植物矿质与营养元素

植物矿质与营养元素，整理了植物根系对矿质元素的吸收、植物对矿质元素的运输、氮的同化、无土栽培、灌溉施肥、植物细胞对矿质元素吸收、植物必需元素生理功能、植物体内的必需元素，一起来看。

植物矿质与营养元素

• 植物根系对矿质元素的吸收
  • 吸收形式
    • • 土壤溶液中矿质元素以离子形式存吸附在根表面
      • 进入木质导管的元素随蒸腾流进入植物地上部分。
  • 和水吸收的相关性
    • 既相互关联，又相互独立
  • 副作用
    • 单盐毒害
      • • 溶液中只有一种矿质盐对植物起毒害作用的现象。
    • 离子拮抗
      • • 离子间能相互减弱 或消除单盐毒害作用的现象
    • 平衡溶液
      • • 把必需矿质元素配成一定比例和浓度的溶液，对植物生长有良好作用而无毒害的溶液。
  • 影响因素
    • • 土壤温度
        • 根呼吸作用
        • 各种酶活性
        • 原生质胶体性状
      • 土壤通气状况
        • 根呼吸作用
        • 土壤结构（中耕松土）
      • 土壤溶液浓度
        • • 外界溶液浓度较低时，随浓度的增加，根部吸收离子的数量也增加，两者成比例
          • 外界浓度过高时， 离子吸收速率与溶液浓度无紧密关系，与载体的数目有关
          • 土壤溶液浓度过高，会引起水分的反渗透,导致“烧苗”
      • pH值
        • • .直接影响
            • • 蛋白质为两性电解质，
              • 弱酸的环境中，带正电荷，易于吸附外界溶液中的阴离子
              • 在弱碱的环境中，带负电荷，易于吸附外界溶液中的阳离子。
          • 间接影响
            • 引起土壤溶液中养分的溶解或沉淀;
            • 碱土，Fe、Ca、Mg、Cu、Zn等变成不溶性化合物。
            • 酸性土(红土)，PO3- 、K+、Ca2+、Mg2+ 等溶解性增加，易缺乏这些元素。
            • 土壤过酸，Al 、Fe、Mn等溶解性增加，超过一定限度,引起植物中毒。
            • 影响土壤微生物活动;
            • 破坏原生质胶体的稳定。
      • 离子间的相互作用
        • 协同作用
          • 一离子存在促进另一种离子的吸收利用
        • 抑制作用
          • A存在或过多抑制B吸收利用
• 植物对矿质元素的运输
  • 形式
    • N在根部形成有机离子
    • P多以无机离子形式，少量合成有机物
    • 钾钙镁铁等多以离子形式
  • 途径
    • 根吸收
      • 木质部向上或横向
    • 叶吸收
      • 韧皮部向下或横向
• 氮的同化
  • 根系吸收无机氮
    • 铵盐
      • 可直接利用
    • 硝酸盐
      • 经代谢还原才可被利用
        • 步骤
        • 场所
          • 叶
          • 根
        • 酶
          • • 硝酸还原酶
              • • 可溶性的钼黄素蛋白
                • FAD
                • Ctyb557
                • 钼复合体( Mo-Co)
        • 分子量
          • 200，000——500，000
        • 结构
          • 同型二聚体
    • 亚硝酸盐
      • 经代谢还原
        • 场所
          • 叶绿体
          • 前质体
        • 辅基
          • • 西罗血红素( siroharm)和一个4Fe-4S簇
        • 分子量
          • 61000——70000
        • 反应式
    • • 氨的同化( GS- GOGAT循环)
        • 场所
          • 根
          • 根瘤
          • 叶部
        • 途径
          • 谷氨酸合成酶循环
        • 重要酶
          • • 谷氨酰胺合成酶( glutamine synthetase, GS )
              • 叶中存在叶绿体和细胞质，根中存在质体
            • 谷氨酸合酶( glutamate synthase, GOGAT) ;
              • 叶中存在叶绿体，根中存在质体
        • 反应
• 无土栽培
  • 以水，草炭等介质作植物根系的基质固定植株，配置相关营养液保证植物正常生长
• 灌溉施肥
  • 此章节知识的实际应用
• 植物细胞对矿质元素吸收
  • 被动吸收
    • • 不需要代谢提供能量，顺化学势梯度吸收矿质元素
        • • 被动吸收:由于扩散作用或其他物理过程，而进行的顺电化学势梯度吸收元素的过程
          • 简单扩散:溶质分子沿着化学势梯度转移的现象
          • 协助扩散:溶质分子经膜蛋白(通道蛋白、载体蛋白)协助顺浓度梯度进行的跨膜运转
  • 主动吸收
    • • 利用呼吸提供能量，逆化学势梯度吸收矿质元素
        • 离子泵
        • 共转运
  • 胞饮作用
    • • 物质吸附在质膜上，然后通过膜的内折将物质及液体转移到细胞内的过程
• 植物必需元素生理功能
  • 大量元素
    • 氮
      • 吸收形式
        • • NH4+和NO3。
      • 生理功能
        • • 生命元素
          • 是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分
