
• 细胞对矿质元素的吸收
  • 生物膜
    • 定义
      • 细胞的外周膜和内膜系统
    • 功能
      • ①把各种细胞器与其他部分分隔开
      • ②许多酶“镶嵌”在膜上，细胞许多生理、生化活动是在膜上或临近的空间进行的
    • 膜的特性
      • 透性
      • 选择透过性
    • 膜的化学成分及其作用
      • 蛋白质(30%-40%)：结构、运输及信息传递
      • 脂质(40%-60%)：骨架、调控细胞多种功能
      • 糖(10%-20%)
    • 膜的结构
      • 模型
        • 流动镶嵌模型
      • 生物膜结构的基本特点
        • 膜一般由磷脂双分子层和镶嵌的蛋白质组成
        • 磷脂分子的亲水性头部位于膜的表面，疏水性尾部在膜的内部
        • 外在蛋白又称外周蛋白，指有些与膜的外表面相连的膜上蛋白质 内在蛋白又称整合蛋白，指有些镶嵌在磷脂之间，甚至穿透膜的内外表面的蛋白
        • 由于蛋白质在膜上的分布不均匀，膜的结构不对称，部分蛋白质与多糖相连
        • 膜脂和膜蛋白是可以运动的
        • 膜厚7~10nm
  • 离子的跨膜运输
    • 被动运输
      • 简单扩散
      • 协助扩散
        • 离子通道
        • 载体与载体运输
    • 主动运输
      • 定义
      • ATP酶
    • 胞饮作用
      • 定义
      • 过程：吸附→质膜内陷→形成囊泡→胞内移动
      • 特点：非选择性吸收
• 植物体对矿质元素的吸收
  • 植物吸收矿质元素的特点
    • 对盐分和水分的相对吸收
    • 离子的选择吸收
    • 单盐毒害和离子颉颃
      • 单盐毒害指溶液中只有一种金属离子时，对植物有害作用的现象
      • 离子颉颃指在发生单盐毒害的溶液中再加入少量其他金属离子，就能减弱或消除这种单盐毒害的离子间的相互作用
  • 根部对土壤中矿质元素的吸收
    • 土壤中养分的迁移
      • 根系截获、集流和扩散
    • 根部对溶液中矿质元素的吸收
      • 吸收类型
        • 土壤溶液中的矿物质
        • 被土粒吸附着的矿物质
      • 吸收部位
        • 主要是根尖，其中根毛区吸附离子最活跃
      • 根部吸收溶液中矿物质的步骤
        • 离子吸附在根部细胞表面
        • 离子进入根的内部离子
        • 离子进入根的导管或管胞
    • 根部对土粒吸附的矿质元素的吸收
  • 影响根部吸收矿质元素的条件
    • 温度
    • 通气状况
    • 溶液浓度
    • 氢离子浓度
  • 叶片对矿质元素的吸收
    • 根外营养定义
    • 吸收部位：气孔
    • 吸收过程：营养物质通过角质层(主要)或气孔进入叶内，到达表皮细胞的细胞壁后，通过细胞壁中的外连丝到达表皮细胞的质膜转运到细胞内部，最后到达叶脉韧皮部
    • 影响因素：叶片生长期，营养物质状态，影响液体蒸发的其他外界环境因素
    • 根外施肥的优点
      • 作为补充营养
      • 不会被土壤固定，用量少
      • 效果快，用量省
• 矿质元素的运输和利用
  • 矿质元素的运输形式
    • 氮：有机氮化合物(主要)，硝态氮
    • 磷：正磷酸(主要)，有机磷化合物
    • 硫：硫酸根离子(主要)，甲硫酸铵及谷胱甘肽
    • 金属离子：以离子状态运输
  • 矿质元素的运输途径
    • 木质部运输：由下而上运输
    • 韧皮部运输：双向运输
• 植物对氮、硫、磷的同化
  • 氮的同化
    • 硝酸盐的代谢欢还原
    • 氨的同化
      • 谷氨酰胺合成酶途径
      • 谷氨酸脱氢酶途径
      • 氨基交换作用
    • 生物固氮
      • 定义：指某些微生物把空气中游离氮固定转化为含氮化合物的过程
      • 固氮微生物类型
        • 能独立生存的非共生微生物，主要有3种：好气性细菌，嫌气性细菌和蓝藻
        • 与其他植物(宿主)共生的共生微生物，包括根瘤菌，放线菌以及蓝藻等
  • 硫酸盐的同化
    • SO4 2-的活化
      • 
    • APS还原为S2-
      • 子主题
    • S2-合成半胱氨酸
      • 子主题
  • 磷酸盐的同化
• 合理施肥的生理基础
  • 作物的需肥规律
    • ①不同作物对不同元素的相对需要量不同
    • ②同一作物在不同生育时期对矿质元素的吸收情况不同
  • 合理追肥的指标
    • 追肥的形态指标
      • 相貌，叶色
    • 追肥的生理指标
      • 定义：指能反应植株需肥情况的生理生化变化
      • 测定对象：功能叶
      • 测定指标
        • 营养元素诊断
        • 酰胺含量
        • 酶活性
  • 发挥肥效的措施
    • 适当灌溉、适当深耕、改善施肥方式
• 一般作物的营养最大效率期是生殖生长时期