植物生理学第三章植物的矿质营养

高等绿色植物为了维持生长和代谢的需要而所吸收或利用的无机营养元素（通常不包括C，H，O）。与动物不同之处在于后者主要吸收、利用有机养分。本思维导图是作者整理的植物生理学第3版第三章植物的矿质营养，希望对你有帮助！

植物的矿质营养

• 植物体内的元素
  • 水分：10%-95%
  • 干物质
    • 有机物质：90%-95%
    • 灰分：5%-10%
• 植物必需矿质元素的确定
  • 特点
    • 不可缺少
    • 不能替代
    • 直接作用
  • 方法
    • 溶液培养法
    • 气培法
    • 营养膜培养法
• 植物必需矿质元素的生理作用
  • 元素类型
    • 必需元素19种
      • 必须矿质大量元素：N.P.S.K.Ca.Mg.Si
      • 必需矿质微量元素：Fe.Mn.Mo.Cu.B.Cl.Ni.Na
    • 有益元素：Al.Se.Ga.Ti.V.Li.Cr.I
    • 稀土元素
      • 轻稀土组
      • 重稀土组
  • 必须元素的生理生化功能
    • 细胞结构物质组分：N.S.P
    • 调节生理功能，参与酶活动：K.Ca
    • 电化学作用:K.Fe.Cl
    • 细胞信号转导的第二信使：Ca
  • 元素
    • N
      • 吸收形式:尿素、氨基酸、硝酸根、铵根
      • 生理作用：构成蛋白质的主要成分生命元素
      • 相关症状
    • S
      • 吸收形式:硫酸根
      • 生理作用:参与蛋白的合成、参与糖、脂肪和蛋白的代谢，谷胱甘肽-SH
      • 相关症状
    • P
      • 吸收形式:磷酸氢根、磷酸二氢根
      • 生理作用：是细胞核和生物膜成分，参与细胞分裂和繁殖，参与氧化磷酸化和光合磷酸化合成，参与糖分解和合成，参与糖、脂肪、蛋白质转化过程
      • 相关症状
    • Si
      • 吸收形式：硅酸
      • 生理作用：细胞壁成之一，增加细胞壁刚性和弹性，促进光合作用，经济用水，提高抗病虫能力
      • 相关症状：缺乏时，蒸腾加快，生长受阻，易受真菌感染，易倒伏
    • B
      • 吸收形式:硼酸
      • 生理作用:促进糖的运输,参与生殖，参与细胞壁中果胶物质的形成
      • 相关症状:
    • K
      • 吸收形式:钾离子
      • 生理作用:构成细胞渗透势的主要成分，多种酶的活化剂，抗病虫、抗倒，促进糖的运输和糖的聚合，促进蛋白质、多糖的合成，促进氧化磷酸化和光合磷酸化
      • 相关症状
    • Ca
      • 吸收形式:钙离子
      • 生理作用:细胞壁间层、有丝分裂纺锤体，酶的活化剂，稳定生物膜
      • 相关症状
    • Mg
      • 吸收形式:镁离子
      • 生理作用：叶绿素的组分，促进光合磷酸化，酶的活化剂，稳定核糖体结构
      • 相关症状
    • Cl
      • 吸收形式:氯离子
      • 生理作用:光合作用中水的光解，调节细胞渗透势，维持细胞电荷平衡
      • 相关症状
    • Mn
      • 吸收形式:锰离子
      • 生理作用:维持叶绿素类囊体的结构,参与光合放氧,酶活化剂
      • 相关症状
    • Na
      • 吸收形式:钠离子
      • 生理作用：代替部分钾离子功能，活化酶促进光合
      • 相关症状：缺乏时，黄花坏死甚至不能开花
    • Fe
      • 吸收形式：亚铁离子
      • 生理作用：一些氧化酶的辅基，参与氧化还原反应，光合作用电子传递，固氮酶构成元素
      • 相关症状
    • Zn
      • 吸收形式：锌离子
      • 生理作用：酶活化剂，催化水和作用，光合作用，生长素的合成
      • 相关症状
    • Cu
      • 吸收形式：铜离子
      • 生理作用：氧化酶成分，参与氧化还原反应，参与光合电子传递，稳定叶绿体
      • 相关症状
    • Ni
      • 吸收形式：镍离子
      • 生理作用，：尿酶金属成分
      • 相关症状：夜间积累较多脲，出现坏死
    • Mo
      • 吸收形式：钼酸
      • 生理作用，：硝酸还原酶的成分，固氮酶成分，参与氮代谢
      • 相关症状
  • 作物缺乏矿质元素的判断方法
    • 病症诊断法
    • 化学分析诊断法
    • 加入诊断法
• 植物细胞对矿质元素的吸收
  • 生物膜
  • 离子的跨膜运输
    • 被动运输
      • 简单扩散
        • 取决于电化学势梯度=电势梯度+化学梯度
        • 杜南平衡
      • 协助扩散
        • 通道
        • 载体
    • 主动运输
      • 离子泵：ATP酶
      • 协同转运
        • 传递体
          • 共向：阴离子、中性溶质、（糖、AA）
          • 反向：钙离子
          • 单向