          • • 酶以及许多辅酶和辅基如NAD+、NADP+等的构成
            • • 某些植物激素如生长素和细胞分裂素、维生素如B1、B2、B。等的成分
              • • 叶绿素的成分，与光合作用有密切关系
      • 缺素症状
        • • 植物生长矮小，分枝、分蘖很少。
          • 使枝叶变黄，叶片早衰。
          • 由下部老叶开始逐渐向上发黄，这是缺氮症状的显著特点。
          • 氮元素属于易再利用元素
    • 磷
      • • 吸收形式
          • • H2PO4或HPO2-
        • 生理功能
          • • P与糖结合， 形成糖的磷酸脂，促进糖的运输
            • • 磷是AMP 、ADP 和ATP的成分。
              • • 磷是核酸、核蛋白和磷脂的主要成分，它与蛋白质合成、细胞分裂、细胞生长有密切关系。
                • 磷是许多 辅酶如NAD+、NADP+等的成分，它们参与了光合、呼吸过程。
        • 缺素症状
          • 植株矮小，分枝减少，花果脱落，成熟延迟
          • 叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色
          • 缺磷的症状首先在下部老叶出现，并逐渐向上发展
          • 磷元素属于易再利用元素
    • 钾
      • 吸收形式
        • 离子状态
      • 生理功能
        • 与糖类合成有关
        • 促进糖类运输至贮存器官
        • • 是60多种酶的活化剂，如丙酮酸激酶、果糖激酶等，在碳水化合物代谢、呼吸作用及蛋白质代谢中起重要作用
          • • 构成细胞渗透势的重要成分-抗性受影响
      • 缺素症状
        • • 植株茎杆柔弱，易倒伏，抗旱、抗寒性降低
          • • 有时也会出现叶缘焦枯，生长缓慢的现象
            • • 缺钾病症首先出现在下部老叶
          • 钾元素属于易再利用元素
    • 钙
      • 生理功能
        • • 钙为合成细胞壁胞间层中的果胶酸钙所必需;
          • 钙和蛋白结合，形成钙调蛋白，调节植物的生理代谢，被称为第二信使。
      • 缺素症状
        • • 钙在植物体内的移动性很小，缺钙时茎和根的生长点以及幼叶先呈现病症，使其生长点死亡
    • 硫
      • 生理功能
        • 硫是含硫蛋白的重要元素
      • 缺素症状
        • • 植株较矮小，细胞分裂受阻，幼叶小而呈黄色，易脱落。
    • 镁
      • 生理功能
        • 叶绿素组成成分
      • 缺素症状
        • • 叶片脉间缺绿，严重时出现坏死斑点，叶易枯萎脱落
          • 较老的叶片先显现病症。
  • 微量元素
    • 铁
      • 生理功能
        • • 铁硫蛋白参与氧化还原反应
          • 细胞色素氧化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶都含铁
      • 缺素症状
        • • 叶脉间失绿，不坏死，故缺乏症从幼叶开始。
    • 锰
      • 生理功能
        • 形成叶绿素及维持叶绿体正常结构所必需的
        • 许多 酶的活化剂
      • 缺素症状
        • 普遍病症是叶片脉间缺绿，有坏死斑点，幼叶常先显病症
    • 硼
      • 生理功能
        • • 促进糖分在植物体内的运输
          • 促进花粉萌发和花粉管生长
      • 缺素症状
        • 花药和花丝萎缩
    • 氯
      • 生理功能
        • • 光合作用中水光解放氧所必需
      • 缺素症状
        • • 生长缓慢，老叶有斑点状坏死
          • 易萎蔫。
    • 锌
      • 生理功能
        • 锌是生长素前身色氨酸合成所必需的。
      • 缺素症状
        • 果树小叶病就是缺锌的典型症状，北方果园中较常见;阔叶作物缺锌时脉间缺绿，常有坏死斑点，叶小，节间短。
    • 铜
      • 生理功能
        • 铜为多酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶等多种酶的组成成分，参加氧化还原过程。
      • 缺素症状
        • 在柑桔中常见缺铜症状，叶暗绿而扭曲;禾本科植物表现为穗萎缩变形，结实率低。
    • 钼
      • 生理功能
        • • 硝酸还原酶的组成成分
          • 豆科植物的根瘤菌固氮所必需
      • 缺素症状
        • • 叶片失绿，且有大小不一的橙色黄色坏死斑点。豆科植物根瘤少。
• 植物体内的必需元素
  • 植物体内元素组成
    • CH0NPSKCaMg(0.01---10%)大量 B Zn Cu C1 Fe Mn Mo ( 10-5----10-3% )微量
  • 植物必需元素特点
    • 必需性
      • • 缺乏该元素，植物生育发生障碍，不能完成生活史
    • 专一性
      • • 除去该元素，表现专- -缺乏症;加入该元素，症状恢复
    • 直接性
      • • 该元素在植物营养生理上表现为直接的效果
  • 植物必需元素研究方法
    • 水培法
      • • 使用不透明的容器，以防止光照及避免藻类的繁殖，并经常通气
    • 营养膜法
      • • 营养液从容器流进长着植株的浅槽,未被吸收的营养液流进容器,并经管泵回流
    • 气培法
      • 根悬于营养液上方，营养液被搅起成雾状