    • 胞饮作用
      • 非选择性，非主要方式
  • 植物细胞吸收矿质元素的方式
    • 扩散
    • 通道运输
      • 通道蛋白：离子通道（被动）
        • 阴离子，阳离子，水通道
      • 载体运输
        • 载体蛋白：离子载体（可被动，可主动）
          • 饱和效应
          • 离子竞争效应
      • 泵运输
      • 胞饮
• 植物体对矿质元素的吸收
  • 植物吸收矿质元素的特点
    • 根系吸水和矿质吸收的相对独立性，互利关系
    • 根系对离子吸收具有选择性
      • 植物对同一溶液中不同粒子的吸收不同
      • 植物对同一种盐的正、负离子的吸收不同
    • 单盐毒害作用和离子间的拮抗作用
      • 单盐毒害
      • 离子间的拮抗作用
      • 平衡溶液
    • 根部对土壤中矿质元素的吸收
      • 过程
        • 离子吸附到根部细胞表面
          • 通过土壤同业得到——离子交换
          • 直接交换得到——接触交换
        • 离子通过自由空间进入皮层内部
          • 质外体途径，又称自由空间
          • 共质体途径：载体、通道蛋白，可主动可被动
        • 离子通过内部空间进入木质部
        • 离子进入导管或管胞，运向地上部分
      • 影响因素
        • 土壤温度
          • 呼吸、酶活性、原生质胶体的粘性，细胞透性
        • 土壤通气状况
          • 呼吸
        • 土壤溶液浓度
        • 土壤PH
        • 土壤溶液离子间的相互作用
          • 相互促进、抑制
    • 叶片对矿质元素的吸收
      • 植物地上部分对矿物质的吸收——根外营养，以叶片吸收为主——叶片营养
      • 途径：气孔、角质层——外连丝——表皮细胞的质膜——叶肉细胞——其他部位
• 矿质元素的运输与利用
  • 矿质元素运输的形式和速度
    • 运输形式：金属元素-离子，非金属元素-离子或小分子有机物
    • 运输速度：30-100cm/h
  • 矿质元素运输的途径
    • 根吸收的：主要通过木质部向上或横向运输
      • 矿质在根内的径向运输：质外体和共质体途径
      • 根吸收的矿质离子运输一木质部导管为主，韧皮部筛管为辅
    • 叶吸收的：主要通过韧皮部向下、向上或横向运输，木质部导管为辅
  • 矿质元素在植物体内的利用
    • 易重复利用的：老叶缺乏症N.P.K.Mg
    • 可重复利用的：Cu.Zn
    • 难重复利用的：幼叶缺乏症S.Mn.Mo
    • 不能重复利用的：Ca.Fe
• 植物对氮、硫、磷的同化
  • 氮的同化
    • 硝酸盐的代谢还原
      • 硝酸还原酶
        • 可溶性的钼黄素蛋白，含有三个辅基，起电子传递链作用
        • • 供氢体一般为NADH
      • • 亚硝酸还原酶
          • 存在于叶绿体（叶），前质体（根）
          • 含有两个辅基：铁-硫簇、西罗红素
          • 电子来自铁氧还蛋白（Fd），（光合作用）
    • • 氨的同化
        • GS-GOGAT循环：三个酶GS、GOGAT、GDH
        • 意义：谷酰胺的存在是植物健康的标志，天冬酰胺的存在则是植物不健康的标志
      • • 生物固氮
          • 固氮微生物
            • 非共生微生物
              • 自养：蓝藻
              • 异养：固氮菌
            • 共生微生物：根瘤菌、放线菌、鱼腥藻
          • 固氮酶
            • 组成：铁蛋白（固氮酶还原酶）、钼铁蛋白（固氮酶）
            • 特点：厌氧、高耗能
            • 还原多种底物：乙炔，乙烯
  • • 硫酸盐的同化
      • 根系吸收土壤中的硫酸根，叶片利用二氧化硫
      • 同化部位：可在根部，也可在地上部同化
    • • 磷酸盐的同化
        • 吸收磷酸氢根离子后少数以离子形态存在，多数转化
        • 同化部位不限
          • 线粒体：氧化磷酸化
          • 叶绿体：光合磷酸化
          • 胞质溶液：底物水平磷酸化
• 合理施肥的生理基础
  • 作物的需肥指标
    • 同一植物不同生育期对矿质元素的吸收不同
    • 不同作物对矿质元素的需要量和比例不同
  • 合理追肥的指标
    • 土壤肥力指标
    • 形态指标：长势、长相、叶色
    • 生理指标：叶绿素、酶活性、营养元素含量、酰胺与淀粉含量
  • 发挥肥效的措施
    • 适当灌溉
    • 适当深耕
    • 改善光照条件
    • 改善施肥方式
      • 施肥增产原因
        • 改善光合性能
        • 改善栽培条件，特别是土壤条件